HPS教育模式在高中生物教学中的运用

周琪

【摘要】目前在高中阶段生物教育教学中，许多专家学者都在考虑如何利用HPS教育模式来培育学生生物学科核心素养。本文以“遗传物质的发展历程”为例，以HPS教学模式的基本程序展开分析，来补充HPS教学模式的素材并呈现HPS教育模式在高中生物中实践的重要性。

【关键词】HPS教育模式;高中生物;遗传物质

HPS教育是以建构主义理论为基础的新型教育理念。将“科学史、科学哲学和科学社会学教育（History， Philosophy and Sociology of science teaching，HPS）”融入到“生命观念、理性思维、科学探究及社会责任”中，来提高学生的生物科学素养，充分发挥生物学科特色，达到育人效果。高中生物教师通过HPS教育来有效培养学生的生物核心素养。高中生物课程中涉及HPS的内容很多，如：生命现象的发展历程、学者对同一生命现象持有的不同论点和想法、生命科学理论与方法的更新，还有不同科目之间、以及科学与社会之间，在相互影响中不断发展等。学生可以先从以往的经典实验中模仿科学家们的思想方法，并逐步发展到自己可以独立思考与发挥创新的能力。在学生了解科学家们不畏艰险，不断进行科学探索的艰难历程时，使学生感悟到做科研一定要实事求是，才能得到来之不易的科研成果。为此，高中生物融入HPS教育后，更能突显出生物学科育人特点和新课改要求。

一、HPS教育模式

目前，许多学者把HPS教学模式大致分为“历史科学探究”型和“自然观察探究”型两大类相关模式，后者是前者的补充模式。高中阶段的生物教师可依据目前最新课标的教学建议，相关教材的指引，以及培养学生的方向来选择哪种模式授课。笔者根据自己的经验简单阐述一下二者的异同。两种HPS教育模式都以自然现象的研究对象，但在主要操作的环节和要达到的教学目的上有所不同。“历史科学探究”型模式主要操作的环节：（1）通过演示现象、展示PPT或讲述科学史等方式设置情境并提出相关问题。（2）最好用层层设问的方式，引出学生观念，让学生畅所欲言，调动课堂气氛。（3）学生带着自己的观点学习科学史。（4）根据学生观念不同分组，每组根据相同的观念集思广益，大家一起来设计实验。（5）经过试验后显示科学观念和实验结果，来验证本组的观点。（6）学生体验了探究过程，验证了自己的所思所想所做的观点，并总结和评价。运用这种模式之后，学生才能达到真正地理解科学本质，掌握知识与技能，培养学生端正科学态度。“自然观察探究”型模式主要操作的环节：通过问题重现让学生与科研人员的思维发生碰撞，形成学生思考点，提升学生思维的全面性，从而不断提升学生批判性思维。将一切问题回到自然现象的原点，让学生思考自然现象出现的本质问题，并提出假说和设计方案，最后得出结论，总结和评价。图1为笔者推荐部分高中生物科学史所选取的HPS教学模式。

二、HPS教育模式的应用

HPS教学模式应用的目的是让学生从复杂学科知

识之中梳理、提炼教材中的核心知识内容，把握知识的来龙去脉，将所学的知识进行延申拓展，能够更全面地加强对所学的知识的理解与应用。让学生了解生命历程的发展，深刻知道自然科学知识形成与人类历史、文化发展的之间的关系，体会到科研成果的来之不易。接下来，笔者将HPS教学模式中的“历史科学探究”型模式运用到“DNA是主要的遗传物质”这节课堂之中，来进行相关分析。

1.演示现象

在课堂之中推广HPS教学模式的核心关键点是如何有效地展示生物现象，生物教师可利用现代媒体技术播放、演示某一自然现象，或讲述某一科学史、发展史等方式创设情境。以“DNA是主要的遗传物质”这节生物課堂为例，教师可以陈述或者播放遗物质的发展历程。比如，在19世纪中期，科学家孟德尔通过杂交试验研究认识发现遗传的规律，由此提出“遗传因子”;到了19世纪末期，科学家通过不断的研究、实验观测到生物生殖细胞的分裂过程，从而“染色体”学说走进遗传规律体系;为了解决“染色体是不是遗传物质？”这个设问，萨顿等人通过类比推理的研究方法，大胆假设“遗传因子位于染色体上”，后经由摩尔根的假说演绎证实这一结果，最后把“基因-DNA-染色体”三种物质之间的关系清晰地呈现在学生面前。

2.引出观念

第一阶段的演示现象学习过程之后，会促使学生的注意力聚焦于生物课本中的问题研究。学生会对自己提出问题，如：遗传物质到底是谁？有什么样的特点？采用哪些方法来有效论证？学生产生浓厚求知欲，便于课堂效率提升，同时提高学生强化结构与功能相结合的哲学观点。

3.学习历史

HPS教学模式的核心环节之一是学习历史，学生不但要掌握科学研究的不同实验结论，更要了解科学史发展所处的时代背景。随着同位素标记法的诞生，噬菌体侵染实验比格里菲斯实验更具有说服力。由于当时科学研究所处时代背景的局限性，以往的科学家有可能在研究中会形成一些现代人认为错误的论点。随着科学研究的不断深入发展，社会的不断进步，我们踏着前人的脚印，慢慢纠正以往不足的观点，不断完善前辈科学理论，更为后续的科学研究奠定基础。

4.设计实验

教师将班上学生分成若干小组：每个小组按照对科学家经典实验得到不同观点形成小分队，同个小队学生合作开展探究型的实验。教师通过设计问题帮助和引导各小组学生成员模拟科学家的探索足迹进行相关实验探究。例如：如何证明哪种肺炎双球菌（S型与R型）有毒性？引导学生思考：假如找到了实验的转化因子，实验小组如何来证实“它”是何种物质？等等。在小组展开活动后，使学生逐步认识和领悟科学家发现问题的思路、分析问题的方法和解决问题的思维过程。

5.呈现科学观念和实验检测

运用HPS的教学模式在“DNA是主要的遗传物质”中典型实验里，可以培养学生对实验现象的观察能力，对资料以及数据的收集与整理能力，最终形成实验结论，提升学生的归纳与总结能力，从而促进学生的形成科学观念。对于之后“RNA是遗传物质的证据”实验的学习，学生便可以借鉴之前所学的来自己重构TMV对烟草的感染与重建实验（如图2）。通过一系列的问题设计、分析问题，学生将得到与本次实验有关的科学观点和结论。科学家的论据随着时代的变迁逐渐升华，科学史在不断更新，科学观念不断的完善。为此，教师要正确指引学生为了祖国的发展，科学的进步，要不断地进行创新。

6.总结与评价

学生通过遗传物质发展史的学习和探究，自己梳理实验原理、实验设计、实验方法、实验过程并自己总结和小组评价。学生在HPS教学模式学习的过程之中不断提升总结能力，得到相关的生物科学知识的来源经验，提升智慧，使其解决实际问题的能力得到了极大的增长。教师对学生的总结和评价给出合理的意见和建议，补足课堂遗留问题和不足，从而让学生更好地理解科学的本质，达到高效育人的效果。

三、HPS教育模式的重要作用

HPS教育模式可以促进学生对科学本质的理解，同时培养学生的科学精神和创造力。接触生物学新教材的教师可以发现，在新教材中极为重视科学史教育地位。无论在章节的前沿，还是在章节内容中，都会涉及到科学史。其中，不仅有过去史，还有当代的科研人员的最新发现史。这不仅仅增加了生物课堂情境性和趣味性，使课堂的内容得到极大拓展，更重要的是使科研人员锲而不舍的求知精神得到极大提升，从而促进学生生物学核心。为了达到以上效果，高中生物教师将 HPS 教育模式融入到高中生物课堂中是必然趋势。

参考文献：

[1]陆岚.HPS教学模式在高中生物教学中的应用研究[D].温州大学，2015.

[2]普通高中课程标准实验教科书.生物2必修遗传与进化[M].北京：人民教育出版社，2007：42-46.