HPS教育教学模式在生物教学中的应用

摘 要：本文介绍了HPS教育理论,对生物教学中HPS教育现状进行分析,强调HPS教育在生物教学中的作用,并着重结合实例介绍HPS教育基本教学模式,提出教师在HPS教育教学中应注意的问题.

关 键 词 ：HPS； 教学模式； 生物教学； 应用

中图分类号：G633.91 文献标识码：A 文章编号：1006-3315（2014）02-007-001

一、HPS教育含义及现状分析

HPS教育是History philosophy and sociology of science（科学史、科学哲学和科学社会学）的缩写,它是以建构主义为理论基础的、新型的、基于科学本质的科学史教育.它的目的是把科学史、科学哲学、科学社会学的内容融入到课程教学中,以提高学生的科学素养.

然而HPS教育在生物教学中的现状却不容乐观.教师常以讲故事或学生自我阅读的方式一带而过,学生对此内容也是听过、看过,而后就忘了,教育效果较差.造成此种现状的原因主要是教师对新的教学理念、观点理解不够,课堂教学模式单一；教师自身科学史知识储备不够,对科学史的教育价值缺乏深刻理解；受教学时间限制,教师关心的问题是传授学科知识,突略了学生科学素养的培养.

二、重视HPS教育的作用

HPS教育在生物教学中具备着以下作用,我们应充分重视.

1.HPS教育是以科学教育为背景,促使学生主动建构科学知识.教师递进式的问题设置,能有利于拉近学生与科学家的距离.学生在体验小“科学家”的过程中,体会到科学创新的艰辛与乐趣,从而掌握科学研究方法.

2.HPS教育能充分发挥学生的主体性,提高学生学习兴趣、拓宽知识面,增加学生的人文知识,陶冶人文情怀.

3.HPS教育将科学史、科学哲学的学习与当前的科学概念学习有机地融合在一起,有利于学生对科学知识的理解,有利于科学方法的培养和科学思想观的熏陶,从而培养学生的科学素养.

三、HPS教育的基本教学模式

英国科学教育学者孟克（M.Monk）和奥斯本（J.Osborne）在总结科学教育的历史经验基础上,以建构主义为理论基础,提出了HPS教育的基本教学模式.这一模式注重利用学生的已有知识、经验,促使学生进行科学探究.下面以“植物生长所需的营养物质”为例,结合HPS教育基本教学模式的六个环节来介绍：

1.演示现象

教师通过向学生演示某一自然现象,引导学生仔细观察,由此产生需要解决的问题.这里的自然现象必须是科学家在历史上曾进行过研究的,从而才能激发学生的好奇心,促使学生利用科学史资源进行进一步的探究.

如教师一上课就利用多媒体课件,演示小树由小长大的情景,引导学生思考：小树为什么会长大?它的食物是什么?

2.引出观念

教师启发学生对这一自然现象作出自己的解释,说出自己的想法.大家可以各抒己见,用发散性思维进行头脑风暴.大家互相讨论.

如同学甲认为：小树的食物是空气（小树暴露在空气中）.

同学乙认为：小树的食物是土壤（小树种在土里）.

同学丙认为：小树的食物是土壤（人们给小树浇水）等

3.学习历史

教师介绍这一问题产生的真实背景、当时科学家的不同思想、观点、验证方法等,作为学生研究的参照系,引导学生讨论、探索这些观念产生的背景、条件,使学生认识到时代的制约性,从而激发学生的想象力,培养创新精神.

教师阐述：2000年前,哲人亚里士多德通过经验推测植物的食物来自土壤.1629年,海尔蒙特做了个实验：他在木桶中种了一棵树,每天给树浇水,几年后对比实验前后土壤和树苗的重量发现：土壤减轻50克,而树苗增重了10公斤.由此他得出结论：植物的食物是水.

4.设计实验

教师要求学生从多种观点中选择某种观点,组内合作共同设计实验方案进行检验.通过这一环节,使学生认识到：同一自然现象可能有不同的解释,这些解释不是简单的猜测,而要有依据.

教师提问：你认为什么是植物的食物?你赞同哪一位科学家的观点?能不能实验来验证呢?请你结合已有知识,以小组为单位设计实验,进行探究.

5.呈示科学观念和实验检验

教师讲解教科书上对这一自然现象的科学解释,为学生实现观念转变提供契机和可能.学生通过对实验现象的观察、资料的收集与整理,对自己的观念和解释进行检验,从而得出结论,形成科学观念,即实现由原有的错误观念、不完整观念向科学观念的转变,理解科学探究过程,学会科学探究方法,在潜移默化中培养学生的科学精神.

教师讲解：植物生长所需的营养物质是二氧化碳、水、无机盐.教师引导学生对自己所选观点进行实验,在此可就“二氧化碳是光合作用必需的原料吗”进行探究.设计一组对照实验：在两个密闭的玻璃罩内分别放入一盆植物、一只小老鼠.一个玻璃罩内用烧杯装一杯清水,另一玻璃罩内用烧杯装一杯氢氧化钠溶液,放在太阳下观察一段时间.观察到的现象是什么?你能得出什么结论?

6.总结与评价

通过个人的反思、小组成员互评、教师评价等方式来总结思考,帮助学生深刻理解科学探究本质.

从实验的仪器的选取、实验方案的猜想、实验步骤的设计等方面,将学生设计的实验进行比较、评价,得出结论.

放清水的玻璃罩内植物与老鼠都生活的很好,而放氢氧化钠溶液的玻璃罩内老鼠与植物先后死去.由于氢氧化钠溶液具有吸收二氧化碳的特性,由此得出结论：二氧化碳是植物光合作用的原料之一,是植物的食物之一.

四、运用HPS教学模式应注意的问题

在运用此种理论进行教学设计时,要根据具体内容的不同进行不同的选择.教师应根据实际情况对教学过程进行灵活取舍和适当调整,切勿生搬硬套.同时教师平日要注意积累收集生物史资料与素材,开发科学史方面的课程资源；不断完善自己的知识结构,变革思维方式,学会客观深刻地评价科学家的贡献；并明确科学史的教育要求,树立终身学习意识,提高自身科学素养.