HPS_科学史_科学哲学与科学社会学_一种新的科学教育范式 (1)

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HPS教育_一种新的科学教育范式

HPS教育_一种新的科学教育范式

小教研究2011.5~6如表所示。

摘自《教育导刊》/曹飞文H PS 教育———一种新的科学教育范式HPS 这一范式的教学程序包括“6个环节”:①提出问题。

教师上课伊始,就给学生演示某一自然现象。

学生通过观察现象,发现一个需要解决的问题,如为什么植物的茎具有向旋旋光性?一开始就向学生揭示以往科学家在历史上进行研究的一个现象,这既能引起学生的好奇心,又能促使学生利用科学史资源进行探究。

②引出观念。

教师启发学生就这一自然现象提出自己的观点。

为了促使学生提出各种不同的观点,可采用“头脑风暴法”,即通过发散性思维产生的各种方法,促使学生各抒己见、标新立异。

③学习历史。

介绍早期科学家关于某一现象的思想与实例,作为学生研究的参照系;举例说明当时其他科学家的不同观念;引导学生讨论或探索这些观念产生的背景和条件,使学生了解科学认识的历史(时代)制约性。

④设计实验。

教师将学生分组,要求学生从多种观点(或观念)中选择某种观点,设计实验进行检验。

这一环节能激发学生的想象力和创造力,这一环节可使学生认识到:对同一自然现象可能有不同的解释,可以用实验方法检验这些观点或假设。

⑤呈现科学观念和实验检验。

由教师讲解当代的科学观念,即介绍教科书对某一自然现象的解释,从而为学生观念转变提供契机和可能。

这一环节还需要学生对自己的观念和解释进行实验检验,由实验现象的观察、资料的收集与整理,最终得出结论,形成科学观念,即实现由原有的错误观念向科学观念的转变。

⑥总结与评价。

通过总结与评价,帮助学生更深刻地理解科学的探究本质、历史上科学家的探究过程和科学观念。

摘自《教育科学研究》/袁维新文《科学》课堂教学活动如何体现探究性学习一、探究学习的源头活水———生活小学阶段对学生进行科学教育,关键是培养学生对科学的情感。

因此,设计教学活动时要从学生生活经验入手,引导学生观察生活、体验生活、发现科学。

将学生较为熟悉的生活经验作为探究科学现象的导火线,让学生从生活中的小事,步入科学探究活动的轨道,激起探究科学的情感。

HPS教学模式在化学实验教学中的应用

HPS教学模式在化学实验教学中的应用

HPS教学模式在化学实验教学中的应用将科学史、科学哲学和科学社会学结合在一起的HPS教学模型是一种新型的教育模式。

本文介绍了HPS 教学模式的深入内涵以及在化学实验教学中的具体应用,以期更好的促进化学实验的教学效果,提升学生对化学学习的兴趣。

标签:HPS 科学历史科学哲学科学社会学化学实验教学HPS教学模式是History,Philosophy and Sociology of Science的缩写,最早由奥地利物理学家、哲学家恩斯特·马赫(Mach,E.,1838-1916)在19世纪末提出[1]。

HPS教学模式提倡以建构主义为指导思想,探讨如何提升学生对科学本质的理解,以促进其科学素养提高,是一种新的教学模式[2],近年来逐渐被大众接受并重视。

将HPS教学模式运用到化学实验教學中可以很好提升学生科学素养,不仅使学生容易理解和掌握化学基础理论知识,增强对科学本质观的了解和提高科学素养;而且也很好地改变了以往直接灌输的教学模式,促进化学教学模式的多样化,可以显著提高学生学习化学的兴趣。

一、化学实验教学中HPS教学模式的深刻内涵HPS教学模式的核心在于从历史(History)、哲学(Philosophy)和社会学(Sociology)三个方面来认识科学的本质,其主要回答了“科学是什么”和“科学的本质是什么”这两个问题[3]。

通过对学生进行科学史、科学哲学和科学社会学三个方面的教育,让学生在历史、哲学和社会学语境中重新理解科学,形成对科学本质的多维视角,以此促进科学教育、推动科学知识的传播、提高学生的科学素养。

1.科学历史科学历史就是从历史学的角度研宄科学,不仅具有叙事、描述过去事实的特点,同时又蕴含着科学家在科学探究过程中的方法和原理,以及他们持之以恒,坚持不懈的坚韧品格,这正是新时代的学生所缺乏的。

以化学为例,科学历史应该是讲述化学家在探索化学知识、原理等相关内容的历史,了解这些历史可以激发学生的学习动机,吸引学生投入科学的探究,让学生学会观察和归纳实验现象及原理,从历史学的角度切身感受到化学家们研宄工作的艰难和繁重。

为小学科学教育融入科学史与科学哲学教育

为小学科学教育融入科学史与科学哲学教育

为小学科学教育融入科学史与科学哲学教育打开文本图片集科学史、科学哲学和科学社会学为科学教育提供了非常重要的资源,不仅有助于学生增进科学知识,树立科学观念,培养科学判断能力,理解科学本质和科学研究方法,还是沟通科学与人文文化,提高学生科学兴趣,提升学生综合文化素养的有效手段。

小学科学教育中应当融入科学史、科学哲学和科学社会学教育。

科学和科学方法有它的优点,同时也有局限性。

在后现代语境下,尤其是工业社会充分发展以后,人们对科学本质的认识发生了转变,传统教育也随之遭遇危机。

这是因为传统的教育认为科学总是能够帮助人们解决问题,创造新的生活环境理念。

所以,从20世纪90年代开始,一种新的科学教育范式应运而生,即科学史、科学哲学和科学社会学相结合的教育(简称“HPS教育”)。

科学史研究科学和科学知识的发展史,包括自然科学和社会科学的历史。

例如,燃素等科学概念的产生与抛弃,地心说等科学假说的证实与证伪,原子结构模型等科学理论的演化,都属于科学史的研究范畴。

把科学史和科学课结合起来,学生可以了解到众多的“科学故事”,如体会科学概念的产生和抛弃、科学假说的对立与真伪、结构模型的设定与演绎。

又如,早在原始社会人们就开始有了关于自然界的知识,获得了制造工具、人工取火、编织衣物、交通工具和饲养家畜等12件技术发明。

这些科学历史是教师需要充分了解的,然后将其有机地结合进小学科学课程中,使学生产生不同的新认识。

科学哲学是对科学本性的理性分析,是对科学概念、科学话语的哲学思辨,例如科学对人类发展的影响利弊。

我们看西方的哲学史,就相当于看西方的科学史和宗教史的变化,从中可以看出人们对科学知识的构建,例如个人教育背景与科学成就之间的关系。

科学社会学主要讨论科学处在社会大系统中,社会因素在科学发展过程中的地位和作用。

从广义上讲,科学社会学关注社会因素,诸如政治、经济、文化、信仰、宗教、个人情感等在科学发展过程中的地位和作用。

这样科学社会学还关注在一定背景中建立起来的科学,以及科学与社会的互动,如三角函数和航海活动之间的互动。

STS的概念整理

STS的概念整理

HPS教学模式二、HPS教学模式1、定义:HPS(history,philosophy and sociology of science)将科学史、科学哲学和科学社会学的内容引入中小学科学教育中,以期促进学生对科学本质的理解,培养学生的科学精神和创造力的教学模式。

也称“大科学课程”模式。

它不是将某些学科知识内容的简单相加,而是从社会、历史、哲学等角度对自然科学内容的重新编排。

如编排中学物理学内容,应使学生们不仅可以学习物理学的概念、公式、命题、定理等原来分科物理学课程的内容,而且,可以是学生学到有关科学史、科学社会、科学哲学等方面的内容,认识到物理学的发展也受到社会因素和个人因素的影响。

认识到自然科学知识并不仅仅靠积累得来的,是不断变化、不断更新的。

建立“开发式”的知识观和“完整的”自然科学体系。

2、HPS模式的理论基础总结科学教育的历史经验的基础上,借鉴建构注意理论,提出把HPS内容融入科学教育。

HPS教育模式实施的基本前提:所学的内容必须是科学史上某一为科学家曾经研究的自然现象,如落体变化、植物的向光性、食物的消化等。

3、HPS的教学程序1、演示现象2、引出概念3、学习历史4、设计实验5、呈示科学观念和实验检验6、总结与评价4、模式的特征[1]将科学史与科学哲学的学习和当前的学科概念与理论的学习有机地融合在一起。

[2]教学过程是解决问题的探究过程,有利于学生发现问题、解决问题及创新能力的提高。

[3]充分发挥学生的主体性,促进改革学生主动学习与建构。

[4]尊重科学,但不迷信科学。

科学家也回犯错误。

[5]通过教学活动,形成正确的科学观念。

三种探究性科学教学的形式A 特别开设的课程题目比较广泛,设计的知识综合性强,多以研究课题的形式出现,教学活动包括课内和课外,时间通常需要数周。

从学生对子课题的确定、开题报告的撰写、到研究方法的选择、数据处理、研究结果的汇报、评价等过程教师起着十分重要的组织、协调、指导和支持作用。

HPS科学教育思想的起源及其历史沿革的开题报告

HPS科学教育思想的起源及其历史沿革的开题报告

HPS科学教育思想的起源及其历史沿革的开题报告
题目:HPS科学教育思想的起源及其历史沿革
一、选题背景
近年来,随着社会科技的迅速发展,人们对于科学教育的认知也不
断发生着变化和转变。

在这个背景下,HPS(History and Philosophy of Science,科学史与科学哲学)科学教育思想逐渐被人们所关注。

HPS科
学教育思想是一种以科学史、科学哲学为基础,以科学社会学、科学心
理学等为辅助的一门新型的科学教育思想,旨在通过对科学的历史与哲
学思考,使学生对科学有更加深入、全面的理解和认识。

二、研究目的
本研究旨在探讨HPS科学教育思想的起源及其历史沿革,以期为今
后的科学教育发展提供理论支持和启示。

三、研究内容和方法
研究内容主要包括:HPS科学教育思想的概念定义、起源、发展历程、国内外研究状况等方面。

研究方法主要是文献资料法和问卷调查法。

通过查阅相关文献,梳理HPS科学教育思想的发展历程和各国研究现状;通过问卷调查法,了解不同年龄段、不同学历层次的受教育者对于HPS
科学教育思想的认知和接受情况。

四、研究意义和预期结果
本研究的意义在于深入探究HPS科学教育思想的发展历程,为今后
的科学教育发展提供理论依据和启示;同时,通过问卷调查,可以了解
受教育者对于这一教育思想的认知和接受情况,为今后课程设计和教学
实践提供参考。

预期结果为通过对HPS科学教育思想的研究,得出一份
详实的HPS科学教育思想的历史沿革报告,对HPS科学教育思想的传播和实践作出贡献。

科学教学模式

科学教学模式

2. 5呈示科学观念和实验检验 • 教师引导学生读书,或由教师讲解光合作用过程,使学生 进一步明确光合作用过程中物质和能量变化的本质。如果 学生还有自己的观点与当前的科学概念不一致,就需要引 导学生自己设计实验检验。例如,学生认为植物白天进行 光合作用,吸收二氧化碳,放出氧气;晚上进行呼吸作用 ,吸收氧气,放出二氧化碳,所以植物白天不会吸收氧气 ,放出二氧化碳。为了消除学生这一错误概念,可以让学 生做测量绿色植物(白天)有氧呼吸释放二氧化碳的实验 。将新鲜绿叶放入锥形瓶内,瓶内注水并用弯管与盛有溴 代麝香草酚蓝试剂(BTB)的试管相连接。通过观察学生 发现,瓶内产生的气体进人BTB试剂内,试剂逐渐由蓝色 变成红黄色,这是由于绿叶通过呼吸作用产生二氧化碳进 人试剂的结果。从而使学生认识到绿色植物白天也能进行 呼吸作用。
1.4设计实验 教师将学生分组,要求学生从多种观 点(或观念)中选择某种观点,设计 实验进行检验。这一环节也能激发学 生的想象力和创造力。这一环节应使 学生认识到:①对同一自然现象可能 有不同的解释;②可以用实验检验这 些观点(假设)。
1.5呈示科学观念和实验检验 由教师讲解当代的科学观念,即介绍教 科书上对这一自然现象的解释,从而 为学生实现观念转变提供契机和可能。 这一环节还需要学生对自己的观念和 解释进行实验检验,由实验现象的观 察、资料的收集与整理,最终得出结 论,形成科学观念,即实现由原有的 错误观念向科学观念的转变。
光合作用的发现过程的教学案例 • 光合作用的教学过程可以按HPS教学模式进行如 下教学设计。
2. 1演示现象 • 教师通过多媒体展示植物的光合作示意图,教师 设疑:什么叫光合作用?光合作用的本质与机制 是什么?在学生观察图片回答问题的基础上,教 师进一步设问:植物生长的养料究竟是从哪里来 的?植物为什么能清新空气?光合作用中的氧气 是从哪里产生的?什么时候产生的?从而引出问 题,促使学生产生探究的强烈欲望。

基于HPS教育模式的科学精神培养——以“在实践中追求和发展真理”教学设计为例

基于HPS教育模式的科学精神培养——以“在实践中追求和发展真理”教学设计为例

基于HPS教育模式的科学精神培养——以“在实践中追求和
发展真理”教学设计为例
王山林
【期刊名称】《中学政治教学参考》
【年(卷),期】2024()9
【摘要】科学史、科学哲学和科学社会学(简称HPS)教育是思想政治课程着力培养科学精神、落实立德树人根本任务的一种有效模式。

文章根据高中思想政治课程特点,建立与之相适应的HPS教育模式,并以“在实践中追求和发展真理”和“人类对光的研究”为例,进行跨学科教学设计,培养学生的求实精神、批判精神和创新精神。

思想政治课教材编写、教师HPS素养培育、HPS教育课堂设计、HPS教育资料储备和HPS教育评价方式等,都直接影响科学精神的培养效果。

【总页数】4页(P74-77)
【作者】王山林
【作者单位】江苏省苏州市苏苑高级中学
【正文语种】中文
【中图分类】G633.2
【相关文献】
1.基于HPS教育融合教学模式的教学设计--以“地球的内部圈层结构”为例
2.例谈物理教学中运用HPS教育培养学生科学态度的教学设计
3.基于HPS教学模式培养科学思维的实践研究--以“水的组成”为例
4.融合多学科资源涵养科学精神
——以“在实践中追求和发展真理”教学为例5.基于HPS发展科学精神的教学实践——以“化学平衡常数”为例
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HPS教育对科学教育的作用探析

HPS教育对科学教育的作用探析
H P s教 育 的 内 涵 H P s教育 最 早 是 科 学 史 和 科 学 哲 学 ( H i s t o r y a n d P h i l o s o p h y o f S c i —


内容 ,即科学过程和科学方法 。美国科学促 进会 1 9 8 9年制定 的 《 面 向全 体 美 国 人 的 科 学》 和 1 9 9 6年 美 国 国 家 科 学 院颁 布 的 《 美 国 国 家

等方面的教育 ,让公 众在历 史 、哲 学 、社 会学 的语 境 中理 解科 学本 质 ,培养他们的理解科学精神 和创新能 力 ,以使科学 教育能 真正 地, 有效地提高公民科学素养。
二 、HP s教 育 的 内容 1 . 科 学 史 教 育
纵观 当代世界范围 内的科学教育改革 实践,将科学 史融入科 学教 育 已成为一大趋势。2 0世 纪初 ,萨顿 ( G e o r g e S a r t o n ) 开始在哈佛 大 学教授科学史 。1 9 4 6年,哈佛大学 校长科南特 ( J .B .C o—n a n t )出 版了 《 关于科学的理解》专著 ,他在书 中提出为使学生深刻地理解科 学事业和科学家 ,应在科学教育 中开设 科学史课 程。2 0世纪 5 0年代 末 ,科学教育家克拉普菲尔 ( L _E .k l o p f e r )扩展 了科 南特 的科 学案 例史法 的思想 ,编写 了 《 科学史事例》 ,经过 实践后 ,又在总结 经验 的基础上进行 了修改 ,在国际上产生 了重要影响。科学史进入科 学教 育 ,正是时代发展的呼唤。《 美 国2 0 6计划》 、《 美 国国家科学教 育标 准》 都要求在科学教育中包括科学史 内容 , 用历史 的观点分析科 学事 业 ,促使公众对科学做整体的理解。 2 .科学哲学教育 科学本质是科学教育 内容重要的一部分 ,科 学哲学通过对科 学本 质 的哲学思辨 ,使公众变得理性并树立正确的科学观 ,英 国国家科学 课程标准和美 国的 《 科学素养 的基 准》 都对 科学 本质做 了具 体 的规 定 。科学方法与科学 精神 则是 形成 良好 科学 素养 的基础 ,所 有 的学 生 ,都应该 了解有关科学 的发展 以及所引起的相应文化变革。 通过科学哲学 的学 习,公众可 以理性的理解。任何事情都 有其两 面性 ,科学技术应用不 当也会起到负面效应 ,有时候会导致人 类致命 性 的后果 。同样是科技产物核能 ,如果应用到人类 的生 活当中 ,可 以 给人类带来 巨大 的能量 ,但如果应用到战争和侵略 ,哪这种科 学技术 给人类带来 的只能是悲剧 ,甚至是毁灭性 的灾难 。不管带来 什么样 的 结果 ,就其本质原 因不是科学技术本身的问题。 3 .科 学 社 会 学 教 育 科学社会学不仅从宏观上研究 了社会 因素对科学 的影 响 ,而且对 科 学的微 观过程进行 了探究 。科学社会学认为 ,科学既受 到社会价值 的影响 ,同时又影 响着社会 的价值 。传统 的课程编制原则 是以科学作 为其中心和主题 , 而在科学知识社会学 的基本思想 的引领下 ,我们要 打破和废 除这种传统 的课程编 制原则 ,将科学知识和社会 学结合起来 考虑 ,科 学知识 不仅仅 是其本 身,更重要 的是他对社会 的影响 ,只有 将二者联系起来考虑才是课程编制 的合理原则 。科学知识 社会学对科 学课程编制模 式的改 革 ,已在 当代 国 际教改 中得 到 了体现 。另一方 面 ,科学知识社会学很 注重社会 关 系和社 会环 境在 知识 生产 中的作 用 ,注重学习主体的差异性 等方 面。在传统 的教育 中往往 忽视 了学生 的个性 ,仅仅关注学生的共性 ,出现了教学方式单 一 ,教育过程变 异 成 “ 批 量”生产产 品的过程 。科学知识社会学启示我们在科学教育中

高中生物HPS教育融入科学史的校本课程开发-精品文档

高中生物HPS教育融入科学史的校本课程开发-精品文档

高中生物HPS教育融入科学史的校本课程开发1 前言20世纪80年代起,西方科学教育界开始将HPS教育――科学史、科学哲学、科学社会教育作为新的科学教育范式用于科学史教学,提出了包括6个环节的HPS教育模式。

我国也在《高中生物课程标准(实验)》实施建议的教学建议(七)中明确提出注重学生对于生物科学史的学习,对提高学生的科学素养很有意义。

那我国生物科学史的教学现状如何?是否可以实施HPS教育?选取广东实验中学、佛山一中、汕头东厦中学等六所高中的高一、高二学生进行“高中生物科学史教学现状”的问卷调查,并对授课教师进行访谈,可以发现学生对科学史学习很感兴趣并认为教材应该适当增加素材,但由于不是教师授课的重点和课余学习时间不够,科学史并没有充分发挥其价值。

教师们则表示由于课时限制及自己的知识水平有限,没办法在短时间内将科学史的科学方法、思维抽提出来传授给学生,也缺少相应的教学方法指导。

要想在我国更好地实施HPS教育进行生物科学史教学,就必须解决正课课时不够、教师知识储备不足、集中学习和训练的机会匮乏等困难。

因此笔者提出开发HPS教育融入生物科学史的校本课程,其意义有以下几点:(1)补充教材中的科学史知识、增加学习课时、实现集中训练,有助于培养学生生物科学素养;(2)为生物教师进行科学史教学提供应用素材和教学参考;(3)响应现课程标准中“注重学生生物科学史学习”及即将颁布的新课标中“开设有特色的校本课程”和“丰富校本课程内容”的要求;(4)顺应国际科学教育改革的趋势,拓宽国内HPS教育的研究领域,为实践应用提供参考。

2 高中生物HPS教育融入科学史的校本课程开发设计2.1 课程目标的确定根据科学素养的内涵和所涉及的范围,以及核心素养生命观念、理性思维、科学探究与社会责任4个维度来设置以下的三维课程目标:知识目标:明确高中生物一些核心概念的科学发展史进程;讲述生物科学发展史上的大事件。

能力目标:获得科学问题分析和探究的哲学思维;掌握科学探究能力及研究方法;培养批判性思维和创新能力。

基于HPS融合模式培养科学思维的实践

基于HPS融合模式培养科学思维的实践

详细描述
3. 理论分析:引导学生学习细胞结构和功能的关系,理 解细胞代谢和调控机制。
1. 历史背景引入:介绍细胞学的发展历程和基本概念, 引导学生了解细胞在生命中的重要性。
4. 应用拓展:让学生运用所学知识解决实际问题,如疾 病诊断和治疗、生物多样性保护等,培养学生的创新能力 和科学思维。
04
基于HPS融合模式培养科学思维的实践 效果分析
科学教育的现状
传统的科学教育往往注重知识的传授,而忽视科学思维的培养, 这不利于学生的全面发展。
科学思维的重要性
科学思维是学生理解科学知识、解决科学问题的关键能力,对其未 来的学习和职业发展具有重要影响。
HPS融合模式的意义
HPS融合模式是一种将历史、哲学、社会学等学科与科学教育相结 合的教学模式,有助于培养学生的科学思维。
HPS融合模式的教学设计原则
原则1
将科学知识、技能与科学史、哲 学和社会学内容相结合,以培养
学生的科学素养。
原则2
运用多样化的教学方法和手段,如 案例分析、小组讨论和角色扮演等 ,以激发学生的学习兴趣和主动性 。
原则3
鼓励学生参与课堂讨论和提问,创 造一个开放、互动的学习环境,培 养学生的批判性思维和问题解决能 力。
实践效果数据分析
定量数据分析
对实验对象的科学思维能力测试数据 进行统计分析,包括平均分、标准差 、T检验等,以定量描述实践效果。
定性数据分析
对问卷调查和个案研究数据进行归纳 、分类和主题分析,以深入了解实践 效果的各个方面。
实践效果综合评价
综合评价指标体系
01
建立综合评价指标体系,包括科学思维能力、学习态度与兴趣
总结词:运用HPS融合模式,帮助学生掌握化学反应原 理,提高分析问题和解决问题的能力。

HPS教学模式融入《变色花》的实践思考

HPS教学模式融入《变色花》的实践思考

HPS教学模式融入《变色花》的实践思考一、什么是HPSHPS是科学史、科学哲学和科学社会学三者内容的融合,即在教育教学中融入有关科学史、科学哲学以及科学社会学的内容,以期提高科学教育的质量。

二、HPS教育现状马赫是国外最早提出HPS 教育理念的科学家,他认为:“没有任何科学教育可以不重视科学的历史与哲学。

”哈佛大学的科学史教授霍尔顿在《改革物理学教程》一书中大量引用科学史内容,为HPS 教育融入中等教育塑造了典范。

20世纪80年代以来,英国的《国家科学课程》、美国的《2061 计划》及《国家科学教育标准》等都有一个共同的趋势:将HPS 教育融入科学教育,提高学生对科学本质的认识,提高学生的科学素养。

我国科学教育起步较晚,也没有庞大、完善的理论作为支撑。

同时,对科学史教育作用的理解较为狭隘,停留在激发学生科学兴趣以及爱国教育方面,还未涉及科学史对提升学生科学素养方面的积极作用。

1999年,广州大学科学教育研究所魏冰博士在《比较教育研究》第3 期上发表了《科学史、科学哲学和科学教学》一文。

他认为,HPS 教育的基本意图,不但要让学生学习科学内容,还要让他们了解科学的本质,而HPS 在科学教学中的作用主要体现在:1.使科学密切联系个人、伦理、文化和政治因素,从而使科学人文化;2.使课堂教学更富有挑战性和思考性,从而加强学生的批判性思维技能;3.有助于更全面、准确地理解学科内容。

科学课程要培养的核心素养,主要是指学生在学习科学课程的过程中,逐步形成的适应个人终身发展和社会发展所需要的正确价值观、必备品格和关键能力,是科学课程育人价值的集中体现,包括科学观念、科学思维、探究实践、态度责任等方面。

新苏教版小学科学教材中有大量的科学史,作为一种重要的课程资源,对于科学素养培养具有重要作用。

新教材中以时间轴为单位,呈现科技发展历程,但教参对教法及教学目标没有具体呈现,也很少将科学史教学与理解科学本质、提升科学素养直接关联,致使科学史教学成为教学的“备选项”。

原子的核式结构模型

原子的核式结构模型

原子的核式结构模型一、背景在深入研究原子的内部结构后,科学家们得出了一种关于原子构造的理论,即核式结构模型。

这个模型揭示了原子中心的秘密,为我们打开了理解物质世界的新视角。

二、核式结构模型的提出19世纪末,卢瑟福通过α粒子散射实验,发现原子中心有一个密集的原子核,其体积仅占据原子体积的几千分之一。

同时,他发现原子核周围环绕着电子,这些电子沿着轨道运动,就像行星围绕太阳运动一样。

这一发现,彻底改变了我们对原子的理解。

三、核式结构模型的内容核式结构模型的主要内容是:原子由一个位于中心的原子核和核外电子组成,电子在特定轨道上运动,并受到原子核的吸引。

原子核由质子和中子组成,其质量约占原子质量的99.9%,而电子的质量几乎可以忽略不计。

因此,原子的大部分体积是由原子核占据的。

四、核式结构模型的意义核式结构模型的提出,为我们理解原子的性质和行为提供了基础。

它解释了为什么原子在化学反应中会形成稳定的化合物,为什么元素之间会有不同的化学亲和力等等。

这一模型成为了现代化学的基础,为我们的科技发展提供了重要的理论基础。

五、结论总的来说,原子的核式结构模型是科学史上的一个重大突破,它为我们打开了理解物质世界的新视角。

然而,随着科技的发展,我们还需要更深入的研究和探索,以揭示原子内部的更多秘密。

让我们期待更多的科学发现,以更好地理解这个美丽的物质世界。

原子的核式结构模型一、背景在深入研究原子的内部结构后,科学家们得出了一种关于原子构造的理论,即核式结构模型。

这个模型揭示了原子中心的秘密,为我们打开了理解物质世界的新视角。

二、核式结构模型的提出19世纪末,卢瑟福通过α粒子散射实验,发现原子中心有一个密集的原子核,其体积仅占据原子体积的几千分之一。

同时,他发现原子核周围环绕着电子,这些电子沿着轨道运动,就像行星围绕太阳运动一样。

这一发现,彻底改变了我们对原子的理解。

三、核式结构模型的内容核式结构模型的主要内容是:原子由一个位于中心的原子核和核外电子组成,电子在特定轨道上运动,并受到原子核的吸引。

以科学史为情境的科学复习教学

以科学史为情境的科学复习教学

以科学史为情境的科学复习教学“HPS教育模式”正受到科学教师的重视.所谓“HPS教育模式”,就是以“科学史、科学哲学与科学社会学”(History Philosophy Sociology of Science)的共存体为载体来执行科学本质教育的一种方式.对科学本质的教学,有明示教学法和暗示教学法.暗示教学法是通过科学探究活动、科学过程技能、做科学等方式,将科学本质观念嵌入在教学中,通过活动,以间接的方式让学习者体会科学.而明示教学法就是从科学史、科学哲学等多角度去诠释科学本质,并通过课堂讨论、阅读相关资料等方式直接传达科学本质,以达到科学本质教学目标.在“HPS教育模式”实践研究方面,英国伦敦大学国王学院的科学教育学者孟克和奥斯本做了有益的探索,他们在历史经验与教训的基础上,结合科学课程体现科学核心素养,体现科学本质,体现综合整合课程的特点,以生为本等课程观,将HPS教育融入科学课程与教学中.这种模式的教学程序大致包括:演示实验、引出观念、学习历史、设计实验、呈现科学概观、总结与评价.澳大利亚新南威尔士大学教育学院的科学哲学教授迈克尔·马修斯也提出了关于HPS教育的适度模式.不管是孟克和奥斯本的“历史—探究”模式,还是马修斯的“适度模式”,他们的HPS教育模式对初中物理复习课有指导意义.一、HPS教育复习课教学模式中的史料选择(一)复习目标基于科学核心素养以苏教版《物理》八年级上册第5章《物体的运动》复习课为例.此章由4小节组成,分别是长度和时间的测量、速度、直线运动、世界是运动的.科学概念有长度、时间、速度、参照物等.复习课能起到“织线成网”“查漏补缺”“学以致用”和“温故而知新”等作用,但这些功能只停留在知识层面上.从物理学科核心素养的角度来看,从物理观念、物理思维、科学探究和科学责任四个维度去看复习课的功能,才是适切的.而能承载通过复习课提高学生物理核心素养的科学史料非常多,利用科学史上测量光速实验,不但能复习《物体的运动》这章的物理概念,还能提高学生的核心素养,更能以明示的方式进行科学本质的教学.此外,苏教版《物理》八年级上册的第3章和第4章都是几何光学的内容,这为复习第5章作知识储备.(二)史料与复习内容高度匹配科学史上测光速的实验原理不尽相同,课堂选择的是利用速度公式v=s/t为原理的实验,这些实验包括伽利略实验、罗默实验、布拉德雷实验、斐索实验、傅科实验和迈克尔逊实验.除了伽利略做了失败的实验外,其他人的实验都是成功的.但由于技术手段等限制,他们测量的光速值并不精确.除布拉德雷利用光行差原理(本质上还是运动的合成)之外,其他人的实验原理都是先测出“光通过的距离”,再测出“通过这段距离所需要的时间”,利用v=s/t计算出光速.且后人在前人的基础上,力求减小误差而不断改进实验.当然,自斐索实验开始人类把测光速从“天上”拉回到“地上”,这是伟大的创举.(三)史料高度体现科学本质根据刘健智的综合研究成果,确定中学生理解的科学本质包括“科学知识的本质”“科学探索的本质”和“科学事业的本质”三个维度,每个维度下又有若干个因素.科学史上测光速的6个实验作为情境的复习课,通过科学研究可以解释光速,体现客观世界的认识性;对光速测量实验的不断改进与完善说明,科学知识不是绝对真理,是暂时性与持久性的统一;科学家做测量光速实验不是短暂的研究成果,而是长期积累而成;那些在科学史上出现过的测光速实验,之所以能被人们反复提及,是因为实验具有可重复性;这些测量光速的实验因为公开了实验成果,获得别人的评判和学习,从而也促使后继者不断去完善与修正,使光速测量结果越来越趋向真实值;当然,这些测量光速的实验并不是非常完美的测量光速的最后实验;通过观察和实验获得检验,体现了实证性;6个实验方案都是科学家利用推理、想象和创造力的产物;测光速实验隐约呈现出光的粒子性,这是测光速实验对科学预见功能的体现;实验不断被修正与完善,这说明所有的科学研究都体现出非权威性,也是非绝对客观的.此外,从6个实验看出科学与技术是有區别的,但科学的发展离不开技术,技术的进步也有赖于科学的发展,特别是光速测量值越来越精确,有赖于技术的进步.(四)史实选择的依据要适切学情在一节复习课上,没有必要把科学史上测光速的6个实验都作为教学内容.除了6个实验按照时间轴发展,体现科学史上测光速发展的统一性和循序渐进,从而体现科学发展过程不断完善、不断修正之外,在科学史上测光速的6个实验中选择几个突出“速度”和“参照物”这两个概念的实验,同时又能体现科学本质,这是课堂教学对繁杂的科学史教材有效的梳理与选择的结果.为此,遵循从易到难、从缺损到完善的原则,本课选择了伽利略实验、罗默实验和布拉德雷实验.伽利略实验虽然是失败的,但他的想法与学生的“前概念”高度吻合,正可以由此引入,分析失败原因,从而为罗默实验的科学测量找到依据;而斐索、傅科和迈克尔逊实验在于技术进步和方法的改进,从而使测量水平大大提高,这种技术改进与完善,对八年级学生来说,可作为课堂学习的补充.布拉德雷的光行差远远超出八年级学生的理解水平,但它是相对运动的典范,可通过类比的方式转化为学生熟悉的运动合成,从而引入参照物,体现“选择不同参照物对解决物体运动问题是非常重要的”思想.二、HPS教育复习课教学模式中的教学设计HPS教育模式最核心的思想,还是基于学生的学习,基于知识的建构,从学生实际出发,从学生最有体验的生活出发,沿着科学发展史的思维路线进行知识梳理,从而培养学生的必备品格和关键能力.(一)创设情境,联系科学史实内容从学生生活经验中提取的问题,往往更能引起共鸣.所以,课堂从学生已有的知识和生活经验出发,让学生讨论“如何测量光速”.从课堂反馈情况来看,形成方案的小组,方案内容与伽利略实验相似.如“我们想让两个人面对面,每人各拿一个手电筒,一人照另一人,另一人一看到光就打开手电筒反照射,这样第一人测出时间间隔,还有两人之间的距离,就可以算光速了”.对此方案,许多学生马上质疑其可行性:这样的实验方案肯定是测不出精确的光速的,因为“人的反应速度还是有很大差异的”.在经过多重讨论与表达后,师生共同提炼交流方案中的核心思路:要测量光速,需要获取“路程”和“时间”这两个数据,从而形成测光速的原理v=s/t.(二)学习历史,分析科学史实问题学生的方案,正好与伽利略的测光速方案类似,从而引入伽利略实验,如图1所示.本节课对速度公式的运用也是一个重要的学习目标,运算的练习就从简单开始.课堂设计了对图1中测光速的计算.从课堂教学实际可看出,部分学生还存在运用公式不规范、计算单位缺失等问题.而实例中关键的问题还在于光的路程不是1500米,而是3000米.通过学生计算的结果发现,按照伽利略的方法测出的光速为5000米/秒,与实际相差巨大.基于此巨大的差异,组织学生讨论,分析造成这么大差异的原因.学生的反馈主要在于“人有反应时间”“测量工具不精确”等问题上,从而总结伽利略无法测光速的原因,主要是无法准确测量光传播的时间,同时两地距离太短.基于如上问题,就需要组织学生寻找解决问题的方案,从而形成共识:需要增加测量距离,使用更精确的测量时间工具.为引入下一段科学史做好铺垫.(三)深化问题,挖掘科学史实内涵怎么样才能增加测量光传播的距离?地球上光传播的距离都是非常有限的,且由于地球表面大气的存在,给长距离传播光带来阻碍.所以最好的方法是光在“天上”传播.教师介绍罗默实验:1676年9月,罗默向巴黎科学院提交一份材料指出,11月9日上午5点25分45秒将要发生的木卫食将推迟10分钟.通过课前了解,学生已经在“光的直线传播”中学习过月食的知识,但对“木卫食”并不了解.这就需要在课堂上以模拟的方式,组织学生认识和体验“木卫食”现象的发生.请4名学生参加活动.先请其中3人,每人持一张打印好分别有“日”“地”“月”字的A4纸,并面向全班排成一列,要求他们按照发生月食时的日、地、月三者的相对位置自动调整,并站立.请其他学生判断排列是否正确.完成此活动后,再将“月”换成“木”,又给第4名学生一张上面打印为“木卫1”的A4纸,代表木星的其中一颗卫星,同样要求排列发生“木卫食”的相对位置.完成活动后,为了理解罗默的“木卫食将推迟10分钟”的可能,展示图2.地球的位置恰好在A或B时,就出现木卫食.如果天文学家原以为地球的位置在A,而实际在B,地球上的人看到木卫食就有一个“光从A传播到B”的时间差.需要说明的是,地球、太阳、木星和其卫星并非一定要处于如图2所示的位置才会出现木卫食,但教师可说明,如果真的出现如图2所示的位置,则B点比A点晚看到木卫食约1000秒,而不是10分钟.此时正是利用速度公式进行计算的最佳时机,可出示如图3所示的模拟罗默测光速问题.由于涉及时间差的问题,计算的难度比伽利略实验的计算难度大,这也体现了“从易到难”的原则.在计算之前,先组织学生认识图中的a、b、c,即“地球公转轨道半径”“木星公转轨道半径”和“木卫1公转轨道半径”.学生进行独立计算,并汇报交流.选择3位计算结果并不相同的学生进行汇报,通过对比发现计算过程中出现的问题.学生的问题主要在于“路程”和“时间”不匹配,即题中给出的时间只有一个,即1000秒,而路程则给了3个,学生会选择哪个路程与1000秒匹配?选择的依据是什么?故此,组织学生讨论1000秒的含义:它是光通过AB路程时的时间,故对应的路程为2a.這样,就比较容易计算出光速为3×108米/秒.当然,需要呈现给学生的科学史实是:罗默当时并没能计算出这么精确的光速,由于掌握的天文资料和观测数据的原因,罗默计算的结果约为2.2×108米/秒,误差非常大.同时代的荷兰物理学家惠更斯也利用这种方法,计算的结果就比较精确,大致为2.9×108米/秒.为了进一步理解参照物在解决物体运动问题中的作用,继续引入第3个实验,即1725年,后来成为第三任英国皇家天文学家的布拉德雷利用“光行差”原理测光速,如图4所示.教师简单介绍光行差概念:光行差是一个天文学概念.当阳光垂直入射静止的地球表面时,光与地球表面成90°角;若光线垂直入射高速运动的地球表面时,则地球表面测得的光不是垂直入射.故此,根据地球公转的速度和测得的角度,就能推算出光的速度.这就是光行差的原理.显然,这是运动的合成问题,涉及平行四边形法则,远远超出八年级学生的学力水平.但此例也正是参照物最好的实例.于是就将光行差转化为如下两个问题作类比.1.无风的雨天,你看到雨滴是沿什么方向下落的?(雨滴会竖直落下)(追问)如果你此时在雨中跑起来,还觉得雨滴是竖直下落吗?(不是,雨滴是迎面落到脸上)2.小安在匀速骑车回家的路上遇到暴雨.小安发现,雨滴是竖直落到他头上的.此时有风吗?(有风,风向和风速与骑车方向、速度大小相同)通过这个实例说明,对静止的人和奔跑的人来说,相同的雨却有不同的运动情况,这是选择不同的参照物造成的.(四)查阅对比,应用科学史实思想历史上的伽利略、罗默、布拉德雷测量光速的方法都是了不起的创举,即便像伽利略失败的实验,也为后世测量光速提供了原理.但由于资料、技术等原因,这些测量光速的结果并不精准.1849年法国的斐索,1850年法国的傅科,还有1926年美国的迈克尔逊等也都做了测光速的实验.后三个实验原理相同,只是测量装置有所区别.要求学生回家后上网搜索斐索、傅科、迈克尔逊等人测光速的资料,并完成表1.三、HPS教育复习课教学模式中的教学评价以如上的案例为例来分析HPS教育复习课教学模式,它有如下特征.首先,HPS教育复习课教学模式是把科学史、科学哲学和科学社会学融合成一体,它们成为课堂教学的情境,是科学课程和课堂的有机组织部分,而不仅仅是一个可有可无的“帽子”,或者仅仅是课堂里的一个“噱头”,更不是额外添加的一个任务.其次,HPS教育复习课教学模式的教学过程突出基于科学史作为情境本身体现的科学方法,特别是从此科学事实情境中发现真实的问题,从而对真情境下的真问题进行科学探究,培养学生推理、建模等思维能力.第三,HPS教育复习课教学模式中的真情境所呈现出来的对科学本质的理解和体现,是培养学生科学精神和科学态度最好的载体和手段.第四,HPS教育复习课教学模式广泛吸收了建构主义学习观念,体现“学为中心”“知识通过建构形成”的思想 .第五,HPS教育复习课教学模式把复习知识目标作为重要的内容载体来推进科学史事件的发展,从而促进学生沿着科学家的思维来建构知识和科学探究.。

体现科学本质的科学教学基于HPS的视角

体现科学本质的科学教学基于HPS的视角

体现科学本质的科学教学基于HPS的视角一、概述《体现科学本质的科学教学:基于HPS(History and Philosophy of Science)视角》一文旨在探讨如何在科学教育实践中深入挖掘与展现科学的内在特性,以提升学生对科学知识的理解深度和科学素养的整体水平。

本文立足于HPS框架,强调在科学教学中融合历史、哲学与社会文化背景,以此构建一种全方位、立体化的教学模式,使学生不仅掌握科学事实与技能,更能在探究过程中领悟科学的精神内涵、方法论基础以及其与社会环境的互动关系。

HPS,即科学史与科学哲学,为理解科学的本质提供了独特的视角。

科学史揭示了科学知识的演变历程,展现了科学家们如何通过观察、实验、理论建构与修正等过程逐步揭示自然界的规律科学哲学则探讨科学方法的合理性、科学理论的结构与评价标准、科学知识的增长模式等深层次问题。

将HPS融入科学教学,有助于打破传统教学中对科学知识的孤立、静态呈现,让学生在学习具体科学内容的同时,洞察科学知识的动态生成过程及其背后的逻辑脉络,从而培养他们的批判性思维与创新精神。

基于HPS的科学教学主张,科学教育不应仅停留在传授事实与操作技巧层面,而应引导学生深入思考以下几个核心问题:科学知识的历史发展:科学知识并非一成不变的绝对真理,而是随着时代的演进和证据的积累不断修正和完善。

教学中应呈现重要科学理论的形成过程、关键转折点及背后的科学争论,使学生认识到科学进步的曲折性和累积性。

科学方法与实践:科学不仅是关于“是什么”的陈述,更是关于“如何知道”的过程。

教学应突出科学方法如观察、假设、实验、推理等在科学发现中的作用,以及科学实践中的试错、合作与交流的重要性。

科学的哲学基础:科学理论的构建遵循特定的逻辑规则和认识论原则,如经验主义、实证主义、还原主义等。

教学应揭示这些哲学思想如何塑造科学认知的方式,以及它们面临的挑战与局限性。

科学的社会文化影响与责任:科学活动嵌入于特定的社会文化背景之中,科学成果的应用对社会、经济、伦理乃至人类生活方式产生深远影响。

“HPS教育”理念下科学史融入科学教学对促进科学本质理解的研究

“HPS教育”理念下科学史融入科学教学对促进科学本质理解的研究

“HPS教育”理念下科学史融入科学教学对促进科学本质理解的研究发布时间:2022-07-29T03:06:04.970Z 来源:《教育学文摘》2022年2月总第400期作者:魏婕[导读] 科学没有也不应该有一个准确概念,因为科学本质来源于科学探究的方式,科学在逐步发展,科学的思考方式也在不断变化,这种概念也在随之不断变化。

重庆市沙坪坝区森林实验小学校400030摘要:为促进学生对科学本质的理解,本研究借鉴前人的理论基础,将科学史融入科学课程与教学中,进行了初步探索,提出了科学史与科学课程融合的方法与模式。

关键词:HPS教育科学史科学教学科学本质一、科学本质与“HPS教育”教育1.科学本质。

科学的本质至今都没有明确的定义。

但李德曼(Norman G. Lederman)提出,科学没有也不应该有一个准确概念,因为科学本质来源于科学探究的方式,科学在逐步发展,科学的思考方式也在不断变化,这种概念也在随之不断变化。

为了便于研究,我国学者林陈涌将科学本质划分为科学知识、科学方法和科学事业三个维度。

具体内涵如下:科学方法的本质:科学方法可以应用到社会上,但它也未必是万灵丹,不能解决所有问题,因为并不是任何问题都有答案或解决方法;而且科学是理论蕴含的工作,所以科学方法不是绝对客观的,而是具有主观性、独特性、适用性、多样性和创造性。

科学知识的本质:科学知识的定律、学说和观念是有层次分级的结构,而且科学知识是人类创造力的产品,同时,科学知识具有暂时的适存性。

科学事业的本质:科学研究的目标是能够解释一些自然现象,而且科学共同体对于科学界极具影响力,同时社会与科学之间是相互作用的。

2.HPS教育。

1994年,美国“国家研究委员会”通过了《国家科学教育标准》,其中“科学的历史与本质”部分明确了要将科学史与科学哲学的教育贯穿在从小学到高中的教育过程中。

我国学者张红霞、郁波通过对覆盖全国21个省、市、自治区的1737位小学科学教师科学素养的问卷调查和分析后,认为影响科学教师教学行为的第一因素是对科学本质的理解,而这是成功进行科学教育改革的关键。

科学过程视野下HPS融入初中科学教学的案例-模板

科学过程视野下HPS融入初中科学教学的案例-模板

科学过程视野下HPS融入初中科学教学的案例HPS是科学史、科学哲学和科学社会学(History Philosophy and Sociology of Science)的缩写词。

HPS融入科学教学是指把科学史、科学哲学和科学社会学的有关内容融入科学教学,以提高科学教育的质量,并将科学本质观凸显在教学中,使学生更好地把握科学本质,知道科学究竟是什么,科学知识是怎样产生的,科学在社会发展和进步中的作用是什么,科学和科学方法的局限性等等,从而培养学生的科学素养。

本文拟在科学过程视野下,以《光合作用》为例,探讨HPS的应用之道。

一、科学教学改革的“原点”——科学过程长期以来,由于受“应试教育”的影响,我国科学教育存在不少问题,许多学者进行过反思,并将其概括为:重理论轻实验,重结论轻过程,重知识轻能力,重模仿轻创造。

就当前的科学教育实践而言。

这种概括无疑是十分正确的。

为改善这一现状,科学教育改革势在必行。

基于建设性后现代主义观点,科学教育改革回归“原点”是我们所持有的主体思想。

原点就是事物的本质,即原型或原创,是一个文化积淀和生成的核心,它与环境和历史的人文心理积淀相通暗合,它在漫长的历史进程中逐渐形成了文化凝聚起来的原型结构。

因此,原点问题的本质内涵是文化生成和更新的那种原始的力量,它起到对伦理、道德、宗教、习俗、制度、礼仪、艺术和审美等多种形式的规范。

通过考察文化史发现,人类文化的基本发展走向就是从“原点或原创”的文化萌发时期进入到文化生成和变异的整体发展与共建的时代。

追问科学教育本身,其改革的“原点”何在呢?我们试图从不同专业领域的大家思想“共鸣”处寻找答案。

恩格斯说:“世界不是既成事物的集合体。

而是过程的集合体。

”英国数学家、教育理论家、过程哲学家怀特海在其巨着《过程与实在》中把恩格斯思想进一步发展为:过程是事物的根本存在形式,世界的本质就是过程的存在,即过程就是实在、实在就是过程。

美国哲学家、教育家杜威在论述“教育即生长”主题时也曾说道:“教育过程是一个不断改组、不断改造和不断转化的过程。

HPS教学模式在化学实验教学中的应用

HPS教学模式在化学实验教学中的应用

HPS教学模式在化学实验教学中的应用随着教育技术的发展,越来越多的高校开始使用HPS教学模式来改变传统化学实验教学的模式。

很多教师和学生反馈,使用HPS教学可以让实验课程更加生动有趣,同时也可以提高学生的实验技能和实验思维能力。

本文将从HPS教学模式的定义和特点、化学实验教学应用HPS教学模式的必要性、HPS教学模式在化学实验教学中的应用、HPS教学模式在化学实验教学中的效果以及HPS教学模式在优化化学实验教学中的作用等角度进行探讨。

一、HPS教学模式的定义和特点HPS(History,Philosophy and Sociology of Science)教学模式是一种将科学史、哲学和社会学知识贯穿教学过程的教学方法。

HPS教学模式的目标是使学生通过了解科学的发展历程、科学思想和社会背景,来理解科学的本质和科学方法。

通过这种教学方法的引导,学生将更加深入地了解科学的内涵和科学方法的应用。

HPS教学模式的特点有以下几个方面。

1.强调科学和现实的联系。

HPS教学不是为了简单地追溯科学的历史发展,而是以探究科学的内在逻辑和发展规律为核心,增强学生对科学范畴的理解和掌握。

2.强调科学的多元思考。

HPS教学会围绕一个科学问题或概念来展开,学生通过了解不同学派、学科领域的观点和证据,来加深对问题的理解,也能从多重视角来思考和评价科学。

3.强调培养学生的科学思维和批判精神。

HPS教学的核心是培养学生科学的思考方式和规律,鼓励学生在分析和解决问题时运用科学思想和方法,同时对科学现象和文献持批判态度。

二、化学实验教学应用HPS教学模式的必要性化学实验是化学教学重要的组成部分,作为一门实验性科学,化学实验教学需要通过多种实验手段,来让学生对化学概念和理论进行实际应用。

然而,传统的实验教学往往只重视实验的操作技能,而忽略了对科学思维的培养和历史、哲学和社会的背景分析。

因此,将HPS教学模式应用于化学实验教学领域可以弥补传统实验教学中的不足。

HPS教育理念在初中地理教学中的应用——以《地球的形状和大小》为例

HPS教育理念在初中地理教学中的应用——以《地球的形状和大小》为例

HPS教育理念在初中地理教学中的应用——以《地球的形状和大小》为例摘要:本文简要介绍了HPS教育理念与初中地理课程标准要求的契合性,提出将科学史、科学哲学、科学社会学融入地理教学,创设教学情境的教学设计思路,并以《地球的形状和大小》为例,说明HPS教育理念在初中地理教学中的具体应用。

关键词:HPS;初中地理教学;教学设计HPS教育是“科学史(History of Science)、科学哲学(Philosophy of Science)、科学社会学(Sociology of Science)”教育的简称,其核心内容是将科学史、科学哲学、科学社会学融入科学教育,是国际科学教育改革的新理念。

HPS教育强调科学的人文性、批判性和创新性,对于培养学生的人文气质、批判精神和创新意识具有重要作用[1]。

《义务教育地理课程标准(2011年版)》指出,“义务教育地理课程是一门兼有自然学科和社会学科性质的基础课程”,其教学内容富有鲜明的科学性和人文性,在教学中要“注意科学史教育及科学兴趣的培养”,“要重视培养学生的创新意识,激发学生的学习兴趣,培养学生独立思考的习惯,鼓励学生大胆质疑并提出自己的观点、看法”。

由此可以看出,HPS 教育与义务阶段地理教育在培养学生的人文气质、批判精神和创新意识的目标上,是一致的。

因此,将HPS教育理念应用到初中地理教学中,是一种有益的尝试。

本文以人教版《地球的形状和大小》一课为例,说明HPS教育理念在初中地理教学中的应用。

一、HPS融入到地理教学的设计思路虽然《地球的形状和大小》的教学内容较为简单,但如果深入挖掘,会发现其中蕴含着丰富的科学史、科学哲学和科学社会学的内容。

1、将科学史融入地理教学HPS教育以科学的基本史料为基础[2]。

人类认识地球形状的过程,实际上就是一系列典型的历史事件和思想观念发展、演变的复杂过程,包括科学结论的获取、科学假说的证实与证伪、科学理论的演化、科学发现的人文因素等多个方面,其本身也是一个不断批判、质疑、实践、创新的过程。

HPS_科学史_科学哲学与科学社会学_一种新的科学教育范式 (1)

HPS_科学史_科学哲学与科学社会学_一种新的科学教育范式 (1)

第24卷 第9期2008年 9月自然辩证法研究Studies in Dialectics of Natur eV ol.24,N o.9Sep.,2008文章编号:1000-8934(2008)09-0083-05HPS(科学史、科学哲学与科学社会学):一种新的科学教育范式张 晶(长安大学人文学院,西安 710065)摘要:在历史、哲学与社会学语境中理解科学是H PS 教育的核心内容,也是国际科学教育改革的新理念。

分析HP S 教育的诞生背景、主要内容、实施手段、学科定位以及对公众理解科学的意义,可以为科学教育提供方法论指导。

关键词:科学史;科学哲学;科学社会学;科学教育中图分类号:G 42 文献标志码:A收稿日期:2008-05-28作者简介:张晶(1973-),女,吉林省吉林市人,哲学博士,长安大学人文学院副教授,硕士生导师,美国波士顿大学科学哲学与科学史研究中心访问学者,主要从事科学史、科学哲学、科学教育学等方面的研究。

在国际科学教育改革方案中,ST S 教育和H PS 教育最为普及与流行。

我国从20世纪90年代开始大量介绍并引进西方ST S 教育(science 、technolog y and so ciety ),ST S 如今已成为科学技术哲学领域的重要分支。

但我国目前的教育界与学术界对H PS 教育却缺乏必要的了解,也没有专门的研究。

相对于国际H PS 教育对推行科学教育、提高公众科学素养已产生的巨大影响,介绍西方H PS 教育理念对建构我国H PS 教育体系有一定借鉴意义。

1 HPS 教育的诞生背景:传统科学教育遭遇危机H PS 系history 、philosophy &socio logy of sc-i ence 的简称,中文译为/科学史、科学哲学与科学社会学0。

20世纪中后期,科学及其应用影响着社会各个方面,科学及科学方法的优点与局限性日益显现出来。

卡逊(Rachel Carson)5寂静的春天6让沉浸在科学福祉的公众第一次冷思考科学。

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第24卷 第9期2008年 9月自然辩证法研究Studies in Dialectics of Natur eV ol.24,N o.9Sep.,2008文章编号:1000-8934(2008)09-0083-05HPS(科学史、科学哲学与科学社会学):一种新的科学教育范式张 晶(长安大学人文学院,西安 710065)摘要:在历史、哲学与社会学语境中理解科学是H PS 教育的核心内容,也是国际科学教育改革的新理念。

分析HP S 教育的诞生背景、主要内容、实施手段、学科定位以及对公众理解科学的意义,可以为科学教育提供方法论指导。

关键词:科学史;科学哲学;科学社会学;科学教育中图分类号:G 42 文献标志码:A收稿日期:2008-05-28作者简介:张晶(1973-),女,吉林省吉林市人,哲学博士,长安大学人文学院副教授,硕士生导师,美国波士顿大学科学哲学与科学史研究中心访问学者,主要从事科学史、科学哲学、科学教育学等方面的研究。

在国际科学教育改革方案中,ST S 教育和H PS 教育最为普及与流行。

我国从20世纪90年代开始大量介绍并引进西方ST S 教育(science 、technolog y and so ciety ),ST S 如今已成为科学技术哲学领域的重要分支。

但我国目前的教育界与学术界对H PS 教育却缺乏必要的了解,也没有专门的研究。

相对于国际H PS 教育对推行科学教育、提高公众科学素养已产生的巨大影响,介绍西方H PS 教育理念对建构我国H PS 教育体系有一定借鉴意义。

1 HPS 教育的诞生背景:传统科学教育遭遇危机H PS 系history 、philosophy &socio logy of sc-i ence 的简称,中文译为/科学史、科学哲学与科学社会学0。

20世纪中后期,科学及其应用影响着社会各个方面,科学及科学方法的优点与局限性日益显现出来。

卡逊(Rachel Carson)5寂静的春天6让沉浸在科学福祉的公众第一次冷思考科学。

一些人举牌游行抗议科学的滥用;一些人去教会祈祷企图净化心灵;还有一些人去参观实验室想知道科学家如何制造知识。

有必要让公众理解科学是什么。

有的学者建议修盖科技馆向公众宣传科学的社会功能,更多的学者则倾向于通过学习历史、哲学的方法使公众了解科学的本质。

基于这种理念,以美国为首的西方国家在20世纪80年代相继推行H PS 教育,旨在让公众通过学习科学史、科学哲学与科学社会学(简称H PS)来促进科学教育,普及科学知识,推动科学传播。

科学教育以理解科学本质、反映科学文化为目标,强调科学的社会功能。

后现代语境下,人们对科学进行了全面的批判与解构,对科学本质的认识发生根本性转变,传统科学教育伴随着这种转变遭遇危机。

传统科学教育侧重于科学实证知识的传播,以培养科学家或工程师为目的,这种科学教育忽视了对公众的培养而仅看重培养精英。

但社会上绝大多数人从事着与科学研究不相关的职业,他们同样需要理解科学,毕竟公众理解科学是社会发展的需要,是推动科学传播、科学普及的前提。

所以,科学要实现它的诸种功能,除了需要科学工作者之外还需要科学界以外的力量,这就是具备科学素养(sc-ientific literacy)的公众。

另一方面,科学如今已经发展到需要公众参与的阶段。

基于科学实证利益前提下的科学研究想要获得公众的支持,就必须寻求公众对科学的欣赏。

公众需要对科学的社会功能、技术的社会应用以及由此带来的道德、伦理等诸多问题进行一定程度的审视与反思、充分了解科学的相关议题并进行参与。

公众掌握一定的科学知识、具备一定的科学素养则成为前提。

当公众能够以推理的方法对待科学、以理性的眼光评判科学及其双刃剑功能时,科学及对科学的研究事业才可能走向民主与公众参与。

由此,科学教育已经由过去的执行科学通识教育功能向公众理解科学过渡,由传授学科知识向理83解科学本质过渡,以培养并提高公众的科学素养为价值取向。

这种新的科学教育范式强调科学对社会、文化以及人类自身的意义。

对科学做史学、哲学与社会学层面的研究,也就是国际上流行的H PS研究,可以为科学教育提供方法论指导,H PS教育可以使公众/了解科学概念及科学原理的发生、发展过程以及相应的历史文化背景和精神道德语境011239。

科学教育专家马修斯(M.R.Matthew s)认为H PS 教育在现代科学教育体系中对理解科学本质起工具性作用:/科学教育的目的一方面在于传播科学知识,包括对科学事实、科学规律、具体学科(物理、化学等等)相关知识的传播;另一方面在于对科学本质的追问,而学习科学史、科学哲学、科学社会学的相关知识本身就是追问科学本质的一个侧面0112102。

2HPS融入科学教育的两段历程(1)HPS以科学史与科学哲学(history&ph-i losophy of science)身份进入科学教育自19世纪科学进入课堂之后,科学教育就成为学校教育尤其是学科教育的一个重要目标。

20世纪70年代初期,鉴于长期奉行的科学教育模式未能够让公众在获得科学知识的同时又提高相应的科学认知能力,受美国科学基金会NSF资助的科学课程改革首次将杜威(Jo hn Dew ey)与马赫(Ernst Mach)所关心的科学本质问题纳入美国的科学教育体系。

同时,伴随美国主流哲学思想由分析哲学走向科学哲学,以及大批科学哲学与科学史学家的诞生,学者们开始将人、历史和社会等各种因素引入科学的发展,波普尔(C.R.Po pper)提出科学知识的增长规律、库恩(Thomas Kuhn)提出科学范式的转换、夏皮尔(D.Shapere)提出科学实在论等等。

结合科学史与认识史来研究科学理论、促进科学教育是当时的一个热点。

科学史与科学哲学正式走入科学教育,H PS作为科学史与科学哲学的简称一直持续到20世纪80年代末。

(2)HPS以科学史、科学哲学与科学社会学(history、philosophy&sociology of science)身份进入科学教育进入20世纪90年代以后,随着英国爱丁堡学派所倡导的科学建构论的流行,一些学者开始将科学社会学尤其是科学知识社会学(SSK)引入科学教育,尝试用社会学变量解释科学与科学的技术内容。

英国科学教育学者孟克(M ar tin M onk)和奥斯本(Jo nathan Osbor ne)在总结科学教育的历史经验基础上,借鉴建构主义理论,率先提出把社会学内容融入科学教育体系的新模式,在科学史与科学哲学基础上增加并强调社会学对科学教育的意义,即新的H PS教育模式122405-424。

从此,科学史、科学哲学和科学社会学共同承担起以改进整个社会的科学文化、普及科学知识、提高公众科学素养为目的的科学教育使命。

拥有建构主义背景的H PS教育成为欧美发达国家科学教育改革的新理念与大趋势。

3HPS教育的主要内容:三个科学元勘分支(1)将科学史融入科学教育从萨顿(Geor ge Sar to n)创立5Isis6开始,科学史便结束自然哲学副产品地位而以学科身份正式步入学校教育,科学教育作为学校教育的最主要形式几乎与科学自身的发展同时进行。

但长期以来,受拉卡托斯(Lmre Lakatos)科学编史学影响,科学史教育一直侧重于内史研究,例如,记载科学历史事件、编制科学发现或发明年表、记录科学家轶事尤其是强调科学家的非逻辑思维在科学研究中的作用等等。

而科学教育往往以工具理性的形式向公众传播科学知识,符号化的公式、定理、定律几乎剔除了科学知识诞生的所有历史成分,更不用说相应的社会文化背景。

将科学教育置于历史语境下,科学的公众形象变得立体。

科学教育从侧重于科学实证知识的传授发展为强调科学概念的演化、科学方法的意义以及科学发现的人文因素等等。

用历史的观点分析科学事业,公众能够按照科学真正的发生方式来理解科学,或者说公众可以对科学做整体的理解,如同布拉什(S.Br ush)所言:/将科学史引入科学教育,可以提高公众对科学、科学家以及他们社会功能的理解013211-19。

以科学史为线索的科学教育充分展示了科学的文化与精神价值,所以,当科学史从科学教育的边缘走入科学教育的中心后,公众在理解科学层面不再是单向度。

(2)将科学哲学融入科学教育科学哲学是科学在概念或话语上的哲学思辨,在科学教育中加入对科学的哲学思考/能够鼓励公众联系理性并变得理性01428。

科学发现的逻辑一直是科学哲学家们热衷的话题,对科学问题的研究无论从认识论还是方法论角度都是建构公众科学素养的重要来源,毕竟科学始于问题;而对科学过程的研究无论是科学事实的获取还是科学假说的证实或证伪都决定着公众对科学本质及其形象的理解。

科学方法与科学精神则是形成良好科学素养的基础,/所有的学生,无论是否为自然科学专业,都应该了解有84自然辩证法研究第24卷第9期关科学的发展以及所引起的相应文化变革,,哥白尼日心说对宇宙图景的重新定位、伽利略与牛顿在方法论上的贡献、实验方法与数学方法的价值、牛顿引力定律如何将天上星体与地上物体统一起来、达尔文自然选择学说对理解生命本身的意义,,01423同时,科学哲学在科学教育中的隐喻与影响增强了公众在思考科学时的批判性或多元性分析。

公众可以理性地判断科学的双刃剑功能,并能够意识到科学不是万能的,科学本身也是负荷了价值,在科学社会化与社会科学化过程中起关键性作用的不是科学本身而是人类自身。

从科学教育层面而言,科学哲学的学习能够引起公众对科学做形而上学思考。

(3)将科学社会学融入科学教育科学、技术与社会的关系越来越密切,科学教育除了解释科学自身外,还必须指向社会。

科学教育不仅要公众了解科学的基本知识,更重要的是要理解科学知识的社会价值。

以社会因素或是从社会学角度追问科学本质及传播科学知识,是科学知识社会学流行以来科学教育工作者的研究热点,因为他们知道/社会学家和哲学家、历史学家面临着相同的挑战:人们必须清楚科学的社会形成与科学建构的各种社会因素0152293-295。

H PS教育一方面使公众了解科学的社会功能,但又不仅仅强调科学对社会的线性作用,还要使公众意识到社会对科学的影响。

在建构论语境下,科学知识具有相对性与暂时性,受社会诸子系统如政治、经济、文化,甚至是宗教的影响,同时还要受产生知识的环境如实验室情境、材料的选取甚至是个人信仰与价值理念的影响。

从这个角度来讲,科学无法游离于社会,科学知识的产生、传播也受到社会诸因素影响与制约。

这种对科学知识的客观性否定也使公众对科学本质有了更高层次的认识:科学的本质不在于已经认识的真理而在于探索真理;对于科学知识而言,不在于知而在于求知,/以获得科学认知理论的完整语境为目标,也就是说,使公众理解他们所掌握知识的路径(how w e know w hat w e know)016269-87。

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