高中生物HPS教育融入科学史的校本课程开发

张颖　李德红

摘 要 国际科学为解决“公民教育界严重缺乏科学素养”的危机提出用科学史、科学哲学、科学社会相结合的HPS教育融入科学史教学，而我国面临相同的危机。通过对该校本课程的目标、名称、内容、学时、授课对象及评价方式的确定等进行具体阐述，同时对教学设计、内容主题设计、素材来源等展开思考，探讨高中生物HPS教育融入科学史的校本课程开发。

关键词 高中生物 科学史 HPS教育 校本课程开发

中图分类号 G633.91 文献标志码 B

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。

情感、态度与价值观目标：重走科学家之路，体会探究过程中观点的碰撞与争论，体会科学探究的辛酸曲折；分享科学家成功的喜悦，感受合作的力量，体会技术革新对生命现象研究的推动作用，领悟科学和技术的关系；增强学科的学习兴趣，提升科学素养及教育科学本质观。

2.2 课程名称及内容的确定

考虑到课程名称要有一定的吸引力，且在这门课中要尽可能地帮助学生在思维上穿越回生物科学史上重大发现的现场，让学生像科学家那样思考，像科学家那样探索，和科学家一起经历探究的曲折心酸与成功喜悦，所以确定该校本课程名为“穿越！生物科学史的15个大场面”。

从知识角度看，核心概念是学好生物学科的关键，其发展历程可以有效帮助学生深刻理解核心概念及构建生物学科知识体系，所以该校本课程的主要内容可以选取生物核心概念的发展历程来讲授。根据对高中生物核心概念的分析，以下发现历程非常重要：必修一的蛋白质、生命系统、生物膜系统、酶、细胞呼吸、光合作用、细胞分化；必修二的遗传因子的发现与定位、遗传物质的确定及传递、变异与进化；必修三的动植物生命活动的调节、生态学核心概念发展的探究历程等。

从能力角度看，学生不仅要从核心概念的科学史中获得科学研究思维和科学探究能力，更应该将这些思维与能力应用到探究自己生活中的科学研究历程上。因此，在该校本课程中可以增加一些学生身边的科学热点事件的发现历程来引导学生应用所学的HPS视角分析科学史，提高生物科学素养，比如青蒿素的发现等。还可以适当增加一些科学探究历程中有趣的实验来训练学生的科学探究能力，比如用面粉制面筋的蛋白质发现实验、DNA双螺旋的模型制作等。

从情感、态度与价值观看，学习生物科学史是让学生爱上生物的有效方法之一，在该课程教学过程中要注重对学生学习生物的兴趣培养。教师可以在讲解专题时推荐相应的科学名著，并展示名著中对该段科学史的叙述及评价，进而培养学生阅读科学名著的兴趣，增强科学素养。此外，还可以准备一些精致的科学史小视频，让学生在轻松、愉悦的探索氛围中与科学家一起探索与发现。

基于以上分析，确定该课程的内容主题（表1）。

2.3 HPS教育融入科学史的教学案例设计

2.3.1 使用HPS教育模式进行设计

HPS教育模式在教学中主要分为6个环节。首先，教师陈述本节课要探讨的自然现象，引导学生进行头脑风暴，提出他们对现象解释的不同观念。接着，教师为学生铺垫历史背景，讲述科学家的观点，引导学生选择一种自己支持的观点来设计实验（包括思维实验过程），并通过进行实验呈现科学家观点的检验过程。最后总结与评价，以科学家的历程向学生渗透科学探究的本质，并对比当时社会背景下不同科学家的选择，让学生深刻认识到成功的关键，加深对科学本质的理解。上述HPS教学模式实施的流程示意见图1。

2.3.2 使用HPS视角进行设计

HPS教育强调的是以科学史、科学哲学、科学社会三个视角共同学习科学史，所以教师在教学设计上应特别注重三者的融合。比如教学素材的选择要能体现三者的关系，教学环节的设计要围绕三者展开，教学过程的实施要注重引导学生综合运用三个视角对科学发展历程进行讨论和反思、总结与评价。

2.3.3 设计教学案例的素材来源

经过大量的阅读与筛选，笔者选择出一些科学名著和关于科学史、科学哲学和科学社会的书籍供备课参考（表2）。

2.4 课程学时及授课对象的确定

校本课程的标准课时是18课时，因此教师可根据实际情况对15个专题进行课时分配。从课程主题来看，虽然高二学生比高一学生具有更多相关的知识基础，但笔者认为授课对象可以不限于高二学生，在实际授课中同时包括了高一和高二的学生。这样，实践后可以研究该校本课程更适合在哪个年级开设，或都适合，从而完善和调整课程设计。

2.5 课程评价方式的确定

针对该课程的三维目标及出发点（提高学生生物科学素养），设置以下的课程评价方式：

知识目标的检测：课堂小测、课堂反思问卷检测、生物必修课学科考试（辅）。

能力目标的检测：科学探究能力、创新能力、批判性思维的量表测验。

情感、态度与价值观目标的检测：科学本质观、生物学科学习方法、态度与兴趣的问卷调查。

3 课程开发的特色

从生物科学史教学存在的问题出发来设计能够解决教学困难的校本课程，这种开发校本课程的思路给高中生物教师进行科学史教学和校本课程开发提供参考。教师可根据自身学校特色及需求对该校本课程设计进行适当的调整。在此之前，将HPS教育融入高中生物科学史作为校本课程开发的研究尚未见报道，这样的结合不仅为教师们提供了教学思路和素材，也满足学生“适当增加科学史素材”的需求，在一定程度上可以改善生物科学史的教学现状。

一般的生物课堂上只能为学生提供分散的、有限的科学史学习机会，而校本课程则可以提供集中、长时间的学习和训练，这对学生科学素养和教师教学水平的提高非常有意义。此外，该校本课程还秉承“知识能力方法并重，动手动脑趣味无穷”的特点，还原学生完整的教育生活，发展学生的多元性格与能力。

参考文献：

[1] （美）奥尔顿·比格斯等著.廖苏美等译.科学发现者丛书·生物：生命的动力上册[M].杭州：浙江教育出版社，2008，2.

[2] 饶毅.孤独的天才[J].科学文化评论，2010，7（5）：90-106.

[3] 胡有红.HPS教学模式在高中生物教学中的应用[J].中学生物学，2012，28（5）：18.