HPS教学模式在化学实验教学中的应用

杜兵兵

摘 要：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。

关键词：HPS 科学历史 科学哲学 科学社会学 化学实验教学

中图分类号：G633.8 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2018）04-0-01

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。

2.科学哲学

科学哲学是从哲学的角度对科学中某一现象的研宄或反思，主要关注人们的世界观和科学观，即关注科学是什么，科学的本质是什么[4]。科学哲学通过对科学本质的哲学思辨，有助于学生理解科学的本质，树立正确的科学观。近十几年来，科学本质已成为科学教育内容和科学素养的一部分，并有成为显性课程的发展趋势。在化学实验教学中，科学哲学的素养体验在教师应当有目的地引导学生在实验操作的同时深度思考和所学理论知识的联系，用理论知识指导实验内容，用实验现象提升理论高度。当实验过程中出现新的现象时，要多用科学的态度深入分析研究，以期更好地理解相关知识。教师引领学生经历科学家在探究发现过程中所经历的错误，让学生身处其中、感同身受，感受这一“怀疑—批判—更正”的过程，从而使学生以一种动态的、辩证的和批判的眼光去看待科学实践，而不局限于科学发展的某种固有形式，或者为某一种标榜为“永恒真理”的科学所迷惑[5]。

3.科学社会学

科学社会学是以“科学”为研宄对象，运用社会学的原理和方法，通过分析科学知识产生的原因和社会背景，发掘该过程中科学知识存在的社会必然性。其中科学知识社会学（Sociology of Scientific Knowledge，简称SSK）揭示了大量关于科学知识是依赖于社会情境而决定的研究成果，对如何理解科学、认识科学的本质作出了与众不同的解释，这在科学与教育界引起了极大的反响。因此，从社会学的角度探宄科学知识的产生、发展以及传播，己经成为当前科学社会学的研宄热点问题。在化学教学中，融入科学社会学及其相关内容，可以使学生在掌握科学知识之余，不仅认识到科学与社会之间的互动关系，更重要的要看到社会对科学发展的影响和制约。

二、化学实验教学中HPS教学模式的设计

1.创设情境，引导教学

教师上课开始，给学生演示某一自然现象（或实验），引导学生在观察实验现象的同时提出疑惑。在演示的实验现象的同时应当介绍相关的历史知识，比如拉曼效应的产生过程、朗博比尔定律的发现历程等，这样就能唤起学生的好奇心，有些感兴趣的同学可能会通过网络或者课后查阅相关历史资料获得更为详细的知识。

2.引出观念，启发学习

教师启发学生就这一实验现象提出自己的观点或解释。这时候学生可能会有不同的观点或解释，教师应当用包容和理解的心态去倾听，促使学生各疗己见，标新立异。

3.学习历史，感悟科学

这一环节教师应当提前了解并准备相关的历史资料，包括介绍早期科学家关于这一现象的思想与实例、列举当时其他科学家的不同观念等，引导学生讨论这些不同观念产生的背景及条件；从而对这一实验现象和理论知识有更加深入和全面的认识。

4.设计实验，拓展思维

教师将学生分组，让学生根据之前的讨论从众多种观点中选择一种或两种观点，进入实验设计和检验环节。这样学生将会认识和明白对同一现象可能会有多种不同的解释，但是只有实践才是检验假设的唯一途径。

5.显示结论，比较讨论

教师展示正确的实验结果或结论，即介绍教材对这一实验现象的解释，并进一步引导学生对自己实验结果进行验证和解释。对于和正确结论不一致的实验结果，要从多方面引导学生分析可能存在的原因。

6.总结评价，提升认识

教师在课堂结束时通过总结与评价，帮助学生更深刻地理解科学探宄的本质以及历史上科学家的探究过程和科学观念，认识化学探究过程是需要不断探索、不断完善的。

参考文献

[1]黄甫倩，王后雄. HPS 教学模型及其在中学化学教学中的运用[J].教育理论与实践，2015，35（2）：58-59

[2]王硕，靳莹.基于科学本质的 HPS 教学实践—初中化学绪言教学设计[J].化学教育，2015（1）：39-42

[3]何晶晶，吴维宁.HPS理念下物理学史的内容构建及教学策略初探物理教师[J].物理教师，2010，31（11）： 3-8

[4]袁维新. HPS教育：一种新的科学教育范式[J].教育科学研究，2010，7 ： 48-52

[5]吴致远.在大学教学中引入HPS 教育的设想—基于素质教育的视角[J].自然辩证法研究，2009，25（5）：103-107