科学教育中的大概念

单佳雯

摘要：科学大概念由于其宏观概括性已然成为科学教育的大趋势。本文基于HPS视角审视科学大概念，主张将HPS教育理念与科学大概念相结合，从教育目标、教学内容以及教学方式等方面提出了针对我国科学课程改革和发展的启示。

关键词：HPS教育;科学大概念;科学教育

科学教育与科技创新人才的培养和公众科学素养的提高息息相关，相较于仅提倡知识的传授，当今研究倾向于将科学素养视为科学教育的目标和指归，此外，科学教育浮现出内容不整合难题，因此将HPS教育和科学大概念引入科学教育势在必行。

一、HPS教育与科学大概念的引入

HPS系history、philosophy & sociology of science的简称，中文译为“科学史、科学哲学与科学社会学”[1]。将HPS教育融入科学课程中，有助于人们理解科学本质、科学事业和科学精神。其中，历史情境可以从科学发生的方式角度理解科学概念，哲学思辨从理性判断角度审视科学两面性，社会学展示了科学建构与社会形成之间的复杂关系。

大概念（big idea），在教育领域是指能涵盖学科内部纵向知识发展和学科间知识横向关联的概念框架[2]。“科学大概念”因科学课程内容不整合应运而生，《科学教育的原则和大概念》将“科学大概念”定义为“有组织、有结构的科学知识和模型，能够对一定范围内的相关现象进行解释和预测[3]。”通过学习科学大概念，学生除了能解释自然现象外，还应该知道科学概念是如何产生的、科学与技术的联系及应用。

二、HPS视角下的科学大概念

随着科学教育中HPS理念的深入，无论是学科思想、课程内容、教学设计还是学生建构科学概念都产生了积极的变化。因此，从HPS视角理解科学大概念的丰富内涵无疑是最佳途径。

（一）从科学发展史出发

科学大概念是不断发展着地历史概念，科学的基本史料还原了科学大概念的真实建立过程，是对科学产生、形成、发展及其演变历史的反映，更是科学知识、方法与思想的集中载体[4]。所以，从科学发展史的进程出发，将其中发生的重大历史事件和代表性人物作研究的主要内容，学生通过深入的探究和学习，从中获得关于科学发展本质和事物内部联系的启示。这是将科学教育从侧重于实证知识的传授到强调科学大概念体系发展过程、科学方法的意义以及科学发现的人文因素等的转变，有助于学生理解科学大概念的形成过程、整体框架，加速科学大概念的内化进程。

（二）用科学哲学思考

科学研究难以做到完全客观，科学家的观察也在一定程度上有赖于以往的经验和自身的信念，因此在严谨的科学研究中，正确科学哲学观的引导必不可少。科学哲学是科学在概念或话语上的理性分析和哲学思辨，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[1]”。在科学研究中利用科学哲学引导思考，是对科学本质的深入挖掘，更是对科学概念的理性分析以及对科学活动的方法指导。通过哲学思考，学生在习得科学知识的同时，对科学意义将会有更加深入的理解，分析问题的思维方式也会在潜移默化中形成。最终，帮助学生形成正确的科学观念，坚持用怀疑与批判的眼光看待科学、呈现科学事实。

（三）与科学社会学结合

科学很难独立于社会而存在，会受如政治、经济、文化及宗教的影响，因此，科学教育除了解释科学自身外还需指向社会。科学社会学是围绕科学的社会特性、人在科学活动中的作用、科学与社会之间相互关系、现代科学发展带来的社会后果等内容进行研究的学科[5]。科学教育与科学社会学相结合，在教学过程中将学生置身于客观世界中，可以使其站在社会角度分析科学大概念中蕴含的除个人价值外更广阔的其他价值，通过积极地建构科学与社会的联系，学生能够更加深入地观察和理解科学，从而提升对某一事物的价值判断力。

三、对我国科学课程改革和发展的启示

基于上述分析，HPS教育与科学大概念的引入推动着科学课程的深刻变革和发展，主要表现在教育目标、教学内容、教学方式等方面。

教育目标上，要发展学生多元化的科学素养，不只是知识技能，更要注重培养科学情感价值观，如批判精神、创新思维、社会责任意识等作为核心目标。教学内容上，将科学大概念运用于科学教育，利用系统式思路将知识经验、方法技能以及其中蕴含的哲学观按照一定的教学结构编排，保证内容模块重组的同时仍密切相关。教学方式上，将HPS课程实施模式、教学方法引入科学大概念的探究性学习活动中，让学生通过小组实践等学科活动跨越知识符号层面，尝试迁移知识解决社会现实问题，进而引导学生深入领会科学大概念背后的意义，这是培养能力、启迪思想的过程[6]。

四、结语

总之，HPS视角下的科学大概念教学是科学本质观与整体教学观整合的重要体现，为我国的科学课程改革和发展提供了新思路。但在明确其丰富内涵、價值及实践路径的同时，也要看到国内围绕HPS教学和大概念教学课程标准、教材内容、人才支撑等方面的缺乏，未来研究中应给予这些方面更多关注。

参考文献：

[1]张晶.HPS（科学史、科学哲学与科学社会学）：一种新的科学教育范式[J].自然辩证法研究，2008（09）：83-87.

[2]杨文正，许秋璇.融入“大概念”的STEAM跨学科教研：模式构建与实践案例[J].远程教育杂志，2021，39（02）：103-112.

[3]韦钰.以大概念的理念进行科学教育[J].人民教育，2016（01）：41-45.

[4]黄晓，胡炳元.HPS与科学教学的回顾与反思[J].江苏教育研究，2010（16）：9-13.

[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（05）：103-108.

[6]张翰.“大概念”：一个不容忽视的课程新理念[J].思想政治课教学，2019（06）：31-33.