HPS教学模式在初中物理课堂中的应用

摘 要：HPS教学模式即科学史、科学哲学和科学社会学结合的教学模式，在物理课堂中展现出一定的优势.文章以“电磁感应现象”为例，引入法拉第发现电磁感应的历史背景，使学生掌握电磁感应的基本原理，帮助学生深刻理解科学的可验证性和发展性.在教学过程中，鼓励学生进行批判性思考，探索科学本质，培养科学精神和探究能力.同时，探索HPS教学模式在初中物理课堂中的应用，以强化学生的物理学科核心素养，为学生学习保驾护航.

关键词：HPS教学模式；初中物理；电磁感应现象

中图分类号：G632 文献标识码：A 文章编号：1008-0333（2024）32-0085-03

收稿日期：2024-08-15

作者简介：张伟（1974.12—），男，山东省枣庄人，本科，中小学一级教师，从事初中物理教学研究.

新时期教育改革背景下，提高全体学生的科学素养已成为国际科学课程改革的核心目标.初中物理作为科学教育的重要组成部分，教学质量直接关系到学生科学素养的培养.HPS（History，Philosophy and Sociology of Science）教学模式，即科学史、科学哲学和科学社会学结合的教学模式，强调通过融入科学发现的历史背景、哲学思考和社会影响，以加深学生对科学本质的理解^[1].特别是在“电磁感应现象”这一经典物理知识教学中，HPS教学模式能够帮助学生从历史角度理解法拉第等科学家的探索历程，从哲学角度审视电磁感应理论的逻辑构建，从社会角度探讨电磁感应技术的应用与影响.所以，探索HPS教学模式在“电磁感应现象”课堂中的应用，对于提升学生的科学素养、培养科学思维和社会责任感具有积极意义.

1 HPS教学模式概述

HPS教学模式是由孟克和奥斯本所提出，是科学史、科学哲学和科学社会学的英文缩写，其主要内容是将科学史、科学哲学、科学社会学有关内容纳入科学课程，以期提高科学教育的质量，HPS教育的根本目的是帮助学生理解科学本质.该教学模式实施的基本前提是所学的课题必须是科学史上某一科学家曾经研究的自然现象.教学流程包括6个环节：①演示现象；②引出观念；③学习历史；④设计实验；⑤呈现科学观念和实验检验；⑥总结与评价^[2].

2 HPS教学模式在初中物理“电磁感应现象”课堂中的应用2.1 创设情境，引发学生思考

将HPS教学模式融入初中物理课堂中，教师应设计一些能激发学生思维的情境，引导学生探索电磁感应现象的发现过程、所蕴含的科学技术原则以及这一现象对社会的影响^[3].同时，激发学生思考的核心在于将科学知识的历史演变、科学方法以及科学与社会的联系融入教学过程.教师可以通过叙述法拉第在电磁感应现象发现中的作用，向学生展现科学家如何通过观察、实践和思考探寻大自然的规律，以此激发学生的好奇心和求知欲.目前，电磁感应现象对现代科技和社会发展具有积极意义，如发电机的创造和电力工业的迅速发展，都离不开这一重要规律.所以，引导学生思考电磁感应现象的应用价值，有利于他们更深入地了解科学知识在实践中的应用.

例如，探究电磁感应现象时，教师可以运用磁铁、导线和灵敏电流计等实验器材，在动手之前提出问题：为什么导线在磁场内运动能激发并产生电流？背后隐藏的科学原理是什么？它的存在对我们日常生活有哪些影响？然后引导学生以小组形式开展实验活动，指导他们细致观察并准确记录观察到的实验现象.实验过程中，教师可以适时分享关于法拉第的个人经历和科学探索的故事，激励学生勇于提出问题、大胆提出假设并进行验证.实验结束后，安排学生互相交流所观察到的现象，指导学生将电磁感应现象应用于生活，包括发电机的工作方式、无线充电技术等，让学生感受科学知识的实用性和魅力.通过创设情境，学生不仅能理解电磁感应现象的科学规律，还能帮助他们洞察科学原理的探究方法及其对社会的影响，进而强化学生的科学素质与创新能力.

2.2 引出观点，培养学生思维

“电磁感应现象”教学中，融入科学史能够引导学生回顾法拉第等科学家通过实验揭示电磁感应现象的过程，同时阐述这一突破对科技进步的重大意义.另外，通过融入科学哲学元素，激发学生探索电磁感应现象的因果关系，有利于培养学生的逻辑思维.目前，电磁感应现象已被应用于社会中，包括发电机、变压器等电力设备，教学中可以从科学社会学视角引出，有助于提升学生的实践应用能力和社会责任感.

例如，教师可以通过讲解法拉第探究电磁感应现象的故事，巧妙引入电磁感应这一概念.描述法拉第在实验中意外发现的现象，即当磁铁相对于闭合导线移动时，导线内会产生电流，激发学生的好奇心.随后，启发学生探索电磁感应现象所蕴含的科学规律，接着，进行实验展示和理论阐释，使学生领会电磁感应的本质：磁场变化导致电场变化，进而产生电流.在这个过程中，要重点突出科学探究过程与推理逻辑.同时，还可以利用现代科技拓展学生的思维空间，通过讲解电磁感应的原理，阐述发电机如何将机械能转换成电能，引导学生观察发电机模型或实物，帮助他们了解其在电力系统中的应用.

2.3 通过实验探究，指导学生学习历史

“电磁感应现象”教学中融入HPS教学模式，学生可以通过探究科学发展的历史进程，更深入地理解电磁感应的本质，加强他们对科学理论的理解.教师通过讲解电磁感应的历史故事，如法拉第的实验及其探究历程，让学生掌握科学知识，感受科学探究的艰辛和趣味，进而培养他们的科学精神和社会责任感.

教学实施过程中，教师可以引导学生通过实验研究电磁感应现象的历史.首先，教师可以概述电磁感应现象的探究过程，强调法拉第的恒心与毅力，阐述法拉第历经十年之久，经过无数次失败与尝试，最终揭示电磁感应现象.该过程不仅能激发学生的学习热情，还能让他们体会到科学探究之路的艰辛及持之以恒的价值.其次，引导学生重复法拉第的实验过程，准备所需的材料，如磁铁、线圈以及灵敏电流计，按照法拉第的实验流程逐步完成实验.学生通过观察磁铁在线圈中插入或移除时电流表指针的偏转，感受电磁感应现象的产生.教师通过讲述实验的基本原理，帮助学生掌握产生感应电流所具备的条件.最后，教师引导学生开展讨论活动，对实验观察到的现象与法拉第实验所得结果之间的异同点进行对比.分析发现，学生能意识到改变实验条件，会导致实验结果发生变化，有助于增强他们对电磁感应现象的深度理解.同时，指导学生探讨法拉第实验所蕴含的科学价值，以及该实验成果对科研领域与技术运用发展所产生的影响，让学生更好地理解科学史.

2.4 呈现科学观念与实践检验

“电磁感应现象”教学中，应用HPS教学模式能让学生理解电磁感应的基础概念，深刻领悟其中的科学内涵及在社会中的应用价值.同时，应用该教学模式，引导学生通过探究电磁感应的发展历史，把握科学发展的过程.融合科学哲学的方法论，有利于培养学生的批判性思维和质疑能力，帮助他们深度研究和讨论电磁感应理论的科学基础与逻辑体系.另外，将科学社会学融入其中，能使学生意识到电磁感应技术在社会发展中扮演着关键角色，从而增强他们的社会责任感.

例如，教师可以围绕HPS教学模式的六个步骤规划电磁感应现象的教学方案.首先，通过呈现磁铁与线圈相互接近或远离时灯泡亮度的变化情况，形象地揭示电磁感应现象，激发学生的兴趣与探求欲望.接着，指导学生探究这一现象的根本原因，进而引入电磁感应的概念.然后，向学生讲述法拉第探索电磁感应原理的传奇故事，使学生体会重大科学成就背后的辛勤努力及科学家们不懈的探索精神.在实验设计阶段，教师可以指导学生动手搭建基础的电磁感应实验设备，比如利用线圈、磁铁和电流表等工具，通过改变磁铁的运动速度和方向，观察电流的变化并做好记录实验设计过程.实验中，学生不仅要证实电磁感应现象的真实性，还要亲自动手实验，以深化他们对法拉第电磁感应现象的认识.最后，安排学生归纳与反馈，让学生展示他们在实验中观察到的现象，对电磁感应在生活中的应用展开交流，举例阐述发电机是如何工作的，培养他们追求科学真理的精神和品质.

2.5 加强总结与评价

“电磁感应现象”教学中加强总结与评价，有利于提高学生的学习质量.这样不仅有助于深化学生对电磁感应基本原理与概念的理解，助力学生建立全面的知识系统，还能增强他们的逻辑推理能力和科学素质.

（1）促进小组反思.法拉第的铁环实验与电磁感应实验结束后，可以引导学生进行小组交流，让他们阐述实验中观察到的现象，探讨哪些因素会导致感应电流的产生.然后指导学生总结，当闭合电路中的导体运动切割磁感线时产生感应电流，突出磁通量变化在这一过程中的关键作用.

（2）回顾探究科学哲学.总结过程中，融入法拉第揭秘电磁感应现象背后的故事，有利于展现他持之以恒的实验态度和艰辛的科研道路，这不仅能够充实教学内容，还能激发学生对科学的热情和求知欲.同时，要指导学生探讨科学成就所蕴含的哲学理念，强化科学素养.

（3）综合评估.除了评估学生掌握知识的能力，还应注重他们在实验操作技能、合作精神、问题解决能力以及科学态度等方面的表现.教师可以设计实验报告、小组讨论记录、自我反思日记等多种评价方式，全方位掌握学生的学习状况.在评估过程中加强对学生的鼓励，肯定学生的付出与进步，明确不足之处，提出切实可行的优化方案.

（4）课程总结与思考.每堂课结束后，教师需要对所学内容进行归纳，提炼关键点和难点，指出电磁感应原理的基础性和应用价值.同时，教师应激励学生加强课后自我反思，让他们回顾自己的学习经历，深度思考遇到的问题及应对策略，明确未来的学习路径和方向.

3 结束语

综上所述，将HPS教学模式应用于初中物理“电磁感应现象”教学中，能够提升学生对科学本质的理解.通过将科学史、科学哲学和科学社会学融入教学，学生不仅能掌握电磁感应的基本原理，还能理解这一发现背后的科学探索历程和社会影响，增强他们的科学素养.展望未来，我们应进一步深化对HPS教育资源的开发与应用，加强跨学科整合，让学生在更广阔的科学背景下理解物理现象.

参考文献：

[1] 任虎虎，汪明.HPS教育理念下的高中物理概念教学：以“单摆”一课为例[J].教育研究与评论（中学教育教学），2024（5）：64-69.

[2] 梁悦，徐丛洋，刘爽，等.HPS教学模式融入初中物理教学：以“电磁感应现象”为例[J].理科考试研究，2024，31（10）：47-48.

[3] 姜策翔，金邦建，罗海军，等.基于STEAM教育与HPS理念的高中物理教学设计：以斜抛运动教学为例[J].中小学数字化教学，2024（5）：54-58.

[责任编辑：李 璟]