科學(xué)史融入科學(xué)課程的原則, 方式和策略

1、科學(xué)史融入科學(xué)課程的原則、方式和策略作者：袁維新摘要：將科學(xué)史融入科學(xué)課程與教學(xué)，已成為當(dāng)代科學(xué)教育改革與發(fā)展的一大特點?？茖W(xué)史融入科學(xué)課程必須遵循少而精、循序漸進(jìn)和價值優(yōu)先原則。從形式和內(nèi)容（目標(biāo)）的關(guān)系角度分析，將科學(xué)史融入科學(xué)課程的方式主要有三種：用故事形式引入科學(xué)史，以激發(fā)學(xué)生對科學(xué)的興趣；用探究型課題形式引入科學(xué)史，以展示科學(xué)探究的過程與方法；用專欄或科學(xué)史專題形式引入科學(xué)史，以促進(jìn)學(xué)生對所學(xué)新知識的理解?？茖W(xué)史融入科學(xué)課程教學(xué)策略是多樣的，主要有科學(xué)對話模式、多元化教學(xué)模式和HPS教學(xué)模式。  科學(xué)史是科學(xué)產(chǎn)生、形成和發(fā)展及其演變的規(guī)律的反映，是人類認(rèn)識自然和改

2、造自然的歷史，是人類思想寶庫中一筆十分寶貴而豐富的精神財富，也是科學(xué)教育的重要資源。重視科學(xué)史教育，把科學(xué)的思想觀念、典型事例、演變發(fā)展過程融入科學(xué)課程與教學(xué)之中，已成為當(dāng)代科學(xué)教育改革與發(fā)展的一大特點。綜觀當(dāng)代世界范圍內(nèi)的科學(xué)教育改革實踐，人們越來越重視科學(xué)史在科學(xué)教學(xué)中的作用，科學(xué)史正在從科學(xué)教育的邊緣進(jìn)入科學(xué)教育的中心。因此，科學(xué)史融入科學(xué)課程的研究，已成為科學(xué)教育理論和實踐研究的重要課題。本文主要探討科學(xué)史融入科學(xué)課程的基本原則、方式和教學(xué)策略等問題。一、科學(xué)史融入科學(xué)課程的原則長期以來，在我國的科學(xué)教材中，雖然也包含有科學(xué)史方面的內(nèi)容，但是仔細(xì)分析以后就會發(fā)現(xiàn)存在很多問題。在教材編寫

3、中，當(dāng)涉及科學(xué)史方面的內(nèi)容時，篇幅過短，有時甚至一句話帶過，或者把科學(xué)史放在閱讀材料里面，讓學(xué)生課下自己閱讀，起不到應(yīng)有的作用。這些也是導(dǎo)致科學(xué)史內(nèi)容在教師和學(xué)生中得不到關(guān)注的重要原因。當(dāng)前，隨著新課程改革的推進(jìn)，人們越加認(rèn)識到科學(xué)史教育的重要意義，并在教材編寫方面得到體現(xiàn)，逐步把科學(xué)史的內(nèi)容合理地融入到科學(xué)教科書中。只有把科學(xué)史融入到科學(xué)課程和教學(xué)過程中，而不是一個附加的額外任務(wù)，才能真正發(fā)揮科學(xué)史的教育功能。否則，科學(xué)史教育就不會有生命力，也就起不到其應(yīng)有的作用。如何把科學(xué)史融入科學(xué)課程？筆者通過分析科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)和現(xiàn)行的綜合或分科科學(xué)教科書，發(fā)現(xiàn)多數(shù)科學(xué)教科書基于對課程標(biāo)準(zhǔn)中課程理念的分析

4、和把握，在教材編寫中采用了以下三條科學(xué)史融入教材的原則。（一）少而精原則教材的選編應(yīng)通過有限的篇幅和精選項的科學(xué)史事例，通過學(xué)生的參與，折射出科學(xué)的全景。以高中生物教材為例，在介紹發(fā)現(xiàn)DNA是遺傳物質(zhì)的科學(xué)史實時，教材采用資料分析的方法，呈現(xiàn)這一發(fā)現(xiàn)的科學(xué)背景和大致歷程，然后再引導(dǎo)學(xué)生從科學(xué)哲學(xué)、科學(xué)方法、科學(xué)精神、科學(xué)態(tài)度及實驗技術(shù)等角度思考問題。重要的不是使所有學(xué)生都能得出標(biāo)準(zhǔn)答案，而是使學(xué)生能夠從一個科學(xué)史實出發(fā)，通過不同角度的分析，從科學(xué)前輩那里汲取營養(yǎng)，用以提高自己的科學(xué)素養(yǎng)與人文素養(yǎng)。（二）循序漸進(jìn)原則科學(xué)史內(nèi)容的選編，應(yīng)采用循序漸進(jìn)原則，從初中到高中，應(yīng)有不同的要求，做到逐步深入

5、、循序漸進(jìn)。一般來說，初中科學(xué)教材可能更偏重于讓學(xué)生了解史實，諸如科學(xué)家的故事，旨在激發(fā)學(xué)習(xí)興趣；而高中科學(xué)教材，則應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生對科學(xué)史作出理性的評價與分析。以發(fā)現(xiàn)DNA是遺傳物質(zhì)的歷史為例，初中科學(xué)教材中主要以故事形式介紹了沃森、克里克與DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。但在現(xiàn)行高中生物教材中，則詳細(xì)地描述了肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗與噬菌體侵染細(xì)菌的實驗的歷史，學(xué)生通過分析這一史實，可以獲得以下方法論方面的啟示：（1）可以利用模型進(jìn)行科學(xué)研究的方法。艾弗里的工作是以肺炎雙球菌作為研究人類傳染病的模型來研究致病現(xiàn)象的；而赫爾希和蔡斯則是把噬菌體作為研究生命遺傳現(xiàn)象的模型。（2）具有實驗的嚴(yán)

6、密性和邏輯的嚴(yán)謹(jǐn)性。艾弗里改進(jìn)提純轉(zhuǎn)化因子的實驗，將雜質(zhì)氨基酸的含量減少到萬分之二，赫爾希和蔡斯的實驗中進(jìn)入細(xì)菌的蛋白質(zhì)的含量約百分之一，都是試圖排除蛋白質(zhì)對實驗的干擾作用。（3）實驗方法與技術(shù)的多樣性。這兩個實驗都采用了多種方法與技術(shù)，如同位素標(biāo)記、酶學(xué)方法等。（三）價值優(yōu)先原則科學(xué)史內(nèi)容的選取應(yīng)遵循價值優(yōu)先原則，選取那些具有較高教育價值，能給學(xué)生多方面啟迪的內(nèi)容，避免為寫歷史而寫歷史。人教版義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書·生物學(xué)八年級下冊中有一個案例可供借鑒，教材以轉(zhuǎn)基因鼠的史實展示了生物科學(xué)技術(shù)發(fā)展的前沿動態(tài)，具有強(qiáng)烈的時代感，而采用經(jīng)典的孟德爾豌豆雜交實驗的史料，則能使學(xué)生從科學(xué)

7、方法、科學(xué)精神以及科學(xué)態(tài)度等多方面獲得啟迪。二、科學(xué)史融入科學(xué)課程的基本內(nèi)容、目標(biāo)與方式（一）用故事形式引入科學(xué)史，以激發(fā)學(xué)生對科學(xué)的興趣通過科學(xué)故事的形式介紹科學(xué)史上一些重大發(fā)現(xiàn)、發(fā)明過程，以激發(fā)學(xué)生對科學(xué)的興趣，這是科學(xué)史融入科學(xué)課程的最常用的形式。例如，用林奈與生物分類的故事，引出植物分類方法；用巴甫洛夫做的關(guān)于狗的食物性反射的經(jīng)典實驗，引出條件反射；用胡克利用自制的顯微鏡觀察木栓切片時，發(fā)現(xiàn)了細(xì)胞的故事，引出細(xì)胞內(nèi)容的教學(xué)。在科學(xué)課程教學(xué)中還有很多能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣的科學(xué)史材料。根據(jù)全日制義務(wù)教育科學(xué)（79年級）課程標(biāo)準(zhǔn)（實驗稿）所列出的故事性科學(xué)史料內(nèi)容，1初中科學(xué)教材編寫中可

8、以選擇以下科學(xué)史內(nèi)容（見表1）。表 1  科學(xué)（79年級）課程標(biāo)準(zhǔn)實驗稿中相關(guān)的故事性科學(xué)史材料相關(guān)的科學(xué)史材料分領(lǐng)域內(nèi)容目標(biāo)胡克、施萊登、施旺與細(xì)胞學(xué)說的建立知道細(xì)胞是生命活動的基本單位望遠(yuǎn)鏡、顯微鏡的發(fā)明過程感受觀察工具的使用及發(fā)展對提高人類認(rèn)識自然的能力的作用巴斯德與微生物學(xué)的建立了解細(xì)菌、真菌的主要特點沃森、克里克與DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)說出遺傳物質(zhì)的作用，認(rèn)識DNA、基因和染色體的關(guān)系，舉例說明基因工程；用彩色回形針制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型達(dá)爾文與進(jìn)化論了解達(dá)爾文進(jìn)化論的主要觀點埃伊克曼、芬克與維生素B1的發(fā)現(xiàn)說出七大營養(yǎng)素的作用，建立平衡膳食的觀念氧氣的發(fā)現(xiàn)與拉瓦錫的燃燒

9、理論說明氧氣、二氧化碳等重要物質(zhì)的主要性質(zhì)和用途貝塞麥、西門子、托馬斯舉出金屬冶煉發(fā)展的歷程對社會進(jìn)步的作用及對環(huán)境影響的典型例子；查閱人類使用金屬的歷史資料伽利略的有關(guān)工作與生平；牛頓及其自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理了解牛頓第一定律，能用慣性解釋有關(guān)的常見現(xiàn)象偉大的女性瑪麗·居里查閱有關(guān)放射性發(fā)現(xiàn)的史料奧本海默與曼哈頓工程查閱核反應(yīng)堆、原子彈、氫彈發(fā)明的史料愛因斯坦與相對論舉辦有關(guān)愛因斯坦生平的講座（介紹質(zhì)能關(guān)系等內(nèi)容）古代的著名星圖國際標(biāo)準(zhǔn)星座的由來；中國古代的二十八宿使用星圖（或天球儀）觀測四季的星空識別若干著名的恒星與星座萬戶與中國古代火箭等；我國第一顆人造地球衛(wèi)星發(fā)射成功以來在航天事

10、業(yè)上的成就；阿波羅登月知道人類飛向太空的歷程和對月球與行星的探測（二）用探究課題形式引入科學(xué)史，以展示科學(xué)探究的過程與方法把科學(xué)家的經(jīng)典實驗設(shè)計成學(xué)生課堂上能夠完成的探究型的課題，讓學(xué)生沿著科學(xué)家的探索思路，領(lǐng)悟科學(xué)家的思維過程，讓這些知識成為學(xué)生再發(fā)現(xiàn)和再創(chuàng)造的過程，讓學(xué)生了解科學(xué)家怎樣發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題，領(lǐng)會科學(xué)研究的一般方法，培養(yǎng)學(xué)生的探究能力。例如，在“生長素的發(fā)現(xiàn)”一節(jié)的教學(xué)設(shè)計中，首先提問：達(dá)爾文所做的實驗得出的結(jié)論可靠嗎？學(xué)生回答：不可靠，只是推測。這種推測應(yīng)如何通過實驗來驗證呢？有的學(xué)生提出可以用儀器來測，有的學(xué)生提出可以用化學(xué)顯色反應(yīng)的方法，這時提醒學(xué)生：在當(dāng)時的條

11、件下，這些方法可操作嗎？如果尖端產(chǎn)生了某種物質(zhì)，是否有什么材料可以收集它呢？這時再引入溫特實驗。在溫特實驗中，瓊脂的作用是什么？如何知道瓊脂是否吸附了尖端產(chǎn)生的物質(zhì)？在達(dá)爾文實驗的基礎(chǔ)上，學(xué)生經(jīng)過討論，認(rèn)為應(yīng)該設(shè)計一個對照實驗：分別把接觸過尖端的瓊脂小塊和未接觸過尖端的瓊脂小塊放在切去尖端的胚芽鞘上，并觀察實驗現(xiàn)象，得出結(jié)論。教師把溫特實驗轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生的探究性實驗，使學(xué)生領(lǐng)會了生物科學(xué)研究的一般方法，即發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、作出假設(shè)、實驗驗證；并且培養(yǎng)了學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力。在科學(xué)課程實施過程中，組織學(xué)生進(jìn)行有關(guān)科學(xué)史上典型實驗的教學(xué)，是學(xué)生學(xué)會科學(xué)探究的重要途徑。經(jīng)過引入科學(xué)史

12、上典型實驗的教學(xué)，能使學(xué)生掌握探究的過程，學(xué)會對一個問題提出相關(guān)的科學(xué)假設(shè)，并能通過自己設(shè)計實驗驗證假設(shè)，從而培養(yǎng)學(xué)生“動手”和“動腦”學(xué)科學(xué)的能力。新編的科學(xué)教科書中引入了大量有關(guān)科學(xué)史的探究材料，例如，科學(xué)（79年級）課程標(biāo)準(zhǔn)（實驗稿）中相關(guān)的探究性科學(xué)史材料（見表2）。表 2  科學(xué)（79年級）課程標(biāo)準(zhǔn)（實驗稿）中相關(guān)的探究性科學(xué)史材料相關(guān)的科學(xué)史材料分領(lǐng)域內(nèi)容目標(biāo)哈維與血液循環(huán)的發(fā)現(xiàn)描述人體循環(huán)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和血液循環(huán)弗萊明與青霉素的發(fā)現(xiàn)了解細(xì)菌、傳染病的特點人類認(rèn)識植物感應(yīng)性現(xiàn)象和發(fā)現(xiàn)植物生長素的簡要?dú)v史線索了解植物的向光性門捷列夫與元素周期表的發(fā)現(xiàn)了解元素周期表的發(fā)現(xiàn)過程歐姆

13、、法拉第等了解電磁感應(yīng)、歐姆定律道爾頓、盧瑟福、玻爾等了解原子結(jié)構(gòu)模型的建立與發(fā)展過程從魏格納的大陸漂移說到板塊學(xué)說知道板塊學(xué)說的要點能量守恒定律的發(fā)現(xiàn)史了解能量轉(zhuǎn)化與守恒定律托勒密、哥白尼等了解從地心說到日心說的發(fā)展阿基米德定律的研究過程了解浮力原理（三）用專欄或科學(xué)史專題形式引入科學(xué)史，以促進(jìn)學(xué)生對所學(xué)新知識的理解科學(xué)史引入科學(xué)課程的另一種形式是，在新課教學(xué)中和新課教學(xué)后，以科學(xué)史作為素材編寫例題與習(xí)題，或用科學(xué)史提供重要的科學(xué)事實、概念、原理、方法以及技術(shù)發(fā)明的歷史背景、現(xiàn)實來源和應(yīng)用。這些內(nèi)容有助于啟發(fā)學(xué)生的思維，加深學(xué)生對所學(xué)科學(xué)知識的理解。例如，在學(xué)習(xí)了“光沿直線傳播”的知識之后，

14、又順便向?qū)W生介紹了我國古代科學(xué)家沈括的夢溪筆談中有關(guān)小孔成像的資料記載。學(xué)生聽了之后，一方面了解我國古代在光學(xué)方面的成就，激發(fā)他們的民族自豪感；另一方面也可以更好地理解“光沿直線傳播”這一性質(zhì)。另外，插入科學(xué)史專欄，可作為拓展性閱讀材料?？茖W(xué)史使學(xué)生了解科學(xué)發(fā)現(xiàn)背后的社會文化背景和人性故事，從而建立完整的科學(xué)形象，使學(xué)生進(jìn)一步體會到科學(xué)的豐富的人文內(nèi)涵。三、科學(xué)史融入科學(xué)課程的教學(xué)策略（一）科學(xué)對話模式科學(xué)史的教學(xué)可以采取科學(xué)對話模式，即師生圍繞有關(guān)科學(xué)史和科學(xué)本質(zhì)問題開展對話與討論。Lochhead和Dufresne（1989）應(yīng)用建構(gòu)主義教學(xué)策略，根據(jù)科學(xué)史上相對的理論編寫對話教材，上課前

15、一天將學(xué)生分成兩組，學(xué)生選擇自己代表的組別，先閱讀對話稿，第二天教師引導(dǎo)兩組學(xué)生引用證據(jù)，進(jìn)行辯論。2馬修斯（Matthews，1998）認(rèn)為，我們不可能教育所有的孩子成為科學(xué)歷史學(xué)家、社會學(xué)家或哲學(xué)家，因此教學(xué)目標(biāo)不宜太大，應(yīng)把科學(xué)本質(zhì)的問題限制在學(xué)生可以理解的適度范圍內(nèi)。3在馬修斯看來，在任何一個科學(xué)課堂上，哲學(xué)問題都是無處不在的。因為任何科學(xué)課堂上都會涉及這樣一些基本的科學(xué)名詞（定律、理論、模型、解釋、原因、真理、知識、假設(shè)、確認(rèn)、觀察、證據(jù)、理念、時間、空間、物種等），學(xué)生還會問一些認(rèn)識論和科學(xué)本質(zhì)問題。例如學(xué)生會問：“既然沒有人真正看過原子，為何我們要畫原子圖？”同樣，科學(xué)教學(xué)中也應(yīng)

16、該提到歷史上著名科學(xué)家（牛頓、達(dá)爾文、孟德爾、愛因斯坦）的故事與貢獻(xiàn)。在提到上述各種科學(xué)名詞和科學(xué)家時，就要涉及科學(xué)哲學(xué)和科學(xué)史問題，例如“我們知道什么？”“我們?yōu)槭裁粗?？”“世界上真正存在的是什么？其中又有何關(guān)系？”“孟德爾是如何發(fā)現(xiàn)遺傳定律的？”馬修斯建議教師應(yīng)鼓勵學(xué)生提出哲學(xué)上基本的問題，例如“對于這個概念，你是怎么想的？”“你是怎么知道的？”這些問題可以引起學(xué)生思考概念和實證的議題，同時刺激學(xué)生進(jìn)行批判性與反省性思維。馬修斯（1998）建議開展關(guān)于科學(xué)史與科學(xué)本質(zhì)的對話教學(xué)宜循序漸進(jìn)，正如數(shù)學(xué)教學(xué)一樣，先學(xué)會加法，再學(xué)乘法。因此，在對學(xué)生進(jìn)行科學(xué)本質(zhì)的教學(xué)中，必須針對學(xué)生的年齡特征因

17、材施教。一般來說，對于低年級兒童，應(yīng)從簡單的、兒童感興趣的問題開始。如“什么是觀察？”“什么是科學(xué)解釋？”而對于高年級的學(xué)生，可提一些復(fù)雜的科學(xué)本質(zhì)問題，例如“什么是控制實驗？”“科學(xué)模型的功能是什么？”“如何建立假設(shè)？”“如何評估研究的好壞？”“牛頓的宗教信念是否影響他的科學(xué)？”等等。（二）多元化教學(xué)模式科學(xué)史融入科學(xué)課程的多元化教學(xué)，所強(qiáng)調(diào)的是針對某一個科學(xué)理論或科學(xué)概念，利用討論、辯論、教師演示實驗或?qū)W生動手做實驗等多種方式，模擬當(dāng)年該科學(xué)理論形成的過程，并說明當(dāng)時的文化背景。通過呈現(xiàn)科學(xué)史中科學(xué)家們所產(chǎn)生過的爭論、質(zhì)疑、錯誤概念，除了可以避免學(xué)生犯以前科學(xué)家的錯誤之外，也可以幫助學(xué)生轉(zhuǎn)

18、變其錯誤概念。因為融入的科學(xué)史材料完整地呈現(xiàn)了以前的爭論及質(zhì)疑，這有利于充分說服學(xué)生放棄錯誤概念，進(jìn)而自主建構(gòu)科學(xué)概念。4以大氣壓力概念的教學(xué)為例，要求學(xué)生記住大氣壓力等于1.013x105Pa并不難，問題是單純記憶并不能使學(xué)生理解大氣壓力的存在。為了促進(jìn)學(xué)生理解大氣壓力的概念，可以采用融入科學(xué)史的多元化教學(xué)模式。首先，上課時教師可以提出問題：“空氣有沒有重量？”并引導(dǎo)學(xué)生開展討論或辯論。有的學(xué)生可能認(rèn)為空氣是沒有重量的，因為石頭拿在手上放開會往下掉，而氣球拿在手上放開則會往上飛，其實這個錯誤概念歷史上著名科學(xué)家亞里士多德（Aristotle）也曾經(jīng)堅持過。在作出結(jié)論的時候，教師再一次強(qiáng)調(diào)空氣

19、是具有重量的，因為當(dāng)學(xué)生有了這個觀念以后，才能逐漸體會到大氣壓力的存在。為了促進(jìn)學(xué)生理解因為空氣的重量而產(chǎn)生大氣壓力，教師進(jìn)一步演示當(dāng)年托里拆利的水銀柱實驗（將注滿水銀的玻璃管垂直放置在一裝有水銀的盆中）。在演示實驗中，引導(dǎo)學(xué)生對下列兩個問題開展討論：（1）玻璃管內(nèi)的水銀柱靠什么力量支持而不會掉下來？（2）玻璃管內(nèi)沒有水銀的地方，有沒有某種東西存在？經(jīng)過學(xué)生的討論及回答之后，教師再敘述當(dāng)年科學(xué)家之間的爭論。帕斯卡（Pascal）及波義耳（Boyle）等人認(rèn)為，盆面的空氣重量產(chǎn)生壓力，而支持玻璃管內(nèi)的水銀柱維持一定高度，而且玻璃管內(nèi)沒有水銀的部分是呈真空狀態(tài)的。而亞里士多德學(xué)派及伽利略（Gali

20、leo）等人則持相反的看法，他們認(rèn)為玻璃管內(nèi)的水銀之所以會下降是因為水銀蒸氣充滿玻璃管上部而將水銀壓下。為了反駁這種不正確的觀念，帕斯卡當(dāng)著反對者的面進(jìn)行了不同的實驗。他以水和酒兩種不同的物質(zhì)進(jìn)行相同的實驗，并要求反對者預(yù)測是水柱還是酒柱會維持較高，反對者認(rèn)為，酒較易揮發(fā)，酒的蒸氣較多，所以會把酒往下壓得較多，因此，酒柱較短。帕斯卡則按自己的理論預(yù)期，由于水的密度較大所以較重，因此大氣壓力所能支持的水柱也會較短。這個實驗結(jié)果證明了帕斯卡的預(yù)測，同時也成功地反駁了其他科學(xué)家的錯誤概念。那些反對托里拆利水銀柱實驗的研究者，都深受亞里士多德的“大自然厭惡真空，宇宙應(yīng)該充滿物質(zhì)”理論的影響。而這個錯誤

21、概念由于托里拆利及帕斯卡等人的創(chuàng)造性研究（即提出假設(shè)并設(shè)計實驗證偽了這一不合理的假設(shè)）不攻自破了。另外，帕斯卡當(dāng)年還制作了壓力計分別測定了山下及山上不同的空氣壓力，更進(jìn)一步支持了他的大氣壓力理論。以上的教學(xué)活動，讓學(xué)生通過科學(xué)史去了解科學(xué)理論（theory）、科學(xué)假設(shè)（hypothesis）、科學(xué)實驗（experiment）之間的關(guān)系，有利于學(xué)生理解科學(xué)的本質(zhì)。運(yùn)用這種融入科學(xué)史的多元化教學(xué)模式，一方面，因為內(nèi)容充實且學(xué)生本身的積極參與而能提高學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣；另一方面，通過課堂討論或辯論，還能促使學(xué)生認(rèn)識到科學(xué)家也會犯錯誤，從而促進(jìn)學(xué)生糾正自己的錯誤概念。總之，這種融入科學(xué)史的多元化科學(xué)教

22、學(xué)過程，有利于促進(jìn)學(xué)生建構(gòu)新的科學(xué)概念。（三）HPS教學(xué)模式傳統(tǒng)的科學(xué)課程中，往往是把科學(xué)史作為一種知識附加在科學(xué)教學(xué)內(nèi)容上，教師以講故事的方式進(jìn)行教學(xué)。實踐證明，這種將科學(xué)史與科學(xué)教學(xué)內(nèi)容分離的教學(xué)模式是低效的。近年來，西方一些科學(xué)教育專家以建構(gòu)主義為指導(dǎo)思想，倡導(dǎo)一種新的科學(xué)教育的教學(xué)模式。這種模式要求把科學(xué)史、科學(xué)哲學(xué)和科學(xué)社會學(xué)（history,philosophy and sociology of science，縮寫為HPS）的有關(guān)內(nèi)容融入中小學(xué)科學(xué)課程，以期促進(jìn)學(xué)生對科學(xué)本質(zhì)的理解，培養(yǎng)他們的科學(xué)精神和創(chuàng)造力，這就是所謂的HPS教育。5如何實施HPS教育？英國科學(xué)教育學(xué)者孟克和奧

23、斯本（Monk & Osborne，1997）6在總結(jié)科學(xué)教育的歷史經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，借鑒建構(gòu)主義理論，提出了把科學(xué)史內(nèi)容融入科學(xué)課程與教學(xué)的策略，即HPS教學(xué)模式。這一模式的一個基本前提是，所學(xué)的課題必須是科學(xué)史上某一科學(xué)家曾經(jīng)研究的自然現(xiàn)象，如落體速度的變化、植物的向光性、食物的消化等等。這一模式的教學(xué)程序包括以下6個環(huán)節(jié)。（1）提出問題。教師上課伊始，就給學(xué)生演示某一自然現(xiàn)象。學(xué)生通過觀察現(xiàn)象，由此產(chǎn)生一個需要解決的問題。例如，為什么植物的莖具有向光性？必須指出的是，一開始向?qū)W生揭示的某一自然現(xiàn)象必須是以往科學(xué)家在歷史上進(jìn)行理論研究的一個現(xiàn)象，這既能引起學(xué)生的好奇心，又能促使學(xué)生利用科學(xué)史資源進(jìn)行進(jìn)一步的探究。（2）引出觀念。教師啟發(fā)學(xué)生就這一自然現(xiàn)象提出自己的觀點（解釋）。為了促使學(xué)生提出各種不同的觀點，可采用“頭腦風(fēng)暴法”（即由發(fā)散性思想