周 青,劉 洋 ,魏 俊 超

(1 陜西師范大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院，陜西 西安 710062；2 西安市東元路學(xué)校，陜西 西安 710062)

2009年5月，陜西師范大學(xué)開始啟動(dòng)、實(shí)施國(guó)家985“教師教育優(yōu)勢(shì)學(xué)科創(chuàng)新平臺(tái)建設(shè)項(xiàng)目”。陜西師范大學(xué)教育學(xué)院郝文武教授主持的“教師教育理論創(chuàng)新與研究中心建設(shè)”項(xiàng)目以教師教育理論和制度創(chuàng)新為終極目標(biāo)追求，以堅(jiān)持教師教育理論研究的前沿性與西部教師教育實(shí)踐緊密結(jié)合為原則，緊密結(jié)合西部基礎(chǔ)教育課程改革的實(shí)踐，開展理論研究和實(shí)踐、實(shí)驗(yàn)研究。教師教育的理論來源于基礎(chǔ)教育實(shí)踐中所產(chǎn)生的問題。高中化學(xué)課程作為我國(guó)基礎(chǔ)教育課程結(jié)構(gòu)中的重要組成部分，在培養(yǎng)和提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)方面有著不可替代的作用。如何促進(jìn)高中化學(xué)教師專業(yè)發(fā)展，改進(jìn)高中化學(xué)教學(xué)模式，提高高中化學(xué)教學(xué)質(zhì)量，促進(jìn)學(xué)生素質(zhì)的全面發(fā)展對(duì)于理論與實(shí)踐兩個(gè)層面的教師教育研究均有重要意義。

一、HPS教學(xué)模式應(yīng)用于高中化學(xué) 教學(xué)的意義

HPS(History, Philosophy and Sociology of Science)教學(xué)模式是將科學(xué)史、科學(xué)哲學(xué)和科學(xué)社會(huì)學(xué)的有關(guān)內(nèi)容融入中小學(xué)理科課程，以期促進(jìn)學(xué)生對(duì)科學(xué)本質(zhì)的理解的一種新的教學(xué)模式。英美等發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)該模式的運(yùn)用體現(xiàn)在課程與教學(xué)計(jì)劃中。美國(guó)在1989年頒布的《2061計(jì)劃》中的科學(xué)素養(yǎng)的標(biāo)準(zhǔn)指出，歷史是學(xué)生理解“科學(xué)工作是怎樣進(jìn)行” 的一種有效途徑，科學(xué)教科書中應(yīng)加入科學(xué)史的內(nèi)容。[1]在1996年頒布《國(guó)家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》中建議教師必需利用科學(xué)史事例幫助學(xué)生理解科學(xué)探究、科學(xué)知識(shí)的本質(zhì)和科學(xué)與社會(huì)之間的相互影響；英國(guó)在1988年頒布國(guó)家科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，先后頒布了5個(gè)不同版本的科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)，其中均強(qiáng)調(diào)教師采用的科學(xué)探究活動(dòng)模式應(yīng)融入科學(xué)史、科學(xué)哲學(xué)和科學(xué)社會(huì)學(xué)的深遠(yuǎn)影響；[2]澳大利亞、挪威和丹麥等國(guó)的課程中，都對(duì)HPS的課程與教學(xué)有著明確的要求。[3]

已有的研究表明采用HPS教學(xué)模式可以促進(jìn)學(xué)生在以下三方面的發(fā)展：

1.提升學(xué)生的科學(xué)本質(zhì)觀。通過HPS教學(xué)模式進(jìn)行教學(xué)可以使學(xué)生認(rèn)識(shí)到：科學(xué)理論的建構(gòu)過程是一個(gè)提出假說，加以驗(yàn)證，最后得出結(jié)論的過程；科學(xué)知識(shí)具有可驗(yàn)證性，科學(xué)知識(shí)必須建立在證據(jù)上，而且可以一再重復(fù)地驗(yàn)證；科學(xué)具有發(fā)展性，即科學(xué)知識(shí)并非絕對(duì)真理，可以被修改甚至被推翻；科學(xué)知識(shí)與社會(huì)和文化有關(guān)。[4]因此在教學(xué)過程中采用HPS教學(xué)模式可以促進(jìn)學(xué)生對(duì)科學(xué)的理解，激發(fā)學(xué)生的探究欲望、培養(yǎng)學(xué)生的探究精神。

2.提升學(xué)生學(xué)業(yè)成績(jī)。HPS教學(xué)模式中所使用的素材有：科學(xué)史、科學(xué)哲學(xué)與科學(xué)社會(huì)學(xué)。這些素材不但能展現(xiàn)概念形成過程，也能為學(xué)生提供一個(gè)真實(shí)的學(xué)習(xí)情境。情境教學(xué)是為了達(dá)到既定的教學(xué)目標(biāo)需設(shè)計(jì)與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的場(chǎng)景，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣讓學(xué)生積極主動(dòng)地參與學(xué)習(xí)活動(dòng)，從而達(dá)到最佳教學(xué)效果的教學(xué)方法。[5]情境教學(xué)將結(jié)構(gòu)化后的、以符號(hào)為主要載體的書本知識(shí)重新“激活”，實(shí)現(xiàn)三方面的溝通：書本知識(shí)與人類生活世界溝通，與學(xué)生經(jīng)驗(yàn)世界、成長(zhǎng)需要溝通，與發(fā)現(xiàn)、發(fā)展知識(shí)的人和歷史溝通。[6]因此采用HPS教學(xué)模式，也能夠幫助學(xué)生獲取知識(shí)，降低學(xué)習(xí)難度。

3.提高學(xué)生的批判性思維。批判性思維是人們對(duì)所學(xué)知識(shí)的真實(shí)性、精確性、過程、理論、方法、背景、論據(jù)和評(píng)價(jià)等進(jìn)行個(gè)人的判斷，從而對(duì)做什么和相信什么做出合理決策的思維認(rèn)知過程。[7]批判性思維是思維的基本技能，是學(xué)習(xí)過程的不可分割的組成部分。有研究指出在教學(xué)中使用化學(xué)史可以培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維，[8]由此我們不難看出使用HPS教學(xué)模式在一定程度上能夠提升學(xué)生的批判性思維。

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》要求通過高中化學(xué)課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)當(dāng)對(duì)科學(xué)的本質(zhì)有所認(rèn)識(shí)；形成科學(xué)的自然觀，深刻認(rèn)識(shí)科學(xué)、技術(shù)和社會(huì)之間的關(guān)系；形成實(shí)事求是、嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的科學(xué)態(tài)度，具有批判性精神；同時(shí)在知識(shí)與技能、過程與方法、情感態(tài)度價(jià)值觀三個(gè)維度得到發(fā)展。HPS教學(xué)模式中同時(shí)包含了科學(xué)史、科學(xué)哲學(xué)與科學(xué)社會(huì)學(xué)三部分內(nèi)容，科學(xué)史、科學(xué)哲學(xué)對(duì)學(xué)生深刻認(rèn)識(shí)科學(xué)，形成批判性思維起著至關(guān)重要的作用；科學(xué)社會(huì)學(xué)的內(nèi)容將科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)三者有機(jī)地聯(lián)系起來使學(xué)生在三維目標(biāo)上得以全面發(fā)展。

基于上述對(duì)HPS教學(xué)模式應(yīng)用于高中化學(xué)教學(xué)中優(yōu)點(diǎn)的分析，我們認(rèn)為在高中化學(xué)教學(xué)中采用HPS教學(xué)模式是達(dá)成《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》要求，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展的有效途徑之一。

目前國(guó)內(nèi)對(duì)于該主題研究多在理論層面，研究主要集中在對(duì)HPS課程內(nèi)涵與價(jià)值的研究，在實(shí)踐層面的研究相對(duì)薄弱，該層面的研究主要集中生物與物理學(xué)科，也有研究對(duì)化學(xué)學(xué)科教學(xué)內(nèi)容做出了相應(yīng)的教學(xué)設(shè)計(jì)，但是這些教學(xué)設(shè)計(jì)都是個(gè)案研究，并未對(duì)HPS教學(xué)模式在教學(xué)中的運(yùn)用進(jìn)行系統(tǒng)的研究，并且缺少相應(yīng)的理論支撐，所以我們無法從現(xiàn)有的教學(xué)案例中得出HPS教學(xué)模式應(yīng)用于高中化學(xué)教學(xué)中的適用性與有效性，以及如何系統(tǒng)地在高中化學(xué)教學(xué)中運(yùn)用該模式。

我們的研究旨在基于HPS教學(xué)模式對(duì)高中化學(xué)教學(xué)內(nèi)容做出全面、系統(tǒng)地設(shè)計(jì)；通過教育實(shí)驗(yàn)，分析將HPS教學(xué)模式運(yùn)用于高中化學(xué)課堂教學(xué)中的適用性與有效性；嘗試將HPS模式作為提高高中生科學(xué)素養(yǎng)的突破口；通過一線教師采用HPS模式，研究教師的認(rèn)知結(jié)果與教學(xué)觀是否有所變化。

二、HPS教學(xué)模式實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)

教育理論來源于教育實(shí)踐和服務(wù)、指導(dǎo)教育實(shí)踐。教育實(shí)驗(yàn)是試驗(yàn)性教育實(shí)踐，既要以教育理論為依據(jù)，又是證明、修正和推廣教育理論的重要途徑。將HPS運(yùn)用于高中化學(xué)的教學(xué)實(shí)驗(yàn)中有以下具體目標(biāo)：

1. 形成系列化的、系統(tǒng)的基于HPS教學(xué)模式的高中化學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)方案，形成HPS教學(xué)模式的高中化學(xué)教學(xué)資源，包括情境素材與PPT；

2. 測(cè)查出HPS教學(xué)模式與高中化學(xué)教學(xué)內(nèi)容的適用性與有效性；

3. 與合作學(xué)校(西安市東元路學(xué)校)共同開發(fā)從初中到高中系列的化學(xué)學(xué)科HPS教學(xué)模式，優(yōu)化后推廣。

4.研究運(yùn)用HPS教學(xué)模式對(duì)化學(xué)教師專業(yè)發(fā)展的影響。

三、HPS教學(xué)模式實(shí)驗(yàn)方案

(一)基于HPS教學(xué)模式的教學(xué)設(shè)計(jì)

HPS教學(xué)模式有以下幾個(gè)特點(diǎn)：1.科學(xué)史與科學(xué)哲學(xué)不是僅僅作為一個(gè)附加條件而是整合到科學(xué)課程和教學(xué)活動(dòng)之中；2.強(qiáng)調(diào)學(xué)生對(duì)科學(xué)本質(zhì)的理解，努力培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神與科學(xué)態(tài)度；3.促進(jìn)學(xué)生掌握具體的科學(xué)知識(shí)內(nèi)容，學(xué)生不是處于單純的接受者的地位，而應(yīng)通過積極的思考或探究達(dá)到對(duì)于相關(guān)知識(shí)的較好理解，包括實(shí)現(xiàn)必要的觀念轉(zhuǎn)變。[3]

1.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容選擇

化學(xué)學(xué)科是與生活、社會(huì)聯(lián)系非常緊密的學(xué)科，因此化學(xué)學(xué)科所涉及的所有內(nèi)容都是與科學(xué)史、科學(xué)社會(huì)學(xué)相關(guān)的；HPS教學(xué)模式中要使用到科學(xué)史、科學(xué)哲學(xué)和科學(xué)社會(huì)學(xué)的相關(guān)素材，也就是說HPS教學(xué)模式能適用于高中化學(xué)教學(xué)的各部分內(nèi)容。

實(shí)驗(yàn)分三階段：根據(jù)實(shí)驗(yàn)學(xué)校的教學(xué)進(jìn)度，第一階段選擇高中必修一教學(xué)內(nèi)容，第二階段選擇高中必修二及選修四的教學(xué)內(nèi)容，第三階段為初中化學(xué)的教學(xué)內(nèi)容。第一階段使用的教材為人民教育出版社高中化學(xué)必修一，選取兩部分內(nèi)容： 基本概念、基本理論部分和元素化合物部分，共涉及兩個(gè)主題： 化學(xué)物質(zhì)及其變化、金屬及其化合物。

在基本概念與基本理論教學(xué)內(nèi)容部分，我們選擇物質(zhì)的量、氣體摩爾體積、離子反應(yīng)和氧化還原反應(yīng)四部分內(nèi)容為HPS教學(xué)實(shí)踐內(nèi)容，它們分別分布在教材中的第一章第二節(jié)《化學(xué)計(jì)量在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用》、第二章第二節(jié)《離子反應(yīng)》和第二章第三節(jié)《氧化還原反應(yīng)》。

在元素化合物教學(xué)內(nèi)容部分，我們選擇金屬化合物部分內(nèi)容，這部分內(nèi)容在教材第三章第二節(jié)《幾種重要的金屬化合物》中(見表1)。

表1 人教版必修1各章節(jié)內(nèi)容

2.教學(xué)模式

HPS教學(xué)模式的教學(xué)程序包括以下五個(gè)或六個(gè)環(huán)節(jié)：1.提出問題。教師上課開始，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(gè)需要解決的問題。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(diǎn)。可采用“頭腦風(fēng)暴法”(即由發(fā)散性思想產(chǎn)生的各種方法)，促使學(xué)生各抒己見，提出各種不同的觀點(diǎn)。3.學(xué)習(xí)歷史。在這一環(huán)節(jié)，教師通常采用如下方法：(1)介紹早期科學(xué)家關(guān)于這一現(xiàn)象的思想與實(shí)例，作為學(xué)生研究的參照系；(2)列舉當(dāng)時(shí)與其不同觀點(diǎn)；(3)引導(dǎo)學(xué)生討論或探索這些觀念產(chǎn)生的背景、條件，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到科學(xué)認(rèn)識(shí)的時(shí)代制約性。4.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。教師將學(xué)生分組，要求學(xué)生從多種觀點(diǎn)(或觀念)中選擇某種觀點(diǎn)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行檢驗(yàn)。這一環(huán)節(jié)的作用：(1)使學(xué)生意識(shí)到對(duì)同一自然現(xiàn)象可能有多種不同的解釋；(2)學(xué)生也可以通過實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)這些觀點(diǎn)(假設(shè))。5.呈現(xiàn)科學(xué)觀念和實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)。教師講解教科書上對(duì)這一自然現(xiàn)象的解釋，從而為學(xué)生實(shí)現(xiàn)觀念轉(zhuǎn)變提供契機(jī)。這一環(huán)節(jié)還需要學(xué)生對(duì)自己的觀念和解釋進(jìn)行實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)，由實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察、資料的收集與整理，最終得出結(jié)論，形成科學(xué)觀念，即實(shí)現(xiàn)由原有的錯(cuò)誤觀念向科學(xué)觀念的轉(zhuǎn)變。6.總結(jié)與評(píng)價(jià)。通過總結(jié)與評(píng)價(jià)，幫助學(xué)生更深刻地理解科學(xué)探究的本質(zhì)、歷史上科學(xué)家的探究過程和科學(xué)觀念。[9][10]具體教學(xué)流程如下圖所示：

圖1 HPS教學(xué)模式教學(xué)流程圖

(二)教學(xué)實(shí)施

在教學(xué)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，我們選取西安市東元路學(xué)校高一年級(jí)兩個(gè)平行班為研究對(duì)象，一個(gè)為實(shí)驗(yàn)班，另一個(gè)為對(duì)照班。實(shí)驗(yàn)班經(jīng)過一學(xué)期HPS教學(xué)模式實(shí)踐，對(duì)照班采用傳統(tǒng)教學(xué)模式。

在與西安市東元路中學(xué)的合作計(jì)劃中，由我們采用HPS教學(xué)模式系統(tǒng)地對(duì)高中化學(xué)內(nèi)容進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，在與合作教師討論后，由合作教師進(jìn)行課堂干預(yù)。本研究總體目標(biāo)是全面、系統(tǒng)地采用HPS教學(xué)模式對(duì)高中化學(xué)所涉及的基本概念與理論、元素化合物、有機(jī)化學(xué)、化學(xué)實(shí)驗(yàn)四部分內(nèi)容進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，從教師與學(xué)生兩方面檢驗(yàn)HPS教學(xué)模式在高中化學(xué)教學(xué)中的適用性與有效性。

(三)實(shí)施效果評(píng)價(jià)

學(xué)生方面：分別從科學(xué)本質(zhì)觀、批判性思維、學(xué)業(yè)水平三個(gè)維度對(duì)學(xué)生進(jìn)行測(cè)查。研究工具：對(duì)學(xué)生科學(xué)本質(zhì)觀的測(cè)查采用科學(xué)本質(zhì)問卷；批判性思維的測(cè)查采用《加利福尼亞批判性思維傾向問卷》(簡(jiǎn)稱CCTDI)和《加利福尼亞批判性思維技能測(cè)驗(yàn)》(簡(jiǎn)稱CCTST)中文修訂版；學(xué)業(yè)水平的測(cè)查采用西安市東元路學(xué)校四次考試試題對(duì)HPS教學(xué)模式運(yùn)用于教學(xué)中的效果進(jìn)行檢測(cè)。

教師方面：在合作教師采用HPS教學(xué)模式后，對(duì)合作教師的認(rèn)知結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)查，研究工具為詞語聯(lián)想法問卷。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 蔡鐵權(quán). 物理教學(xué)從論——基礎(chǔ)教育課程改革視野下的中學(xué)物理教學(xué)[M]. 北京: 科學(xué)出版社, 2005.

[2] 陳彥芬, 高秀嶺. 英國(guó)國(guó)家科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中的科學(xué)探究[J]. 上海教育科研, 2005(6)：33-36.

[3] 丁邦平. 科學(xué)元勘與科學(xué)教學(xué)改革的兩種模式[J]. 全球教育展望, 2001(11)：49-54.

[4] 袁維新. 國(guó)外關(guān)于科學(xué)本質(zhì)教學(xué)的研究[J]. 比較教育研究，2009(1)：7-12.

[5] 韋志成. 語文教學(xué)情境論[M]. 南寧: 廣西教育出版社, 1996.

[6] 畢華林. 化學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)論[M]. 濟(jì)南: 山東教育出版社, 2004.

[7] 王祖浩，等. 化學(xué)教育心理學(xué)[M].南寧：廣西教育出版社, 2007.

[8] 相佃國(guó). 中學(xué)化學(xué)教學(xué)中批判性思維研究[J]. 化學(xué)教育, 2005(7)：32-36.

[9] 李君玉. HPS教育融入中學(xué)科學(xué)教育[J]. 教學(xué)月刊：中學(xué)版, 2007(9)：8-10.

[10] 李富強(qiáng), 馮爽. HPS教育視野中的“自由落體運(yùn)動(dòng)”課堂教學(xué)設(shè)計(jì)[J]. 物理教學(xué)探討, 2006(24)：15-16.