基于HPS教学模式下学生生物核心素养之科学思维的培养

【摘要】：HPS(History Philosophy and Sociology of science)教育即在教学过程中融入科学史、科学哲学、科学社会学的教学模式已成为国内外教育界研究的热点问题,这种教学模式要求学生在学习知识的同时也要了解知识的来源和科学家的思维方式,以达到对学生进行思维培养的目的。HPS教学模式的运用不仅可以使学生对科学本质有更深刻的认识,而且可以使学生学习科学家的思维模式,从而促进学生的全面发展。生命观念、科学思维、科学探究、社会责任是我国生物学科四大核心素养,科学思维作为核心素养之一,是学生在学习过程中乃至立足于社会不可缺少的能力。如果能在生物学教学中恰当的运用HPS教学模式将有助于完成培养学生科学思维的教学目标,提升学生的学习能力。笔者通过查阅大量文献发现我国关于此领域的研究甚少,因此笔者尝试在高中生物教学过程中运用HPS教学模式促进学生科学思维的培养,探讨HPS对学生科学思维发展的影响。本研究围绕HPS教学模式促进学生科学思维发展这一主题,通过理论分析和实践探索,开展了理论性和实践性的研究。本文共分为七个部分,第一部分主要阐述了研究的背景、研究目的及意义、研究内容与方法,并在分析大量文献资料的基础上对HPS教学模式和科学思维的国内外研究现状进行了阐述。第二部分是对本研究相关理论的叙述,主要包括研究的理论基础和HPS相关概念的界定。第三部分是关于科学思维的论述,主要对科学思维的概念进行了界定并分析了科学思维相关维度的内涵,最后分析了培养学生科学思维的意义。第四部分是关于对学生进行HPS教育的策略及案例研究。笔者首先分析了用HPS促进学生科学思维发展的可行性,在此基础上探究了运用HPS进行生物课堂教学的策略,并选取了高中生物必修一教材中“生物膜的流动镶嵌模型”、“降低化学反应活化能的酶”和“光合作用的探究历程”三个科学史案例,分析其中所包含的科学思维要素,运用HPS教学模式以促进学生科学思维发展为目的进行了教学设计。第五部分是利用HPS教学模式对学生进行科学思维培养的实践研究,包括研究对象、研究计划、研究工具和研究过程几个方面。笔者在自己所实习的学校选取了两个起点相同的班级进行实验,一个班为实验组接受HPS教学模式,另一个班为对照组接受常规教学模式。在每次课堂教学之后对两个班级学生都进行随堂检测,以比较两个班学生的逻辑推理能力的差异,并且在三次授课完成之后对实验组学生进行随机访谈,了解学生在接受HPS教学前后在对科学知识的渴望、科学本质的认识、对事实和证据的态度以及思维的批判性四个方面发生的变化,通过学生在以上四个科学思维维度上的变化来判断学生的科学思维是否得到了提升。第六部分是关于教学实践研究的结果分析,三次课堂检测结果均表明实验组学生成绩明显优于对照组,实验组学生更善于运用各种逻辑思维方法分析问题,逻辑思维能力有较大提升。通过随机访谈发现实验组学生比之前对科学本质有更深刻的理解,对新知识渴望程度更高,且实验组学生更加尊重客观事实和证据,从客观角度思考问题,大部分学生能多角度、辩证的看待问题,具备了一定的辩证思维倾向和质疑精神。实验结论说明实验组学生在四个科学思维的维度上均有提高,HPS教学模式在一定程度上能促进学生科学思维的发展,为今后在高中生物教学中运用HPS教学模式对学生进行科学思维的培养提供了重要的参考和借鉴。