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体现科学本质的科学教学

黄晓  
【摘要】: 科学本质是科学素养的核心内涵之一,如何提升学生对科学本质的理解已成为国际科学教育改革关注的焦点话题之一。伴随着科学本质的提出与研究,HPS得以提出与引以关注,并彰显于提升科学本质研究过程中。但是,尽管科学本质与HPS的提出有将近百年的历史,国内(大陆)学界对其关注与研究较少,表现为对如何提升学生科学本质系统研究的缺失,表现为对如何基于HPS视角提升科学本质理解研究的漠然。因此,本论文将研究聚焦于如何提升学生的科学本质理解之问题,通过追溯国际关于科学本质研究的脉络与方法,梳理了以HPS视角提升学生科学本质理解的研究路径与方法论基础。厘清了科学哲学与科学本质、科学史与科学本质、科学社会学与科学本质及HPS、STS、SSI与科学本质的关系,考察了各国科学教育课程标准(纲要、指引)与科学教材中呈现的科学本质与HPS,为本研究开展的可能性提供证据。继而系统地阐述了科学本质目标的表述、科学教学内容的HPS架构、科学本质教学模式、教学方法等,科学教师利用其科学本质理解与科学本质学科教学知识实现科学本质概念的教学转换。 本论文共分六章展开研究: 第一章为引言部分,主要介绍了“体现科学本质的科学教学——基于HPS的视角”这一课题的背景、意义与论文框架。 第二章追溯了国际科学本质研究的历史,梳理了科学本质研究的四大方面,即科学本质内涵的界定与研究;促进科学本质理解的教学策略之研究;HPS促进学生科学本质理解之研究;学生科学本质理解之评价与实证研究。阐释了HPS促进学生科学本质理解的研究状况,为当前国内(大陆)的相关研究提供启示与借鉴,从而明晰本研究的路径。 第三章从科学史的典型主题与科学本质的特定要义两个层面阐述了科学史有助于科学本质理解。以科学哲学的历史发展映射了科学本质内涵的演变与发展,概括了科学哲学的核心问题及科学本质教学寓意。从科学社会学的视角探析了科学本质的内涵(特别是科学与社会的关系),指出了科学大战的根源在于科学观的差异。基于科学史的发展进路及应用于科学教育改革之反思,在梳理HPS与STS教育、SSI的关系中明晰科学本质理解的多维视角。 第四章通过分析各国科学教育文件中的HPS与科学本质,借以第三届国际数学与科学教育调查分析结果与各学者对科学教材的HPS分析,阐述各国科学教材中的HPS与科学本质,为基于HPS视角的科学本质教学开展提供可能性支持。 第五章主要涉及科学本质教学目标与教学内容,基于对科学史与科学本质不同学段之需求分析,指出当前科学本质教学目标预设中存在的问题,结合具体的案例明确科学本质教学目标的显性表述与HPS分析。对于科学本质教学内容,提出从两方面进行HPS架构,可以是针对科学本质的特定要义(科学的相对性、科学定律与科学理论的区分),寻找教材中与其对应的主题内容提出架构;也可以是选择教材中某一主题(例如元素周期表与周期律),提出该主题的HPS架构,呈现科学本质要义。第六章主要涉及科学本质教学过程,分别从教学模式与教学方法两个层面阐述。结合具体实例,从理论基础、目标、实现条件、操作程序等提出了科学本质教学的“科学-探究”教学模式与基于实验辐射发展的教学模式。继而,提出了融入HPS开展科学本质教学的教学方法,包括历史个案研究方法(以单摆为例)、“历史-探究”方法(以卢瑟福原子核式结构与光的折射为例)、类比方法(以卢瑟福原子核式结构为例)。因而,第五章与第六章的论述构成了整个科学本质教学。 有效科学本质教学的实现,离不开科学教师对科学本质概念的转化。科学教师的科学本质观与科学本质学科教学知识是完成这一转化的必要条件。因而,第七章基于学科教学知识(PCK)的几种典型观点,建构了科学本质学科教学知识,指出科学教师的科学本质观是关键部分之一,也是当前科学教师的专业知识与专业能力的缺失。继而基于HPS的方法,以“科学思想史”的教学与科学本质的明示进行了实践论证,一方面视为教师获取科学本质概念转化能力的有效途径,另一方面作为基于HPS视角促进科学本质理解的力证。 结语基于对论文研究结果的总结,提出了研究过程中的不足,也是对本研究的反思与展望。


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