HPS教学法

HPS教学法（精选7篇）

HPS教学法 篇1

优秀的课堂导入能够快速激发学生兴趣,并衔接旧知识构建知识理论系统。新课程背景下的化学教育强调培养学生科学素养,我国对其外显的知识教育一直处于世界前列,但对于如何帮助学生认识科学内在本质却不得其法。我们不妨采用HPS教学模式导入教学,在利用化学事件引起学生兴趣的基础上,通过社会性应用帮助学生学习具体知识,以科学发展历程与现象造成学生认知冲突,在精神层面引起学生求知欲,培养学生探究思维,运用科学哲学思想认识世界。

一、HPS教学模式及其特点

HPS(History,Philosophy and Sociology of Science)是科学史、科学哲学和科学社会学的英文缩写,以建构主义为指导思想,探讨如何提升学生对科学本质的理解,以促进其科学素养提高,是一种新的教学模式[1,2,3],近年来逐渐为大众接受并重视。我国《普通高中化学课程标准(实验)》明确指出要结合人类探索物质及其变化的历史与化学科学发展趋势,创建人文型教育,从学生将要经历的社会生活实际出发,引导学生进一步学习化学的基本原理和基本方法,培养责任感,树立科学世界观[4]。

HPS教学模式并不是机械地将科学史、科学哲学、科学社会学变为独立章节插入教科书中,而是有机渗透于课程和教学中,使学生更好地理解什么是科学探究、如何产生科学认识、怎样运用科学知识,进而把握科学本质。HPS教学模式具有以下五个特征:以翔实的科学史料为教学研究的基础之一;站在哲学高度思考科学问题;以建构主义为理论研究背景;将引导学生理解科学本质放在教学研究的首位;科学传播范围扩展,更注重公众科学素养塑造[5]。

二、HPS教学模式运用于中学化学课堂导入教学案例分析

我们创设课堂导入情景时,应隐含新授课程,结合学生已有知识经验及精神状态,做到言简意赅、层次清楚、发人深思[6],但许多教师在课堂导入时局限于经验习惯,生硬地介绍背景知识,不断利用图片和文字演“独角戏”,造成学生眼耳疲劳,与教师缺乏情感与思维的交流,很难构建有效教学。作为与社会生活密切相关的学科,化学课程涉及的内容大都与科学史、社会学密切相关,HPS教学模式对于高中化学各部分内容都能适用,我们可以基于学生生活实际与历史事件设计课堂导入,指引学生思考。主要思路为:挖掘教材本身隐藏的思想内涵,对知识概念进行符合当代教学要求的优化,解读其形成的科学方法、过程与思维,将化学史中的精神营养传承下来,设计为能引起学生知识与思想双向思考的案例,使三维目标能够有的放矢,落实在实际教学中,帮助学生形成科学思维。依据教学进度,HPS教学模式应用初始阶段可以选取基本理论、概念部分,涉及的主题是化学反应及其变化规律。我们以人教版高中化学必修2中《物质结构元素周期表》一课为例,探究HPS教学模式导入化学课堂教学的实际应用及意义(如表1所示)。

位于最近发展区的问题最能激发学生认知冲突,促使学生有目的地积极探究。因此,在课程导入阶段,我们基于学生已有知识经验和教材内容,要“老瓶装新酒”,有针对性地进行教学。教学中必须认识到学生学习主体的地位,激发学生的自觉能动性,相互交流、讨论以及提问,对低层次科学观念进行综合、概括、抽象,以及推敲、批判、辨证、验证、调整,进行上位化学知识建构梳理[8]。科学哲学认为科学是有意义的真理,而不仅仅是价值无涉的客观存在,故而要全面构建化学知识体系,还要引导学生理解科学发展与社会进步的辩证关系,将科学看做一种社会现象,从而认清科学本质,帮助学生学会学习,完成学习方式的转变[9]。

三、运用HPS教学模式导入课堂教学的要点

开展化学教学活动时,教师要深入挖掘学生隐藏的特点,在全面考虑化学学科的特征,尽量配合大多数学生特点以及实际情况的基础上,充分运用HPS教学模式培养学生科学素养,加深学生对科学本质的理解。

1. 理性培养学生科学史观,切勿过度演绎历史

“00后”学生习惯于诸如“微博”“朋友圈”等即时性碎片化阅读,虽然对新文化的接受度提高,但认知方式偏感性化,缺乏足够的辨别能力,一定程度上存在着理想信念缺失、抵触主流意识形态的现象,不利于建立系统的知识结构[10],故而急须抓紧学生文化和思想教育。科学发展伴随着无数科学知识的积累,HPS教学模式强调教学中化学史的运用,致力于以化学史引导学生通过梳理化学发展脉络,汲取前人发展经验,完善自身科学修养。然而历史往往略显生硬和枯燥,为了引起学生的兴趣,教师需要具有“说书人”的能力,一定程度上演绎历史,浓缩文字,提高历史的可读性。表1设计中杜撰布瓦博朗与门捷列夫的冲突,让书上“图片”人格化,建立起科学家、科学方法与学生之间的动态交互。然而《中庸》云“执其两端,庸其中于民”,为了诱导学生了解科学而过度演绎历史,那科学应有的过程与真实也将失去,学生很难从无处滥觞的科学过程中全面认识科学发展,更遑论树立科学历史观!

2. 强调以批判创新精神为中心,注入科学哲学思考

高中阶段教育是学生个性形成、自主发展的关键时期,对提高国民素质,培养创新人才具有特殊意义[11]。科学哲学是科学在概念或话语上的哲学思辨,在化学教育中加入对化学的哲学思考“能够鼓励公众联系理性并变得理性”[12],进而使得公众对科学进行形而上学的思考。日常课堂教学中教师可通过当代科学观念及技术讨论、验证经典概念,利用实验数据和结果批判前人错误的观点,不断将错误观点、局限观点与当前最新科学观点对比,引导学生认识库恩“前科学—常规科学—反常—危机—革命—新的常规科学”发展结构[13],用辩证、动态、批判的眼光来分析科学实践,不再以教师的权威来验证自己的观点。教学中学生提出错误观点时,作为教育主体的教师不应直接修正,而是尊重学生学习主体的地位,默默引导学生能动思考,认识到旧观点的错误及科学发展的曲折性,师生共同组织一堂优秀的化学课,这对学生的学习以及教师教学技能的训练都有很好的帮助。

3. 视认识科学本质为教学目标,避免重支端轻主体走向虚无主义

高中生群体具有特殊的学习问题与心态,易引发学习负迁移,形成扭曲的知识观,忽视前人经验,一味只相信自己所做的有限实验,走向唯理论。HPS教学模式并不是现象否认本质,孤立地分析阶段片面知识的作用,忽视科学研究的曲折性,看不到前人错误观点对科学整体的价值[14]。运用HPS教学模式要注意以下几点:第一,寻找交汇点。门捷列夫在编制元素周期表过程中,特别注重质量与特征的联系,并从中找到发展突破点,导入新课后,我们再借此过程引导学生认识联系与发展的关系,破除“白马非马”的诡辩;同时他的发现又打破当时科学家的固有思维模式,我们可借此向学生传达科学是社会现象的理念,使其萌生对科学进行社会研究的意识。第二,选择主位知识,即抓住其中一个元素支配其他元素展开。在高中化学教学中,传授化学知识提升学生科学素养是首要任务,HPS教学模式要为其服务,多角度整合化学知识,使学生对化学的理解从过去的浮于表面变为深入了解,认识科学本质。第三,划分隔离区,即通过知识表达的过程激活各知识点的“多重身份”[3]。科学发展的过程也是学科分化的过程,我们要做的是选择交汇处的特异识别点,帮助学生准确切入全面认识科学。

教学设计中我们选择探究法与讲述法结合教学,引导学生逐步亲手揭开科学的面纱,深刻认识科学本质,注重学生自主探究意识和思辨能力的培养,使其跳出以局外人的身份看科学的尴尬局面!让学生乐于探究、善于探究、勇于探究,炼化探究成为思想的一部分。

综上所述,我们清楚地认识到HPS教学模式导入化学课堂教学的价值。一方面能够通过一些喜闻乐见的化学故事引起学生兴趣,引导学生接受新的知识与技能,并通过自己的理解,贴合自身特点构建学科思维;另一方面还能够透过一系列的活动,如模拟经典实验及科学发展过程,启发学生科学思考,更好地培养他们的探究精神,让学生的学习更加“接地气”,掌握科学的过程与方法,促进“终身学习”意识的养成。HPS教学模式以引导学生探究科学本质为目标,科学并不只是知识的获取、技术的革新,更是为人类的生存服务的,包含了一代又一代科学人对人类、社会、科学那份深沉的人文关怀!通过HPS教学模式我们能更好地帮助学生培养“情感态度与价值观”,引导学生更好地思考科学与社会的关系,成为符合我国现今发展要求的、符合社会主义科学发展观的、符合构建和谐社会需要的新世纪的合格公民。

“师者,所以传道授业解惑者也。”“传道”“授业”“解惑”是教育研究的永恒课题,三者相辅相成,共同作用于对学生科学素养的培训中。而教育的核心就在于“传道”,不只是传习学科之道,也是修炼学生思想,传递人生感悟,全面培养学生综合素质,响应三维目标中的“情感态度与价值观”的要求。由此看来,将科学的历史、人文、社会融于理科教学的HPS教学模式势必成为今后教学潮流之一。

摘要：HPS教学模式将科学史、科学哲学、科学社会学融入理科教学,对于帮助学生探究科学本质、提高科学素养、实现学习思想现代化非常有效。近年来HPS教学模式受到教育界广泛关注,逐渐渗透到高中教学中。本文简略介绍什么是HPS教学模式,并利用该模式编写一个课堂导入部分教学设计,最后联系教学设计简述运用HPS教学模式导入课堂教学的要点。

关键词：HPS教学模式,课堂导入,高中化学教育

HPS教学法 篇2

关键词：HPS； 教学模式； 生物教学； 应用

中图分类号：G633.91 文献标识码：A 文章编号：1006-3315（2014）02-007-001

一、HPS教育含义及现状分析

HPS教育是History philosophy and sociology of science（科学史、科学哲学和科学社会学）的缩写，它是以建构主义为理论基础的、新型的、基于科学本质的科学史教育。它的目的是把科学史、科学哲学、科学社会学的内容融入到课程教学中，以提高学生的科学素养。

然而HPS教育在生物教学中的现状却不容乐观。教师常以讲故事或学生自我阅读的方式一带而过，学生对此内容也是听过、看过，而后就忘了，教育效果较差。造成此种现状的原因主要是教师对新的教学理念、观点理解不够，课堂教学模式单一；教师自身科学史知识储备不够，对科学史的教育价值缺乏深刻理解；受教学时间限制，教师关心的问题是传授学科知识，突略了学生科学素养的培养。

二、重视HPS教育的作用

HPS教育在生物教学中具备着以下作用，我们应充分重视。

1.HPS教育是以科学教育为背景，促使学生主动建构科学知识。教师递进式的问题设置，能有利于拉近学生与科学家的距离。学生在体验小“科学家”的过程中，体会到科学创新的艰辛与乐趣，从而掌握科学研究方法。

2.HPS教育能充分发挥学生的主体性，提高学生学习兴趣、拓宽知识面，增加学生的人文知识，陶冶人文情怀。

3.HPS教育将科学史、科学哲学的学习与当前的科学概念学习有机地融合在一起，有利于学生对科学知识的理解，有利于科学方法的培养和科学思想观的熏陶，从而培养学生的科学素养。

三、HPS教育的基本教学模式

英国科学教育学者孟克（M.Monk）和奥斯本（J.Osborne）在总结科学教育的历史经验基础上，以建构主义为理论基础，提出了HPS教育的基本教学模式。这一模式注重利用学生的已有知识、经验，促使学生进行科学探究。下面以“植物生长所需的营养物质”为例，结合HPS教育基本教学模式的六个环节来介绍：

1.演示现象

教师通过向学生演示某一自然现象，引导学生仔细观察，由此产生需要解决的问题。这里的自然现象必须是科学家在历史上曾进行过研究的，从而才能激发学生的好奇心，促使学生利用科学史资源进行进一步的探究。

如教师一上课就利用多媒体课件，演示小树由小长大的情景，引导学生思考：小树为什么会长大？它的食物是什么？

2.引出观念

教师启发学生对这一自然现象作出自己的解释，说出自己的想法。大家可以各抒己见，用发散性思维进行头脑风暴。大家互相讨论。

如同学甲认为：小树的食物是空气（小树暴露在空气中）。

同学乙认为：小树的食物是土壤（小树种在土里）。

同学丙认为：小树的食物是土壤（人们给小树浇水）……

3.学习历史

教师介绍这一问题产生的真实背景、当时科学家的不同思想、观点、验证方法等，作为学生研究的参照系，引导学生讨论、探索这些观念产生的背景、条件，使学生认识到时代的制约性，从而激发学生的想象力，培养创新精神。

教师阐述：2000年前，哲人亚里士多德通过经验推测植物的食物来自土壤。1629年，海尔蒙特做了个实验：他在木桶中种了一棵树，每天给树浇水，几年后对比实验前后土壤和树苗的重量发现：土壤减轻50克，而树苗增重了10公斤。由此他得出结论：植物的食物是水。

4.设计实验

教师要求学生从多种观点中选择某种观点，组内合作共同设计实验方案进行检验。通过这一环节，使学生认识到：同一自然现象可能有不同的解释，这些解释不是简单的猜测，而要有依据。

教师提问：你认为什么是植物的食物？你赞同哪一位科学家的观点？能不能实验来验证呢？请你结合已有知识，以小组为单位设计实验，进行探究。

5.呈示科学观念和实验检验

教师讲解教科书上对这一自然现象的科学解释，为学生实现观念转变提供契机和可能。学生通过对实验现象的观察、资料的收集与整理，对自己的观念和解释进行检验，从而得出结论，形成科学观念，即实现由原有的错误观念、不完整观念向科学观念的转变，理解科学探究过程，学会科学探究方法，在潜移默化中培养学生的科学精神。

教师讲解：植物生长所需的营养物质是二氧化碳、水、无机盐。教师引导学生对自己所选观点进行实验，在此可就“二氧化碳是光合作用必需的原料吗”进行探究。设计一组对照实验：在两个密闭的玻璃罩内分别放入一盆植物、一只小老鼠。一个玻璃罩内用烧杯装一杯清水，另一玻璃罩内用烧杯装一杯氢氧化钠溶液，放在太阳下观察一段时间。观察到的现象是什么？你能得出什么结论？

6.总结与评价

通过个人的反思、小组成员互评、教师评价等方式来总结思考，帮助学生深刻理解科学探究本质。

从实验的仪器的选取、实验方案的猜想、实验步骤的设计等方面，将学生设计的实验进行比较、评价，得出结论。

放清水的玻璃罩内植物与老鼠都生活的很好，而放氢氧化钠溶液的玻璃罩内老鼠与植物先后死去。由于氢氧化钠溶液具有吸收二氧化碳的特性，由此得出结论：二氧化碳是植物光合作用的原料之一，是植物的食物之一。

四、运用HPS教学模式应注意的问题

在运用此种理论进行教学设计时，要根据具体内容的不同进行不同的选择。教师应根据实际情况对教学过程进行灵活取舍和适当调整，切勿生搬硬套。同时教师平日要注意积累收集生物史资料与素材，开发科学史方面的课程资源；不断完善自己的知识结构，变革思维方式，学会客观深刻地评价科学家的贡献；并明确科学史的教育要求，树立终身学习意识，提高自身科学素养。

参考文献：

[1]丁邦平.国际科学教育导论，山西教育出版社，2002.330，348-354

[2]丁邦平.HPS教育与科学课程改革比较教育研究，2000，（6）：6-12

HPS教学法 篇3

关键词：HPS教学法,高中物理,教学模式,方法

新课程标准的实施,要求高中物理课程要以提高学生的科学素养为主旨,以形成科学的态度、方法和精神为培养目标,并在此基础上提高学生的科学探究能力,最终促进学生的全面发展,以有效应对现代社会发展的多方面变化。这一要求体现了现阶段提高学生科学素养和知识理念的重要性,所以将HPS教学法应用在高中物理教学中,不但可以实现科学社会学和科学哲学的有效结合,而且能让物理教学发挥其自身优势,使学生真正有效地、科学地及全面地提高自身的科学素养和拓宽科学知识面。

一、HPS教学法在高中物理教学中的应用

在高中物理教学中使用HPS教学法,主要是指将高中物理教材中的物理知识发生、发展的历史过程中所包含的科学性思维方法和科学精神,根据不同学生学习目标与知识发展水平的差异性,结合历史、哲学和社会等方面的因素,进一步模仿与演练科学家的探究过程,使单一的物理学习转换为科学家探究知识的基本演练,并在课堂教学中全面展开知识线、思维方法线和科学态度情感线,最终使HPS教学法成为一种提高学生科学素养、科学知识理念和人文素养的教学模式。HPS教学法的教学实施程序主要分为以下6个环节:创造科学情境→导入并引出观点→相关科学历史的学习→教师设计好实际试验,学生进行科学探究→表达科学观念和实践结果→对科学实践过程进行总结评价。

二、HPS教学法应用在高中物理教学中的具体方法

传统意义上的HPS教学法主要把课堂教学分为了六个流程,即教师创设演示情境、导入和引出学习观念、科学历史的学习、设计实际演练、科学观念形成与实践结果检验以及总结评价。具体的操作如下:

(一)教师创设演示情境

在高中物理教学中,对于每一阶段的学习内容都应有一个话题,且必须由物理教师来引出,以此推动学生的思考与学习活动。例如,当学习到“磁场对通电导线的作用力”这一内容时,可以先创设演示情境,准备好相关的实验工具等,让学生先讨论磁场有哪几种常见类型;学习到“牛顿第一定律”这一内容时,可以先让学生自主讨论轻的物体与重的物体哪一个下落速度快;在进行“摩擦力”这一实验时,让学生自主思考摩擦力产生的条件;等等。通过这样的情境演示,能够为学生学习物理创设良好的教学环境。

(二)导入和引出学习观念

因为不同学生的世界观、人生观和学习观有所不同,所以他们对于学习物理知识的同一现象会有着不同的理解,当物理教师进行提问和启发后,学生对于所设的问题会有不同的观念,其中的一些观念可能和科学史上的观念大同小异,这就要求物理教师要尊重这份差异性,加强认知发展是一般规律的科学意识,以此来提高学生对于物理学习的积极性和兴趣。

(三)科学历史的学习

进行科学历史的学习,不是仅仅靠讲述科学故事和科学历史,而是要求教师在进行某一知识点的讲解时要充分体现历史上科学家们对于这一知识点的理解和观点,以供学生参考,并积极激励学生去思考和讨论这一知识点当时存在的背景和外界条件。此外,物理教师还需对这个问题在历史上的最终研究结果进行总结,使学生在学习物理历史的过程中充分体会科学家的科学态度和科学精神。

(四)设计实际演练

教师在设计实际演练中应当注重激发学生的兴趣,并传授科学的学习方法。实践与实验验证是学习物理的有效途径,以此作为基础,物理教师可以将全班学生随机分为两组,根据所学的知识观点来设计实际的演练,以此让学生亲自检验知识观点是否正确,达到巩固物理学习效果的目的。

(五)科学观念形成与实践结果检验

由于互联网技术与科学技术的不断发展,学生在当前的课堂环境中便可以完成设计的实验,所以教师应当在其过程中向学生展示当代的科学概念,并根据课本上对于这种自然现象的形成做出解释,经过一定的实验后检验实践结果。这样的做法不但可以培养学生的发散性思维和创新精神,还可以使学生真正地学会用科学理念解决实际问题。

(六)总结评价

通过以上流程,物理教师在课堂最后要对科学研究的过程、历史和方法做出总结评价,加强学生的物理知识学习效果,并对实验中的不足提出具体的解决措施。

综上所述,在高中物理教学中应用HPS教学法,不但可以使物理教师的教学方式更为灵活与创新,提升物理教师自身的教学能力与科学知识素养,而且能够有效提升物理教学的质量与水平。

参考文献

[1]邓成显.高中物理探究式教学方法探讨[J].学周刊,2016(01):46.

[2]周青,刘洋,魏俊超.高中化学HPS教学模式实验设计[J].当代教师教育,2011(04):46-49.

HPS教学法 篇4

关键词　HPS教学模式　高中生物教学

中图分类号　G633.91

文献标识码　B

文件编号　1003－7586(2012)01－0027－02

1　问题的提出

科学史是人类认识自然和改造自然的历史，是人类思想宝库中一笔十分宝贵的精神财富，也是科学教育的重要资源，重视科学史教育，把科学的思想观念、典型事例、演变发展过程融入生物课程与教学之中，已成为新课程教育改革与发展的一大特点。传统的科学课程教学中，要么是没有科学史教学，要么是把科学史附加在教学内容中，教师以讲故事的形式进行教学，或者要求学生自己课后阅读，起不到应有的作用，那么如何把科学史有效地融入课堂教学中呢?

2　HPS教学模式简介

近年来，西方一些科学教育专家以建构主义为指导思想，倡导一种新的科学教育模式。这种模式要求把科学史、科学哲学和科学社会学(history，philosophy and sociology of science，縮写为HPS)的有关内容引入中小学科学教育，以期促进学生对科学本质的理解，培养他们的科学精神和人文精神以及创造力，这就是所谓的HPS教育。如何实施HPS教育，英国科学教育学者孟克和奥斯本在总结科学教育的历史经验的基础上，借鉴建构主义理论，提出了把科学史内容融入科学课程与教学中的策略，即HPS教学模式。这一教学模式实际上是一种基于科学本质的科学史教育的教学模式。

生物新课程标准指出：“科学是一个发展的过程，学习生物科学史能使学生沿着科学家探索生物世界的道路，理解科学的本质和科学研究的方法，学习科学家献身科学的精神，这对提高学生的科学素养是很有意义的。”生物作为一门自然科学，生物学教学对培养学生的科学素养和人文素养有着义不容辞的责任，也有着得天独厚的优势。

3　HPS教学模式的教学程序

HPS教学模式的教学程序包括以下6个环节，下面就以人教版必修3第三章第一节“植物生长素的发现”的教学为例，谈谈HPS教学模式在高中生物教学中的应用。

3.1演示现象

教师上课开始，就给学生演示某一自然现象，学生通过观察现象，由此产生一个需要解决的问题。在“植物生长素的发现”中，具体做法是：首先通过多媒体呈现植物感性运动、向性运动的材料，然后拿出事先经过暗箱(暗箱上有一小孔)培养的大蒜幼苗和在正常光照情况下培养的大蒜幼苗(除光照外其他培养条件相同)让学生观察，这一实物引起了学生的极大的兴趣，教师顺势提出问题：动物能运动是因为肌肉的收缩和舒张，那么植物幼苗的向光运动又是什么原因引起的呢?如此启发学生思考讨论，从而引出问题，促使学生产生探究的强烈欲望。

3.2引出概念

教师启发学生就这一自然现象提出自己的观点(解释)，为了促使学生提出各种不同的观点，可采用“头脑风暴法”(即由发散性思想产生的各种方法)，促使学生各抒己见。事实上，学生都知道植物向光性是由于单侧光的缘故，但是对单侧光引起植物的向光生长的原因，他们展开了激烈的讨论甚至争辩。有的学生说是由于一侧受到的光刺激而另一侧受不到光刺激造成的，有的说是由于幼苗两侧自身细胞生长速度不一样造成的，有的说是由于光引起的温度不同而导致向光生长的。由于学生探究的欲望很强烈，发现的问题很多，有些可能还是幼稚可笑的，这时教师并没有急于否定而是给予激励性的话语，而对于那些本身与本节课无关的内容或问题，则适时地进行引导，主要是为了不偏离本节课的主题。对于学生：讨论提出的观点，教师并未给予太多的评价，而是告诉学生早在1880年就有科学家注意到这个现象并对此进行了研究。

3.3学习历史

在这_环节，教师的具体做法是：首先，介绍早期科学家关于这一现象的思想与实例作为学生研究的参考系；其次，举例说明当时其他科学家的不同观念或做法；再次，引导学生讨论或探索这些观念产生的背景、条件，使学生认识到科学认识的历史(时代)制约性。总之，学习历史不仅可激发学生的想象力，同时科学史的介绍还可以使学生以一种移情的方式，设身处地的体验以往科学家的探究与思考。“植物生长素的发现”的学习进行到这一环节，笔者承接上述内容，结合多媒体的使用给学生介绍科学史上几个著名的实验。

(1)达尔文实验：早在1880年达尔文就针对植物为什么会表现出向光运动这一现象进行过实验。教师引导学生分析达尔文实验设计的目的(利用多媒体课件，分两组对达尔文实验进行再现)并预测实验可能出现的结果。在这个过程中着重引导学生探讨胚芽鞘的感光部位以及向光运动发生在胚芽鞘的什么位置。接着教师展示达尔文实验的结果，结合上面的假设进行分析：

单侧光照射使胚芽鞘的尖端产生某种刺激，当这种刺激传递到下部的伸长区时，会照成背光面生长快，因而出现向光性弯曲。这种影响究竟是什么?在达尔文之后，先后有多位科学家通过进一步的实验继续探索。

(2)鲍森·詹森和拜尔的实验：1910年鲍森·詹森和1914年拜尔的实验初步证明尖端产生的影响可能是一种化学物质造成的，这种化学物质的分布不均匀造成了胚芽鞘的弯曲生长。

(3)温特实验：1928年荷兰科学家温特利用胚芽进行了进一步的实验，使植物向光性的研究向前推进了一大步。温特的实验是怎样进行的呢?教师展示温特实验，引导学生讨论温特实验设计的巧妙之处。学生通过讨论分析，从而理解温特证明了达尔文等人的假设，即尖端产生的刺激确实是一种化学物质，但并不知道这种物质是什么。

(4)郭葛等人的实验：1934年荷兰科学家郭葛等人从植物中分离出了能使植物产生向光性的物质，这就真正从化学物质的角度证实了达尔文等人的似设。

3.4设计实验

教师将学生分组，要求学生从多种观点(或观念)中选择某种观点，设计实验进行检验。在这一环节中，引导学生回顾生长素的发现史，并结合生活实例介绍生长素的作用，学生就第二阶段提出的假设进行小组合作思考、讨论，设计合理的实验方案。然后小组派代表公布自己小组的实验方案并作阐述(实验实施可以课后完成)。

3.5呈现科学观念和实验检验

由教师讲解当代的科学观念，即介绍教科书上对这一自然现象的解释，从而为学生实现观念转变提供契机和可能。在这一过程中，可以结合多媒体演示植物向光性的机理。有了以上一系列思考和活动，尤其是学生的实验设计，学生对概念已经比较清晰了。在这一环节中，教师还注意培养学生对自己的观念和解释进行实验检验的能力，通过实验现象的观察、资料的收集与整理、实验设计等结合科学家探索过程，最终得出结论，形成科学观念，让原本已有的似设的错误观念向科学观念转变。

3.6总结与评价

通过教师总结与评价，帮助学生更深刻地理解科学探究的本质，历史上科学家的探究过程和科学观念。教师跟学生一起对科学史上生长素发现过程中几个经典实验以及实验结果进行归纳分析，结合当代解释，客观公正评价科学家在探索过程中的科学之处以及不足之处，接着结合学生的学习过程请学生谈谈个人体会，最后进行小组间评价。

4　结论

HPS教学法 篇5

为尽快地在我校开展医学专业人才的技能规范培养工作,深化临床专业教学改革,使临床教育更突出“厚基础,强技能,重能力”的特点,更能结合我校医学精英教育的定位和临床市场的需要,培养出既适应本土临床行业发展需要又与国际临床人才接轨的学生。我院从自身的实际出发,对临床实践技能教学改革的战略目标和改革方向做出了明确规定,进一步重视学生素质教育和创新能力、实践能力的培养。改善和加强临床技能教学条件的建设,加强学生动手能力的培养和基本功的训练。继续发扬我校优良的“三基”“三早”教育,鼓励学生早期参与临床实践活动,努力提高临床工作能力。

模拟教学作为当前医学改革的热点之一,通过创设模拟临床情境,促使学生早期接触临床。同时各种模型、模拟教学设备为医学生创造了实践操作机会,其直观、清晰,可多次重复,显示了教学上的优越性[1]。通过建设临床技能中心,购置先进的、贴近临床实际的模拟设备,有利于开展符合临床实际要求的技能训练及考核,达到提高教学质量的目的。

智能仿真技术(PhysiologyDriven Technical)是目前模拟教育中最能够逼真模拟真实人体功能的一种仿生技术,它集中应用了各种高新尖端科学技术,可以真实模拟患者各种生命体征,在模拟各种临床病历时候,模型人可产生各种生理性、病理生理性和药理学的变化。并且可以根据教学的需要,调节救治的难度,操作实用性非常强大。该技术具有整合性和交互性,是对一个完整病人或者完整病例的模拟,同时医疗操作和“病人”的反应是相互关联的,无论是正确的、错误的还是无效的操作,系统都会自动产生相应的反应,可以使学生完全处于一种真实治疗病人的环境下。

我院于2007年成立临床技能中心,并积极申报国家级教学示范中心。技能中心购置了美国METI的智能仿真技术模拟人HPS及其他先进的进口教学模拟设备,大幅度地改善了临床技能教学的条件,为学生创造了反复练习及熟练掌握基本操作技能的机会。我们本着“尽可能贴近临床真实环境和更符合医学伦理学的方式进行医学教学”[2],为不同年级不同层次的医学生提供一个模拟教学资源共享的平台。该中心的成立适应了医学模式的转化,体现了以人为本的理念。

以智能仿真技术模拟人HPS为基础,建立临床技能中心来改善临床实践教学条件,同时引入模拟教学模式成为我院解决学生技能教学有效的突破口之一。在技能中心建成运行近一年来,我们采用新型的实验室管理原则,最大化的激发教师带教的热情,提高了学生的动手操作能力。

1 临床技能中心的基本情况

临床技能中心占地面积约3000平米,布局如图1所示。设有接待厅、急救室、ICU病房、室、模拟手术室、模拟产房、新生儿病室、远程教学中心、多站考试区等。同时我们还注重临床人文的营造,接待护士站的设计让前来训练的学生感受到“爱心仁术”的氛围;急救室和ICU病房主要是营造一个“真实”的临床监护救治环境,全面培养和考核学生的临床评估思维能力和临床综合操作能力,尤其是在临床团队合作上有独到的教学效果;模拟手术室和模拟产房共用一套手术无菌流程,是我们中心的一个独特的设计,既体现我们对临床环境的模拟,又能资源共享,使实验室的使用率达到最大化。

我们按照教学大纲及教学计划的要求,购买了各种临床教学模型,并开设了相应的训练项目,制定了高等医学实践教育的目标。其总目标是通过全面、正规、严格的临床技能操作培训,使受训者争取在完成培训后达到执业医师水平,能独立和基本正确地运用常规临床方法,对接受常见门诊和检查的病人实施评估、监测和管理。具体要求有:(1)系统掌握临床各科临床技能及相关的基本理论,了解本专业新进展,并能与实际工作相结合。(2)能熟练地掌握常用的临床技能,同时具有一定的临床经验和科学的临床评估能力,能独立实施常规临床工作。(3)能正确评估和处理常见疾病的常规临床和急救临床。(4)能与见习和实习医师进行业务交流。(5)在本项技术使用过程中,能让多数教师和部分优秀本科学生逐步提高外语听、说、读、写能力。(6)具备良好的从医所需的临床人文综合素质。

2 智能仿真技术在我院医学生中的运用

2.1 现代临床人员的培养需要智能仿真技术

自从2002年开始施行《最高人民法院关于民事诉讼证据的若干规定》、《医疗事故处理条例》、《中华人民共和国职业医师法》以来,病人及其家属对医疗服务水平要求增高和维权意识增强,可用于示教病例越来越少。况且近年来,我国的医患纠纷呈逐年上升趋势,并且越是大医院(包括医学院校的附属医院)发生的概率越高。据中华医院管理学会(现为中国医院协会)对全国326所医院进行的问卷调查显示,医患纠纷发生率与医院床位和住院病人及手术次数成正比例关系[7]。

从道义角度看,我们不能将病人作为学习的工具;从时间角度看,由于受临床时间限制,临床操作细节的学习常常成为问题,学生在临床工作中往往没有时间思考每一操作的根据。另一方面,临床工作中不允许犯错误,限制了经验的积累和学生临床评估思维的成熟。医学院校的临床和临床实习的大部分学生基本上集中在三级甲等医院,由实习学生引起的医患纠纷也偶有发生,客观上给当地医院“制造”了麻烦,也给教学带来了很大的压力,因此,根据人才需求论,行医环境的“恶劣”势必导致医院和科室需要有“经验”的临床人员。

2.2 智能仿真技术在医学生培养中的运用

综合能力是评价医学生质量的一个客观依据。市场经济情况下,社会对临床人才的要求越来越高,而在传统的临床教育模式下,要求学生既要在四年或者五年的短暂学习生涯中掌握临床必备的临床技能和理论知识,又要能够适应毕业后各用人单位的需求,显然是勉为其难。

通过运用智能仿真技术,可以营造出不同病情下的病人情况,既可以锻炼学生的基本技术,熟悉基本流程,不犯原则性错误,又能够培养组织能力和协作精神,发现问题后拟定应急方案。培养应急应变能力,保持良好心态,合理利用现有资源,节约资源,减小不必要的损失。实践证明,智能仿真技术可以从以下7个方面锻炼和强化医学生的技能:(1)组织能力与团队精神的培养;(2)临床危机处理能力的培养;(3)科学临床评估能力的建立;(4)临床急症临床方面的直觉处理和常规处理;(5)临床操作与基本流程建立;(6)生命体征监测等基本技术;(7)病史搜集和病情临床评估。

3 临床技能中心的国际化教学方法

借助智能仿真技术的高科技平台,我们进行了一系列的教学模式的改革,参照西太平洋地区医学教育协会(AMEWPR)制定的《本科医学教育质量保证指南》[4],从认知、情感和态度三个方面,对学生提出预期要达到的30条具体的学习目标。利用高端模拟人HPS软件平台编辑相应的教学案例,让一切在真实中发生,促成临床教学方法的根本性变革,如真实的房间布局(真实的ICU环境)、真实的医疗设备(如:真实呼吸机、除颤仪、监护仪等)、真实的“病人”(HPS拥有跟真人一样的生理反应能力),使临床实践教学更为系统,层次更为清晰,同时我们改革教学模式,在首都医科大学宣武医院创设的“简短理论讲授+分项技术练习+综合模拟演练+录像分析总结”的培训模式[4]的引导下,我们将教学过程分为多个层次,分步引导学生,带教老师根据模拟人的生理变化,以临床程序为主线,把病例的特征(病史、疾病发生发展过程等)与疾病相关的知识(病因、病理生理变化、流行病学特征、临床表现、治疗临床原则、健康教育等)有机地结合起来,使理论教学内容和氛围更加贴近临床,同时我们鼓励教师在教学中使用HPS模拟人营造的仿真临床环境,模拟出跟教学内容相关的各种特殊情况并训练学生的处理能力和形成学生初步的临床评估思维。而HPS软件平台使用无限的可重复性,又可允许学生犯错误并从错误中学习。通过使用HPS模拟人,体现以学生为中心的临床教育过程,也使传统的教学变得更鲜活、具体和形象,利于学生系统、动态和完整地理解知识和体验病人感受。

课堂教学内容的选择上,我们在保证学生的临床基本技能的训练满足国家相关部门所要求的基本核心能力的前提下,突出训练学生在临床紧急环境下对病人救治能力的培养,逐步通过HPS模拟人平台式的软件模块,编写不同年龄、不同健康状态、不同性别、不同职业的病人,并根据不同的教学目标和针对教学对象,设计难度不一的教学个案,从而改变以往教学内容是临床医疗理论压缩的现状,一改教学内容若干年不变的做法。

我们在采用上述培训方法是着重考虑到了在校学生的数量,因此我们进行了科学合理的分组分角色训练,在复杂场景中不同的学生担任不同角色:护士、外科医师、住院医师、主治医师、麻醉医师等。同一个场景可以交换角色,让学生感受不同角色的责任,不同角色之间的协作配合,反馈等。

实践证明,智能模拟技术使用之后,受训的学生无论是在技术能力(指各项操作技术,综合操作技术)还是非技术能力(指挥能力、协同配合能力、沟通能力等),都能够得到很大的提高。

4 智能仿真技术带来的客观评价体系

智能仿真技术的模拟人HPS人机分离设计的软件系统,解决了老师多年的在考核问题上的困扰,建立了一套科学的评价体系,从主观的考核方式变为客观的、综合的考核评价体系。我们强调,医疗行为属于团队行为,无法忽略非技术能力培养,因此,智能模拟技术的运用,可以使得评价标准更为客观、明晰,使建立科学、公正的考核评价体系成为可能,因为,智能仿真技术的体现在于模拟患者真实自动的反馈,可以让学生身临其境的体验抢救的时效性,抢救成功,病人病情得到控制,最终病人痊愈,否则、病情恶化,病人死亡。

目前我院对学生学习的评价模式已经不再以书面考试为唯一方式,以分数为唯一标准。因为这种传统的模式,让考试的作用在某种意义上只是为了把教师所教的知识背出来还给教师,而不是促进学生应用所学到的知识解决问题的能力。为加强学生对综合能力的重视,减轻终结性评价带给教师和学生的压力,促使在教学过程和学习过程中,师生更加重视能力的培养,我们参考了国内外医学院校的成功经验,将智能仿真模拟人HPS引入到我院临床本科毕业考核中来,并通过2007、2008两届毕业生的检验,初步实现了教学考核的标准化。

总之,将智能仿真技术用于临床教育是一门系统的工程,是培养现代化实用型临床人才的重要手段,配套有效的,符合临床教育需要的教学方法将是临床人才培养的关键。因此,我们将根据临床教学的特点,结合以上的研究和实践,将智能仿真的模拟技术更多的应用于临床实践教学中,培养社会需要的实用型临床人才。

参考文献

[1]万学红,孙静.现代医学模拟教学[M].北京:北京大学医学出版社,2006.11.

[2]闫晓.医学教学装备的“小康”标准—现代医学模拟中心[J].中国医学装备,2005,(1):59.

[3]孙长怡,秦俭,王征,等.生理驱动高仿真模拟培训技术在国内急诊医学领域应用初探[J].中国急救医学,2005,25(9):682-683.

[4]世界医学教育联合会.本科医学教育国际标准[J].医学教育,2001,(6):4-11.

[5]美国中华医学基金会.全球医学教育最低基本要求[J].医学教育,2002,(4):23-25.

[6]Dolmans DHFM,梅人朗.以问题为基础的学习(PBL)中通过小组活动解决问题:紧紧抓住PBL的宗旨[J].国外医学:医学教育分册,2002,23(4):45-46.

副嗜血杆菌病——HPS 篇6

目前, HPS的血清型已超过了15种。由于HPS发生十分广泛, 往往在一头病猪体内可分离到多个血清型的菌株, 同一猪群也能分离到多个血清型的菌株。HPS以多浆膜炎和关节炎、腹膜炎、胸膜炎、心包炎、脑膜炎及迅速消瘦等为特征。HPS通过呼吸道分泌物传播。

事实上几乎所有的猪场和所有的猪群都有可能感染本病, 传统养猪中很少发生本病, 几乎不与一般的免疫抑制性病毒相互作用, 病原体对免疫抗体非常敏感, 在抗体存在下噬菌作用非常有效, 一般情况下, 猪群感染HPS不表现临床症状, HPS是条件菌, HPS感染所导致的肺炎类似与支原体肺炎, SPF和SEW猪群、混合育肥群和疫病少的猪群较其它猪群易于暴发发生。虽然HPS可从患有肺炎的病猪中分离到, 但其是否属于原发性或继发性致病因子还未明朗。

1 临床表现

HPS感染发病多见于10～14日龄的仔猪, 两周到4月龄的猪都可发生HPS, 但以5～8周龄的断奶猪最易感染。发病率变化无常, 死亡率也常常变化不定, 但不会超过50%。急性病例迅速发作, 几天内一头或数头猪出现临床症状, 往往是膘情良好的猪首先发病, 临床症状严重与否与感染程度有关。

2 急性病例

发热 (40.5～42℃) , 精神沉郁, 食欲不振至食欲减退, 呼吸困难, 有痛感, 体表皮肤苍白, 眼睑周围皮下水肿, 患猪迅速消瘦, 由于这种细菌可侵入到关节和大脑, 因此病猪的步态僵硬和神经紊乱会伴随呼吸道症状出现。临床上表现为关节红肿, 常常可见腕关节和跗关节肿胀, 跛行, 行走缓慢或称犬坐样, 肌肉震颤, 共济失调, 侧卧, 四肢呈划水样。有时无症状突然死亡, 慢性病多见于保育猪, 咳嗽, 呼吸困难, 体重减轻, 跛行, 被毛粗乱, 四肢无力。如果有并发或混合感染则症状就更复杂。

诱发因素如断奶、转群、混群。传染性因素如猪流感、支原体感染、PRRS。在生产中, HPS可随PRRS的流行而暴发, 并极难与链球菌病区分, 确诊必须依据细菌的分离鉴定。

3 死后变化

最常见的病变是脑膜炎 (有时还有浆膜炎) 和肺炎;有时可见关节炎。纤维素性或浆液性纤维素性, 明显的脑膜脑炎, 胸膜炎, 心包炎, 腹膜炎, 关节炎。通常可见多个器官的病变, 偶尔也能见到单一器管病变。经常是以病变部位多样化损伤出现, 肺炎, 败血症, 无病变突然死亡, 脑膜炎和肺炎是本病最普遍的病变。

4 诊断

病原菌的分离和鉴定非常困难, 必须是新鲜病料, 首选样品为气管或肺。鉴别诊断:链球菌病, 猪丹毒, 支原体肺炎, 大肠杆菌病, 猪伪狂犬病。

5 治疗

尽早用有效的抗菌素治疗, 青霉素、氨苄青霉素、氯霉素、磺胺加增效剂、四环素、喹诺酮。用最高治疗量才可以使药物渗透到关节、脑脊髓液和其它组织液中。最初应该给予肠道不吸收类的药物, 对感染猪群中的所有猪治疗, 24小时后再用肠道不吸收药物治疗。

6 预防与控制

通过加药早期断奶 (MEW) 和早期断奶隔离技术 (SEW) 阻止母猪传递给仔猪, 防止接触传播:禁止将病猪与易感猪混群, 全进全出。如果猪场中存在HPS, 引种混群之前进行隔离, 免疫和加药预防, 减少应激 (例如断奶、运送小猪和混养) 。当小猪运送到生长舍时, 提防贼风, 保持猪卧睡处舒适, 不要有太大的温度波动。

7 免疫

自家菌苗或商品菌苗的免疫接种都不失为一种较为有效的控制方法。对疫苗的保护期试验证明其至少可达6个月之久。

8 治疗病例

2004年12月份, 在齐齐哈尔市富拉尔基区的后水村, 有20多户大约存栏1700头左右, 有30%感染此病, 最初发病的是15～20千克的小猪, 表现症状:小猪拉稀, 精神沉郁, 厌食, 聚堆, 皮肤苍白, 眼睑潮红, 个别猪有神经症状, 较大的猪粪便稍干, 病程一般在一周后死亡, 时间较长的可达2～3周, 猪逐步消瘦, 剖检可见胸腔、腹腔积液, 心包液增加, 胸腔腹腔内有纤维性渗出物, 各肺叶粘连, 心肌变软, 略增大, 肝脏表面有层薄膜, 解剖大脑:脑膜增厚, 脑膜下有少量组织液, 其它组织变化不明显。

HPS教学法 篇7

HPS教育是History、Philosophy & Sociology of Science的英文缩写,中文译为“科学史、科学哲学与科学社会学”。20世纪中后期,科学的社会功能被极大放大,科学及其技术应用以及由此带来的社会伦理问题急需正确的审视与反思,传统科学教育遭遇危机。以美国为首的西方发达国家相继推行HPS教育理念,让公众通过学习科学史、科学哲学与科学社会学来发展科学教育,理解科学本质、促进科学传播。分析HPS教育的发展历程与社会变迁,有利于增加我们对这一新兴学科的了解。

1 科学元勘引入科学教育的四段历程

“科学元勘”(Science Studies)[1]是一个以“科学”为研究对象的学科群。科学是什么?可以从不同的层次、不同角度去阐释,如科学家的科学实践、科学史、科学哲学、科学社会学、科学修辞学、科学政治学、科学传播学等等。于是,这个以“科学”为研究对象的学科被极大的扩大并极具多样化性质,构成了科学与X(X=社会、宗教、艺术、文学、历史、哲学、政治、经济、法律……)相结合的科学原勘分支学科模式。而在这个以“科学”为研究对象的学科群中,科学史与科学哲学在20世纪发展得最为完善,产生了最为成熟的学科范式,马赫也曾经从这个角度选择科学教育改革的切入点。

1.1 马赫将“理解科学本质”理念纳入科学教育:HPS教育的萌芽

最早将科学原勘分支学科纳入科学教育体系的学者应该首推恩斯特·马赫(E.Mach),这同时也拉开了西方HPS教育的序幕。马赫生活的年代,欧洲的科学教育依然是社会学家斯宾塞(H.Spencer)所确立的以“掌握知识”为目标的传统实物教学模式。科学被认为是与哲学、数学等古典学科一样具有训练价值,有助于发展智力、提高观察力与逻辑推理能力,这体现在科学知识的传授与掌握过程中。“什么知识最有价值?一致的答案就是科学。这是从所有各方面得来的结论。”[2]斯宾塞对什么知识最有价值的回答,带来了整个社会对科学及科学知识的崇拜,也确定了那个年代与古典教育相抗衡的科学教育的价值理念:对科学知识的追求与向往。然而,随着欧洲工业化进程的加速,社会对教育提出了新的要求,即适应社会变革,对科学教育的要求则是需要反映“现代科学”的社会影响。马赫就是这种“新教育”运动的代表。马赫认为,科学教育不应该仅满足于简单的科学知识的传授,而应该让公众在掌握科学知识的同时学会理解科学、运用科学。

马赫率先将“理解科学本质”理念纳入科学教育改革计划。在马赫看来,科学教育重要的不是掌握多少科学知识量,而是要理解科学本质(Nature of Science),“关于科学的任务就是从概念上确定真实事物的基本思想”[3],“使人们对现代科学有更好的理解”[3]。而“科学的任何分支学科都应该重视基本的本体论和认识论意义,这包括科学教育的任何方面。”[4]马赫意识到这种新理念将引起认识论或是思想上的转变,从而“为解决科学上的重要细节问题进行准备”[3],这个重要细节就是科学的本质。对科学本质的理解上马赫更强调科学的方法论特征。所以,科学发展的历史逻辑和对科学的方法论分析是“理解科学本质”的逻辑起点,也是传统科学教育改革的切入点。马赫认为,没有任何科学教育可以忽视科学的历史与哲学,“研究科学史可以加强对当代科学的了解,从不同思想途径汇合的眼光来考察科学,就可以‘发现尚未被认识的前进的道路’。”[3]在《感觉的分析》第四版序言中,马赫又写道:“作为一个自然科学家研究哲学……是为解决自然科学认识论问题寻找一种哲学立场。”[3]

马赫的这种从历史与哲学角度来“理解科学本质”的理念,应该说拉开了HPS教育的序幕,也开启了西方科学教育的人文主义倾向。历史和哲学从此走入科学的课堂,成为科学教育的重要途径。马赫的科学教育观在今天看来属于一种科学素养的教育,看重对科学本身及科学方法的理解,而不是要掌握更多的科学知识量,如同我们今天的“公众理解科学”。此后,欧洲人开始“理解科学”了,差不多所有的物理学家都知道马赫的历史和方法论著作,很多物理学家甚至还以马赫为导师来致力于科学方法论的推广,这包括伟大的爱因斯坦。而费耶阿本德疾呼的“回到马赫去!”就是要求人们把对科学本质的理解从历史角度注入方法论或认识论解读。

1.2 萨顿将科学史引入科学教育:HPS教育的诞生

20世纪伊始,连宗教史和艺术史等学科都已发展成熟,但蓬勃发展的科学却依然缺少对她的历史研究。科学史没有自己的学术共同体、没有自己的研究刊物、也没有举办过国际性学术研讨会,科学史的研究成果甚至没有得到社会的普遍承认。科学史学科的滞后现象与当时蓬勃发展的科学活动形成了强烈的反差。而使科学史成为一项专业化学科,拥有自己的价值标准、研究目的与学术机构的学者是乔治·萨顿(G.Sarton)。

萨顿是科学史的奠基人。在萨顿看来,科学与其他人类创造性活动的区别就在于科学知识的累积性,而科学的历史就是“全部知识的综合史”。科学史在人类文明史中处于核心地位,是唯一能够反映人类进步的历史,一般的历史不过是科学史的背景。在《科学史与新人文主义》一书中,萨顿给出学习科学史的两个理由:“一个是纯粹历史的理由,要分析文明的发展,即理解人类;另一个是哲学的理由,要理解科学更为深层的含义。”[5]而萨顿毕生的学术活动就是要通过科学史来“综合”人类的全部知识——沟通自然科学和人文科学。在萨顿看来:“科学史是获取实证知识与人文素养的源泉,同时也是道德良心的调整器,它可以减少我们的自满、自大与盲目乐观,增强我们的希望与信心。”[5]科学史是实现萨顿的“科学人性化”或“科学人文主义”的路径。

萨顿使科学史成为一种社会建制。1912年,萨顿的科学史事业创业活动初见端倪——那本迄今为止国际科学史领域内最具权威性的杂志《ISIS》在比利时创刊。科学从此有了宣传自身的媒介,并且在科学史的记载与解释下变得完整。三年后,受第一次世界大战的威胁,萨顿携带他所创办的《Isis》前往美国,在著名的哈佛大学从事科学史教学工作,并开始撰写第一部学术意义上的科学通史巨著:《科学史导论》。科学史系随后在哈佛大学、剑桥大学、牛津大学等世界知名学府相继诞生,职业科学史人成为可能。为了支持萨顿在科学史方面的努力,致力于普及“一般科学(General Science)”的国际科学史学会(History of Science Society) 在美国科学促进会(AAAS)的支持下诞生(1924年)。科学史从此成为一门具有独立标准的学科,拥有了独立的学术刊物与专门的研究团体。科学史刊物的创立与科学史学会的诞生标志着科学史成为一项社会建制。

萨顿之后,科学史结束自然哲学副产品地位并以一个公认的学科身份步入科学教育体系。[6]73科学史带来的对科学及内外相关知识的学习,有利于人们正确的思考科学本身,包括科学概念的形成、科学方法的演变、科学精神的领悟等等,科学史开始成为科学教育的载体。从此,科学史不再是对科学发现的描述,而是要强调科学本质的理解,公众经由科学史的教育开始进入正确理解科学的年代,科学史的科学教育功能得到了极大的彰显。

1.3 库恩将科学史与科学哲学融入科学教育:HPS教育的发展

20世纪中后期,科学的社会功能日渐凸显,人们意识到科学也负荷了价值,通过对科学做形而上学分析来研究科学理论、促进科学教育是当时的一个热点。结合科学史与认识论,“范式”之父托马斯·库恩(T.Kuhn)率先将科学史与科学哲学作为共存体纳入科学教育体系。

库恩首先用历史的观点分析科学事业。在那本被广泛阅读并被翻译成多国文字的经典著作《科学革命的结构》一书的绪论中,库恩开门见山的提出:“历史如果不被我们看成是轶事或年表的堆栈的话,那么,它就能对我们现在所深信不疑的科学形象产生一个决定性的转变。”[7]在库恩看来,如果科学史不是简单的科学事件的累积史或柯瓦雷(A.Koyre)所倡导的科学编年史的话,新的科学史观是可以从“历史中产生”的,而这种新科学史观可以改变“我们关于科学的本质及其发展的理解”[7]——科学从此不再等同于真理。在科学的多元化与复杂性世界里,对科学本质的理解也开始了“后现代”转向。于是,一种全新的“科学形象”诞生了,库恩把它称作科学范式(Paradigm)——一种科学共同体所共有的东西,而“范式一改变,这世界本身也随之改变了”[7],对科学的理解与诠释也相应发生了变化,因为常规科学及其传统发生了变化,科学从此变得很“复杂”。

在库恩看来,“科学史影响最明显的一个学科今天还是科学哲学”[8]。科学史的研究不是为了科学史上的事实,而是要为科学哲学或者科学方法论提供依据,或者说,要让科学哲学获得历史的意义。在库恩的科学哲学范式里,需要换个角度理解科学,而“不可通约性”是理解科学及其发展规律的切入点。库恩认为,新理论与旧理论不具有相干性,即使它们使用相同的科学概念或科学术语,“新理论意味着支配常规科学原来实践的许多规则要发生变化……新理论的同化需要重建先前的理论,重新评价先前的事实”[7]。支持不同范式的科学共同体甚至对同一科学标准或科学定义的理解也有着根本的差别,因为概念或术语在不同范式里的内涵截然不同。在库恩看来,范式不过是制造科学理论的工具。所以,科学理论的真伪只具有约定性意义,而用以解读科学理论的科学知识也随之具有了相对性,对科学的理解永远是“在途中”。

随后,库恩将科学史与科学哲学作为共存体融入科学教育。科学不再等同于真理之后,对科学本质的理解发生了格式塔转换,对科学的教育也不再仅仅局限于传统的概念梳理与知识传授,而是更“强调科学的社会环境,特别是科学教育、制度……等的演变模式”[8]。公众的科学教育观也相应的发生了范式转换,科学不再是对某个终极实在或绝对真理的逼近,科学是分“阶段”进行的,不同阶段之间的科学并不具有“通约性”。科学知识在库恩之后也丧失了其客观标准,片面强调知识的传授不如接受科学研究的约定来重新理解科学。库恩将科学理性从神圣的地位拉了下来并注入更多的人文因素,这对以“理解科学本质”为目标的科学教育改革有着重要借鉴意义,如同库恩所言:“更清楚地掌握科学发展的本质虽然未必就能解决研究中的特殊疑难,但有助于重新考虑诸如科学教育、科学管理、科学政策这一类问题。”[8]。在库恩科学范式的影响下,科学史与科学哲学正式走入科学教育体系并改变了公众的传统科学教育理念,HPS教育作为“科学史与科学哲学”(History & Philosophy of Science)这一共存体教育的简称一直持续到20世纪80年代末。

1.4 SSK学者将科学社会学引入科学教育:HPS教育的补充

在环保的先知卡逊(R.Carson)发表《寂静的春天》以后,学者开始秉承默顿(R.Merton)的精神气质,再一次用社会学变量解释科学及科学的技术内容。就科学教育而言,一方面要求公众了解科学的基本知识,另一方面是要理解科学的社会功能,要以社会因素或是从社会学角度追问科学本质、传播科学知识。科学社会学尤其是科学知识社会学(Sociology of Scientific Knowledge,简称SSK)被引入科学教育,著名的建构论学者、英国爱丁堡学派的布鲁尔(D.Bloor)、巴恩斯(B.Barnes)等人便是其中的倡导者。

建构论认为,科学知识是由具体社会情境决定的信念。在传统理性主义那里,科学是自主的,也是价值无涉的,因为存在一个独立于人类主观认识的客观世界。而科学知识则是一种“自然之镜”(Mirror of Nature),是对外部世界的真实摹写,这“基于自然界的观察事实……而不是强加给它们的”[9]。可见,科学知识是一组已经被证明为真的命题,不以科学家的个人品质或社会属性为转移。布鲁尔却以“强纲领”(Strong Programme)摧毁了科学知识的客观性,解构了传统客观主义知识观。布鲁尔认为,包括科学知识在内的人类所有知识都是一定社会情境中的信念:“人们认为什么是知识,什么就是知识。它是由人们满怀信心地坚持、并且以之作为生活支柱的那些信念组成的。”[10]而所有信念都是相对的、随着“社会意象”(Social Imagery)的不同而发生改变。科学知识不过是在一定的社会维度影响下形成的,表现为一种财富产品甚至是政治产品。所以,科学知识是处于一定社会情境中的科学家商谈的结果。

而公众需要在情境中重构科学及科学知识的理解。在建构论语境下,理解科学的方式发生了变化,科学更多的是一种建构性而不是描述性产物,因为“科学论断是由社会产生的,并不是像以前所认为的那样直接受自然界的决定”[9]。科学是被发明出来的而不是被发现的,曾经被认为是纯粹的、客观的科学,实际上是社会建构的产物。科学知识也不是普适存在的,它并不是对事物本质的终极解释,而只是一种暂时的相对合理的解释。所以,就算是牛顿的经典力学体系也需要在一定的“社会情境”中去理解。科学是被制造(Making Science)出来的,是一种“制造并不断再造出来”[9]的结果。由此可见,科学不在于已经认识的真理而在于探索真理的过程,科学教育则更应该关注行动中的科学,而不是已经形成了的科学。科学教育除了解释科学自身外,还必须指向社会,公众必须清楚科学的社会形成与科学建构的各种社会因素。科学教育应该以公众获得科学认知理论的完整语境为目标。

于是,一种新的HPS教育模式形成了,并以“科学史、科学哲学与科学社会学”(History、Philosophy & Sociology of Science)共存体的身份执行科学教育功能。科学史、科学哲学与科学社会学从此共同承担起以传播科学知识、理解科学本质、提高公众科学素养为目标的多功能科学教育使命。虽然SSK学派的相关理论及其科学教育主张本身存在一定的争议,但几乎可以肯定的是,拥有建构论背景的HPS教育理念正在成为更多国家科学教育改革的新方向与新趋势,对公众Science Study的作用功不可没。

2 HPS教育对公众理解科学的意义

自19世纪科学进入课堂之后,科学教育就成为学校教育尤其是学科教育的重要组成部分。科学教育的目的不在于培养更多的科学家,而是要培养更多的有科学素养的公众,因为科学已经发展到了需要公众参与的程度。随着科学对社会的影响日益明显,公众的科学观念、科学精神、科学价值判断能力甚至是科学的审美能力等等都直接影响了科学的进程。可以说,科学的发展速度很大程度上取决于公众对科学的理解程度,理解科学本身与促进科学进步变得同样至关重要。

传统科学教育将科学看作是一种实证知识。但科学知识只是经过检验的最终科学成果,并不体现相关概念或理论的产生与演变进程。这种科学教育模式也并不能够让公众在获得科学知识的同时又提高相应的科学认知能力。例如“以太”这个被今日科学证伪了的概念,在19世纪曾经被看做是物理学家们温柔的保姆,在“光的波粒二象性”特征被发现之前可以解释很多不能解释的现象。而21世纪国际科学教育改革的目标就是要通过培养公众的科学思想、科学方法和科学精神来提高公众的科学素养,促进公众理解科学。由此,美国的“2061计划——普及全体美国人的科学教育”(1985)、英国的“国家科学课程改革计划”(1988)、《中国科学课程改革标准》(1995)等国家层面科学教育改革计划(标准)相继诞生。

而引入HPS理念的科学教育则是将科学看作一种文化。科学的基本史料可以让公众了解科学概念的进化与科学理论的发展规律;科学的哲学思辨可以增加公众的理性判断能力,激发公众对科学的形而上学思考;科学的社会学教育可以让公众了解科学与社会的互动,了解科学与政治、经济、文化、意识形态等诸多社会要素的相互关系等等。可以说,科学史、科学哲学和科学社会学三个科学元勘分支学科共同承担起“公众理解科学”的科学教育使命。倡导HPS理念的科学教育学专家马修斯(M.R.Matthews)认为:“HPS教育可以使公众对科学及科学相关教育做出更完整的理解[4]。在文化情境中,HPS教育有利于公众理解科学的复杂性,公众可以按照科学真正的发生方式来理解科学甚至是欣赏科学,科学的形象变得立体。因此,HPS教育是现代科学教育的逻辑起点与目标,是公众提高科学素养、理解科学本质的有效路径,也是科学及科学研究事业走向民主与公众参与的前提。

摘要：HPS教育由萌芽与诞生发展成为科学教育的核心经历了四个主要阶段:马赫从历史与哲学角度来“理解科学本质”,萨顿使科学史以学科身份步入科学教育,库恩将“科学史与科学哲学”作为共存体纳入科学教育,建构论学者增加并强调科学社会学对科学教育的意义。在历史、哲学与社会学情境中理解科学,有利于科学及科学研究事业走向民主与公众参与。

关键词：HPS教育,科学史,科学哲学,科学社会学,科学教育

参考文献

[1]刘华杰.科学元勘中SSK学派的历史与方法论述评[J].哲学研究,2000(1)

[2]斯宾塞.斯宾塞教育论著选[M].北京:人民教育出版社,1997

[3]董光璧.马赫思想研究[M].成都:四川教育出版社,1994

[4]MICHAEL R MATTHEWS.History,Philosophy and Science Teach-ing[M].Toronto&New York:Teachers College Press,1991

[5]GEORGE SARTON.The History of Science and The New Humanism[M].New York:George Braziller Inc.Press,1956

[6]HARVEY A AVERCH.A Strategic Analysis of Science&TechnologyPolicy[M].Baltimore and London:The Johns Hopkins UniversityPress,1985

[7]库恩.科学革命的结构[M].北京:北京大学出版社,2003

[8]库恩.必要的张力——科学的传统和变革论文选[C].北京:北京大学出版社,2004

[9]马尔凯.科学与知识社会学[M].北京:东方出版社,2001