【核心素养】小学科学 | HPS融入小学科学,培养科学本质观的教学研究——以“电和磁”为例

[摘要]：义务教育阶段的小学科学课程是一门体现科学本质的综合性基础课程，在发展学生核心素养方面，具有极其重要的作用。培养学生科学本质观是提升学生核心素养的有效途径。文中基于HPS教学模式，将教科版六年级科学教材“电和磁”一节作为教学案例，进行体现科学本质的HPS教学设计，培养学生科学本质观，从而提高学生科学核心素养，有助于之后的学习和生活。

[关键词]：小学科学；科学本质观;核心素养;HPS教育

当今世界正经历百年未有之大变局，“新冠疫情’“俄乌战争”“中美竞争”等“黑天鹅”“灰犀牛”事件，预示着未来的不确定性，我国正处于实现中华民族伟大复兴的关键时期。在这复杂的国际形势下，科学技术是第一生产力”，我们必须实现科技创新。习近平总书记在2018年两院院士大会上提出，“当科学家是无数中国孩子的梦想，我们要让科技工作成为富有吸引力的工作，成为孩子们崇敬向往的职业。”科学教育是至关重要的一步，只有当学生把握了科学本质，提升了科学素养，才能够像科学家一样去思考和解决问题，才有利于推动科技的进步和发展。

为深入贯彻习近平新时代中国特色社会主义思想，发展学科核心素养，落实立德树人根本任务，反映国际科学教育改革趋势，深化义务教育科学课程改革，2022年4月，教育部修订了《义务教育科学课程课标(2022年版)》(以下简称“《新课标》”)。《新课标》确定了科学学科对学生的核心素养发展要求，分别从科学观念、科学思维、探究实践、态度责任四个方面提出。引导教师从义务教育阶段开始就应该注重科学思维、观念等核心素养的教学，而科学素养的提升离不开对科学本质的培养，科学本质是科学课程学科核心素养中重要组成部分之一，对学生之后的学习和生活发展有重要的意义。

在基于核心素养的课程教学改革的背景下，如何在教学中凸显科学本质？HPS教学可以促进学生对科学本质的理解已经取得了一定的成效。如何将HPS融入到小学科学教学中来培养学生的科学本质观？

科学本质观是指对科学本质的认识，即回答“科学是什公”“科学从何产生”等与科学本质属性相关的问题。科学是人类认识自然世界的工具，认识和把握科学本质是各国科学教育教学改革的共同追求。科学本质观在不同时段或是不同学者都有不同的哲学解释。对于科学本质观的内涵，大多数学者采用美国科学促进会提出的解释(如图1所示)[3]。

《新课标》要求学生掌握基本的科学知识，形成初步的科学观念，初步认识科学的本质。让学生认识科学的本质，一线科学教师自身首先要理解科学本质，以增进对科学学科的理解。当教师自身形成科学本质观，再基于科学本质观来开展教学，让学生真正地成为学习的主体，促进学生主动探究，这样有助于学生了解科学本质，提升学生科学创新意识和科学创新能力，从而促进科学的进步和发展。促进学生培养科学本质观可以通过显性和隐性两个途径。在义务教育阶段的学生需要通过显性的教学才能够更好理解科学本质，实现对科学本质的认识。

20世纪兴起的HPS教学可以实现科学本质的显性教学。HPS教学是科学史(History of Sci-ence)、科学哲学(Philosophyof Science)和科学社会学(Sociologyof Science)三者的简称。

科学史是研究科学和科学知识的发展史，是自然科学与人文科学之间的桥梁，主要包括科学体系不断发展完善的过程，例如重力等科学概念的产生，日心说、地心说等科学假说的证实与证伪，这些都属于科学史的研究范畴。在教学中融入科学史能够让学生理解科学家研究的过程和学习科学家的科学精神品质。

科学哲学是对科学本性的理性分析，是从哲学的角度来研究科学本质的问题，是对科学概念、科学理论的哲学思辨。引导学生从哲学的角度看待问题，有利于培养学生批判性思维。

科学社会学是从社会的角度去看待科学本质，解释科学与社会之间的相互关系，让学生在学习科学的过程中关注社会因素、社会热点话题，帮助学生能够运用科学知识来解释和解决社会真实问题，并就其本质进行研究。

HPS教学是指将科学史、科学哲学和科学社会学三者的内容融入到教学活动中，在这个过程中引导学生认识科学，理解科学的内涵，把握科学本质。将HPS教学所体现的科学本质与我国《新课标》所强调的科学核心素养紧密联系，首先研究学生的认知发展规律，根据实际生活建立问题情境，再引入相关科学史，激发学习热情，让学生了解科学知识是如何产生和发展的，并结合当时和现在社会背景来理解科学知识，促进学生对科学本质的认识和理解，从而促进学生科学思维和科学能力的培养，提升学生的核心素养。HPS教育注重对科学的人文性、批判性与创新性，把科学看作是一个永无止境不断探索的过程，给学生展示最真实、本质的科学，从而促进学生更好地理解科学本质。(如图2所示)

现如今，中国很多核心技术面临“卡脖子”问题，发展公民核心素养已成为提升国家综合实力的重中之重。义务教育阶段是培养学生科学素养的关键期，《新课标》强调聚焦科学核心素养，注重培养适应学生终身学习和发展的科学核心素养。虽然现在的科学课注重科学实验探究，但很多时候仍停留在传统的知识获得和技能习得，学生对于科学的理解是很浅显的，创造力匮乏，对于科学本质的问题很模糊。作为引导者的科学教师，大部分也未受到科学本质观的培训，缺乏对科学知识动态的理解，缺少对科学知识的质疑精神等，这也将影响学生对于科学知识的学习，不利于学生科学素养的提升。

HPS教学是促进学生理解科学本质的一种显性的教学模式，是将科学史、科学哲学、科学社会学融入到课程中。但由于许多历史知识包含了一些陈旧的甚至是错误的内容，一线科学教师认为很难将科学史和科学哲学引进课程中，这既要花费大量的教学时间，又可能造成学生对科学知识的误解。因此，在选择HPS材料的同时一定要注重知识的准确性以及引入科学教材的可行性。HPS教学模式的教学程序包括6个环节：1)演示现象；2)引出观念；3)学习历史;4)设计实验;5)呈现科学观念和实验检验；6)总结与评价(如图3所示)。