例谈新课程背景下ＨＰＳ教学模式在化学教学中的运用

[摘要]:化学新课程标准指出：“要使科学素质培养跟人文素质培养相结合”。HPS教学模式恰好就是一种基于科学本质的科学史教育的教学模式，正确运用可以实现新课程对培养人的目标，本文以HPS教学理论指导教学设计了《质量守恒定律》一节的课堂教学，具体展现HPS在化学学科实际教学中的应用。

[关键词]:新课程 HPS教学模式 化学教学 质量守恒定律

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。许多科学家无论在从事科研活动的过程中，还是在应用科研成果，甚至对自己生死存亡的态度上，都表现出对人的价值和人的理想的极大重视，对人文精神的执著追求，是科学精神与人文精神结合的楷模。当前，随着新课程改革的推进，人们越加认识到科学教育的重要意义。传统的科学课程教学中，往往是把科学史附加在教学内容上，教师以讲故事的形式进行教学，或者要求学生课下自己阅读，起不到应有的作用。那么，如何把科学史有效的融入科学课程中呢？

2 HPS教学模式的含义

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的教学模式。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缩写为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创造力，这就是所谓的HPS教学模式。HPS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。

化学新课程标准指出：“要使学生初步了解化学对人类文明发展的巨大贡献，认识化学在实现人与自然和谐共处、促进人类和社会可持续发展中的地位和作用，相信化学为实现人类更美好的未来将发挥它的重大作用。要使科学素质培养跟人文素质培养相结合。”化学作为一门自然科学，化学教学对培养学生的科学素质和人文素质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《质量守恒定律》的教学为例，谈谈HPS教学模式在化学教学中的运用。

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《质量守恒定律》的教学中，我的具体做法是，利用多媒体，展现自然界中一些物质发生的奇妙变化以及学生在家做过的的一些家庭小实验，如火山喷发、蜡烛燃烧、水通电分解、镁及硫、磷、铁等物质在空气或氧气中燃烧等，然后，向学生提问：“化学变化时物质的种类发生了改变，除此以外，是否还伴随有其他的变化呢？”

学生在观察了上述现象并经过思考后会说出许多答案，如水通电分解会有气泡产生；蜡烛燃烧，会发光、放热，可能伴随能量的变化；水减少、蜡烛变短会伴随质量的变化等等。由于学生探究的欲望强烈，发现的问题很多，有些可能是幼稚可笑的，这时，教师应对学生的回答给予激励性的评价，但是，有些问题与本节课的内容无关，教师要适时进行引导，以确定本节课的课题。于是，我向学生指出物理课上我们学习了能量守恒，且反应前后能量的总和是相等的，那么，化学反应前、后各物质的质量总和有什么关系呢？

3.2引出观点

教师启发学生就这一自然现象提出自己的观点（解释）。

通过对实验现象的回顾和分析，学生对化学反应前后各物质质量总和的关系提出三种观点：

一是化学反应前后各物质的质量总和增大；

二是化学反应前后各物质的质量总和减小；

三是化学反应前后各物质的质量总和相等。

究竟哪种观点是正确的呢？在新的问题情境下，学生再次被激起探究的欲望，这时，教师引导：我们先来看一看，科学家对这个问题是如何研究的。

3.3学习历史

在这一环节，教师的做法是：（1）介绍早期科学家关于这一现象的思想与实例，作为学生研究的参照系；（2）举例说明当时其他科学家的不同观念；（3）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。

《质量守恒定律》进行到这一环节，教师利用多媒体和教材中内容呈现和“质量守恒定律”有关的历史。如古人的困惑：木柴燃烧后，除了少部分灰烬外，大部分都“消失”了。蜡烛点到尾“一点也不剩”，好像它们都无影无踪了；1673年，英国化学家波义耳在一只敞口容器中加热金属，结果发现反应后物质的质量增加了；1777年，法国化学家拉瓦锡将天平引入化学实验，在密封容器中研究氧化汞的分解与合成中各物质质量之间的关系，得到的结论是参加化学反应的物质的质量总和等于反应后生成的各物质的质量总和等。

通过这段历史的呈现，学生讨论思考，可以看出科学家们也和我们一样，对化学反应前后各物质质量总和的关系存在疑团和分歧，要想解决这个问题，必须运用科学的手段，借助实验的方法，自然而然的就进入到下一环节的学习。此时，学生的问题解决欲望更加高涨。

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。这一环节也能激发学生的想象力和创造力。这一环节应使学生认识到：（1）对同一自然现象可能有不同的解释；（2）可以用实验检验这些观点（假设）。

在这一环节中，我根据增大、减小、相等三个不同观点将学生分成3大组，给他们提供的实验用品有天平、锥形瓶、小试管、气球、单孔橡皮塞、胶头滴管等，每一组又分成三小组，所提供的药品及小器具不一样：分别是白磷、带玻璃棒的橡皮塞、酒精灯、镊子、沙子；大理石、盐酸和澄清石灰水；氢氧化钠溶液和硫酸铜溶液等。然后学生利用这些仪器和药品讨论、设计实验方案，动手操作并记录实验数据。教师巡视、答疑。在这里，学生借鉴科学家们探索实验的过程，充分发挥自己的想象力，按照自己的意愿选择仪器，设计实验。

3.5呈示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。这一环节还需要学生对自己的观念和解释进行实验检验，由实验现象的观察、资料的收集与整理，最终得出结论，形成科学观念，即实现由原有的错误观念向科学观念的转变。

在《质量守恒定律》的教学中，这一环节的具体做法是：先请各组同学分别展示设计方案，实验装置以及所得结论，并注意倾听别人的想法与做法。结论仍然是上述三种，存在分歧。这时，教师对学生的结论并不作出判断，而是引导学生学习教材，了解书上对这一现象的解释，让学生掌握科学的观念：人们后来用先进的仪器做了大量精度极高的实验，证明拉瓦锡的结论是正确的，即参加化学反应的物质的质量总和等于反应后生成的各物质的质量总和，这就是质量守恒定律。

了解了正确的观点之后，教师还要组织学生针对错误理论以及错误的实验现象展开讨论，找出导致错误的原因。如实验时，未在密闭条件下进行；不小心将溶液洒出；橡皮塞未塞严，生成气体逸出等。最后学生的意见逐渐趋于一致，形成科学观念。

3.6总结与评价

通过总结与评价，帮助学生更深刻地理解科学的探究本质，历史上科学家的探究过程和科学观念。

在《质量守恒定律》的教学中，这一环节是这样设置的。引导学生总结归纳：质量守恒定律的要点是什么？有关质量守恒定律还有什么问题？特别是要引导学生进一步讨论科学家关于质量守恒定律的探究过程的内容、方法的历史意义与局限性，如拉瓦锡的实验在这之前的时代能不能进行？为什么？波义耳实验的局限性是什么？他的实验有没有需要改进的地方？如何改进？为什么拉瓦锡能发现质量守恒定律呢？通过讨论使学生认识到科学家和常人一样也会犯错误，拉瓦锡的伟大之处就在于，他有正确的科学思想，他强调实验就是认识的基础，“不靠猜想，要靠事实”，等等。这些都有利于学生更深人地理解科学的探究本质。

4结论

作为一种教学模式，HPS有它的优点，它通过对科学家发现、探索、解决新事物、新问题的历史的再现，要求学生模拟和循着科学家研究的思路和方法进行活动，其本质是对科学研究的模仿或模拟，是要在这个过程中培养学生收集处理信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力以及团结协作的能力，实践了新课程对培养人的目标。同时，这种教学模式也有它的局限性，这一模式的一个基本前提是，所学的课题必须是科学史上某一科学家曾经研究的自然现象。所以，在应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。在适合用HPS教学模式的课堂教学中，教师也应根据实际情况对教学过程进行灵活取舍和适当调整，切忌生搬硬套。

参考文献:

[1]化学课程标准（实验稿）.

[2]袁维新.科学史融入科学课程的原则、方式和策略[J].课程•教材•教法，2006，(10)：68-72.

[3]化学(“上教版”义务教育课程标准实验教科书•修订本•九年级<上册>).

[4]梁宏，杨晓.“质量守恒定律”的教学设计[J].化学教学，2003.

(作者单位：江苏徐州市丰县教师进修学校）