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“历史—探究—反思”的科学本质教学实证研究
2020年02月17日 11:37 来源:《教育科学研究》2019年第2期 作者:黄晓 高琦 郭泓霖 字号
关键词:科学本质;初中科学教学;科学史哲;科学探究

内容摘要:基于科学本质教学实践,认为科学本质的显性教学需要充分挖掘科学教材中的科学史及其蕴含的科学本质内涵,亟待关注“历史—探究—反思”的科学本质教学是如何引发科学本质不同维度理解的机制。

关键词:科学本质;初中科学教学;科学史哲;科学探究

作者简介:

  作者简介:黄晓,浙江师范大学教师教育学院教授,博士生导师;高琦,浙江师范大学教师教育学院。321004;郭泓霖,浙江省温州市第二十三中学。325001

  内容提要:立足于浙江省综合科学课程教学实践中的典型主题开展“历史—探究—反思”的科学本质显性教学,提出“历史—探究—反思”的HPS教学实践有助于学生理解科学的暂时性、创造性、实证性、主观性、科学基于社会文化背景等科学本质内涵,但对科学理论与科学定律的解释力亟待提升。基于科学本质教学实践,认为科学本质的显性教学需要充分挖掘科学教材中的科学史及其蕴含的科学本质内涵,亟待关注“历史—探究—反思”的科学本质教学是如何引发科学本质不同维度理解的机制。

  关 键 词:科学本质 初中科学教学 科学史哲 科学探究

  标题注释:本文为教育部重点课题“基于科学史与科学哲学的科学本质理解之机制研究”(DHA140278)的阶段性成果。

  [中图分类号]G632.3 [文献标识码]A [文章编号]1009-718X(2019)02-0057-06

  对“什么是科学”的追问一直是科学教育实践试图回答的问题,也是国际科学教育界长久关注与研究的方向,也逐步彰显于我国新一轮修订的各学段的理科课程标准中,特别是科学课程是体现科学本质的课程[1]的表述是对深深隐藏在教育教学现象背后的“科学的本质及其相关问题”的反思。然而,如何发展与建构学生的科学本质理解是一个挑战性的话题,基于皮亚杰提出的儿童思维的心理发生与科学概念的历史发展之间的连续性与同构性,[2]借鉴国际学者提出的融合科学史与探究的方法,[3]有必要立足于中国本土特色的综合科学课程教学实践,探索促进学生科学本质理解的路径。

  一、研究设计

  基于本土化综合科学课程与教学近30年实践面对的现实问题,立足于对HPS①价值在科学本质教学中的彰显,提出如何以HPS促进科学本质理解之研究问题,进而将其解剖为系列子问题:(1)初中学生的科学本质理解现状如何?(2)科学本质需要显性教学,以科学史哲、科学探究整合于科学教学,启发学生反思科学本质内涵的教学方法,能否促进学生对科学本质的理解?表现为哪些方面?

  (一)研究方法与对象

  本研究采用实验方法,研究假设是:“历史—探究—反思”的科学教学能促进学生科学本质的理解。自变量为是否采用“历史—探究—反思”的科学教学(即实验者主动使它变化或取不同的值的变量),因变量是学生对科学本质理解的表现(即随自变量的变化而变化的变量)。这一因果关系的假说采用对比性的实验逻辑,即,即通过教学干预比较学生对科学本质的理解之差异()。

  实验对象选择需要尽量避免初始存在的差异,因此,本研究选择了某一学校同一科学教师授课的两个班学生(7班对照班37人,8班实验班35人),并就通过科学本质理解的前测对“暂时性(t=1.131,p=0.262)”“创造性(t=0.925,p=0.358)”“区分科学理论与定律(t=0.264,p=0.792)”“科学是基于实证的(t=1.35,p=0.180)”“科学的局限性(t=1.564,p=0.122)”“区分观察与推测(t=0.748,p=0.457)”“主观性(t=1.160,p=0.250)”“科学社群(t=0.530,p=0.597)”“科学与社会(t=0.613,p=0.472)”“科学与技术(t=0.465,p=0.644)”等科学本质的方面进行独立样本t检验,结果表明不存在显著性差异。后测采用了定量分析与结合实验班学生对开放性问题回答的定性分析方法。

  基于科学本质教学首先需要教师具备科学本质理解,为此,选择开展教学实验的教师是科学教育专业在职研究生,经过培训与学习,用VNOS-E检测其对科学史哲与科学本质教学有较好的认识。

  (二)研究工具

  研究工具的编制基于Lederman提出的科学本质七个方面,[4]同时结合了McComas基于当时八个国家科学课程标准提出的部分科学本质理解[5]及我国科学课程教学实践,将科学本质从暂时性、创造性、区分科学理论与科学定律、科学是基于实证的、主观性(不同科学家对科学的理解过程不同,科学研究受科学社群的影响)、观察是渗透着理论的、科学是基于社会与文化背景的、科学与技术的关系几个维度加以理解。前、后测采用了以客观题表述的五级制问卷,问卷内容包括“科学家是否客观地收集数据”“观察的目的是否影响科学探究的过程”等,前、后测试题回答按问题正、反向分别计为0、1、2、3、4,问卷的信度系数为0.746,0.832。后测还采用了最新的VNOS-E[6]开放题,内容涉及对科学的理解、阐述惯性定律的发现史、对地球内部结构认识的判断与观点阐述、对天气预报的精确性及观点论述、对恐龙灭绝两种观点的评判及原因表述、科学实验及举例、关于科学的想象力及举例、科学理论的发展性、科学与社会文化价值观的两种观点之评判与原因阐述。

  (三)教学干预与实施过程

  学生对科学本质的理解是需要显性教学的。[7]科学史具有丰富的科学本质教学价值,如,科学家对“光的本性”的认识过程是“问题(现象)”—“检验(理论解释+实验)”—“新问题(现象)”,其体现了科学认识的暂时性与发展性;不管是“粒子说”还是“波动说”,都是基于大量实验现象,是基于实证的;从微粒说占统治地位到波动说占统治地位,体现了科学家的个人经验、地位及价值观等对科学发展的影响,即主观性的一面。科学本质的显性教学是通过科学史拓展课程的教学得以落实的。实践研究的教学干预主要结合教材中蕴涵科学史的案例进行,基于对初中科学教材[8]中HPS内容的分析,选择了“大气压强”“生长素的发现”“水的浮力”“牛顿第一定律”“电流”“温度的测量”及“欧姆定律”等主题开展了“历史—探究—反思”的科学本质显性教学。

  以“大气压强”为例,结合孟克、奥斯本所提出的“呈现、诱导、历史研究、设计实验、科学观点与经验、回顾与评价”的科学本质教学模式,[9]基于科学史哲、科学探究的价值,采用了“历史—探究—反思”[10]的教学方法与实践。

作者简介

姓名:黄晓 高琦 郭泓霖 工作单位:浙江师范大学;浙江师范大学;浙江省温州市第二十三中学

课题:

本文为教育部重点课题“基于科学史与科学哲学的科学本质理解之机制研究”(DHA140278)的阶段性成果。

转载请注明来源:中国社会科学网 (责编:毕雁)
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