论文部分内容阅读
摘要：HPS教育理念旨在把科学史、科学哲学和科学社会学融入日常的科学教学，以期促进学生理解科学本质。初中地理有一些较难开展的科学实验，引入HPS教育理念，创新教学环节，是一种有益的探索与尝试。
关键词：HPS教育理念地理教学环节设计
一、HPS教育理念概述
HPS系History、Philosophy、Pociology of science的简称，中文译为“科学史、科学哲学和科学社会学”，HPS教育理念旨在把这三者融入日常的科学教学，以期促进学生理解科学本质。HPS教育理念应用到常规教学中有一个基本要求，就是研究的问题要有一定的科学史作为支撑，是前人已经研究过的自然现象或规律。HPS教育理念的应用有6个基本教学环节：（1）给学生提供
研究现象；（2）引发学生的观点或思考；（3）学习相关的科学研究史；（4）根据学生已有知识和材料设计相关的实验；（5）得出相关的科学结论并开展实验检验活动；（6）总结与评价。
初中地理有一些较难开展的科学实验，引入HPS教育理念，创新教学环节，是一种有益的探索与尝试。
二、教学案例
现以《地球表面的板块》一课为例，呈现HPS教育理念观照下的教学环节，具体如下——
环节一：演示现象，创设情境，提出问题
教师
展示一幅世界地图，让学生观察南美洲和非洲两个大陆边缘的契合度，思考这两个大陆的边缘有什么特点。学生观察后指出两者可以很好地拼接起来。教师接着展示制作的两个大洲的模型，请学生演示两个大陆的拼接。教师用PPT播放魏格纳的故事，并指出魏格纳据此提出了“大陆漂移学说”，主要内容是：曾经地球表面的所有大陆是连在一起的，在某种力的作用下各大陆彼此分离，逐渐形成今天的分布情况。接着，抛出问题：如果魏格纳仅凭两块大陆的边缘能基本重合就提出“大陆漂移学说”，这样说服力大吗？
创设一定的情境，让学生从肉眼观察到自己动手操作，能激发他们的求知欲和好奇心，体现HPS教育理念。最后，提出问题，既能引发学生思考，又能顺势过渡到下一个环节，一举两得。
环节二：引发认知冲突，激活学生思维
学生针对教师提出的问题，展开激烈的讨论。大部分学生认为既然二者能很好地
拼接，那就说明两块大陆以前是连在一起的；但也有一部分学生表示，两块大陆如果以前连在一起的，那么，除了边缘能重合以外，还需要有更多的理由，才更有说服力。教师针对学生的观点，拿出两张准备好的纸片（如圖1所示），学生恍然大悟，意识到两块大陆能拼接并不能说明两块大陆以前是连在一起的，纷纷赞同除了能拼接
以外还应该有更多的证据来证明。
利用一个问题引发学生进行深入思考并展开讨论，可以培养学生的逻辑思维能力和团队协作观念；同时，用一个简单的纸片拼接实验去支持观点，符合学生的认知特点。
环节三：引入历史，了解科学的探寻历程
教师展示魏格纳寻找到的四大类证据：（1）地形证据：阿根廷的一座山可以跟南非的一条东西走向的山脉对接起来，大西洋两岸的南美洲和非洲的海岸线相吻合，就连两地的岩石褶皱都能相互衔接（如图2）；（2）生物证据：南美洲和非洲两块大陆相隔很远，却有一些很相似的动物，如海牛、三趾鸵鸟等（如图3）；（3）化石证据：舌羊齿化石在非洲、南美洲、澳大利亚、印度和南极洲都被发现，舌羊齿是2.5亿年前的一种蕨类植物，同时舌羊齿的种子太大，不能随风漂移，另一方面它容易破碎，不可能漂移过海（如图4）；（4）气候证据：热带植物化石在北冰洋以北的岛上被发现，巨大的煤层在南极洲被发现，冰川擦痕在南非被发现（如图5）。请学生针对每类证据发表自己的看法，说明魏格纳这些证据是否能支持他的“大陆漂移学说”。
科学家的探究历程是HPS教育必不可少的素材，在回顾历史的同时做到图文并茂，能很好地引起学生思考的热情。让学生针对证据发表看法，可以培养他们的逻辑思维能力。
环节四：再探历史，深化对知识的理解
教师提出问题：基于上述证据，魏格纳的“大陆漂移学说”是不是在当时就被很多人所接受呢？大部分学生觉得大家肯定都比较信服。此时，教师告诉学生
魏格纳的“大陆漂移学说”在当时并不被多数人接受，并请学生说出可能的原因。学生给出了自己的理由：“大陆漂移学说”没有指出让大陆彼此分离的动力是怎样来的，因而大众并不承认其学说的正确性。接着，教师用PPT展示1960～1962年美国地质学家赫斯和迪茨对大洋中脊（海岭）的研究发现，远离大洋中脊的洋底岩石年龄越来越老，而靠近大洋中脊的洋底岩石年龄越来越年轻（如图6所示），在此基础上提出了“海底扩张说”，他们认为大陆在洋底下面的地幔物质的对流下一起移动，随着新的地壳不断增加，洋底就从洋中脊向两边扩张（如图7所示）。接着提问：“海底扩张说”对“大陆漂移说”起到什么作用？学生讨论后回答“海底扩张说”支持了“大陆漂移说”，给出了大陆漂移的动力来源
，即地幔对流，在某种意义上拯救了“大陆漂移学说”。
回顾科学史，学生能体会到科学家开展科学探究的艰辛，从而激发科学探究的热情。
环节五：尝试模拟实验，获得直观感知
教师用PPT展示：“1965年，加拿大地质学家威尔逊把海底扩张说、地球板块说、大陆漂移学说结合起来，创立了板块构造学说。该学说认为地球的岩石圈被分割成六大板块，彼此之间以海岭、海沟或巨大的山脉为界，各大板块在软流层上‘漂浮’，彼此之间不断地发生碰撞和张裂，但是板块内部相对稳定。”接着，播放动画模拟板块之间的碰撞和张裂运动，并请学生小组讨论如何用身边的材料模拟板块运动，并作展示。学生用两本科学书撞击（如图8）来模拟板块之间的碰撞，并用两人轻拉科学书（如图9）来模拟板块之间的张裂。教师总结：板块碰撞容易形成山脉或海沟，板块张裂会形成裂谷或海洋。 小组合作设计相关模拟实验，有利于学生理解板块学说的理论，一方面培养动手能力，另一方面
培养逻辑思维能力和团队协作意识。
环节六：总结及知识迁移
教师给学生提供几个分小组讨论的问题，要求用板块构造学说的理论进行解释：（1）大西洋是如何形成的？（2）日本为什么多地震、火山？（3）印度尼西亚为什么是个多地震的国家？（4）为什么地中海在缩小，而红海在不断地扩张？学生给出答案后，教师总结：美洲板块与亚欧板块、非洲板块不断张裂就形成了大西洋；日本位于亚欧板块与太平洋板块的交界地带，板块之间相互碰撞，因此多地震、火山；印度尼西亚位于亚欧板块、印度洋板块和太平洋板块交界地带，相互碰撞，因此多地震；地中海在亚欧板块与非洲板块的交界处而这两个板块在相互靠拢，红海在非洲板块与印度洋板块交界处，而这两个板块之间在相互离开。通过几个问题的讨论，学生能深入理解目前的主流理论知识（板块构造学说）。
把学到的知识迁移到解决生活中的一些现象，可培养学生解决问题的能力，同时又符合HPS教育理念。
三、教学反思
《地球表面的板块》一课主要是介绍三种理论的内容和发展历史，将HPS教育理念与地理知识适当地融合和创新，给定现象，提出问题，让学生在思考、发现的同时学习科学家探究的历史发展过程，逻辑思维能力和解决问题的能力得到提高，对知识本质的理解也提升到新的高度。虽然在本节课教学中，笔者尝试用图文并茂等形式去介绍科学史，但是还是会让部分学生觉得有些枯燥，是否可以采用让学生演绎或讲解等方式来处理，這一点值得去尝试。课后学生反映“海底扩张学说”不好理解，笔者曾经尝试制作相关模型来帮助学生理解，但是最后模型没有制作成功，有点遗憾。
当然，HPS教育理念并非适用于所有地理内容的教学，具体实施时应根据不同的内容进行取舍，且不必严格按照本文教学案例的
六步
环节走，可以依据课程内容的特点进行适当的修改。《地球表面的板块》一课教学，仅是基于HPS教育理念的一点尝试，与同行分享。
参考文献：
[1] 袁维新.国外科学史融入科学课程的研究综述[J].比较教育研究，2005（10）.
[2] 蔡兴锋，朱琴梅.HPS教育在高中化学科学探究中的实践研究[J].化学教与学，2015（5）.
[3] 李富强，冯爽.HPS教育视野中的“自由落体运动”课堂教学设计[J].物理教学探讨，2006（23）.
关键词：HPS教育理念地理教学环节设计
一、HPS教育理念概述
HPS系History、Philosophy、Pociology of science的简称，中文译为“科学史、科学哲学和科学社会学”，HPS教育理念旨在把这三者融入日常的科学教学，以期促进学生理解科学本质。HPS教育理念应用到常规教学中有一个基本要求，就是研究的问题要有一定的科学史作为支撑，是前人已经研究过的自然现象或规律。HPS教育理念的应用有6个基本教学环节：（1）给学生提供
研究现象；（2）引发学生的观点或思考；（3）学习相关的科学研究史；（4）根据学生已有知识和材料设计相关的实验；（5）得出相关的科学结论并开展实验检验活动；（6）总结与评价。
初中地理有一些较难开展的科学实验，引入HPS教育理念，创新教学环节，是一种有益的探索与尝试。
二、教学案例
现以《地球表面的板块》一课为例，呈现HPS教育理念观照下的教学环节，具体如下——
环节一：演示现象，创设情境，提出问题
教师
展示一幅世界地图，让学生观察南美洲和非洲两个大陆边缘的契合度，思考这两个大陆的边缘有什么特点。学生观察后指出两者可以很好地拼接起来。教师接着展示制作的两个大洲的模型，请学生演示两个大陆的拼接。教师用PPT播放魏格纳的故事，并指出魏格纳据此提出了“大陆漂移学说”，主要内容是：曾经地球表面的所有大陆是连在一起的，在某种力的作用下各大陆彼此分离，逐渐形成今天的分布情况。接着，抛出问题：如果魏格纳仅凭两块大陆的边缘能基本重合就提出“大陆漂移学说”，这样说服力大吗？
创设一定的情境，让学生从肉眼观察到自己动手操作，能激发他们的求知欲和好奇心，体现HPS教育理念。最后，提出问题，既能引发学生思考，又能顺势过渡到下一个环节，一举两得。
环节二：引发认知冲突，激活学生思维
学生针对教师提出的问题，展开激烈的讨论。大部分学生认为既然二者能很好地
拼接，那就说明两块大陆以前是连在一起的；但也有一部分学生表示，两块大陆如果以前连在一起的，那么，除了边缘能重合以外，还需要有更多的理由，才更有说服力。教师针对学生的观点，拿出两张准备好的纸片（如圖1所示），学生恍然大悟，意识到两块大陆能拼接并不能说明两块大陆以前是连在一起的，纷纷赞同除了能拼接
以外还应该有更多的证据来证明。
利用一个问题引发学生进行深入思考并展开讨论，可以培养学生的逻辑思维能力和团队协作观念；同时，用一个简单的纸片拼接实验去支持观点，符合学生的认知特点。
环节三：引入历史，了解科学的探寻历程
教师展示魏格纳寻找到的四大类证据：（1）地形证据：阿根廷的一座山可以跟南非的一条东西走向的山脉对接起来，大西洋两岸的南美洲和非洲的海岸线相吻合，就连两地的岩石褶皱都能相互衔接（如图2）；（2）生物证据：南美洲和非洲两块大陆相隔很远，却有一些很相似的动物，如海牛、三趾鸵鸟等（如图3）；（3）化石证据：舌羊齿化石在非洲、南美洲、澳大利亚、印度和南极洲都被发现，舌羊齿是2.5亿年前的一种蕨类植物，同时舌羊齿的种子太大，不能随风漂移，另一方面它容易破碎，不可能漂移过海（如图4）；（4）气候证据：热带植物化石在北冰洋以北的岛上被发现，巨大的煤层在南极洲被发现，冰川擦痕在南非被发现（如图5）。请学生针对每类证据发表自己的看法，说明魏格纳这些证据是否能支持他的“大陆漂移学说”。
科学家的探究历程是HPS教育必不可少的素材，在回顾历史的同时做到图文并茂，能很好地引起学生思考的热情。让学生针对证据发表看法，可以培养他们的逻辑思维能力。
环节四：再探历史，深化对知识的理解
教师提出问题：基于上述证据，魏格纳的“大陆漂移学说”是不是在当时就被很多人所接受呢？大部分学生觉得大家肯定都比较信服。此时，教师告诉学生
魏格纳的“大陆漂移学说”在当时并不被多数人接受，并请学生说出可能的原因。学生给出了自己的理由：“大陆漂移学说”没有指出让大陆彼此分离的动力是怎样来的，因而大众并不承认其学说的正确性。接着，教师用PPT展示1960～1962年美国地质学家赫斯和迪茨对大洋中脊（海岭）的研究发现，远离大洋中脊的洋底岩石年龄越来越老，而靠近大洋中脊的洋底岩石年龄越来越年轻（如图6所示），在此基础上提出了“海底扩张说”，他们认为大陆在洋底下面的地幔物质的对流下一起移动，随着新的地壳不断增加，洋底就从洋中脊向两边扩张（如图7所示）。接着提问：“海底扩张说”对“大陆漂移说”起到什么作用？学生讨论后回答“海底扩张说”支持了“大陆漂移说”，给出了大陆漂移的动力来源
，即地幔对流，在某种意义上拯救了“大陆漂移学说”。
回顾科学史，学生能体会到科学家开展科学探究的艰辛，从而激发科学探究的热情。
环节五：尝试模拟实验，获得直观感知
教师用PPT展示：“1965年，加拿大地质学家威尔逊把海底扩张说、地球板块说、大陆漂移学说结合起来，创立了板块构造学说。该学说认为地球的岩石圈被分割成六大板块，彼此之间以海岭、海沟或巨大的山脉为界，各大板块在软流层上‘漂浮’，彼此之间不断地发生碰撞和张裂，但是板块内部相对稳定。”接着，播放动画模拟板块之间的碰撞和张裂运动，并请学生小组讨论如何用身边的材料模拟板块运动，并作展示。学生用两本科学书撞击（如图8）来模拟板块之间的碰撞，并用两人轻拉科学书（如图9）来模拟板块之间的张裂。教师总结：板块碰撞容易形成山脉或海沟，板块张裂会形成裂谷或海洋。 小组合作设计相关模拟实验，有利于学生理解板块学说的理论，一方面培养动手能力，另一方面
培养逻辑思维能力和团队协作意识。
环节六：总结及知识迁移
教师给学生提供几个分小组讨论的问题，要求用板块构造学说的理论进行解释：（1）大西洋是如何形成的？（2）日本为什么多地震、火山？（3）印度尼西亚为什么是个多地震的国家？（4）为什么地中海在缩小，而红海在不断地扩张？学生给出答案后，教师总结：美洲板块与亚欧板块、非洲板块不断张裂就形成了大西洋；日本位于亚欧板块与太平洋板块的交界地带，板块之间相互碰撞，因此多地震、火山；印度尼西亚位于亚欧板块、印度洋板块和太平洋板块交界地带，相互碰撞，因此多地震；地中海在亚欧板块与非洲板块的交界处而这两个板块在相互靠拢，红海在非洲板块与印度洋板块交界处，而这两个板块之间在相互离开。通过几个问题的讨论，学生能深入理解目前的主流理论知识（板块构造学说）。
把学到的知识迁移到解决生活中的一些现象，可培养学生解决问题的能力，同时又符合HPS教育理念。
三、教学反思
《地球表面的板块》一课主要是介绍三种理论的内容和发展历史，将HPS教育理念与地理知识适当地融合和创新，给定现象，提出问题，让学生在思考、发现的同时学习科学家探究的历史发展过程，逻辑思维能力和解决问题的能力得到提高，对知识本质的理解也提升到新的高度。虽然在本节课教学中，笔者尝试用图文并茂等形式去介绍科学史，但是还是会让部分学生觉得有些枯燥，是否可以采用让学生演绎或讲解等方式来处理，這一点值得去尝试。课后学生反映“海底扩张学说”不好理解，笔者曾经尝试制作相关模型来帮助学生理解，但是最后模型没有制作成功，有点遗憾。
当然，HPS教育理念并非适用于所有地理内容的教学，具体实施时应根据不同的内容进行取舍，且不必严格按照本文教学案例的
六步
环节走，可以依据课程内容的特点进行适当的修改。《地球表面的板块》一课教学，仅是基于HPS教育理念的一点尝试，与同行分享。
参考文献：
[1] 袁维新.国外科学史融入科学课程的研究综述[J].比较教育研究，2005（10）.
[2] 蔡兴锋，朱琴梅.HPS教育在高中化学科学探究中的实践研究[J].化学教与学，2015（5）.
[3] 李富强，冯爽.HPS教育视野中的“自由落体运动”课堂教学设计[J].物理教学探讨，2006（23）.