中美高中化学教科书HPS内容对比研究——以人教版和美国《化学：概念与应用》为例

摘要

HPS是“科学史”、“科学哲学”和“科学社会学”英文首字母缩写，HPS教育旨在科学教育中融入科学史、科学哲学和科学社会学内容，促进学生对科学本质的理解，提升科学素养。20世纪80年代，将科学教育与人文教育相结合逐渐成为全球教育改革的趋势，自美国为首的发达国家提出推行HPS教育后，HPS教育成为国际科学教育研究的热点问题。在面向全体公众的科学教育背景下，HPS教育成为提升公民素养，理解科学本质的有效途径。中国应当基于国情并借鉴国外先进教育经验，在课程、教材及教学中融入HPS内容，促进公民对科学本质的认识，提升科学素养。 基于国内外文献研究，本研究初步探索中美高中化学教科书HPS内容及国内HPS教学现状。基于HPS统计框架的文献研究，初步形成HPS内容研究工具和比较维度。以相同知识模块为单位，根据HPS内容类目表对中、美课程标准及高中化学教科书HPS内容进行编码统计和质性分析，分析中、美课程标准对HPS内容的说明和要求，探讨中、美高中化学教科书HPS内容的呈现特点和差异。为进一步了解教科书HPS内容的使用及课堂教学情况，设计HPS教学现状的调查问卷和访谈，初步了解师生对HPS内容的认识，以期为教科书的编写以及课堂教学提供参考和借鉴。 根据HPS内容类目表对中、美课程标准进行编码和质性分析，发现：美国科学教育标准设置了相关章节对HPS的教育要求进行明确说明，根据不同年龄段对其要求进行递进式说明，并均衡地体现了HPS各类目项；中国新课标（2017年版）在课程理念等模块融入HPS内容，主要体现“科学史”、“科学探究的本质”和“科学对社会的影响”主类目项，但欠缺部分类目项的显性说明。在课程标准对比基础上，基于HPS内容类目表对教科书“氧化还原反应”、“元素周期表（律）”、“电化学”、“原子结构”、“烃及其衍生物”和“基本营养物质”内容模块进行编码分析，发现：（1）中、美高中化学教科书基本涵盖各子类目，但体现的HPS内容数目和维度存在差异：美国教科书主要侧重于体现“科学史”、“科学对社会的影响”主类目项，人教版则主要体现“科学探究的本质”和“科学对社会影响”主类目项；（2）呈现方式上，人教版主要通过正文和栏目的方式呈现，美国则较多以正文和图表呈现HPS相关内容；从内容分析，人教版叙述凝练、篇幅简短，美国则内容详实，图文并茂，栏目的主题新颖；（3）人教版对于HPS内容的呈现与新课标具有较高一致性，但欠缺部分新课标体现的HPS子类目项内容。 基于中、美高中化学教科书的对比研究，设计问卷对广东、广西两地区高中化学HPS教学现状进行调查。调查结果表明：（1）大多数教师愿意在课堂教学中引入HPS内容，认同其对学生的积极影响作用，但较多教师对HPS教育理念和内容不熟悉，对其认识不足；（2）学校相关资源的匮乏以及自身知识、能力的有限是教师进行HPS教学的最大困难；（3）教师主要通过网络及多媒体来获取HPS资源，渠道单一；（4）在学情和学生评价中欠缺对学生HPS认知水平的评价；（5）大多数教师在课堂中经常涉及科学社会学内容，其次是科学史，偶尔会提及科学哲学内容；（6）大多数教师在教科书基础上进行适当拓展，主要通过课前、课后阅读、堂上讨论的方式让学生学习科学社会学和科学史内容，而科学哲学则通过科学史进行渗透。 综合中美教科书的对比研究和国内HPS教学现状的调查，结果表明HPS教育取得初步成效，但存在一些问题。据此，对课程标准的研制和教科书的编写提出建议：（1）课程标准：显化HPS内容的说明，适当增添“发展性”等子类目内容（2）教科书：适当增添“思想文化”、“科学共同体”等HPS内容，显化科学本质内涵，增添国内化学家的相关研究成果，设置学科融合内容，编选有代表性插图，增设HPS主题栏目。根据HPS教学现状的结果，提出建议：（1）学校：加强教师HPS教学的培训；形成HPS教学的素材库；拓宽教师HPS内容的获取渠道；完善教师的评价制度。（2）教师：重视HPS课堂教学，从HPS内容的形式引入转向内涵提升，注重HPS教学的系统设计。 由于时间和研究者精力、能力的局限，本研究还存在一些不足，HPS教育的有关研究有待今后进一步发展和完善。

目录

1问题的提出

1.1研究的背景

1.1.1国际科学教育的推进

1.1.2公众理解科学的需要

1.1.3发展学生科素养的需要

1.2研究综述

1.2.1国外研究进展

1.2.2国内研究现状

1.2.3启示与借鉴

1.3研究的目的与意义

1.3.1研究目的

1.3.2研究意义

1.4研究的内容与方法

1.4.1研究内容

1.4.2研究方法

1.4.3创新之处

2概念界定及理论基础

2.1概念的界定

2.1.1HPS

2.1.2科学本质

2.1.3科学素养

2.2 理论基础

2.2.1建构主义理论

2.2.2科学认识论

2.2.3人本主义学习理论

3中美高中化学课程标准及教科书中HPS内容比较研究

3.1量表的编制

3.1.1量表的初步形成

3.1.2类目表及其操作性定义

3.1.3信度和效度检验

3.1.4比较维度

3.1.5资料的编码及分析

3.2中美高中化学课程标准HPS内容要求分析

3.2.1《普通高中化学课程标准（2017年版）》HPS内容分析

3.2.2《美国国家科学教育标准》HPS内容分析

3.2.3中美高中化学课程标准HPS内容对比结果分析

3.3中美高中化学教科书中HPS内容比较研究

3.3.1氧化还原反应

3.3.2元素周期表（律）

3.3.4原子结构

3.3.5烃及其衍生物

3.3.6基本营养物质

3.4中美高中化学教科书HPS内容的对比结果分析

（1）欠缺 “思想文化 ”等子类目项的显性 表述

（2）对 HPS 内涵的挖掘不足

（3）呈现 的编排 较为单一

（4）部分内容与 新课标 不一致

4高中化学HPS教学现状的调查研究

4.1调查目的及内容

（2）学生问卷

4.3调查问卷的编制

4.3.1问卷内容的编制

4.3.2问卷信度与效度的检测

4.4教师调查结果与分析

4.4.1调查对象的基本信息

4.4.2对HPS内容的认识

4.4.3运用HPS内容进行化学教学的情况

4.4.4实施HPS教学的困难及获取HPS信息的渠道

4.4.5引入HPS内容的教学方式

4.4.6 HPS的教学评价

4.5学生调查结果及分析

4.5.1学习HPS内容的意愿

4.5.2对科学史的了解情况

4.5.3对科学知识本质的认识情况

4.5.4对科学探究过程的认识情况

4.5.5对科学事业的认识情况

4.5.6对科学社会学的认识情况

4.5.7开放性问题调查与分析

4.6高中化学HPS教学现状调查的总结

4.6.1教师HPS教学情况

4.6.2学生对HPS内容的认识

4.6.3对教科书编写的启示

5研究结论

5.1中美课程标准HPS内容的比较

（1）显隐性差异

（2）递进性差异

（3）维度差异

5.2中美高中化学教科书HPS内容的比较

（1）各类目分布情形

（2）呈现方式

（3）课标一致性

5.3国内HPS教学现状的调查

（2）学生的调查

6建议与反思

6.1课程标准研制的建议

（1）显化 HPS 内容及科学本质教育的要求

（2）适当增添“社会 对科学影响”等类目项的说明和要求

6.2教科书编写的建议

6.2.1完善HPS内容的编选

6.2.2完善HPS内容的呈现方式

6.2.3采纳教师及学生的意见

6.3HPS教学的建议

6.3.1学校

6.3.2教师

6.4反思与展望

注释

参考文献

附录

附件 1

附件 2

附件 3

附件 4

附件 5

在校期间发表的研究成果

致谢

声明