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摘 要：科学本质作为国内外教育研究领域的核心理念，将提高学生对科学本质的理解程度作为发展其科学素养的重要基础.从科学知识、科学探究和科学事业三个维度出发，通过对2019年人教版高中物理必修系列教科书科学史部分的统计和特点分析，发现教科书科学史部分出现科学本质部分维度的缺失、分布不均衡且以隐性方式呈现的特点.基于此，建议在编写教科书时应注重教科书中科学本质的合理编排，增加对科学本质的体现.其次，教师要提高自身对科学本质观的理解，不断学习，并注重在教学过程中向学生渗透科学本质的内涵.
关键词：科学本质;科学史;高中物理
中图分类号：G633.7 文献标识码：B 文章编号：1008-4134（2021）03-0021-03
基金项目：2017年度吉林省基础教育教学研究重点课题“运用数字化传感器改进高中物理实验的实践研究”（项目编号：JLSJY2017Z014）.
作者简介：李婷婷（1994-），女，吉林公主岭人，硕士研究生，研究方向：物理学科教学.
通讯作者：刘茂军（1978-），男，辽宁东港人，博士，教授，硕士生导师，研究方向：中学物理实验、课程与教学论.
我国的《普通高中物理课程标准（2017年版）》提出高中物理核心素养分为“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”这四个方面[1].其中“科学态度与责任”中明确提出“在认识科学本质，理解科学·技术 ·社会·环境（STSE）的关系基础上逐渐形成的对科学和技术应有的正确态度以及责任感.“科学态度与责任”主要包括科学本质、科学态度、科学伦理、STSE等要素，这是科学本质首次明确出现在物理课程标准中，是历史性的进步[2].可见科学本质对于学生的重要性也日益明显.国外也十分重视科学本质的渗透，将HPS教育作为提升科学本质的主要途径.“HPS”（History Philosophy and Sociology of Science），中文译作“科学史、科学哲学与科学社会学”.HPS教育的内容主要来自科学教育领域，通过科学教育可以拓展学生思维，增强科学意识，培养学生的科学精神，从而有效地渗透学生的科学本质观.可见在国内外均将科学本质观作为教育领域的核心理念，提高科学本质观指日可待.
1 概念界定与分析框架
科学本质被定义为“科学的认识论，科学作为一种思考方式，科学知识价值的信念及科学的发展[3]”.由于科学本质的复杂性，对于科学本质的领悟，学者有不同的见解.即便如此，不同的学者对现代的科学本质仍可以达到共识.学者认为科学本质主要包括三部分：第一是科学知识，科学知识是有用的，可以帮助人们对于世界的理解，但不能解决所有问题;第二是科学探究，科学要求实事求是，科学探究的过程要求逻辑和想象相结合，注重探究过程，避免偏见;第三是科学事业，科学作为一种复杂的社会活动，它要求科学家在探究过程中既要遵循普遍准则，又要在参与公共事务时以公民的身份出现.本文以建构主义理论为指导，以刘健智对于科学本质的理解为基础，通过参考栗素姣和牛波等人对教科书的分析框架，建立了本研究的理论框架，内容见表1.
2 研究结果
2.1 科學知识层面的统计与特点分析
由于科学知识的局限性，我们需要不断地修正和改善，当新的现象、新的问题出现时，就需要在原来的基础上进行不断地改变和扩增.新人教版教科书特别指出了科学知识的暂时性，使学生认识到科学知识是永无止境的，人们绝对不可以宣称知识已经达到至善至美的程度，从而提高学生的科学本质观.
通过对人教版物理教科书中科学史对科学知识的体现次数统计，由表2可知，教科书科学史对科学知识的体现共28次.分册来看，科学知识的本质体现较好的是第三册，共13次，其比例占到教科书中总比例的46.4%，体现较差的是第二册，仅6次，占总比例的21.4%.从维度来看科学知识的本质体现较好的是认识性，占到39.3%，体现较差的是预见性，仅为7.1%.由定量分析的结果可见，教科书中科学史均对“认识性”“暂时性”和“累积性”体现的较好，对“预见性”体现较差，将不利于学生发挥创造思维.
2.2 科学探究层面的统计与特点分析
新版教科书在绪论部分就指出物理学科的本质，是研究物质及其运动规律的科学.实验奠定物理学的基础，是提高学生科学素养的主要途径.通过科学探究活动，学生能够经历与科学工作者相似的探究过程，学习物理知识与技能，体验探究的乐趣.从而培养学生实事求是的科学态度和敢于创新的科学精神.
由表3对教科书中科学探究呈现的统计可知，科学史部分对科学探究体现总共有29次.分册来看，科学探究的本质体现较好的是第二册，其比例占到教科书中总比例的37.9%.体现较差的是第一册，仅占总比例的27.6%.从分析维度来看，科学探究的本质体现较好的是方法多样性，占到20.7%，体现较差的是非客观性，仅为6.9%，其余的依次是逻辑推理性、质疑性、实证性和公开性.第三册教科书中对于各个维度体现的较为均匀，可见教科书中出现对科学本质的部分维度仍存在欠缺的情况.虽然教科书指导着教师的教学方向，但其缺少质疑性和方法多样性，就培养具有质疑性和多样性运用科学方法的人才来说缺少优势.
2.3 科学事业层面的统计与特点分析
科学事业就是应用科学，如农、工、医、计算机、图书馆可以应用在科学知识上;科学知识的先进性直接决定科技的生产程度，科学家将科学知识和分析技巧应用于科技生产，因而也将影响行政决策：即科学—科技—社会之观点.
通过对教科书中科学史对科学事业体现次数的统计，由表4可知，教科书中科学事业体现总共30次.分册来看，体现较好的是第三册，其比例达到总比例的50%，体现较差的是第二册，仅占到总比例的20%.分维度来看，在教科书中体现较好的是关于科学家的身份，比例高达70%.体现较差的是科学与道德，仅为6.7%.由此可知教科书中科学史对于科学家的身份、地位及成就的介绍较好，比如“伽利略是伟大的物理学家和天文学家，…奠定了现代科学的基础.”寥寥数语较为全面地介绍了伽利略的生平，使学生对于伽利略有了全面的了解，促使学生去思考伽利略取得成功的原因，培养学生独立思考的精神. 3 启示与建议
3.1 注重教科书中科学本质的合理编排
通过对人教版高中物理必修系列教科书科学史部分科学本质相关的统计发现，科学本质各维度呈现并不平衡.人教版教科书关于科学史部分用大量的篇幅对科学家身份及生平进行介绍，但对于科学家的实验过程、运用的科学方法和科学对社会的影响只是寥寥数语，将会导致学生对知识的了解不全面.科学本质的部分维度存在一定的缺失，例如在预见性、非客观性等方面.缺少客观性不利于学生在实验过程中对于知识的理解和掌握.因此，教科书编写者在编写教科书时应注意对科学本质的各个维度尽量做到均匀分布，使学生了解每个知识背后的物理故事，促使学生在学习知识的过程中深化对科学本质的理解，全面提高学生的科学素养.
3.2 教科书科學史部分应增强科学本质内容的显性化
物理教科书不单单是学生学习物理知识的工具，同时也是联结课程标准与教学实施的重要媒介.教科书中显现的科学知识将直接影响学生对科学本质的理解程度.但科学本质具有复杂性，学生在物理学习过程中也很难领会到科学本质真正的含义.教科书中对科学家的实验过程方面的描述较为笼统，另外学生并没有经历过类似于科学家的研究过程，学生便很难对科学家的研究过程有深入的了解，这不利于学生对知识的有意义建构，学生也无法从中领会到科学研究过程的艰辛.因此，教科书应适当增加对科学本质的体现，应做到全面地、立体地描述科学知识，在知识的选择上，要注重引导学生进行科学探究，在探究中把握科学本质的内涵，使学生感悟科学的探究过程，在语言的描述上，要准确清晰，注重科学性和启发性，同时应增加科学史的素材，使学生感受科学家的生平经历，为学生树立榜样，使学生知道“路漫漫其修远兮，吾将上下而求索”的道理，只有全面立体展现科学知识，才能将科学本质观潜移默化地渗透给学生.
3.3 教师应加强科学本质相关理论的学习
科学史对学生的科学本质观有重要影响，近年来，有关科学史主题的研究也逐渐增多，尤其体现在必修系列教科书中.在新版教科书中，科学史并不是一种附庸无意义的存在，相反教师要通过教科书中科学史部分的教学，从科学史入手，使学生感受物理科学的趣味，增加物理教学的意义，使学生对物理学科产生兴趣，从而提高学生的科学素养.可见，科学史对学生养成良好的科学素养尤为重要.然而，调查显示，目前大部分教师对科学史的了解尚处于起步阶段，对科学史的认识还很浮浅，无法系统地向学生阐述科学史，由于这种缺乏，学生也无法更好地体会到科学本质的内涵，对科学本质观的理解也是盲目的、表面的.因此，教师要多角度、全方位地了解科学史的内容，不断加强相关理论研究，可以阅读文献和一些国内外科技文章，以做到向学生详尽地讲述科学史，在实践方面教师应多参加关于科学本质的教学活动，教师之间应该不断地交流学习，理论和实践相结合，从而有效地提高对科学本质观的理解，向学生更好地传递科学本质的内涵，使学生对科学本质有更深入的理解.
3.4 教师在教学过程应注重科学本质内容的渗透
物理教师对于学生科学本质观的培养有着不可替代的作用.因此，在教学过程中，教师应注意挖掘物理教科书中科学本质的内容，向学生渗透科学本质教育.这就要求教师熟悉教科书中科学史部分的分布情况，深入分析和总结每一处科学史所体现的科学本质的维度，从而使学生理解科学本质的内涵.现有的物理实验结论是前人成千上万次实验概括总结而来的，若是在教学中只是单纯地讲授实验，必然会导致学生对于实验过程的理解浮浅，对于实验结论不会运用，将会导致学生对于物理学习的恐惧感.因此，在教学过程中，教师要善于引入科学史，向学生介绍科学技术的发展，比如照相机由普通照相机向数码照相机发展，引领他们学习新科技，从而更好地面向未来，还可以向学生介绍自然界的神奇，培养他们的好奇心，介绍科学家们的科学趣事，增强学生学习物理的兴趣，领悟科学的学习过程和科学方法，在更真实的环境下引导学生发现科学本质.
4 结束语
物理学是科学的重要组成部分，是探究物质、物质间相互作用和运动规律的一门科学.在物理教学中可以根据课堂教学的具体内容渗透科学本质，针对具体问题具体分析.本研究的目的之一就是为物理教学提供参考和建议，但更重要的是提升学生对于科学知识本质的认识，从而最大限度地提高学生对物理等科学课程的热情与兴趣.
参考文献：
[1]栗素姣.科学本质视野下中美高中物理教材中科学史内容分析[D].新乡：河南师范大学，2013.
[2]牛波.中美高中生物学教科书科学本质表征的比较研究[D].上海：华东师范大学，2015.
[3]黄晓.体现科学本质的科学教学——基于HPS的视角[D].上海：华东师范大学，2010.
[4]邓丽平.关于科学本质教育的教材与教法研究[J].基础教育课程，2018，236（10）：60-63.
[5]蔡其勇，靳玉乐.科学的本质与学生科学本质观的培养[J].课程·教材·教法，2008（09）：69-74.
[6]陈彬，管小庆.渗透科学本质观的高中物理教学初探——以“能量守恒定律与能源”为例[J].物理教师，2019（40）：33-36.
（收稿日期：2020-10-20）
关键词：科学本质;科学史;高中物理
中图分类号：G633.7 文献标识码：B 文章编号：1008-4134（2021）03-0021-03
基金项目：2017年度吉林省基础教育教学研究重点课题“运用数字化传感器改进高中物理实验的实践研究”（项目编号：JLSJY2017Z014）.
作者简介：李婷婷（1994-），女，吉林公主岭人，硕士研究生，研究方向：物理学科教学.
通讯作者：刘茂军（1978-），男，辽宁东港人，博士，教授，硕士生导师，研究方向：中学物理实验、课程与教学论.
我国的《普通高中物理课程标准（2017年版）》提出高中物理核心素养分为“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”这四个方面[1].其中“科学态度与责任”中明确提出“在认识科学本质，理解科学·技术 ·社会·环境（STSE）的关系基础上逐渐形成的对科学和技术应有的正确态度以及责任感.“科学态度与责任”主要包括科学本质、科学态度、科学伦理、STSE等要素，这是科学本质首次明确出现在物理课程标准中，是历史性的进步[2].可见科学本质对于学生的重要性也日益明显.国外也十分重视科学本质的渗透，将HPS教育作为提升科学本质的主要途径.“HPS”（History Philosophy and Sociology of Science），中文译作“科学史、科学哲学与科学社会学”.HPS教育的内容主要来自科学教育领域，通过科学教育可以拓展学生思维，增强科学意识，培养学生的科学精神，从而有效地渗透学生的科学本质观.可见在国内外均将科学本质观作为教育领域的核心理念，提高科学本质观指日可待.
1 概念界定与分析框架
科学本质被定义为“科学的认识论，科学作为一种思考方式，科学知识价值的信念及科学的发展[3]”.由于科学本质的复杂性，对于科学本质的领悟，学者有不同的见解.即便如此，不同的学者对现代的科学本质仍可以达到共识.学者认为科学本质主要包括三部分：第一是科学知识，科学知识是有用的，可以帮助人们对于世界的理解，但不能解决所有问题;第二是科学探究，科学要求实事求是，科学探究的过程要求逻辑和想象相结合，注重探究过程，避免偏见;第三是科学事业，科学作为一种复杂的社会活动，它要求科学家在探究过程中既要遵循普遍准则，又要在参与公共事务时以公民的身份出现.本文以建构主义理论为指导，以刘健智对于科学本质的理解为基础，通过参考栗素姣和牛波等人对教科书的分析框架，建立了本研究的理论框架，内容见表1.
2 研究结果
2.1 科學知识层面的统计与特点分析
由于科学知识的局限性，我们需要不断地修正和改善，当新的现象、新的问题出现时，就需要在原来的基础上进行不断地改变和扩增.新人教版教科书特别指出了科学知识的暂时性，使学生认识到科学知识是永无止境的，人们绝对不可以宣称知识已经达到至善至美的程度，从而提高学生的科学本质观.
通过对人教版物理教科书中科学史对科学知识的体现次数统计，由表2可知，教科书科学史对科学知识的体现共28次.分册来看，科学知识的本质体现较好的是第三册，共13次，其比例占到教科书中总比例的46.4%，体现较差的是第二册，仅6次，占总比例的21.4%.从维度来看科学知识的本质体现较好的是认识性，占到39.3%，体现较差的是预见性，仅为7.1%.由定量分析的结果可见，教科书中科学史均对“认识性”“暂时性”和“累积性”体现的较好，对“预见性”体现较差，将不利于学生发挥创造思维.
2.2 科学探究层面的统计与特点分析
新版教科书在绪论部分就指出物理学科的本质，是研究物质及其运动规律的科学.实验奠定物理学的基础，是提高学生科学素养的主要途径.通过科学探究活动，学生能够经历与科学工作者相似的探究过程，学习物理知识与技能，体验探究的乐趣.从而培养学生实事求是的科学态度和敢于创新的科学精神.
由表3对教科书中科学探究呈现的统计可知，科学史部分对科学探究体现总共有29次.分册来看，科学探究的本质体现较好的是第二册，其比例占到教科书中总比例的37.9%.体现较差的是第一册，仅占总比例的27.6%.从分析维度来看，科学探究的本质体现较好的是方法多样性，占到20.7%，体现较差的是非客观性，仅为6.9%，其余的依次是逻辑推理性、质疑性、实证性和公开性.第三册教科书中对于各个维度体现的较为均匀，可见教科书中出现对科学本质的部分维度仍存在欠缺的情况.虽然教科书指导着教师的教学方向，但其缺少质疑性和方法多样性，就培养具有质疑性和多样性运用科学方法的人才来说缺少优势.
2.3 科学事业层面的统计与特点分析
科学事业就是应用科学，如农、工、医、计算机、图书馆可以应用在科学知识上;科学知识的先进性直接决定科技的生产程度，科学家将科学知识和分析技巧应用于科技生产，因而也将影响行政决策：即科学—科技—社会之观点.
通过对教科书中科学史对科学事业体现次数的统计，由表4可知，教科书中科学事业体现总共30次.分册来看，体现较好的是第三册，其比例达到总比例的50%，体现较差的是第二册，仅占到总比例的20%.分维度来看，在教科书中体现较好的是关于科学家的身份，比例高达70%.体现较差的是科学与道德，仅为6.7%.由此可知教科书中科学史对于科学家的身份、地位及成就的介绍较好，比如“伽利略是伟大的物理学家和天文学家，…奠定了现代科学的基础.”寥寥数语较为全面地介绍了伽利略的生平，使学生对于伽利略有了全面的了解，促使学生去思考伽利略取得成功的原因，培养学生独立思考的精神. 3 启示与建议
3.1 注重教科书中科学本质的合理编排
通过对人教版高中物理必修系列教科书科学史部分科学本质相关的统计发现，科学本质各维度呈现并不平衡.人教版教科书关于科学史部分用大量的篇幅对科学家身份及生平进行介绍，但对于科学家的实验过程、运用的科学方法和科学对社会的影响只是寥寥数语，将会导致学生对知识的了解不全面.科学本质的部分维度存在一定的缺失，例如在预见性、非客观性等方面.缺少客观性不利于学生在实验过程中对于知识的理解和掌握.因此，教科书编写者在编写教科书时应注意对科学本质的各个维度尽量做到均匀分布，使学生了解每个知识背后的物理故事，促使学生在学习知识的过程中深化对科学本质的理解，全面提高学生的科学素养.
3.2 教科书科學史部分应增强科学本质内容的显性化
物理教科书不单单是学生学习物理知识的工具，同时也是联结课程标准与教学实施的重要媒介.教科书中显现的科学知识将直接影响学生对科学本质的理解程度.但科学本质具有复杂性，学生在物理学习过程中也很难领会到科学本质真正的含义.教科书中对科学家的实验过程方面的描述较为笼统，另外学生并没有经历过类似于科学家的研究过程，学生便很难对科学家的研究过程有深入的了解，这不利于学生对知识的有意义建构，学生也无法从中领会到科学研究过程的艰辛.因此，教科书应适当增加对科学本质的体现，应做到全面地、立体地描述科学知识，在知识的选择上，要注重引导学生进行科学探究，在探究中把握科学本质的内涵，使学生感悟科学的探究过程，在语言的描述上，要准确清晰，注重科学性和启发性，同时应增加科学史的素材，使学生感受科学家的生平经历，为学生树立榜样，使学生知道“路漫漫其修远兮，吾将上下而求索”的道理，只有全面立体展现科学知识，才能将科学本质观潜移默化地渗透给学生.
3.3 教师应加强科学本质相关理论的学习
科学史对学生的科学本质观有重要影响，近年来，有关科学史主题的研究也逐渐增多，尤其体现在必修系列教科书中.在新版教科书中，科学史并不是一种附庸无意义的存在，相反教师要通过教科书中科学史部分的教学，从科学史入手，使学生感受物理科学的趣味，增加物理教学的意义，使学生对物理学科产生兴趣，从而提高学生的科学素养.可见，科学史对学生养成良好的科学素养尤为重要.然而，调查显示，目前大部分教师对科学史的了解尚处于起步阶段，对科学史的认识还很浮浅，无法系统地向学生阐述科学史，由于这种缺乏，学生也无法更好地体会到科学本质的内涵，对科学本质观的理解也是盲目的、表面的.因此，教师要多角度、全方位地了解科学史的内容，不断加强相关理论研究，可以阅读文献和一些国内外科技文章，以做到向学生详尽地讲述科学史，在实践方面教师应多参加关于科学本质的教学活动，教师之间应该不断地交流学习，理论和实践相结合，从而有效地提高对科学本质观的理解，向学生更好地传递科学本质的内涵，使学生对科学本质有更深入的理解.
3.4 教师在教学过程应注重科学本质内容的渗透
物理教师对于学生科学本质观的培养有着不可替代的作用.因此，在教学过程中，教师应注意挖掘物理教科书中科学本质的内容，向学生渗透科学本质教育.这就要求教师熟悉教科书中科学史部分的分布情况，深入分析和总结每一处科学史所体现的科学本质的维度，从而使学生理解科学本质的内涵.现有的物理实验结论是前人成千上万次实验概括总结而来的，若是在教学中只是单纯地讲授实验，必然会导致学生对于实验过程的理解浮浅，对于实验结论不会运用，将会导致学生对于物理学习的恐惧感.因此，在教学过程中，教师要善于引入科学史，向学生介绍科学技术的发展，比如照相机由普通照相机向数码照相机发展，引领他们学习新科技，从而更好地面向未来，还可以向学生介绍自然界的神奇，培养他们的好奇心，介绍科学家们的科学趣事，增强学生学习物理的兴趣，领悟科学的学习过程和科学方法，在更真实的环境下引导学生发现科学本质.
4 结束语
物理学是科学的重要组成部分，是探究物质、物质间相互作用和运动规律的一门科学.在物理教学中可以根据课堂教学的具体内容渗透科学本质，针对具体问题具体分析.本研究的目的之一就是为物理教学提供参考和建议，但更重要的是提升学生对于科学知识本质的认识，从而最大限度地提高学生对物理等科学课程的热情与兴趣.
参考文献：
[1]栗素姣.科学本质视野下中美高中物理教材中科学史内容分析[D].新乡：河南师范大学，2013.
[2]牛波.中美高中生物学教科书科学本质表征的比较研究[D].上海：华东师范大学，2015.
[3]黄晓.体现科学本质的科学教学——基于HPS的视角[D].上海：华东师范大学，2010.
[4]邓丽平.关于科学本质教育的教材与教法研究[J].基础教育课程，2018，236（10）：60-63.
[5]蔡其勇，靳玉乐.科学的本质与学生科学本质观的培养[J].课程·教材·教法，2008（09）：69-74.
[6]陈彬，管小庆.渗透科学本质观的高中物理教学初探——以“能量守恒定律与能源”为例[J].物理教师，2019（40）：33-36.
（收稿日期：2020-10-20）