人教版高中地理教材中HPS教育的融入：內容解析與方式探究一、引言1.1研究背景與意義在當今教育改革不斷深化的時代背景下，培養學生的科學素養和綜合能力已成為教育的核心目標之一。隨著2023年5月教育部等十八部門聯合印發《關于加強新時代中小學科學教育工作的意見》，明確指出要在教育“雙減”中做好科學教育的加法，注重培養學生的科學方法、科學精神和科學素質，全面推進社會主義現代化教育強國建設。在此背景下，HPS教育作為一種強調科學史、科學哲學和科學社會學有機融合的教育理念，逐漸受到廣泛關注。地理學作為一門兼具綜合性和科學性的學科，在聯系自然科學和社會科學方面發揮著重要作用。它不僅涉及自然地理現象的研究，還涵蓋了人文地理、區域地理等多個領域，與人類的生活和社會發展密切相關。高中地理課程作為地理教育的重要階段，旨在使學生具備人地協調觀、綜合思維、區域認知和地理實踐力等地理核心素養。而HPS教育理念的融入，與高中地理課程的目標高度契合，能夠為地理教育帶來新的活力和視角。HPS教育以科學的基本史料為基礎，以建構主義學習理論為背景，致力于培育公眾的科學哲學思維和科學核心素養，引導公眾理解科學本質，強調科學的社會功能。自20世紀80年代起，西方社會相繼推行HPS教育，我國在20世紀90年代逐漸引入這一理念。然而，在21世紀初，HPS教育在我國未能得到足夠重視，也未能很好地與科學教育體系融合。目前，隨著我國科學教育的綜合改革，倡導從科學形成發展的角度認識、理解和研究科學，HPS教育的重要性日益凸顯。對于高中地理教育而言，融入HPS教育具有多方面的重要意義。它能夠激發學生的學習興趣。傳統的地理教學往往側重于知識的傳授，學生可能會感到枯燥乏味。而HPS教育通過引入科學史中的生動故事和科學發現過程，如魏格納提出大陸漂移學說的故事，將地理知識與科學發展的歷程相結合，使教學內容更加豐富有趣，像講述地理學家酈道元、徐霞客的生平故事以及他們所處時代的地理探索，能夠吸引學生的注意力，激發他們對地理學科的好奇心和探索欲望。HPS教育有助于學生理解科學本質。在地理學習中，學生不僅要掌握地理知識，更要理解這些知識是如何形成的，以及科學研究的方法和過程。科學哲學的融入可以引導學生思考“科學是什么”“科學的本質是什么”等問題，幫助他們樹立正確的科學觀。例如，在學習地球的演化過程時，通過介紹科學史上對地球演化的不同觀點和研究方法，讓學生了解科學知識是不斷發展和完善的，培養他們的批判性思維和創新精神。HPS教育還能培養學生的綜合素養。科學社會學揭示了科學發展的社會背景及科學的社會功能，使學生認識到科學與社會的緊密聯系。在地理教學中，結合科學社會學的內容，如探討地理科學對社會經濟發展、環境保護等方面的影響，能夠幫助學生從更宏觀的角度理解地理知識，培養他們的社會責任感和全球視野，提升他們的綜合素養。在當前教育改革的大背景下，將HPS教育融入高中地理教材是提升學生科學素養、促進學生全面發展的重要舉措，對于推動地理教育的創新和發展具有深遠的意義。1.2國內外研究現狀1.2.1國外研究現狀國外對于HPS教育的研究起步較早，20世紀80年代，西方社會便相繼推行HPS教育。在地理教育領域，國外學者從多個角度進行了探索。在科學史融入地理教學方面，有學者深入研究地理科學發展歷程，將重要的地理發現和理論形成過程引入課堂。例如，在講解地圖繪制發展時，詳細介紹從古代簡單的地圖繪制到現代高精度地圖的演變，讓學生了解不同歷史時期地理學家的貢獻以及他們面臨的挑戰和解決問題的方法。通過這種方式，學生能更深刻地理解地理知識的產生背景，感受地理學科的發展脈絡。在科學哲學對地理教育的影響研究中，國外學者關注學生對地理科學本質的理解。引導學生思考地理研究中的科學方法、理論的相對性以及科學知識的構建過程等哲學問題。在探討氣候變化相關內容時，鼓勵學生思考氣候變化理論背后的科學依據、不同觀點的爭論以及科學研究如何不斷完善對這一復雜現象的認識，培養學生的批判性思維和科學態度。關于科學社會學與地理教育的結合，國外研究側重于揭示地理科學與社會的相互關系。研究地理科學在社會發展中的作用，以及社會因素對地理研究和教育的影響。如分析地理信息技術在城市規劃、資源管理等社會領域的應用，以及社會需求如何推動地理學科的發展，使學生認識到地理科學的社會價值，增強他們運用地理知識解決實際問題的意識。美國在HPS教育研究方面走在國際前沿，其高中主流理科教材《科學發現者——地球科學》中有明顯的HPS理念滲透和內容呈現。在教材中，展示了不同國家的科學家在氣候分類、云的分類、颶風分類上做出的貢獻，能更全面展示全球地理科學家的科學研究史。同時，注重“科學過程”的學習，引入“臭氧變化、天氣預報——在混沌中尋找精確”等內容，將科學發展的歷程活靈活現地展示在學生面前，讓學生能更系統地了解科學知識產生的過程。1.2.2國內研究現狀我國在20世紀90年代逐漸引入HPS教育理念，但在21世紀初未能得到足夠重視，也未能很好地與科學教育體系融合。近年來，隨著教育改革的推進，HPS教育在地理教育領域的研究逐漸增多。國內學者對HPS教育在地理教學中的應用進行了多方面的探討。在教學策略方面，提出通過樹立正確科學觀，以小組模式探討，發揮教師指導作用，構建學生自主學習情景，增強團結合作能力，引導學生從哲學角度理解地理學，體會人與地理的關系。在講解地球運動相關知識時，組織學生小組討論不同歷史時期對地球運動的認識，讓學生思考科學觀念的演變以及背后的哲學思考。引入歷史素材增進社會聯系也是研究的重點之一。在高中地理教學中適當引入地理學家生平故事、當時的社會背景等，拓展學生知識面，提高對地理知識的理解能力。在講山川地理時，介紹酈道元、徐霞客等地理學家的貢獻以及他們所處時代的地理探索，使學生更好地理解地理知識的文化內涵。同時，結合社會熱點問題，如人口老齡化、城市環境等，讓學生討論地理知識與社會現象的聯系，培養學生的社會責任感和環境意識。還有學者關注精選教學內容體現實用價值，將科學與地理學相結合，提高學生實踐興趣和能力。在教學中增加地理知識在生活中的應用案例，如必修課本中洋流部分，介紹寒暖流交匯形成著名漁場；人文地理中熱島效應城市氣溫與鄉村氣溫氣流變化等，讓學生體會地理學在生活中的“無處不在”。在教材研究方面，有學者對人教版高中地理必修第一冊、第二冊中的HPS教育內容進行了統計與分析。通過劃分多個維度，明確HPS教育在中學地理教育中應用的必要性，并基于HPS融合模式的六大環節，對“農業區位因素及其變化”“喀斯特地貌”等內容進行教學設計，探索在中學地理教學中深入融合HPS教育理念的策略。1.2.3研究現狀評述國內外關于HPS教育在地理教育領域的研究取得了一定成果，但仍存在一些不足。在研究內容上，雖然對科學史、科學哲學和科學社會學在地理教學中的應用分別進行了探討，但三者的融合研究還不夠深入，未能充分發揮HPS教育的整體優勢。在研究對象上，針對特定版本教材的系統研究相對較少，且對不同版本教材之間的比較研究不足，難以全面了解HPS教育在高中地理教材中的融入現狀和特點。在研究方法上，實證研究相對缺乏，對于HPS教育在實際教學中的效果評估不夠充分，缺乏具體的數據支持和實踐驗證。未來的研究可以在這些方面進一步加強，深入探討HPS教育與高中地理教學的深度融合，為地理教育改革提供更有力的理論支持和實踐指導。1.3研究目標與方法本研究旨在深入剖析人教版高中地理教材中HPS教育的融入內容與方式，為地理教育改革提供理論支持和實踐指導。具體目標包括：系統梳理人教版高中地理教材中涉及科學史、科學哲學和科學社會學的內容，明確HPS教育在教材中的呈現形式和分布特點；分析HPS教育內容與地理學科知識的融合方式，探究其對培養學生地理核心素養的作用；通過對比分析，探討人教版高中地理教材在融入HPS教育方面的優勢與不足，并提出針對性的改進建議。為實現上述研究目標，本研究將綜合運用多種研究方法。一是文獻研究法，廣泛查閱國內外關于HPS教育、地理教育以及教材研究的相關文獻，了解研究現狀和發展趨勢，為本研究提供理論基礎和研究思路。通過梳理相關文獻，總結前人在HPS教育與地理教學融合方面的研究成果和實踐經驗，分析現有研究的不足，明確本研究的切入點和創新點。二是案例分析法，選取人教版高中地理教材中的典型章節和內容，深入分析其中HPS教育的融入案例。以“地球的歷史”章節為例，分析教材如何通過介紹地球演化的科學史，引導學生理解科學理論的發展過程；在“農業區位因素及其變化”內容中，探討科學社會學在分析農業生產與社會經濟因素關系中的應用，以及科學哲學在培養學生對農業區位選擇的批判性思維方面的作用。通過對這些具體案例的分析，揭示HPS教育在地理教材中的具體應用方式和效果。三是統計分析法，對人教版高中地理教材中HPS教育內容進行量化統計。統計科學史、科學哲學、科學社會學相關內容在教材中的出現頻次、分布章節等，分析不同類型HPS教育內容的占比情況，以及其在自然地理、人文地理等不同板塊的分布特點。通過量化分析，直觀地呈現HPS教育在教材中的融入程度和特點，為后續的分析和討論提供數據支持。二、HPS教育概述2.1HPS教育的內涵HPS教育是科學史（HistoryofScience）、科學哲學（PhilosophyofScience）和科學社會學（SociologyofScience）融合的教育范式，其英文縮寫為HPS。這一教育理念的形成有其獨特的發展歷程，最初HPS是科學史和科學哲學的英文縮寫，隨著科學社會學的發展以及其與科學教育的緊密聯系，科學教育家將科學社會學納入其中，使其內涵得到了進一步拓展。科學史是HPS教育的重要組成部分，它研究科學（包括自然科學和社會科學）和科學知識的歷史發展過程。在地理教育中，科學史的融入可以讓學生了解地理學科的發展脈絡。例如，從古代人們對地理現象的初步觀察和記錄，到近代地理大發現時期對世界地理面貌的全新認識，再到現代地理科學在技術支持下的深入研究，如板塊構造學說的發展歷程，從最初的大陸漂移假說到海底擴張學說，再到板塊構造理論的形成，讓學生明白科學知識是不斷積累和完善的。通過了解這些歷史事件和發展過程，學生能夠更好地理解地理知識的產生背景，感受科學家們探索未知的精神，從而激發他們對地理學科的興趣和探索欲望。科學哲學是對科學本性的理性分析，以及對科學概念、科學話語的哲學思辨。它關注科學知識的本質、科學研究的方法、科學理論的結構和科學發展的模式等問題。在地理教育中，科學哲學的融入有助于學生樹立正確的科學觀。例如，在學習地理規律和原理時，引導學生思考這些規律是如何被發現和驗證的，科學理論的相對性和局限性是什么。在探討氣候變化的相關內容時，讓學生思考氣候變化理論背后的科學依據、不同觀點的爭論以及科學研究如何不斷完善對這一復雜現象的認識，培養學生的批判性思維和科學態度，使他們明白科學知識是基于證據和理性思考的，但也會隨著研究的深入而不斷發展和修正。科學社會學則討論科學處在社會大系統中，社會種種因素在科學發展過程中的地位和作用，這包括政治、經濟、文化、技術、信仰等因素。在地理教育中，科學社會學的融入可以幫助學生認識到地理科學與社會的緊密聯系。地理科學的發展受到社會需求的推動，同時也對社會產生重要影響。地理信息技術的發展得益于社會對資源管理、城市規劃、環境保護等方面的需求，而地理信息技術的應用又改變了人們對地理空間的認知和利用方式，促進了社會經濟的發展。通過學習科學社會學的內容，學生能夠更好地理解地理科學在社會發展中的作用，增強他們運用地理知識解決實際問題的意識，培養他們的社會責任感和全球視野。HPS教育以科學的基本史料為基礎，以建構主義學習理論為背景，致力于培育公眾的科學哲學思維和科學核心素養，引導公眾理解科學本質，強調科學的社會功能。它打破了傳統科學教育只關注科學知識傳授的局限，將科學知識的學習與科學史、科學哲學和科學社會學的理解相結合，使學生能夠從多個角度認識科學，提高科學教育的質量，培養學生的綜合素養。2.2HPS教育的發展歷程HPS教育的發展歷程可以追溯到20世紀，其理念的形成和發展經歷了多個階段，在不同時期呈現出不同的特點。早在19世紀，啟蒙運動和第二次科技革命的時代背景下，傳統教育對人們思想的束縛以及政治黨派對歷史的錯誤性描述，使得人們對科學教育的需求愈發迫切。在此基礎上，斯賓塞、赫胥黎和孔德的科學教育理論為HPS理論的出現奠定了思想基礎。1895年，奧地利哲學家和物理學家馬赫第一次提出HPS，當時HPS是科學史和科學哲學（HistoryandPhilosophyofScience）的英文縮寫，他突出強調哲學與歷史應用至科學教學中的作用。這一階段，HPS教育理念處于萌芽狀態，主要聚焦于科學史和科學哲學在科學教育中的應用探索。到了20世紀60年代，英國一些學者開始關注科學教育的改革，強調科學知識的歷史和哲學背景，HPS教育理念逐漸興起。在這一時期，雖然HPS教育開始受到關注，但在科學教育中的實際應用還相對較少，其影響力較為有限。隨著時間的推移，到了20世紀80年代，教育逐漸具有了普及性、大眾性的特點，不再是精英教育模式。在這樣的時代背景下，不少發達國家開始關注HPS教育內容，并在他們的科學課程標準和改革中有所體現，例如英國的“國家科學課程”、美國的“2061計劃”及其他歐美國家對HPS都制定了相關課程要求。這一階段，HPS教育得到了進一步的發展，開始在國際科學教育領域嶄露頭角，其理念逐漸被納入科學課程體系中，對科學教育的影響日益擴大。20世紀90年代，科學建構論流行，科學社會學與科學知識社會學被引入科學教育，HPS逐漸演化成科學史（HistoryofScience）、科學哲學（PhilosophyofScience）和科學社會學（SociologyofScience）三者的統稱。至此，HPS教育的內涵得到了極大的豐富和完善，形成了如今我們所熟知的融合科學史、科學哲學和科學社會學的教育范式。1992年，國際學術刊物《科學與教育》（Science&Education）的創辦專門刊登科學史、科學哲學和科學社會學與科學教育有關的論文，并在世界范圍內發行，這為HPS教育的研究和交流提供了重要的平臺，進一步推動了HPS教育在全球的傳播和發展。我國在20世紀90年代逐漸引入HPS教育理念。在引入初期，國內學者主要對HPS教育的理論內涵進行研究和介紹，試圖讓教育界了解這一新興的教育理念。然而，在21世紀初，HPS教育在我國未能得到足夠重視，也未能很好地與我國科學教育體系融合。當時，傳統的科學教育模式仍然占據主導地位，注重知識的傳授和記憶，對科學史、科學哲學和科學社會學在教育中的融入缺乏足夠的認識和實踐。近年來，隨著我國科學教育的綜合改革，倡導從科學形成發展的角度認識、理解和研究科學，HPS教育的重要性日益凸顯。國內對HPS教育的研究逐漸增多，不僅涉及理論研究，還包括在各學科教學中的實踐探索，如在地理、化學、物理等學科教學中嘗試融入HPS教育理念，探索適合我國教育國情的HPS教學模式和方法。HPS教育從西方興起，經歷了理念的不斷完善和發展，逐漸在全球范圍內得到認可和應用。在我國，HPS教育也從最初的引入階段，逐步走向與科學教育體系的深度融合，雖然在發展過程中面臨過一些問題，但隨著教育改革的推進，其在培養學生科學素養和綜合能力方面的作用將日益顯著。2.3HPS教育對高中地理教學的重要性在高中地理教學中，融入HPS教育具有不可忽視的重要性，它能從多個方面促進學生的學習和發展，提升地理教學的質量。HPS教育能夠激發學生的學習興趣。傳統地理教學往往側重于知識的灌輸，學生可能會覺得枯燥乏味。而HPS教育引入科學史、科學哲學和科學社會學的內容，為教學注入了新的活力。在講解板塊構造學說時，介紹魏格納發現大陸漂移的過程。魏格納在觀察世界地圖時，發現大西洋兩岸的大陸輪廓非常吻合，南美洲東海岸的凸出部分與非洲西海岸的凹陷部分幾乎可以拼接起來。帶著這個疑問，他不斷搜集資料，進行實地考察，最終提出了大陸漂移假說。這個充滿探索和發現的故事，遠比單純講解板塊構造的理論更能吸引學生的注意力，激發他們對地理知識的好奇心和探索欲望，使他們更主動地投入到地理學習中。HPS教育有助于學生深入理解地理知識。科學史展現了地理知識的形成和發展過程，讓學生明白知識不是一蹴而就的，而是經過了無數科學家的研究和探索。在學習地球的演化時，通過介紹不同時期科學家對地球演化的研究成果，從早期對地球表面形態的簡單觀察，到后來利用地質學、古生物學等多學科知識深入研究地球的歷史，學生能夠更好地理解地球演化的復雜性和階段性。科學哲學則引導學生思考地理知識背后的原理和邏輯，培養他們的批判性思維。在探討地理環境的整體性和差異性時，引導學生思考為什么不同地區的地理環境會存在差異，這種差異是如何形成的，以及它們之間的相互關系，使學生不僅僅是記住知識，更能理解知識的本質。科學社會學讓學生了解地理知識與社會的聯系，增強對知識的實際應用能力。學習農業區位因素時，結合社會經濟發展對農業生產的影響，如市場需求的變化、交通條件的改善如何影響農業的布局和發展，使學生認識到地理知識在解決實際問題中的重要性。HPS教育對于培養學生的地理核心素養具有重要作用。地理核心素養包括人地協調觀、綜合思維、區域認知和地理實踐力。HPS教育中的科學史和科學社會學內容，能夠幫助學生樹立人地協調觀。介紹古代文明因不合理的土地利用導致生態破壞，從而影響文明發展的案例，讓學生明白人類活動與地理環境相互作用的關系，認識到實現人地協調的重要性。科學哲學和科學社會學有助于培養學生的綜合思維。科學哲學引導學生從不同角度思考地理問題，科學社會學則讓學生關注地理現象與社會、經濟、文化等因素的相互關系。在分析城市化問題時，從科學哲學的角度思考城市化發展的規律和趨勢，從科學社會學的角度探討城市化對人口、就業、環境等方面的影響，培養學生綜合分析問題的能力。區域認知方面，通過了解不同地區地理科學發展的歷史和特點，學生能夠更好地理解不同區域的地理特征和差異。在學習不同區域的氣候類型時，介紹當地科學家對氣候的研究和認識過程，使學生更深入地了解區域氣候的形成和特點。地理實踐力的培養也離不開HPS教育。學生在學習科學史的過程中，了解科學家的研究方法和實踐過程，受到啟發，積極參與地理實踐活動。在進行野外地理考察時，學生可以借鑒科學家的研究思路和方法，觀察地理現象，收集數據，分析問題，提高自己的地理實踐能力。HPS教育在高中地理教學中具有重要的地位和作用，它能激發學生的學習興趣，促進學生對地理知識的理解，培養學生的地理核心素養，為學生的全面發展奠定堅實的基礎，是提升高中地理教學質量的重要途徑。三、人教版高中地理教材分析3.1教材的整體結構與特點人教版高中地理教材在結構框架上，遵循了地理學科的基本邏輯和學生的認知規律，分為必修和選擇性必修兩大部分。必修教材包括《地理1》和《地理2》，《地理1》主要聚焦自然地理領域，從地球的宇宙環境、圈層結構講起，深入探討大氣、水、地貌、植被、土壤等自然地理要素，讓學生了解自然地理現象的形成過程和原理。其中在“大氣的組成和垂直分層”內容中，詳細闡述了大氣的成分及其在不同高度的分布特點，以及大氣垂直分層的依據和各層的主要特征，為學生后續學習大氣運動和天氣氣候相關知識奠定基礎。《地理2》則側重于人文地理，圍繞人口、城市、產業活動等主題，分析人文地理現象與人類活動的關系，培養學生對人類社會與地理環境相互作用的理解。在“人口的空間變化”章節，探討了人口遷移的概念、類型、影響因素以及對遷出地和遷入地的影響，引導學生從地理角度思考人口問題。選擇性必修教材包括《自然地理基礎》《區域發展》和《資源、環境與國家安全》。《自然地理基礎》是對必修《地理1》自然地理知識的深化與拓展，進一步剖析自然地理過程，如大氣過程、水文過程、地貌過程等，結合典型區域剖析景觀演變，歸納景觀特征，探討自然地理過程對人類活動的影響。在講解“河流地貌的發育”時，深入分析河流侵蝕地貌和堆積地貌的形成過程和特點，以及它們對聚落分布、農業生產等人類活動的影響。《區域發展》以區域為研究對象，探討區域發展的原理和規律，分析不同區域的發展條件、發展模式和發展策略，培養學生的區域認知和綜合思維能力。在“產業轉型地區的結構優化——以德國魯爾區為例”內容中，通過對魯爾區產業結構的發展歷程、面臨問題以及轉型措施的分析，讓學生學會如何對區域發展進行分析和規劃。《資源、環境與國家安全》關注資源、環境與國家安全的關系，培養學生的資源觀、環境觀和國家安全意識，引導學生思考如何在資源利用和環境保護中實現可持續發展。在“自然資源與人類活動”章節，分析了自然資源的概念、分類、分布特點以及對人類社會發展的重要性，同時探討了人類活動對自然資源的影響和合理利用自然資源的途徑。在內容編排上，人教版高中地理教材知識點條理清晰，易于學生理解和掌握。教材注重從學生的生活實際和認知基礎出發，引入案例和問題，引導學生逐步深入學習地理知識。在“交通運輸方式和布局”內容中，先通過生活中常見的交通運輸現象，如公路上的汽車、鐵路上的火車、天空中的飛機等，引出交通運輸方式的概念和類型，然后分析各種交通運輸方式的特點，最后探討交通運輸布局的影響因素。這樣的編排方式，使學生能夠將抽象的地理知識與實際生活聯系起來，增強學習的趣味性和實效性。教材還注重知識的系統性和連貫性，各章節之間相互關聯，逐步構建起完整的地理知識體系。必修《地理1》中關于自然地理要素的知識，為必修《地理2》中分析人類活動與地理環境的關系提供了基礎；選擇性必修教材則在必修教材的基礎上，進一步深化和拓展地理知識，培養學生的綜合能力。在學習“農業區位因素及其變化”時，需要運用必修《地理1》中關于氣候、地形、土壤等自然地理要素的知識，以及必修《地理2》中關于人口、市場、交通等人文地理要素的知識，來分析農業生產的區位選擇和變化。圖像運用是人教版高中地理教材的一大特色。教材中的圖像類型多樣，包括地圖、地理景觀圖、地理統計圖、地理示意圖、地理漫畫等，數量眾多，圖幅面積大。必修教材中圖像總圖幅數達462幅，必修1有170幅圖像，以關聯圖居多；必修2有156幅圖像，地圖數量最多；必修3有136幅圖像，關聯圖表較多。這些圖像質量較高，重點突出，結合學生需要獲取的地理知識，簡化圖像系統中的信息，突出關鍵的有效信息，結合文字系統的解釋，有利于學生快速從圖像中獲取需要的信息，為學生學習突破重、難點提供方便。在必修1中“被侵蝕缺失的褶皺剖面”圖，從圖中可以清晰看出地層的不完整以及地層的分布概況，結合前學知識，學生能夠從該圖中判斷背斜、向斜的分布，并解釋甲地和乙地成為山嶺、山谷的原因。圖像類型組合形式多樣，呈現方式靈活。地圖與遙感影像結合，能讓學生更直觀地了解地理事物的分布和形態；地圖與統計圖表結合，有助于學生分析地理數據，揭示地理現象的規律；漫畫與文字系統匹配，使教材內容更加生動有趣，激發學生的學習興趣。多種圖像組合能夠形象展示多種地理要素的關系，突出地理細節，幫助學生更好地理解地理知識。在活動設計方面，人教版高中地理教材的活動設計緊密結合課程內容，具有針對性和實用性。活動形式豐富多樣，涵蓋觀察、實驗、調查、討論等多種形式，能夠滿足不同學生的學習需求。在“地球的宇宙環境”一節中，設計了“開展簡單的天文現象觀測活動”，通過向學生簡要介紹觀測的方法和步驟，要求學生通過自己的觀測記錄未來兩周同一時刻月亮的位置和形狀，并總結觀測結果，這一活動有助于培養學生的觀察能力和實踐能力。活動內容貼近生活，能夠引導學生將所學知識應用到實際生活中，增強學生對地理知識的理解和運用能力。在“城市化”內容中，設置了“調查所在城市的城市化發展情況”的活動，讓學生通過實地調查、收集資料等方式，了解自己所在城市的城市化進程、存在問題及發展趨勢，使學生深刻體會到地理知識與生活的緊密聯系。3.2與HPS教育相關的教材內容梳理為了深入了解人教版高中地理教材中HPS教育的融入情況，本研究對教材中涉及科學史、科學哲學、科學社會學的相關內容進行了系統梳理。通過對必修教材《地理1》《地理2》以及選擇性必修教材《自然地理基礎》《區域發展》《資源、環境與國家安全》的全面分析，統計了各部分內容中HPS教育相關知識點的出現頻次，并對其分布情況進行了詳細分析。在科學史方面，教材中涉及了眾多地理科學發展歷程中的重要事件和理論形成過程。必修《地理1》中，在講解地球的演化時，介紹了地質年代表的建立過程，從早期地質學家對地層的簡單劃分，到后來隨著古生物學、放射性同位素測定等技術的發展，地質年代表不斷完善。這一科學史內容讓學生了解到地球演化知識的積累是一個長期的過程，是眾多科學家不斷探索和研究的結果。在“大氣的運動”章節，提到了哈得來環流理論的發展，從最初哈得來對大氣環流的初步假設，到后來眾多科學家對其進行修正和完善，展示了科學理論是如何在不斷的質疑和驗證中發展的。在必修《地理2》中，關于城市發展的內容，介紹了不同歷史時期城市的起源和發展，如古代城市的形成與農業文明的關系，中世紀歐洲城市的特點以及工業革命對城市發展的巨大推動等。這些科學史內容幫助學生理解城市發展的歷史脈絡，認識到城市是人類社會發展到一定階段的產物，其發展受到多種因素的影響。在選擇性必修教材中，《自然地理基礎》里“地貌的形成”部分，講述了地貌學發展過程中不同學派的觀點和研究方法，如戴維斯的侵蝕循環理論、彭克的山坡平行后退理論等。這些科學史內容讓學生了解到地貌學的發展是一個不斷探索和爭論的過程，不同的理論從不同角度解釋了地貌的形成和演化。《區域發展》中，以德國魯爾區的產業轉型為例，介紹了魯爾區從傳統工業基地到實現產業結構優化的發展歷程，包括其在不同階段所面臨的問題以及采取的應對措施。通過這一案例，學生可以了解到區域發展是一個動態的過程，受到資源、技術、市場等多種因素的影響，同時也能感受到科學技術在區域發展中的重要作用。在科學哲學方面，教材引導學生思考地理知識背后的科學本質和科學方法。在必修《地理1》中，學習地理規律和原理時，注重培養學生的批判性思維。在探討“熱力環流”原理時，引導學生思考熱力環流形成的根本原因，以及在不同地理環境下熱力環流的表現形式和變化。通過這樣的思考，學生能夠理解科學原理的普遍性和特殊性，學會運用科學的思維方法去分析和解決地理問題。在“氣候的形成和變化”內容中，讓學生思考影響氣候的因素之間的相互關系，以及如何通過科學研究來確定這些因素對氣候的影響程度。這有助于培養學生的邏輯思維和科學探究能力，使他們明白科學研究是一個不斷探索和揭示事物本質的過程。必修《地理2》中，在分析人口增長模式的轉變時，引導學生思考人口增長模式變化背后的經濟、社會、文化等因素，以及這些因素之間的相互作用。通過這樣的思考，學生能夠從科學哲學的角度理解人口增長模式的演變是一個復雜的社會現象，涉及到多個學科領域的知識，培養他們綜合分析問題的能力。在“農業區位因素及其變化”內容中，讓學生思考農業區位選擇的依據和方法，以及如何根據市場需求、技術進步等因素的變化來調整農業區位。這有助于學生樹立正確的科學價值觀，認識到科學知識在解決實際問題中的重要性。選擇性必修教材中，《自然地理基礎》在講解自然地理過程時，強調科學方法的運用。在分析河流地貌的形成過程時，介紹了通過實地考察、實驗模擬、數據分析等多種科學方法來研究河流地貌的形成機制。這讓學生了解到科學研究需要綜合運用多種方法，以獲取更準確的科學知識。《區域發展》中，在探討區域發展戰略的制定時，引導學生思考如何從系統的角度出發，綜合考慮區域的自然、經濟、社會等多方面因素，制定出符合區域實際情況的發展戰略。這有助于培養學生的系統思維和科學決策能力，使他們明白科學決策需要全面、客觀地分析問題。在科學社會學方面，教材展示了地理科學與社會的緊密聯系。必修《地理1》中，在學習自然災害時，分析了自然災害對社會經濟的影響，以及社會應對自然災害的措施。在講解地震災害時，介紹了地震對建筑物、人員生命安全、經濟發展等方面的破壞，以及政府和社會在地震預防、救援、災后重建等方面所采取的措施。這讓學生認識到地理科學與社會生活息息相關，地理知識在應對自然災害、保障社會安全等方面具有重要的應用價值。在“水資源的合理利用”內容中，探討了水資源的分布不均對社會經濟發展的影響，以及如何通過跨區域調水、節約用水等措施來實現水資源的合理配置。這有助于培養學生的社會責任感和可持續發展意識，使他們明白人類活動必須與自然環境相協調。必修《地理2》中，在分析城市化問題時，從科學社會學的角度探討了城市化對人口、就業、環境、社會文化等方面的影響。介紹了城市化過程中出現的城市人口增長過快、就業壓力大、環境污染、交通擁堵等問題，以及這些問題對社會發展帶來的挑戰。同時，也探討了如何通過合理規劃城市、發展公共交通、加強環境保護等措施來解決城市化過程中出現的問題。這讓學生了解到城市化是一個復雜的社會過程，需要綜合考慮多方面的因素，以實現城市的可持續發展。在“產業活動的區位條件和地域聯系”內容中，分析了產業活動與社會經濟、技術、政策等因素的相互關系。以工業生產為例，介紹了工業區位選擇受到原料、市場、勞動力、技術、政策等多種因素的影響，以及產業活動的地域聯系對區域經濟發展的促進作用。這有助于學生認識到產業活動是社會經濟發展的重要組成部分，其發展受到多種社會因素的制約。選擇性必修教材中，《資源、環境與國家安全》全面闡述了資源、環境與國家安全的關系，強調了地理科學在保障國家安全中的重要作用。在學習“自然資源與人類活動”時，分析了自然資源的開發利用對國家經濟發展和國家安全的影響，以及如何實現自然資源的可持續利用。介紹了一些國家在自然資源開發利用過程中面臨的問題，如資源短缺、環境污染等，以及這些問題對國家經濟安全和社會穩定的威脅。同時，也探討了如何通過加強資源管理、提高資源利用效率、開發新能源等措施來保障國家的資源安全。在“生態環境保護與國家安全”內容中，分析了生態環境破壞對國家安全的影響，以及如何通過加強生態環境保護來維護國家安全。介紹了一些國家在生態環境保護方面的經驗和教訓，以及國際社會在應對全球性生態環境問題方面的合作。這有助于培養學生的全球視野和國家安全意識，使他們明白生態環境保護是全人類共同的責任。《區域發展》中，在分析區域發展差異時，探討了社會經濟因素對區域發展的影響，以及如何通過區域協調發展來縮小區域差距。介紹了我國實施的西部大開發、中部崛起、東北振興等區域發展戰略，以及這些戰略對促進區域協調發展、實現社會公平正義的重要意義。這讓學生了解到區域發展是一個社會系統工程，需要政府、企業和社會各界的共同努力。通過對人教版高中地理教材中HPS教育相關內容的梳理，發現這些內容在教材中分布廣泛，涵蓋了自然地理、人文地理、區域地理等多個領域，且與教材的知識點緊密結合。科學史內容讓學生了解地理知識的發展歷程，科學哲學內容培養學生的科學思維和方法，科學社會學內容使學生認識到地理科學與社會的相互關系。這些內容的融入，豐富了教材的內涵，為培養學生的地理核心素養提供了有力支持。3.3教材中HPS教育內容的分類與呈現形式通過對人教版高中地理教材中HPS教育內容的梳理，可將其分為科學史、科學哲學、科學社會學這三大類，它們在教材中以多種形式呈現，與教材的知識體系緊密融合。科學史內容在教材中主要展現地理知識的形成和發展歷程。以必修《地理1》中地球演化的內容為例，教材詳細介紹了地質年代表的建立過程，從早期地質學家對地層的初步劃分，到后來隨著古生物學、放射性同位素測定等技術的發展，地質年代表不斷完善。這一科學史內容以正文敘述的方式，讓學生了解到地球演化知識的積累是一個長期的過程，是眾多科學家不斷探索和研究的結果。在“大氣的運動”章節，提到的哈得來環流理論的發展，從最初哈得來對大氣環流的初步假設，到后來眾多科學家對其進行修正和完善，也是以正文形式呈現，展示了科學理論是如何在不斷的質疑和驗證中發展的。此外，教材中的閱讀材料也是科學史內容的重要呈現形式。在必修《地理2》中關于城市發展的內容，通過閱讀材料介紹了不同歷史時期城市的起源和發展，如古代城市的形成與農業文明的關系，中世紀歐洲城市的特點以及工業革命對城市發展的巨大推動等。這些閱讀材料豐富了學生對城市發展歷史脈絡的認識，使學生明白城市是人類社會發展到一定階段的產物，其發展受到多種因素的影響。科學哲學內容側重于引導學生思考地理知識背后的科學本質和科學方法。在必修《地理1》學習地理規律和原理時，教材通過正文內容培養學生的批判性思維。在探討“熱力環流”原理時，引導學生思考熱力環流形成的根本原因，以及在不同地理環境下熱力環流的表現形式和變化。這部分內容以問題引導的方式融入正文，促使學生理解科學原理的普遍性和特殊性，學會運用科學的思維方法去分析和解決地理問題。在“氣候的形成和變化”內容中，讓學生思考影響氣候的因素之間的相互關系，以及如何通過科學研究來確定這些因素對氣候的影響程度。這種對科學研究方法和過程的探討，也是科學哲學內容在正文中的體現。在必修《地理2》中，分析人口增長模式的轉變時，教材通過案例分析的形式，引導學生思考人口增長模式變化背后的經濟、社會、文化等因素，以及這些因素之間的相互作用。以某個國家或地區人口增長模式轉變的具體案例為依托，讓學生從科學哲學的角度理解人口增長模式的演變是一個復雜的社會現象，涉及到多個學科領域的知識，培養他們綜合分析問題的能力。科學社會學內容主要展示地理科學與社會的緊密聯系。必修《地理1》在學習自然災害時，通過正文分析了自然災害對社會經濟的影響，以及社會應對自然災害的措施。在講解地震災害時，介紹了地震對建筑物、人員生命安全、經濟發展等方面的破壞，以及政府和社會在地震預防、救援、災后重建等方面所采取的措施。這部分內容以案例分析和數據呈現的方式，讓學生認識到地理科學與社會生活息息相關，地理知識在應對自然災害、保障社會安全等方面具有重要的應用價值。在“水資源的合理利用”內容中，通過活動設計的形式，探討了水資源的分布不均對社會經濟發展的影響，以及如何通過跨區域調水、節約用水等措施來實現水資源的合理配置。如設置小組討論活動，讓學生分析某個地區水資源問題及解決措施，培養學生的社會責任感和可持續發展意識，使他們明白人類活動必須與自然環境相協調。必修《地理2》在分析城市化問題時，從科學社會學的角度，以正文闡述和圖表展示的方式，探討了城市化對人口、就業、環境、社會文化等方面的影響。介紹了城市化過程中出現的城市人口增長過快、就業壓力大、環境污染、交通擁堵等問題，以及這些問題對社會發展帶來的挑戰。同時，也探討了如何通過合理規劃城市、發展公共交通、加強環境保護等措施來解決城市化過程中出現的問題。這讓學生了解到城市化是一個復雜的社會過程，需要綜合考慮多方面的因素，以實現城市的可持續發展。人教版高中地理教材中HPS教育內容豐富多樣，通過正文、閱讀材料、案例分析、活動設計等多種呈現形式，融入自然地理、人文地理等不同板塊，為學生提供了全面理解地理科學的視角，有助于培養學生的地理核心素養。四、高中地理教材融入HPS教育的內容分析4.1自然地理部分的HPS教育內容在人教版高中地理教材的自然地理部分，蘊含著豐富的HPS教育內容，以“地球的歷史”“大氣的組成和垂直分層”等章節為典型代表，這些內容在科學史、科學哲學和科學社會學方面均有深刻體現。在“地球的歷史”章節中，科學史的內容尤為突出。教材詳細介紹了地質年代表的建立過程，這一過程是眾多科學家歷經數百年不斷探索和研究的成果。早期地質學家通過對地層的初步觀察和簡單劃分，逐漸積累了關于地球歷史的知識。隨著古生物學的發展，科學家們發現不同地層中保存的化石種類和特征不同，這為確定地層的相對年代提供了重要依據。例如，通過研究三葉蟲化石，科學家們確定了寒武紀的存在及其大致時間范圍，因為三葉蟲在寒武紀時期大量繁盛。后來，放射性同位素測定技術的出現，使得科學家能夠更精確地測定地層的絕對年齡，從而進一步完善了地質年代表。這一科學史內容讓學生了解到地球演化知識的積累是一個不斷探索、修正和完善的過程，是眾多科學家智慧和努力的結晶，激發學生對科學探索的興趣和尊重。從科學哲學的角度來看，“地球的歷史”章節引導學生思考科學理論的形成和發展過程。地球演化理論的發展是一個充滿質疑、驗證和創新的過程。在早期，人們對地球的演化存在各種猜測和假說，隨著科學研究的深入，這些假說不斷被檢驗和修正。板塊構造學說的發展，從最初的大陸漂移假說到海底擴張學說，再到板塊構造理論的形成，每一次理論的突破都伴隨著新的證據的發現和對舊理論的反思。這使學生認識到科學理論不是一成不變的，而是在不斷的實踐和探索中發展和完善的，培養學生的批判性思維和科學精神。在科學社會學方面，地球的演化歷史與人類社會的發展息息相關。地球歷史上的重大事件，如生物大滅絕、氣候變化等，對人類的起源和發展產生了深遠影響。在恐龍滅絕的時期，環境的巨大變化為哺乳動物的崛起創造了條件，進而影響了人類的進化歷程。了解這些內容，有助于學生認識到人類是地球演化的產物，人類的生存和發展依賴于地球的環境，從而增強學生的環境保護意識和可持續發展觀念。“大氣的組成和垂直分層”章節同樣蘊含著豐富的HPS教育內容。在科學史方面，人類對大氣組成和垂直分層的認識是一個逐步深入的過程。早期，人們對大氣的認識僅僅停留在表面，隨著科學技術的發展，科學家們通過實驗和觀測，逐漸了解了大氣的組成成分和垂直結構。在18世紀，科學家通過實驗發現了氧氣和氮氣等主要大氣成分；19世紀，通過氣球探測和氣象觀測，對大氣的垂直分層有了初步認識。這些科學史內容讓學生了解到科學知識的積累是一個漸進的過程，離不開科學家們的不懈努力和創新精神。從科學哲學角度，該章節引導學生思考自然規律的認識過程。大氣的組成和垂直分層具有一定的規律性，這些規律是科學家通過大量的觀測和實驗總結出來的。例如，大氣中不同成分的分布規律，氧氣主要集中在對流層，臭氧主要分布在平流層等。學生在學習這些內容時，能夠體會到科學研究是如何從現象中發現規律，如何通過理論解釋現象，培養學生的邏輯思維和科學探究能力。在科學社會學方面，人類活動對大氣的影響是該章節的重要內容。隨著工業革命的發展，人類活動排放的大量污染物進入大氣，導致大氣成分發生變化，如二氧化碳濃度升高、臭氧層破壞等。這些變化對全球氣候和生態環境產生了深遠影響，引發了全球氣候變化、酸雨等環境問題。教材中通過介紹南極臭氧層空洞、全球氣候變暖等案例，讓學生認識到人類活動對大氣環境的破壞，以及這些破壞對人類社會的危害，從而增強學生的環保意識和社會責任感。4.2人文地理部分的HPS教育內容在人教版高中地理教材的人文地理部分，“城市的輻射功能”“產業結構的變化”等章節蘊含著豐富的HPS教育內容，從科學史、科學哲學和科學社會學的角度，為學生提供了全面理解人文地理現象的視角。在“城市的輻射功能”章節中，科學史的內容體現在城市發展理論的歷史演變。城市的發展是一個漫長的歷史過程，不同時期的城市發展理論反映了當時的社會經濟背景和人們對城市功能的認識。在古代，城市主要作為政治和軍事中心存在，其輻射功能主要體現在對周邊地區的行政管理和軍事防御上。隨著農業和手工業的發展，城市逐漸成為經濟中心，其輻射功能也擴展到經濟領域，如商品交換、手工業生產等。到了工業革命時期，城市的工業化進程加速，城市規模不斷擴大，其輻射功能進一步增強，不僅帶動了周邊地區的工業發展，還促進了交通運輸、商業貿易等行業的繁榮。以紐約的發展為例，1825年伊利運河開通，大量的商品通過伊利運河運往紐約港，紐約的腹地迅速擴展到中西部地區，加速了紐約的發展，使其成為美國最大的貿易口岸。此后，紐約憑借其優越的地理位置和發達的交通網絡，不斷擴大其輻射范圍，帶動了周邊地區的經濟發展，形成了“波士華城市帶”。從科學哲學角度看，“城市的輻射功能”章節引導學生思考城市與區域發展的關系。城市作為區域發展的核心，其輻射功能的發揮受到多種因素的影響，如地理位置、交通條件、產業結構、政策等。學生需要理解這些因素之間的相互作用，以及它們如何共同影響城市的輻射功能和區域發展。武漢在水陸空綜合交通方面優勢顯著，是承接東西、互聯南北、輻射周邊的金融、商貿、科教、信息、物流和旅游集散中心。武漢對周邊城市的輻射作用，不僅取決于其交通優勢，還與武漢的產業結構、科技實力、人才資源等因素密切相關。通過分析這些因素，學生能夠培養綜合思維能力，學會從系統的角度看待城市與區域發展的問題。在科學社會學方面，“城市的輻射功能”章節展示了城市輻射對社會經濟和文化的影響。城市的輻射功能促進了區域內人口、物資、信息的流動，推動了區域經濟的一體化發展。城市的發展也帶動了周邊地區的城市化進程，促進了社會結構的變化和文化的交流與融合。黃岡緊鄰武漢，與武漢之間有城際鐵路和高速公路相連，依托武漢的光電子產業品牌和產業發展優勢，結合黃岡市區資源和產業基礎，主要發展汽車零部件、電子電器、高端裝備制造等產業集群和現代服務業。這種產業互動融合不僅促進了黃岡的經濟發展，還改變了當地的就業結構和人口分布，同時也加強了兩地之間的文化交流。“產業結構的變化”章節同樣體現了HPS教育內容。在科學史方面，產業發展的歷史是一部不斷演進的歷史。從早期的農業社會到工業社會，再到如今的后工業社會，產業結構發生了巨大的變化。在農業社會，第一產業占據主導地位，隨著工業革命的興起，第二產業迅速發展，逐漸成為經濟的主導力量。進入后工業社會，第三產業的比重不斷上升，成為推動經濟增長的重要力量。以我國為例，改革開放以來，我國的產業結構不斷優化升級，從以農業為主導逐漸轉變為以工業和服務業為主導。在這個過程中，許多傳統產業不斷轉型升級，新興產業如高新技術產業、現代服務業等蓬勃發展。從科學哲學角度，該章節引導學生思考產業結構變化的原因和規律。產業結構的變化受到多種因素的影響，包括科技進步、市場需求、資源稟賦、政策等。科技進步是推動產業結構升級的重要動力，新的科技成果不斷催生新的產業和業態，促進產業結構的優化升級。市場需求的變化也會引導產業結構的調整，隨著人們生活水平的提高，對高品質商品和服務的需求不斷增加，促使產業向高端化、智能化、綠色化方向發展。學生需要理解這些因素之間的內在聯系，以及產業結構變化的規律，培養批判性思維和科學探究能力。在科學社會學方面，“產業結構的變化”章節探討了產業與社會的相互關系。產業結構的變化不僅影響著經濟發展，還對社會產生廣泛的影響。產業結構的調整會導致就業結構的變化，不同產業對勞動力的需求不同，產業結構的升級可能會導致一些傳統產業的就業崗位減少，同時也會創造出一些新的就業機會。產業結構的變化還會影響區域發展的平衡，一些地區可能因為產業結構的優化升級而實現快速發展，而另一些地區可能因為產業結構相對落后而面臨發展困境。以深圳為例，從一個小漁村快速發展成為國際化大都市，在高新技術產業、金融服務、外貿出口、海洋運輸、創意文化等方面占有重要地位。深圳的產業結構升級轉換，不僅推動了當地經濟的快速發展，還吸引了大量的人才流入，改變了城市的人口結構和社會文化氛圍。同時，深圳的發展也對周邊地區產生了輻射帶動作用，促進了區域經濟的協同發展。4.3區域地理部分的HPS教育內容在人教版高中地理教材的區域地理部分，“區域發展對交通運輸布局的影響”等內容蘊含著豐富的HPS教育元素，從科學史、科學哲學和科學社會學的角度為學生理解區域發展與交通運輸的關系提供了多維度的視角。從科學史角度來看，交通運輸的發展與區域開發的歷史進程緊密相連。以京廣鐵路和京廣高鐵的建設歷程為例，1906年4月1日，京漢鐵路建成通車；1936年9月1日，粵漢鐵路建成通車；1957年10月15日，武漢長江大橋建成投入使用，原京漢鐵路與粵漢鐵路合并成京廣鐵路。2005年6月23日，京廣高速鐵路武廣段正式開工建設；2009年12月26日，京廣高速鐵路武廣段開通運營；2012年9月28日，京廣高速鐵路鄭武段開通運營；2012年12月26日，京廣高速鐵路京鄭段開通，標志著京廣高速鐵路全線開通運營。這一過程反映了我國不同歷史時期區域發展的需求和交通運輸建設的逐步推進。早期，鐵路建設受技術、資金等因素限制，建設歷程較長。隨著我國經濟的發展和技術水平的提高，高鐵建設得以快速推進。這讓學生了解到交通運輸的發展是一個不斷演進的歷史過程，受到不同時期經濟、技術、社會等多種因素的影響。從科學哲學角度分析，區域發展與交通運輸之間存在著深刻的辯證關系。交通運輸布局應適應區域發展的需求，同時，交通運輸的發展也會反作用于區域發展。區域的自然條件、經濟發展水平、人口分布等因素決定了交通運輸的需求和布局。在地形復雜的山區，為了克服地形障礙，交通線路的建設成本較高，線路走向和布局需要充分考慮地形因素。而交通運輸的發展又能夠促進區域間的聯系和交流，推動區域經濟的發展。青藏鐵路的建成，加強了西藏與內地的聯系，促進了西藏地區的經濟發展和社會進步。這使學生認識到事物之間是相互聯系、相互影響的，在分析區域發展問題時，需要運用辯證思維，綜合考慮各種因素。在科學社會學方面，交通運輸對區域社會的影響廣泛而深遠。交通運輸的發展改變了區域的社會結構和人們的生活方式。隨著城市軌道交通的發展，城市居民的出行更加便捷，城市的空間結構也發生了變化，城市的輻射范圍擴大，促進了城市周邊地區的城市化進程。交通運輸的發展還促進了區域間的文化交流和融合。京廣鐵路和京廣高鐵的開通，使得沿線地區的人員往來更加頻繁，不同地區的文化相互傳播和交流，豐富了人們的文化生活。此外，交通運輸的發展也帶來了一些社會問題，如交通擁堵、環境污染等。這些問題的出現，促使人們思考如何在發展交通運輸的同時，實現區域的可持續發展。區域地理部分的“區域發展對交通運輸布局的影響”等內容中，HPS教育元素豐富，通過對這些內容的學習，學生能夠從歷史、哲學和社會學的角度深入理解區域發展與交通運輸的關系，培養綜合分析問題的能力和社會責任感。五、高中地理教材融入HPS教育的方式探討5.1以案例為中心的融入方式5.1.1基于地理人物與假說的案例融入在高中地理教材中，以地理人物與假說為基礎進行案例融入是一種有效的HPS教育方式。以魏格納大陸漂移假說為例，魏格納在1910年的一次偶然中，發現世界地圖上大西洋兩岸的大陸輪廓非常吻合，南美洲東海岸的凸出部分與非洲西海岸的凹陷部分幾乎可以拼接起來。這一奇特的現象引發了他的思考，他開始收集地質、古生物、氣候等多方面的證據。在古生物方面，他發現大西洋兩岸的一些古生物化石非常相似，比如舌羊齒植物化石在南美洲、非洲、印度、澳大利亞等地都有發現，而這些地區現在遠隔重洋，在當時的認知中，這些植物很難跨越如此廣闊的海洋進行傳播。在地質方面，大西洋兩岸的巖石、地層和褶皺構造也具有相似性。基于這些證據，魏格納在1912年正式提出了大陸漂移假說，認為在遠古時期，地球上的大陸是一個整體，后來逐漸分裂漂移，形成了現在的大陸分布格局。將這一案例融入地理教材，能夠生動地展現地理現象的發現和形成過程，體現地理學科特色。在教學中，教師可以先展示世界地圖，引導學生觀察大西洋兩岸的大陸輪廓，讓學生自己發現其中的奇特之處，從而引發學生的好奇心和探究欲望。然后，介紹魏格納發現這一現象的過程，以及他為了驗證假說所進行的艱苦研究。通過這個過程，學生可以了解到科學研究往往源于對生活中細微現象的觀察和思考，科學家需要具備敏銳的觀察力和勇于探索的精神。接著，教師可以組織學生討論魏格納收集的證據，分析這些證據如何支持大陸漂移假說，培養學生的邏輯思維和證據意識。讓學生思考如果自己是當時的科學家，還會從哪些方面尋找證據來支持或反駁這一假說，激發學生的創新思維。通過這個案例，學生不僅能夠學習到大陸漂移假說這一重要的地理知識，更能深入理解科學本質。科學是一個不斷探索和發展的過程，科學理論的形成需要大量的證據支持，同時也需要科學家的大膽假設和嚴謹求證。科學理論并非一成不變，隨著新證據的出現和研究的深入，原有的理論可能會被修正或完善。魏格納的大陸漂移假說在當時受到了很多質疑，但隨著后來海底擴張學說和板塊構造學說的提出，為大陸漂移假說提供了更堅實的理論基礎，使其逐漸被科學界所接受。這種案例融入方式，能夠讓學生從地理人物的研究歷程中，感受科學的魅力和科學精神的重要性，提高學生的科學素養和對地理學科的興趣。5.1.2結合社會熱點與實際問題的案例融入在高中地理教材中，結合社會熱點與實際問題進行案例融入，是將HPS教育理念貫徹到地理教學的重要方式。當前，環境問題和資源開發等熱點問題備受關注，將這些熱點融入教材案例，能使學生深刻認識到地理知識與社會生活的緊密聯系。以全球氣候變化這一熱點問題為例，它是當前國際社會面臨的重大挑戰之一，與地理學科的多個領域密切相關。在地理教材中，可以引入相關案例，分析全球氣候變化的原因、影響以及應對措施。從科學史角度看，人類對氣候變化的認識是一個逐漸深入的過程。早期，人們對氣候變化的關注主要集中在局部地區的氣候異常現象。隨著科學技術的發展，科學家們通過對冰芯、樹木年輪、海洋沉積物等多種研究手段，逐漸揭示了全球氣候變化的歷史和規律。在20世紀，隨著工業革命的推進，人類活動排放的大量溫室氣體，如二氧化碳、甲烷等，被認為是導致全球氣候變暖的主要原因。從科學哲學角度，全球氣候變化問題涉及到科學研究中的因果關系和不確定性。科學家們通過大量的觀測和實驗數據，建立了氣候變化模型，試圖預測未來氣候變化的趨勢。然而，由于氣候系統的復雜性，模型預測仍然存在一定的不確定性。這就需要學生理解科學研究是一個不斷探索和完善的過程，科學結論具有相對性和局限性。在科學社會學方面，全球氣候變化對人類社會產生了廣泛而深遠的影響。它導致了海平面上升，威脅著沿海地區的城市和島嶼；極端天氣事件增多，如暴雨、干旱、颶風等，給農業生產、生態系統和人類生活帶來巨大損失。應對全球氣候變化需要全球各國的共同努力，涉及到政治、經濟、文化等多個層面。在教材案例中，可以介紹國際社會為應對氣候變化所采取的措施，如《巴黎協定》的簽訂，各國制定的減排目標和應對策略等。引導學生思考自己在日常生活中可以采取哪些行動來減少溫室氣體排放，培養學生的社會責任感和環保意識。再如資源開發問題，以我國的煤炭資源開發為例。我國是煤炭資源大國，煤炭在我國能源結構中占據重要地位。在教材中，可以通過案例分析煤炭資源開發對區域經濟發展、生態環境和社會生活的影響。從科學史角度，介紹我國煤炭資源開發的歷史變遷，從早期的手工開采到現代的機械化、智能化開采，煤炭開采技術的發展推動了煤炭產業的進步。從科學哲學角度，引導學生思考煤炭資源開發與可持續發展的關系，如何在滿足當前能源需求的同時，實現資源的合理利用和生態環境的保護。在科學社會學方面，分析煤炭資源開發對當地就業、經濟增長、環境污染等方面的影響。煤炭開采為當地提供了大量的就業機會，促進了區域經濟的發展，但也帶來了土地塌陷、水資源污染、大氣污染等環境問題。通過這個案例，讓學生了解到資源開發是一個復雜的社會經濟過程，需要綜合考慮多方面的因素，培養學生的綜合思維能力和可持續發展觀念。通過結合社會熱點與實際問題的案例融入，學生能夠運用地理知識思考社會問題，認識到地理科學在解決現實問題中的重要作用，增強學生的社會責任感，同時也提高了學生學習地理的積極性和主動性。5.2借助現代信息技術的融入方式5.2.1多媒體資源展示HPS教育內容在高中地理教學中，借助多媒體資源展示HPS教育內容是一種極具吸引力和實效性的方式。多媒體資源涵蓋圖片、視頻、動畫等多種形式，能夠以生動直觀的方式呈現地理科學史中的重要事件以及地理現象的演變過程，從而有效增強教學的直觀性和趣味性。以地理科學史中的“大陸漂移假說”為例，通過展示魏格納發現大陸輪廓吻合的相關圖片，以及他進行實地考察的歷史照片，學生可以更直觀地了解魏格納提出這一假說的背景和過程。配合動畫演示，將大陸漂移的過程動態呈現，從遠古時期泛大陸的形態，到逐漸分裂漂移，形成如今各大洲的位置分布，讓學生清晰地看到地理現象的演變，深刻理解大陸漂移假說的內涵。在講解“大氣的運動”相關知識時，利用視頻展示大氣環流的實際動態，結合動畫演示熱力環流的形成原理，將抽象的大氣運動知識轉化為直觀的視覺感受，幫助學生更好地理解大氣運動的規律。在介紹“地球的演化”時，多媒體資源能發揮更大的作用。通過播放科普視頻，展示地球從誕生之初的熾熱狀態，到逐漸冷卻，海洋形成，生命誕生，再到生物的進化和滅絕等一系列過程，讓學生仿佛穿越時空，親眼目睹地球數十億年的滄桑巨變。結合精美的圖片，展示不同地質時期的生物化石，如三葉蟲化石、恐龍化石等，以及相應時期的地球環境特征，使學生對地球演化的歷史有更深刻的認識。動畫則可以用于展示地球內部圈層結構的形成過程，以及板塊運動對地球表面形態的塑造，幫助學生建立起立體的空間概念。多媒體資源還可以用于展示地理學家的生平故事。在講述酈道元的故事時，展示他生活的時代背景圖片，以及他撰寫《水經注》時所游歷的山川河流的地圖和圖片，配合視頻介紹他的考察過程和學術成就，讓學生感受到地理學家的探索精神和對地理科學的熱愛。借助多媒體資源展示HPS教育內容，能夠打破時間和空間的限制，將復雜的地理知識和抽象的科學概念以生動形象的方式呈現給學生，激發學生的學習興趣，提高學生的學習效果，使學生更好地理解地理科學的發展歷程和科學本質。5.2.2在線學習平臺與虛擬實驗的應用隨著信息技術的飛速發展，在線學習平臺與虛擬實驗在高中地理教學中的應用為HPS教育的融入提供了新的途徑。這些現代信息技術手段不僅豐富了教學資源，還為學生提供了更加多樣化的學習方式，有助于提升學生的學習體驗和實踐能力。在線學習平臺為學生提供了豐富的拓展資料。教師可以在平臺上上傳與地理教材內容相關的科學史資料，在學習“地球的歷史”時，上傳地質學家們對地球演化研究的歷史文獻，包括早期地質學家對地層的劃分依據和方法，以及后來隨著科學技術發展，新的研究成果和理論的出現。學生可以通過在線學習平臺自主查閱這些資料，深入了解地球演化理論的發展歷程，拓寬自己的知識面。平臺上還可以分享科學哲學相關的文章和視頻，引導學生思考地理知識背后的科學本質和科學方法。分享關于科學研究中的實證主義、邏輯推理等方法在地理研究中的應用的文章，讓學生學會運用科學的思維方式去分析地理問題。科學社會學方面的資料也可以在平臺上呈現，在學習“城市化”時，分享關于城市化進程中社會結構變化、人口流動等方面的研究報告和案例分析，讓學生了解地理科學與社會的緊密聯系。虛擬實驗在地理教學中具有獨特的優勢。在學習“大氣的熱力環流”時，學生可以通過虛擬實驗平臺，自主設置不同的溫度、地形等條件，觀察熱力環流的形成和變化。學生可以改變某一地區的地面溫度，觀察空氣的上升和下沉運動，以及水平方向上的氣流流動，從而深入理解熱力環流的形成原理和影響因素。這種虛擬實驗的方式，讓學生能夠親身體驗地理現象的形成過程，培養學生的探索精神和實踐能力。在學習“洋流的形成”時，虛擬實驗可以模擬不同的海水溫度、鹽度和盛行風等條件，展示洋流的形成和分布規律。學生可以通過調整實驗參數，觀察洋流的變化，探究影響洋流的各種因素，提高學生的學習積極性和主動性。虛擬實驗還可以用于模擬一些難以實地觀察的地理現象，如火山噴發、地震等。通過虛擬實驗，學生可以觀察火山噴發時巖漿的噴發過程、火山灰的擴散范圍，以及地震發生時地面的震動情況和建筑物的破壞程度。這種模擬實驗能夠讓學生更直觀地了解這些自然災害的危害，增強學生的防災減災意識。在線學習平臺與虛擬實驗的應用，為高中地理教學融入HPS教育提供了有力的支持。通過在線學習平臺，學生可以獲取豐富的HPS教育資源，拓寬視野；虛擬實驗則讓學生能夠親身體驗地理現象的形成過程，提升實踐能力，使學生在學習地理知識的同時，更好地理解科學本質，培養科學素養。5.3課堂教學活動中的融入方式5.3.1問題導向式教學在高中地理課堂教學中，問題導向式教學是融入HPS教育的一種有效方式。通過精心設計問題，引導學生在解決問題的過程中，深入思考地理知識背后的科學史、科學哲學和科學社會學內容，從而培養學生的思維能力和科學素養。在學習“地球的歷史”時，教師可以提出問題：“地質年代表是如何建立起來的？”這個問題涉及到科學史內容，學生在探究過程中，需要了解早期地質學家對地層的初步劃分，以及隨著古生物學、放射性同位素測定等技術的發展，地質年代表不斷完善的過程。這使學生明白科學知識的積累是一個漸進的過程，是眾多科學家不斷探索和研究的結果。教師可以進一步引導學生思考：“在地質年代表建立過程中，科學家們遇到了哪些困難和挑戰？他們是如何克服的？”通過對這些問題的討論，學生能夠體會到科學家們勇于探索、堅持不懈的科學精神，培養學生的科學態度。從科學哲學角度，教師可以提出問題：“地球演化理論的發展過程體現了科學研究的哪些特點？”學生在分析這個問題時，需要思考地球演化理論從最初的假說，到不斷被驗證和完善的過程，從而認識到科學研究是一個充滿質疑、驗證和創新的過程，科學理論具有相對性和發展性。教師還可以引導學生思考：“我們如何判斷一個科學理論的正確性？”這有助于培養學生的批判性思維和邏輯推理能力，使學生學會運用科學的思維方式去分析和解決地理問題。在科學社會學方面，教師可以提出問題：“地球的演化歷史對人類社會的發展產生了哪些影響？”學生在探究這個問題時，需要思考地球歷史上的重大事件，如生物大滅絕、氣候變化等，對人類起源和發展的影響。通過討論，學生能夠認識到人類與地球環境的相互依存關系，增強學生的環境保護意識和可持續發展觀念。教師還可以引導學生思考：“在當今社會，我們應該如何利用地球演化的知識來應對環境問題？”這有助于培養學生的社會責任感和實踐能力，使學生能夠將所學的地理知識應用到實際生活中。在學習“大氣的運動”時，教師可以提出問題：“哈得來環流理論是如何發展起來的？”這個問題引導學生了解哈得來環流理論從最初的假設，到后來眾多科學家對其進行修正和完善的科學史過程。學生在探究過程中，能夠感受到科學理論的發展是一個不斷進步的過程，需要科學家們的共同努力。教師可以進一步提問：“在哈得來環流理論發展過程中，科學家們是如何運用科學方法的？”這涉及到科學哲學內容，學生需要思考科學家們如何通過觀察、實驗、推理等方法來驗證和完善理論，從而培養學生的科學方法意識。在科學社會學方面，教師可以提出問題：“大氣運動對人類社會有哪些影響？”學生在分析這個問題時，需要思考大氣運動與天氣、氣候的關系，以及天氣、氣候對人類生產生活的影響。通過討論，學生能夠認識到大氣運動與人類社會的密切聯系，增強學生對地理科學的應用意識。教師還可以引導學生思考：“在應對氣候變化的背景下，我們應該如何利用大氣運動的知識來制定相關政策？”這有助于培養學生的綜合分析能力和社會參與意識，使學生能夠從地理科學的角度為社會發展貢獻自己的智慧。問題導向式教學通過設置一系列富有啟發性的問題，引導學生深入探究地理知識背后的HPS教育內容，激發學生的學習興趣和主動性，培養學生的思維能力和科學素養，使學生在學習地理知識的同時，更好地理解科學本質，提高學生的綜合素質。5.3.2小組合作探究學習小組合作探究學習是高中地理課堂中融入HPS教育的重要方式之一。通過組織學生進行小組合作探究，能夠充分發揮學生的主體作用，培養學生的合作能力、溝通能力和綜合素養，同時將HPS教育內容有機地融入到探究過程中，讓學生在實踐中感受科學的魅力。在學習“產業結構的變化”時，可以組織學生以“某地區產業結構演變及其影響”為主題進行小組合作探究。在探究過程中，學生首先需要收集該地區不同歷史時期產業結構的數據和資料，了解產業結構的發展歷程，這涉及到科學史內容。通過分析這些資料，學生可以了解到該地區產業結構是如何隨著時間的推移而發生變化的，以及在不同歷史時期，產業結構的變化受到哪些因素的影響。在分析產業結構變化的原因時，學生需要運用科學哲學的思維方法，思考產業結構變化背后的內在規律和因果關系。產業結構的升級往往與科技進步、市場需求變化等因素密切相關，學生需要分析這些因素之間的相互作用，以及它們如何共同推動產業結構的演變。在探究產業結構變化對社會的影響時，學生則需要從科學社會學的角度進行分析。產業結構的變化會導致就業結構的改變，不同產業對勞動力的需求不同，產業結構的升級可能會使一些傳統產業的就業崗位減少，同時創造出一些新的就業機會。學生可以通過調查當地的就業情況，分析產業結構變化對就業的具體影響。產業結構的變化還會對區域經濟發展、社會文化等方面產生影響。學生可以研究該地區產業結構變化后，經濟增長速度、居民收入水平、城市化進程等方面的變化，以及這些變化對當地社會文化的影響，如人們的生活方式、價值觀念等方面的改變。在小組合作過程中，學生們分工協作，有的負責收集資料，有的負責數據分析，有的負責撰寫報告。通過相互交流和討論，學生們可以分享自己的觀點和想法，拓寬思維視野，提高合作能力和溝通能力。每個小組推選一名代表進行匯報，向全班展示小組探究的成果。在匯報過程中，其他小組的學生可以提出問題和建議，進行互動交流，進一步深化對探究主題的理解。在學習“城市化”時，也可以采用小組合作探究的方式。讓學生以“某城市的城市化進程及其帶來的問題與應對措施”為主題進行研究。學生通過實地調查、查閱資料等方式，了解該城市的城市化發展歷程，包括城市規模的擴大、人口的增長、城市功能的完善等方面的變化。在探究過程中，學生可以探討城市化進程中出現的問題，如交通擁堵、環境污染、住房緊張等，以及這些問題產生的原因。從科學社會學的角度分析這些問題對城市居民生活質量、社會穩定等方面的影響。學生還可以研究政府和社會采取的應對措施，以及這些措施的實施效果。通過小組合作探究，學生能夠更深入地理解城市化這一復雜的社會現象，認識到地理科學與社會發展的緊密聯系，培養學生的社會責任感和解決實際問題的能力。小組合作探究學習為學生提供了一個自主學習和探究的平臺，使學生在探究地理問題的過程中，深入理解HPS教育內容，培養學生的綜合素養，提高學生的地理學習效果。六、HPS教育融入高中地理教學的實踐案例6.1“農業區位因素及其變化”的教學設計基于HPS融合模式的六大環節，本研究對“農業區位因素及其變化”進行了教學設計，旨在通過具體的教學實踐，將HPS教育理念有效地融入高中地理教學中，提升學生的學習效果和科學素養。在“演示現象”環節，教師可以展示不同地區農業生產的圖片或視頻，如東北平原的大規模機械化小麥種植、江南水鄉的水稻種植、云南的花卉種植等。讓學生觀察這些農業生產場景，思考不同地區農業生產類型和方式存在差異的原因，從而引出本節課的主題——農業區位因素。通過展示實際的農業生產現象，能夠讓學生對農業區位有一個直觀的認識，激發學生的學習興趣和探究欲望。在“引出觀念”環節，教師引導學生表達自己對農業區位因素的初步認識和想法。鼓勵學生結合自己的生活經驗和已有的知識，思考影響農業生產的因素有哪些。有的學生可能會提到氣候、地形等自然因素，也有的學生可能會想到市場、交通等社會經濟因素。教師對學生的觀點進行總結和梳理，為后續深入學習農業區位因素奠定基礎。這一環節能夠充分調動學生的思維，讓學生積極參與到課堂討論中，培養學生的自主思考能力