摘要：History of Science（科学史，简称HOS）是一门研究科学知识发展过程、科学思想的演变以及科学实践的历史的学科。它探讨了从古至今科学如何随着时间而发展，包括重要的科学发现、理论的形成和变革，以及这些变化是如何受到社会、文化、经济和政治等因素的影响

History of Science（科学史，简称HOS）是一门研究科学知识发展过程、科学思想的演变以及科学实践的历史的学科。它探讨了从古至今科学如何随着时间而发展，包括重要的科学发现、理论的形成和变革，以及这些变化是如何受到社会、文化、经济和政治等因素的影响。

科学史不仅关注科学理论和实验方法的具体内容，还关注科学知识是如何被创造、传播和接受的。它涵盖了广泛的领域，包括但不限于：

科学思想的起源和发展，例如古希腊的自然哲学、中世纪的科学思想以及文艺复兴时期的科学革命。

科学理论的演变，如牛顿力学、达尔文的进化论、量子力学和相对论等。

科学实践的历史，包括实验方法的发展、科学仪器的使用以及科学实验的设计。

科学与社会的关系，探讨科学如何影响社会结构、文化观念和日常生活，以及社会如何塑造科学的发展。

科学共同体的形成，包括科学机构、学术期刊和科学会议等。

科学史的研究有助于我们更深入地理解科学知识的本质，认识到科学不是孤立和静态的，而是在不断的变革和发展中与社会相互作用的结果。此外，科学史还能够激发学生对科学的兴趣，帮助他们建立更加全面和深入的科学观念。

在物理学教育中，科学史（History of Science, HOS）教学方法的提出可以追溯到19世纪末和20世纪初，但物理教育研究领域的正式建立要等到二战后。国际历史、哲学和科学教学小组的成立以及《科学与教育》杂志的创刊，标志着这一领域的重要进展。

Thomas Becker, M.H., Heidemann, L.A. & Lima, N.W的研究History of Science in Physics Education in the Last Decade: Which Direction We Are Heading?（近十年物理学教育中科学史的发展方向：我们正朝着哪个方向前进？）讨论了在物理学教育中纳入科学史（HOS）的重要性，以及这一领域的最新研究进展。

一、研究方法和研究问题

科学史在物理学教育中的重要性已经被倡导了很长时间，但其实际的教学应用和研究进展尚未明确；当代教育面临的全球性挑战，如社会问题、科学教育的新理论、方法论和认识论的发展；教育研究领域中对于科学史的持续关注，以及它在学生学习多个维度上的贡献。

研究调查的样本是过去十年内发表的关于物理学教育中科学史使用的学术文章。样本量为32篇从 1286 篇相关文章中筛选出来的的实证研究文章。作者通过以下系统综述研究步骤得出文献分析样本：

主题确定与研究问题选择：确定研究关注的历史科学在物理学教育中的应用。

纳入和排除标准制定：基于Teixeira等人2012年的研究，采用相同的标准来选择相关的学术文章。

文献搜索与选择：在ERIC、SpringerLink和Wiley InterScience等平台上使用关键词搜索相关文献，并根据标题、摘要和关键词进行初步筛选。

文章排除：通过阅读文章的标题、摘要和关键词，排除与研究主题不相关的文章。

数据分析：对选定的文章进行内容分析，提取研究目标、教学背景、使用的研究和教学方法、主题和结论等信息。

文章对现有研究的目标、使用的理论和教学方法进行了分类和总结，这有助于理解当前研究的主要趋势和焦点。具体内容可以在“Article Analysis”部分找到，作者构建了一个表格来分析每篇文章的目标、教学背景等（"To analyze the 32 empirical research studies on the use of HOS in physics education..."），具体研究问题如下：

这些研究的目标：物理课使用HOS的实证研究的主要目标是什么？

调查背景：在哪些教学背景下，即教育水平和物理主题，HOS在物理教育中最常用？

研究方法论：在物理教育中使用HOS的实证研究中，最常用的方法是什么？

教学方法论：在实施物理教育中使用HOS的实证研究中，主要使用的教学方法是什么？

结果和结论：物理课上使用HOS的实证研究的主要结论和发现是什么？

二、现有研究的内容分析

这些研究的目标：物理课使用HOS的实证研究的主要目标集中在认识论/哲学维度（16项研究）、情感维度（12项研究）和概念维度（10项研究）。没有研究目标专注于程序性知识维度。此外，也没有文章旨在讨论本文引言中提到的新兴议程（例如去殖民化、社会正义和后真相等）。

原文位置："Research objectives There are more research studies with objectives related to the epistemic/philosophical dimension (n = 16)...None of the articles aim to discuss emerging agendas as mentioned in the introduction of this article."

调查背景：HOS在物理教育中的使用最常出现在基础教育背景中，涉及的物理主题包括力学、电磁学和现代物理学。基础教育是19项研究的焦点，而高等教育是13项研究的焦点。没有研究报道在非正式环境中实施的情况。（如课后服务）

原文位置："From the reviewed empirical researches, it is concluded that the use of HOS is primarily investigated in basic education contexts (59%), as evidenced in 19 articles..."

研究方法论：在物理教育中使用HOS的实证研究主要是定性研究。32篇审查的文章中，28篇完全是定性的，只有1篇完全是定量的，其余3篇采用了混合方法。

原文位置："In summary, empirical research on the use of HOS in physics classes is predominantly qualitative. Out of the 32 reviewed articles, 28 articles are entirely qualitative..."

教学方法论：在实施物理教育中使用HOS的实证研究中，主要的教学方法包括讲授法（19项研究）、小组活动（14项研究）、阅读/写作活动（11项研究）。此外，还有7项研究促进了课堂讨论，8项研究包括了实验活动。

原文位置："Among them, expository lectures stood out in 19 articles (59%), and group activities were mentioned in 14 articles (44%)..."

结果和结论：物理课上使用HOS的实证研究的主要结论和发现是，HOS有助于促进学生对科学的兴趣和与自然科学相关的知识发展；HOS促进了概念学习，尽管具体促进学习的元素在研究中没有被调查；研究结果表明，HOS有助于形成对自然科学更成熟的认识，尽管在教学方法和学习结果之间存在一定的不匹配。

原文位置："The majority of the findings and conclusions reported in the articles pertain to the Conceptual dimension (n = 21), with fewer references to the epistemic (n = 17) and emotional (n = 13) dimensions...there is consensus that HOS fosters students’ interest and the development of NOS-related knowledge; HOS promotes conceptual learning..."

三、根据现有研究可做的未来选题

依据文中提出的差距，以下是三个可能的研究选题，以及它们的对比评述：

选题一：科学史在物理学教育中促进程序性知识学习的实证研究

原文差距：研究表明，HOS在物理学教育中的应用与程序性知识之间的联系较弱，没有足够的研究关注这一领域。

研究内容：探索科学史如何被整合到物理学教育中，以提高学生的实验技能和科学方法。

可行性分析：此选题具有较高的可行性，因为它填补了现有研究的空白，并且可以采用实验设计来评估科学史对程序性学习的具体影响。

选题二：科学史在物理学教育中与社会正义议题的结合研究

原文差距：尽管科学史在教育中有持续的关注，但缺乏与新兴议题如社会正义的结合。

研究内容：研究如何通过科学史的教学来讨论和促进社会正义，例如通过强调历史上被边缘化的科学家的贡献。

可行性分析：此选题具有社会相关性，但可能需要创新的教学方法和课程设计。它的挑战在于如何将历史案例与当前的社会正义议题有效连接。

选题三：科学史在物理学教育中对批判性思维和科学态度的影响

原文差距：虽然有共识认为HOS可以促进学生兴趣和自然科学相关概念的学习，但关于它如何影响批判性思维和科学态度的具体元素尚未被研究。

研究内容：评估科学史教学如何影响学生的批判性思维能力，以及他们对科学方法和科学知识的态度。

可行性分析：此选题直接关联学生的学习过程和认知发展，可能需要定性和定量相结合的研究方法。它的实施可能较为复杂，但能够为教育实践提供深入见解。

对比评述：

社会影响：选题二与当前的社会议题紧密相关，可能在教育政策和课程设计上产生较大影响。

研究深度：选题三可能需要更深入的心理学和教育学理论支撑，以准确评估批判性思维和态度的变化。

创新性：选题一在物理学教育领域较为新颖，因为它探索了一个较少被研究的领域，即程序性知识。

每个选题都有其独特的价值和挑战。选题一可能更容易获得实证数据，选题二和三则可能在理论上和实践上提供更丰富的洞见。研究者应根据自己的研究兴趣、资源和背景来选择最合适的选题。

参考文献：

Thomas Becker, M.H., Heidemann, L.A. & Lima, N.W. History of Science in Physics Education in the Last Decade: Which Direction We Are Heading?. Sci & Educ(2024). https://doi.org/10.1007/s11191-024-00537-9

来源：鑫鑫说科学