韩国首尔延世大学安德伍德国际学院
收到的日期: 2017年1月25日;接受日期:2017年2月20日;发布日期: 2017年2月27日
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本文介绍了一种面向非理科专业本科生的科技史(HST)课程内容块教学方法。我建议从宇宙学开始课程，因为这个部分提供了一个广阔的历史视角，以及一些与现代科学方法相关的主题和有争议的问题，并且可以通过科学本质(NOS)的镜头来看待，它允许学生从认识论上反映所讨论的问题。我意识到必须收集和合并的信息量既庞大又太具体，所以我建议一些方法来补充和更新所包含的内容。强调了科学素养课程的作用和重要性，以及它们如何应用于非科学专业。调查数据显示学生对课程的总体满意度，并反映出教学中需要考虑的一些问题。
历史科学与技术、宇宙学教学、非理科专业的科学教育、科学的本质。
传统上把知识分为两大类——科学和科学人文学科是一个古老的问题[1]。传统上，人文学者被认为是科学界的一部分，应该与物理和自然科学家分开。这些刻板印象可能是合理的，因为方法和目标社会科学人文学科(SSH)和科学、技术、工程、数学(STEM)不同。然而，现有科学学科的概念和意义是多变的，SSH与STEM之间的距离逐渐缩小。对科学素养课程的要求越来越高教育创造了一个SSH和STEM学科之间的界限正在消失的现实，人们需要正确理解科学的本质(NOS)和对科学知识的认识论反思，才能在科学和技术主导的世界中导航。
文理学院为提高科学素养的作用提供了广泛和多学科的方法，可能是重新思考非理科专业的科学素养教学的平台。文科和理科教育的核心是传授一般知识和发展一般智力。然而，非理科专业学生在科学知识方面的需求仍难以适当纳入，应以跨学科方式予以支援[2]。在他的书中，费拉尔[3.他认为，文理学院提倡的是一种学习和认识的态度，而不是特定的知识，例如，化学系欢迎历史课，而文学系需要定量方法。
国际研究、比较文学和科学素养课程的最佳教学方法一直存在争议文化，经济学，政治科学国际关系、亚洲研究、正义和民事领导等)。我们不讨论科学素养课程教学的要求和意义，我们可以参考Nelson [4]，德布尔[5]，诺里斯等人。[6]，或者将科学信息或科学知识纳入HST课程的局限性是什么，我建议结合科学史和科学哲学的方面，并通过教学科学内容的例子宇宙学块。本课程的设计原则和论证，证明创建HST课程和在其中教授宇宙学的合理性，将分别在下一节中展示。我们使用Kragh 's [7他将宇宙学精确地描述为一门“有潜在问题的科学，其中哲学(有时是宗教)性质的问题不能与科学问题、观察和理论明确分开”。“在非科学专业的课程教学中，宇宙学似乎是一个理想的候选人，可以研究承认NOS的概念以及科学知识的解释。”
让学生学习NOS常被引用为科学教育的目标[8-11]。Bell等人在一份集体工作中提出了一份非常完整的参考书目，应单独提及，作为提供与教学和学习NOS相关的研究清单。[12]。尽管在接下来的15年里出现了关于NOS的新研究，但我们认为参考书目仍然是NOS主要原则的核心，因为科学教育的目标是相似的。
理解科学与社会之间的联系对于科学专业的学生来说是至关重要的，这可以通过在科学课程和科学教育中实施科学史和哲学来实现[13-15]。如在科学教学中纳入科学史/哲学和NOS的例子已被证明有效，例如在遗传学等科学学科的教学中[16，17]，以及物理和光学[18-21，对于非理科专业的HST教学是很棘手的。为了不仅获得科学史/哲学知识，而且获得对基础科学的理解，在课程教学中选择什么样的相关信息以及建议哪些有意义的方面的问题尚不清楚。
向学生介绍某些发明的历史是有价值的，但简单地按时间顺序列出历史事实可能无助于学生理解历史背景和NOS的含义。例如，在许多天文学教科书中，它的历史发展是以轶事的方式列出的[22]。同样重要的是，要考虑如何正确地展示现代科学最有价值和最有影响力的方向。所有专业的NOS方法表明了相互作用和好处，例如，在媒体对科学的批判性评估中。每天在媒体新闻推送中出现的大量与科学相关的信息应该在认识论上得到反映，即使这些信息没有被准确地理解。为了避免任何误导性的解释，鼓励学生考虑NOS的基本概念，这导致了对媒体所代表的科学内容的批判性评估[23-25]。我想强调的是，在非理科专业的HST教学中，NOS可以作为一种教学前提，以响应更广泛的目标，例如与文理学院的教育有关。同样，NOS方法在科学教学中似乎更有效，因为科学证据有限，而且局限于某些主题。
对跨/多学科HST教学方法的研究论文进行简要的书目分析，应从该领域最有价值和实用价值的书籍开始，即《国际历史、哲学和科学教学研究手册》[14]。手册的结构和内容遵循其广泛的跨学科方法，并与我们关于科学素养课程教学中STEM和SSH学科不必要的强烈分离的论点相匹配。广泛的讨论被合并成三卷，是巨大的和令人难以置信的重要，使手册同样实用的科学素养课程教学科学和非科学专业。特别注意与宇宙学有关的文章[7]和天文学[22]，以证明为缺乏科学背景的SSH专业学生开设宇宙学单元的合理性。
许多研究都提倡提高非科学专业和特定科学领域学生的科学素养以及与之相关的教学方法。我选择了其中几个作者提出了类似的方法和方法，以促进和有效地传达科学素养。Jin等人。[26他区分了科学素养的三个组成部分:(1)知识，(2)探究，(3)欣赏。这些组成部分与我们的建议相一致，即结合(1)需要传达的基础科学知识，(2)使用内容块的策略，以及(3)科学与社会之间的联系，因为对NOS的理解和对科学知识的解释可能是面向未来的，并可能应用于公共政策。此外，与内容块类似的命名查询单元或查询项目的想法已被证明是有效的[27-29]。Goff等人提倡提高非专业学生的化学科学素养。[30.]。本研究应用于教学经验中，借用了“科学是什么和科学不是什么”的论点，强调科学是社会和文化价值观的产物，而科学理论随着新数据的出现而变化，通常与偶然效应有关。作者通过研究所有文明的化学现象，成功地提高了学生对这个问题的理解。吉尔(31]在大型讲座中分享如何提高学生对非专业科学课程的参与。对我们的研究最有用的结果是，学生花更多的时间分析和综合信息，而不是记忆信息。吉尔的结论是，尽管建议要改变教学活动，但学生更喜欢标准的讲座和视频剪辑。有趣的是，Hottecke等人的研究。32]提出了一种完全不同的方法，并声称学生通常只对阅读文本或听讲座没有什么兴趣，因此，在探究教学方法的基础上，促进一些小组活动，增强了学生对科学的兴趣。我们可能会认为，在传统的讲座和学生的课堂活动之间取得平衡将有助于在HST课程教学中取得良好的效果。
在科学素养课程教学中值得实施的另一个组成部分是多元文化主义。西方科学及其历史传统上被认为是全球范围内科学发展的核心，并相应地呈现出来。然而，在HST教学中，多元文化似乎是一个需要考虑的出发点。Dagher [33)认为西方科学“可以与本土知识体系相协调”。这一陈述对作者(具有西方科学传统背景)来说至关重要，因为他们的教学实践发生在韩国大学。对西方科学传统的论证仍然是合理的，但是，有必要包括与东方科学传统有关的信息。
通过对文献的简要分析，文理学院非理科专业的科学素养课程教学对于(1)获得NOS概念和科学知识是至关重要的，与专业无关;(2)激发学生研究科学信息的兴趣，寻找对科学信息进行认识论反思和解释的方法;(3)理解科学与社会的联系。
教学策略
宇宙学的核心是我们试图创建一个合理的、方法论上可接受的模型，并将其应用到HST课程的教学中。在HST课程中，我倾向于首先介绍block，因为它涉及到一些人类一直在问并试图回答的关于宇宙的基本问题。外面有什么?宇宙意味着什么?在这个无限的宇宙中，我们是孤独的吗?宇宙是无限的还是有边界的?了解宇宙的实际目的是什么?人类进入外层空间的局限性是什么?人类是应该进入宇宙，还是应该留在地球上?扩大对宇宙的认识会使人类走向终极真理吗? What does the ultimate truth mean? There could be an infinite number of questions related to the cosmos and the universe. Such questions demand to be addressed but even when the best thinkers and scholars are able to solve one puzzle, many more unanswered questions appear.
人类对接近真理的好奇心，而不是像人们认为的那样出于功利的目的，是促使人们不断观察和探索宇宙的动力。这些问题可以用来理解科学的思维方式和NOS。
在宇宙学板块中，我建议包括与宇宙相关的观察如何促成“可获得的力量”概念的问题，我们指的是有用的科学知识。考虑到基本的哲学问题及其对宇宙的情感意义，宇宙学作为一门通常在其实际用途方面受到质疑的科学学科。我们假设，科学理论的意义及其对大爆炸、宇宙膨胀、暗能量和暗物质以及潜在宜居行星的影响可能会得到检验。在这种情况下，我们建议强调有用的科学知识的概念，当它从一个国家的发展导致进步的角度来看时，而科学和技术进步是基于理解理论和实践之间的联系。
我主张以学生为中心的教学策略，包括学生充分融入教学过程。当使用这种方法时，教授被认为不是一个信息来源，而是一个管理者和助手，在提出单元和讨论问题时，这些问题将被事先研究和准备，然后在班会上提出。以学生为中心的教学的好处是众多的，并在文学［34-38]。简单的信息传递不是现代教育环境的选择。露丝(39]指出，教师现在也扮演着合作者的角色，在学习过程中扮演着伙伴的角色。在课堂上，学生们正在学习如何自己寻找信息，这也反映在社会上，由于现代技术提供的广泛、丰富和多样的信息，现在比以往任何时候都更能自我学习。据此，Hottecke等人的研究[32]建议尽量减少引导科学探究的教学方法，并提倡各种角色扮演活动，以补充以学生为中心的策略。角色扮演活动在历史课上被广泛应用，在科学史课上也取得了积极的效果[40，41]。
我们认识到，宇宙学部分无法完全涵盖，但代表了在这一广泛的科学主题中触及最重要和最有影响力的发展的尝试。
第二个策略是科学内容解读策略，这是区分复杂性、历史背景、分析和理解相关材料的工具包。这种策略不同于按时间顺序叙述的教学方法(按时间顺序叙述我们在不同时期的常识状况的事实)，从历史的角度建议对科学材料进行回答，而按时间顺序叙述的教学方法则与关于太阳系、引力、相对论、宇宙等主题的当代知识形成对比。为了实现这一目标，我们可能会建议学生在网上找到额外的解释性服务和资源。在科学内容解释中，我们建议包含可视化。例如，在宇宙中发生的过程的可视化(例如大爆炸，超新星)有助于发展我们对这些问题的看法。我们可以将现有的技术视为工具，使我们能够在更大的范围内说明流程。我们建议广泛使用应用程序或软件来创建、构建和模拟想法和感知，使它们可视化和可实现。
传统的按时间顺序叙述在提供现代之前的宇宙学方法的信息时是合理的，大约是20世纪之前的科学史th尤其是21岁圣世纪。从古代伟大文明时期开始的历史远景来看，由于此类历史人物的数量相对有限，在科学和哲学领域中，最重要的人物的名单是可能的，他们改变了人们对自然的现有看法。相比之下，当我们讨论各种各样的科学方法和现代宇宙学的复杂性时，按时间顺序的叙述并没有在系统化信息方面提供太多帮助。事实上，为现代宇宙学领域做出贡献的科学家的数量正在急剧增加。我们必须进一步考虑，当新的科学理论或发现出现时，现有的知识是如何出人意料地过时的。相反，最近一份关于引力波探测的报告[42]，证明了主要基于印象和解释的理论和预测，如广义相对论，也可以在新的证据出现时得到证实。因此，必须仔细考虑理论框架和各种形式的间接证据，因为它们有时可以在无法获得可观察证据的情况下提供答案。我们建议在形成宇宙学观点时考虑这种方法。
另一个战略是科学民主化，这将打破SSH和STEM之间的界限，为更广泛的贡献和多学科合作打开大门。宇宙学作为一门学科不应该只与科学专业(如天文学、物理学或数学)相关，而应该对非科学专业的学生开放。我们注意到，没有科学背景的学生通常会避免这样的问题，有时甚至放弃任何进一步研究宇宙学相关主题的尝试。我们的目标是让学生对获取宇宙信息充满信心，在试图理解宇宙的复杂性时减少恐惧。事实上，宇宙学理论的绝对数量肯定表明了对宇宙的争议和缺乏充分的理解。我们不能保证学生对宇宙学的理解会很清楚，或者他们所有的问题都会得到解决，但我们应该努力让学生对宇宙学产生足够的兴趣。
HST课程的设计原则
结合自己教授多门历史和HST课程的经验，我建议通过内容块的方式为非理科专业的学生教授HST课程。思维导图有助于可视化地组织信息，其中核心元素是NOS的概念(图1)。在特定的课程中，我们提倡以下内容块:1)宇宙学，2)进化与遗传学，3)认知科学，其中NOS的概念可能贯穿整个课程。每个块都被认为是一个带有分支的顶级分层关键元素。根据不同专业提供的与学生需求相关的特殊知识或特殊的科学素养要求，课程的单元及其分支的数量是灵活的，可以与额外的专业相结合。例如，我们最近关于认知科学块的语言成分教学的研究，可以应用于语言学专业学生的教学[43]。然而，考虑到本科生3学分课程的常见形式，包括大约12周的讲座和辅导课，不包括期中和期末考试的几周，我觉得所呈现的区块和分支的数量是最佳的。内容块及其分支彼此相关，可以按照特定的顺序教授，并且可以相互补充。
图1:科技历史课程思维导图
由于HST课程所包含的内容和主题安排不同于学生所上的大多数历史课程，我决定通过课堂调查来评估学生的满意度，以收集他们对课程的看法的数据。调查问卷在韩国延世大学英语语言安德伍德国际学院HST班的三组学生中分发。采用李克特10分制，从0(完全不同意)到10(完全同意)，学生们对HST课程的各个方面的陈述做出了回应，而不仅仅是宇宙学部分。共收到68份调查，不包括未完成或不正确完成的调查。HST课程是共同核心课程的一部分，学生有义务学习。所有的学生都是SSH专业，他们中的大多数人只有很少的科学背景或只有小学或中学的非常基本的认知。大多数受访者是19至21岁的女学生(78%)。
我们提供盒须图，显示中位数和四分位数的反应。在图2及3我们按性别列出了学生对课程满意度的统计细目。男生对课程的满意度较高，对课程的理解程度也相对较女生高。此外，对于男生来说，课程内容似乎没有那么复杂。我们假设，在韩国，女学生受到了关于女性在科学中所扮演角色的刻板传统观念的影响，因此她们“不能”理解课程内容，而不是实际的情感和学习问题。
图2:学生对课程安排的满意程度(男性)
图3:学生对课程安排的满意程度(女)
拟议的科学民主化战略可以应用于缩小科学领域的性别不平衡，并为如何在性别文化差异的情况下更吸引女性参与科学提供建议。此外，年级成绩通常不受性别的影响。正如它意识到的那样，这一突然的说法应该得到相应的证明，我们计划在未来的研究中着眼于这一方向。
大多数学生能够将课程内容与当前社会对理解科学现象的需求联系起来。尽管如此，他们发现很难将课程内容想象成一个整体，并正确放置内容块。作为一种解决方案，我们认为通过内容块组织课程的思维导图应该更精确地解释，并在每节课的上下文中展示，或者至少在从一个块到另一个块的过渡中展示。对NOS的核心要素也应予以更多的强调和展示，以加深对NOS的理解。总的来说，学生们表示对课程内容有适当的理解，尽管讲座中涉及的主题和信息很复杂。一个重要的观察结果是，学生们一致认为，课程组织和讲座中呈现的材料，增强了他们对所讨论主题的理解。另一方面，并不是每件事都很清楚，尤其是在认识宇宙学理论的模式方面。这些话题仍然难以理解。我不会说这是由于教师没有正确地教育学生，而是建议指出一些需要考虑的方向，并提出一些关于NOS的问题，以及它们在宇宙学领域中多学科方法的实施。
我承认，许多学生都是新生，因此对大学课程的组织没有太多的经验，即使调查是在上课的最后一周完成的。否则，大一新生就是我们必须教的听众。我承认，在大一新生锁定专业之前，让他们接触共同核心课程的内容非常重要。未来的研究应该确定如何为大学早期学生的HST教学提供指导。
从学生对调查的反应和通过积木教学HST课程的经验来看，我发现学生对课程内容和安排感到满意和有帮助。我的目标不仅是传递信息，而且是激发批判性思维，并鼓励学生在讨论问题时找到自己的解释。我得出的结论是，科学理论和发现使人类对技术创造的新现实有了更高的接受度。应该提倡停止怀疑，以便提出新的论点和新的科学理论，这可能使我们能够跳到我们对世界、宇宙和人类的认知的下一个阶段。随着时间的推移，宇宙的视野变得更加广阔，所以现在人类可以利用现代技术看到宇宙的上方和上方。技术最终能够代替我们参与科学研究的过程，这个想法听起来很合理。下一代人的使命将是提供适当的解释和新的想法。
我相信，通过内容块教授HST课程将帮助教育者区分科学技术是如何从古代发展到现代的，以及这些变化是如何发生的，以及其他哪些意想不到和不可预测的结果可能会随之而来。文献表明，对科学思维方式的理解以及对科学知识和NOS的理解反映了科学对话的连续性[15不分专业的所有人。我意识到，确定广泛的科学领域或内容块，如宇宙学，遗传学和进化，认知科学，如所提出的，可能被认为是一个逻辑组合。
这种对科学知识的正确解释和确定科学与社会之间的联系的可互换组合，仍然是通过在SSH和STEM之间建立桥梁来教授这门HST课程的多学科方法的结果。宇宙学板块似乎是一个合理的候选人，它传达的信息是，通过理解NOS，科学发现和发明的历史和哲学背景，将非科学专业的学生与科学相关的主题联系起来，这是一个掌握基础科学的工具包，即使它在未来如何使用无法精确预见，最终也会导致进步。
我们的目标是提出问题，而不是提供答案。学生们试图从认识论上进行反思，并得出一个结论:找到一些答案会产生更多未回答的问题，这反过来又会导致人类产生创新并适应创新。科学认知的可变性依赖于技术，并带来了新的理论和知识的转变。宇宙学的建议块是一个基本的和普遍的主题在现代科学。在HST课程中讨论宇宙学可以让学生获得基本的科学知识和对科学本质的基本理解;体现了高等教育在推进科学素养课程建设方面的要求;并满足了当代社会对科学知识更新的要求。
承认无知，虚心开放，对科学知识持灵活的态度，使学生能够适应新形势，跟随科技进步的道路走向未来。
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