培根的归纳主义科学方法论认为科学探究从观察开始，科学认识的基本程序是通过观察、测量和实验，获得经验事实性的知识，然后通过归纳与假说，上升到定律，再逐渐形成理论。这一理论的基本认识程序是：事实-定律-理论。迄今为止，我国中学科学课程基本上一直采用这种科学方法论。而科学哲学家波普尔认为科学的发展是由问题开始的，在提出问题后，接着提出猜测性的假说，然后用观察和实验来检验。波普尔主张科学认识的程序是：问题-试探性假说-批判与检验。近年来，由于科学实践哲学、SSK 和女性主义科学哲学研究的兴起，主张“科学研究始于机会”。这种理论认为，没有机会，科学家不会意识到问题；没有机会或者研究条件不具备，即便意识到问题，科学家也无法进行真正的研究。观察、问题和机会共同形成一种科学研究的起点性链条，形成实践性的科学研究的解释学循环：通过机会性寻视，我们在评估自己和同行所掌控的资源的基础上，通过先前的实践寻找到合适的研究项目或者问题；通过问题，我们去更加具体地实践，并且观察到新的差异，推进原有的研究；在原有研究推进的基础上，我们通过实验室中的科学家社会协商的实践，寻找研究的新机会。
科学哲学关于科学方法的归纳与反归纳之争是告诫人们这些方法欠完备，并不是说要摒弃归纳法的应用。我们要强调的是科学方法的多元化。中学科学课程是学生接受科学教育的开始，也是他们掌握基本科学方法的开始。学生探究和领悟科学知识过程本身，是尝试、使用和熟练科学方法的主要途径。
HPS教育，为学生学习和理解科学方法提供了又一个平台，科学史上的每次重大进展和发现都离不开缜密、特殊的科学方法。伽利略（G·Galilei）是以论证的方式说明自由落体的速度与质量无关，当时真空技术尚未发展，伽利略的推理不是以实验数据为基础，而是运用假说、逻辑推理和数学推理相结合的方法揭示了自由落体定律的奥妙。欧姆（G·S·Ohm）应用电流与热传导相类比的方法总结出欧姆定律；法拉第（M·Faraday）由电生磁逆向思考到磁生电，通过反复实验研究，最后得出电磁感应定律；等等。HPS使学生既了解科学家是怎么做的，也学会了自己应该如何去做，使科学方法的教育更具有操作性，而且促进了学生对科学方法本质的了解。
2.HPS与科学知识建构
如诺斯鲍姆所指出的，科学哲学与科学史在科学教学中的渗透对于科学知识的学习目标的实现也十分必要，因为，任一学科的教学都应充分反映这一学科的特殊性质，而后者则就显然直接关系到了学科的本质。正如诺瓦克（J·D·Novak）所指出的：“任何教授科学内容的过程，不考虑科学概念网络间的复杂性，不投入它的本质，这种教学注定要失败。我们的教学提供的是意义化的学习，而不是逐字或死记的方式。”进而，在不少学者看来，就如很好地了解历史对于理解一种文化传统或社会习俗（如婚姻习俗）有着特别的重要性，我们在此也应明确肯定科学史对于深刻理解科学的特殊重要性。这就正如着名物理学家、哲学家马赫所指出的，只有通过对于相关历史的考察，我们才能置身于相关的思想传统之中，才能真正理解相关的科学概念以及它们借以获得意义的理论框架是如何历史地得以形成的。弗兰克（L·Fleck）断言：“不存在非历史的理解，也就是说，与历史相分离的理解。”显然，这事实上也就更为清楚地表明了科学史对于科学学习与科学教学的特殊重要性。
杜西尔（R·A·Duschl）指出，传统科学教育强调的是把科学当作“辩护知识”的过程，强调验证我们已经知道的，至于科学知识如何产生，则不去注意。但是科学知识的本质包含了两个层面：视科学为“辩护知识”（justifying knowledge）的过程：强调我们知道什么。例如以教师讲解或教科书写明的方式，权威地认为某事是真实的，或以断言（assertive）的方式要学生去了解。视科学为“发现知识”（discovering knowledge）的过程：强调我们如何知道。
例如解释科学家如何得知一个科学理论，或说明某个科学理论产生的情境。
纳塞斯安（N·Neressian）指出，以辩护的方式描述科学事实、理论或原理，在学生已经具有正确的概念框架时是有用的，但是在概念的起始学习中则会发生问题，尤其以“定义”的方式呈现科学理论，会造成如同学习语言一般，只是记忆与复述。另一个问题是，如果没有说明科学家是如何发现一个科学理论，或某个科学理论（知识）之所以产生的情境，学生可能会认为知识的成长是一个常态的、线性累积过程，一种新的事实、理论不断加成的过程。米拉（R·Millar）和德莱弗（R·Driver）指出，科学教学以单纯累积的方式介绍科学知识，会导致学生对科学学习抱有不正确和简单化的观点。吉尔（D·Gil）和索洛贝斯（J·Solbes）强调必须让学生了解科学学习是新旧范式的转变，包括概念及方法学的转变，唯有让学生了解这种转变，才能真正了解科学知识的建构本质。
概念转变理论（Conceptual Change Theory）有效地解释了以往的学习理论没能解释的学习（尤其是科学学习）发生的机制问题，它在许多国家科学教学中得到广泛应用。概念转变理论与科学哲学有直接的关系，因为除了认知科学理论作为其理论基础以外，它的另一个理论基础就是科学哲学中关于概念转变和概念生态（conceptual ecology）的理论；另外，概念转变理论与科学史也联系紧密。一些研究表明，学生有很多前概念与科学史是相平行的，也有研究者指出学生科学概念的转变与科学革命相似。
如果我们相信，影响学习者最重要的因素就是学习者本身的认知结构，那么教师在科学教学上就应该先了解学生本身所持有的想法及学习的困难所在。而通过比较学生的想法与HPS中科学史的相似性，则可以帮助教师达到这个目的：由于学生的一些不同想法均在科学史上出现过类似的情况，因此教师可以利用HPS中科学史的知识了解学生原有的认知，再由此进一步引导学生对科学本质的了解。另一方面，通过HPS，我们认识到某些概念建立的曲折，以及科学家经过了很久时间才能完全放弃旧有想法接受新的概念，教师也可以由此预期到学生在概念的接受与学习上可能发生的困难。从而，在实际教学时，可以通过HPS的帮助，让学生认识到他们本身概念的局限，并进一步刺激及鼓励学生尝试以转变到科学概念上来。
3.HPS与科学态度培养
与科学有关的态度，在国外常见的有“science attitudes”、“science‐related attitudes”、“scientific attitudes”。在国内有“科学态度”、“科学的态度”、“对科学的态度”。大多数的学者倾向将“与科学有关的态度”（science‐related attitudes）分为两个向度，一为“科学的态度”
（scientific attitudes）；另一为“对科学的态度”（attitudes toward science）。
所谓科学的态度是指个人运用科学的方法探究科学知识，并应用于日常生活行为上的意愿、习惯及处置方法的总称。例如开放的心胸、诚实、怀疑等。对科学的态度是指经由直接或间接与各式各样的科学活动互动后，对于科学和科学家的一些感觉和想法，这些感觉和想法会影响他对科学的行为。也就是说，对科学的态度通常被使用于一般的、持久的对于科学正向或负向的感觉。例如，对科学的兴趣、对科学家的态度、对科学的社会责任的态度等。
若按加德纳（H·Gardner）的说法，科学态度属于认知的成分，而对科学的态度则倾向于情意的部分。
HPS教育是如何影响学生对科学的态度的？可以从以下几个方面进行分析。
（1）激发学生对科学的好奇心和求知欲，增强学生的科学学习动机好奇心是学生获取知识的内在动力，是学习过程顺利而有效进行的心理条件。只有当学生对学习对象有了浓厚的兴趣，才能表现出学习的自觉性、主动性，才能以顽强的毅力去克服学习中遇到的困难。科学史上任何一个成功的探究都离不开科学家强烈的好奇心和求知欲，因此，将科学史料引入课堂，将科学家进行创造性思维的活动展示给学生，既可以使学生体会到自然界的奇妙，引发学生兴趣，又可以使学生了解科学家长期探索、不断努力、刻苦钻研的奋斗过程，激发学生刻苦学习的决心。而学习兴趣和求知欲的激发是引导学生展开积极思维和进行深入学习的基础。
（2）通过HPS教育培养学生的批判精神
当代科学哲学强调和突出了科学的批判精神，认为科学理论不是一成不变的，它是发展的、进化的。科学进步的历史就是科学怀疑的历史，就是科学家不断克服错误、追求真理的历史。关于科学史，汤川秀树（Hideki Yukawa）说过一段发人深省的话：“当回顾理论物理学的历史时，我们说得过分一些几乎可以称为错误史。在许多科学家提出的所有理论中，大多数是错误的，因而没有生存下来。只有少数正确的理论才继续生存。……但是，没有少数成功背后的许多失败，知识就几乎不可能有任何的进步。”
通过HPS融入科学课程，学生可以体验科学知识及其理论体系的演变和完善过程，学会用发展的、批判的眼光审视现有的科学知识。因此，HPS教育能够培养学生的批判精神。
“向学生追溯一项发明的历史，向学生指明在发明者道路上经常出现的各种困难，以及他们怎样战胜它们、避开它们，最后又是怎样趋近于那从未达到的目标，再没有比这种做法更适于启发学生的批判精神、检验学生的才能的了。”
（3）通过HPS教育培养学生人文精神萨顿指出：“我们必须准备一种新的文化，第一个审慎地建立在科学——在人性化的科学之上的文化，即新人文主义。”这种新人文主义即科学人文主义，它“将赞美科学所含有的人性意义，并使它重新和人生联系起来”，这就是所谓自然科学的人文内涵。
在第一次世界大战后，由于科学进步所带来的伤害，社会各界学者反省科学对人类的危害。1916年，利文斯通（R·Livingstone）指出“科学的基本弱点是没有告诉我们任何人文的成分”。1959年，斯诺（C·P·Snow）的“两种文化”（Two Culture）阐明了科学与人文之间存在着鸿沟，成为两种互不沟通的文化。萨顿认为，一旦让学生理解科学的起源和发展，科学就会显示出它的人文性，而且极富人文内涵。在他看来，从最高的意义上说，科学史实际上是人类文明的历史。其中，科学的进步是人们注意的中心，而一般的历史经常作为背景而存在。读科学史，也就是读人类历史中最美好的一个方面，使我们学习到人类努力的连续性及科学与智慧的传统，从而得到一种新的价值观，那就是新人文主义。布拉什认为要改变学生对科学家的观点并了解科学也是人类的文化之一，应用科学史是一个很好的教学方法。所以科学史被赋予能起科学与人文之间桥梁的功能。
单纯通过科学理论知识的学习，学生并不能知道创造这些科学理论的科学家的人格魅力，而HPS正是超越了科学理论知识的这一局限，展示了科学家们的人文形象，使学生能够从科学前辈那里汲取精神营养，领悟人文精神的内涵。在科学教学过程中，我们可以结合教材的具体内容，适时地将有关展示科学家科学态度和科学献身精神的事迹介绍给学生，让他们感受到人文精神的力量。
科学家们坚忍不拔的毅力，百折不挠的精神，严谨的科学态度，坚强的意志，藐视金钱等高贵品格，以及为坚持真理而献身的精神都能给学生留下深刻的印象，鼓舞世世代代的后人为科学、为真理而奋斗终生。
我们认为，HPS教育的基本含义有：透过科学史的教学不仅可以增进学生对科学本质的了解、科学概念的学习，还可以增进学生的学习动机与兴趣，了解科学和社会的关系，融HPS于教学中，提供学生学习科学的情境。HPS教育是当前科学教育中的一个重大研究课题。
三、HPS融入科学课程的教学模式
如何实现科学史与科学哲学在科学教育中的渗透，学者们已发展了一些较为具体的教学方法，但并没有一种特定的模式，许多学者建议教学策略应该以更多元的方式呈现。
