學科教育論文-STS問題解決中的科學探究與技術設計.doc

學科教育論文-STS問題解決中的科學探究與技術設計摘要：科學探究是科學教育的核心，技術設計是技術教育的核心，兩者在STS的問題解決中有機整合在一起?？茖W探究活動與技術設計活動互相支持和促進，在發(fā)展學生科學探究以及技術設計能力的同時，學生掌握的科學方法可以用來有效地解決社會和日常生活中的問題；促進學生深刻地理解科學、技術以及社會的關系；培養(yǎng)學生對社會的關心，改變個人發(fā)展與社會背景相脫離的情況。關鍵詞：科學探究；技術設計；STS教育一、科學教育與技術教育：從分離走向整合20世紀80年代以來，科學教育的發(fā)展方向發(fā)生了明顯的轉變。學?？茖W教育已不再是以往的“純”科學教育了，而是融技術教育和注重科技應用于一體的新的科技教育。1國際科技教育，通常有兩種做法：一是科學教育和技術教育彼此分離，單獨進行；二是彼此聯(lián)系，開展STS教育。本文主要討論后者。將發(fā)展學生的科學素養(yǎng)作為科學課程的目標得到了廣泛的認可。例如，美國國家科學教育標準中規(guī)定的科學素養(yǎng)內(nèi)容包含了“科學和技術”主題，我國全日制義務教育科學（79年級）課程標準（實驗稿）在內(nèi)容標準中也設置了“科學、技術與社會的關系”主題，我國其他科學課程（如物理、化學、生物以及地理）標準中也都涉及了科學、技術與社會的內(nèi)容?？茖W與技術有著明顯的區(qū)別和聯(lián)系。區(qū)別之處在于：科學是發(fā)現(xiàn)、研究“是什么”“為什么”問題；而技術是發(fā)明、研究“做什么”“怎么做”問題。它們之間的聯(lián)系在當今世界顯得更為突出，科學和技術并稱為“科技”，一體化的趨勢日趨明顯?？茖W的發(fā)展離不開技術的支持，技術的進步與創(chuàng)新也離不開科學的發(fā)展。（在古代，科學與技術的發(fā)展雖然有一定的相互關系，但更多的是彼此分離。例如，1760年至1860年的英國工業(yè)革命被認為是“科學家與工業(yè)過程的設計者幾乎沒有思想的交流”的時代。1同科學與技術的關系一樣，當代的科學教育與技術教育也從分離逐步趨于一體化。這實質(zhì)上是一種文化上的整合，是科學文化、技術文化這兩種亞文化在社會文化背景中的一種整合。這種整合是科學、技術以及科學教育與技術教育內(nèi)部發(fā)展規(guī)律與社會外部需求共同作用的結果。當前國際科學教育的核心是“科學探究”，技術教育的核心是“技術設計”。兩者的整合體現(xiàn)在STS的問題解決中。二、STS問題解決中的科學探究與技術設計從20世紀60年代末以來，科學教育逐步轉變到關于個人以及社會發(fā)展等問題上來。赫德（Hurd，1958年）是在科學素養(yǎng)：對美國學校的意義一書中第一個討論科學素養(yǎng)的思想的人之一。他認為科學素養(yǎng)意味著理解科學和社會的一致性。為了完成科學素養(yǎng)的目標，科學教育應采取廣泛的內(nèi)容，科學教學除了智力方面外，教授倫理和社會價值觀是重要的。事實上，對赫德來說，對普通教育目的的科學教學而言，科學的社會內(nèi)容是唯一適合的內(nèi)容。2詹姆斯卡拉格（JamesGallagher）是正式建議科學教育應定向于STS主題的第一人，他于1971年在以題為“科學教學的廣域基礎”的文章中談到60年代的課程僅注重了科學概念和過程，這是對科學認識的局限性所致。他認為學生應如同熟悉科學知識和過程一樣熟悉科學的各種社會關系。1982年，美國國家科學教師協(xié)會（NSTA）董事會通過了一個題為“科學技術社會：20世紀80年代的科學教育”的新宣言。20世紀80年代中葉科學教育文獻中出現(xiàn)了大量的關于STS主題的討論。STS教育支持者認為，科學教育應是人文主義的，有價值取向的，而且與大范圍的個人的、社會的和環(huán)境的關注相關。課程內(nèi)容的邏輯基礎是社會問題。內(nèi)容的選擇不應根據(jù)學科的價值而應根據(jù)它在幫助學生處理真實情景中的問題時的應用。豪夫斯坦和耶格（Hofstein&Yager）認為，20世紀60年代課程改革者的假設“如果科學以科學家所理解的方式展現(xiàn)出來，它將必然引起全體學生的興趣”是錯誤的，那些學科中心課程只是促進社會局部的發(fā)展，而社會問題法將會吸引更多的學生。以解決現(xiàn)實社會問題作為科學教學的切入點，是對傳統(tǒng)機械的科學范式的挑戰(zhàn)。20世紀科學技術的發(fā)展表明，世界上的一切事物和它們之間的相互作用構成了世界的整體。但長期以來，人們一直把科學和技術的特性（科學提出了對自然世界的解釋，技術提出了人們改造環(huán)境時遇到問題的解決方案）用“兩分法”的方式予以處理?！皩嶋H上，這兩種特征完全可以以一種平行或者同一的方式結合在一起，相互促進，更好地發(fā)揮它為人類服務的功能STS教育試圖架起溝通科學和技術的橋梁，它能夠展示在社會背景下科學和技術的功能，有助于人們理解科學和技術結合的社會意義，也有助于人們重新認識科學與技術、科學與社會、技術與社會的關系。”3現(xiàn)實生活中的問題以及社會發(fā)展中的重大課題，往往都具有綜合性。為了實現(xiàn)對這些問題的解決，需要科學探究以及技術設計的共同協(xié)作。（一）STS中的科學探究20世紀50年代末60年代初的理科現(xiàn)代化運動的目標是培養(yǎng)科技精英，課程內(nèi)容是使學生掌握學科的基本結構，學習的方式是科學探究。但從20世紀80年代以來，科學教育的范式發(fā)生了明顯的轉變，目標從培養(yǎng)少數(shù)的精英轉變?yōu)榕囵B(yǎng)全體學生的科學素養(yǎng)，課程內(nèi)容從掌握學科的基本結構轉變?yōu)閷W習STS教育內(nèi)容。在STS教育中，科學知識是用來回答關于日常生活中人們所遇到的重要問題的，而不是回答關于純理論性的科學問題?？茖W被認為是重要的社會力量，而不僅僅被理解成一系列的抽象原則。在STS教育和科學素養(yǎng)體系中，科學探究與個人和社會發(fā)展密切相關并被重視?！疤骄渴前l(fā)展其他標準所要求的理解力和能力的基礎。從科學探究標準到科學的歷史和本質(zhì)標準的漸進過程中，科學的個人和社會方面日益得到強調(diào)。”4(104)在STS以及科學素養(yǎng)中，“科學探究在學生活動的最終選擇和組織中是科學教育的基礎以及控制原則”。4(105)它與理科現(xiàn)代化運動中的探究有所不同，科學探究的目的是促進科學素養(yǎng)的發(fā)展，主要內(nèi)容是STS問題，主體是全體學生，它不僅僅作為一種教與學的方式，同時也是教育目標和教學內(nèi)容。科學探究包含提出問題、制訂計劃收集資料、整理資料、得出結論、表達與交流等多個要素。根據(jù)實際情況，可以涉及不同的要素組合。不同的要素組合，可產(chǎn)生不同的探究過程。一般來說，科學探究經(jīng)歷以下過程。（如圖1所示）在學習過程中，雖然強調(diào)科學探究的學習方式，但并不忽視用其他方法進行學習的價值。進行閱讀以及講授與探究并不矛盾。但僅僅通過講解、閱讀以及展示等方式進行學習是不夠的。在STS問題解決中，沒有什么方式可以簡單地替代學生親自動手、動腦的探究活動。（二）STS中的技術設計美國國家技術教育標準中規(guī)定，技術教育的基本內(nèi)容包括：技術的本質(zhì)、技術和社會、設計、應付技術世界所需的能力、設計世界等。5(14)設計對于技術的重要性，就像探究對于科學、閱讀對于語言藝術一樣。5(88)同科學探究具有要素一樣，技術設計也具有要素，基本包括以下五個要素：提出問題、設計方案、實施解決方案、評價方案和交流。在技術設計的過程中，并不是每項任務的解決都包括所有的要素，同時，也沒必要按固定的順序進行實施。技術設計的基本循環(huán)如圖2所示。在STS中，并不涉及技術教育的全部內(nèi)容。在美國國家科學教育標準內(nèi)容標準的“科學與技術之標準”主要包括以下內(nèi)容（見表1），并指出，在科學素養(yǎng)中所涵蓋的技術教育的內(nèi)容，不是全部的技術教育標準，而是強調(diào)與設計過程有關的能力，強調(diào)對科學事業(yè)以及它與技術的各種聯(lián)系的理解。4(106)我國全日制義務教育科學（79年級）課程標準（實驗稿）內(nèi)容標準中的第五專題“科學、技術與社會的關系”包括：科學史、技術設計和當代重大課題等3個主題。并指出：技術設計是技術活動的核心環(huán)節(jié)。在科學課程中，并不設置獨立的技術設計章節(jié)，但在一些科學探究中會涉及教具、儀器的制作、解決實際問題方案的制訂等，這實質(zhì)上都涉及技術的問題。因此應將有關技術設計的教育有機地貫穿其中。6由此可知，在重視科學教育情景化的時代，引入技術教育的核心目的是把學生引入技術設計的世界，通過進行技術設計活動來學習科學理論，培養(yǎng)學生設計解決現(xiàn)實生活中問題的能力、理解科學、技術與社會關系的能力。（三）STS問題解決中科學探究與技術的整合STS教育強調(diào)對現(xiàn)實生活有關問題的解決。這里的“問題”是“兩貼近”的，即貼近生活和貼近社會，而不是簡單的理論聯(lián)系實際，教學的起點應該是來源于學生日常生產(chǎn)生活中的問題以及影響當今社會發(fā)展的重大主題（農(nóng)業(yè)、能源、信息、資源環(huán)境、人體與健康以及材料六個領域）。在問題解決中，學生試著通過各種方法（如進行解釋說明、征求意見、實驗、達成共識、運用資料來支持解釋、作出明智的判斷等）解決問題，在此過程中，與問題有關的科學知識、概念和技能可以得到發(fā)展和鞏固；而且，這一過程也能更好地說明科學、技術和社會間的相互關系。圖3表示了科學、技術和社會之間的聯(lián)系以及它們對教學的指導意義。通過幫助學生把科學與技術、社會聯(lián)系起來，可以同時促進學生在這三個領域的學習。由圖3可知，從宏觀意義上講，科學探究活動與技術設計活動互相支持和促進（在某些具體情況下，兩種活動也可以單獨進行）；“社會應用中的解釋與解決方案”以及“以解釋和解決方案為基礎的個人行為”是科學探究活動以及技術設計的終點，實際上，它們也是當前科技教育活動的最終目的。同時，探究活動中的起點“疑問”以及技術設計活動的起點“難題”也毫無例外地來源于社會和個人的生活。在STS教育價值取向中，科學和技術是改善社會的工具，是人類文化的一種形式，是個人發(fā)展的文化資本。STS教育把科學（科學探究）與技術（技術設計）有機地整合在一起，來努力“調(diào)節(jié)和消除科學和技術兩種文化之間的差距”。具體有兩種做法：一種是以科學探究為核心，結合有關的技術內(nèi)容；另一種是以技術設計為核心，用有關的科學原理作適當?shù)慕忉尅＿@些設計的主題的主要目的是試圖將科學和技術有效地結合起來，以促進學生對科學和技術之間關系的認識和理解。但是，在實施過程中，不應該理解為從科學的角度談技術，也不應該從技術的角度探究科學，而更應該從社會以及文化的角度來審視科學技術的關系，讓學生真正地理解科學技術是一種具有社會和文化意義的事業(yè)。通過把科學探究和技術設計整合在一起，在發(fā)展學生科學探究以及技術設計能力的同時，所掌握的科學方法可以有效地用來解決社會和日常生活中的問題（早在20世紀早期，對科學課程中科學方法目標關注的重要原因之一就是因為它有助于解決社會和經(jīng)濟問題）；可以發(fā)展學生深刻地理解科學、技術以及社會的關系；可以培養(yǎng)學生對社會的關心，改變個人的發(fā)展與社會背景相脫離的情況，把個人看成是進行社會決策的最基本的單位，充分考慮到個人意識和社會意識之間的關系。綜觀歷史，科學素養(yǎng)與STS教育是密不可分的，科學素養(yǎng)是各個方面高度整合的集合。同以往相比，科學教育不僅僅是目標名稱發(fā)生了變化，也不僅僅是目標緯度發(fā)生了變化，更大、更深的變化在于科學教育范式的變革。如何把科學教育的核心科學探究與技術教育的核心技術設計有機地整合起來，凸現(xiàn)STS教育理念是發(fā)展學生全面科學素養(yǎng)的關鍵所在。資料來源：ArthurA.Carin,JoelE.Bass.TeachingScienceasInquiryM.NewJersey:MerrillPrenticeHall,2001:31.參考文獻：1丁邦平.論國際科學教育的范式轉化從科學教育到科技教育J.比較教育研究，2002，（1）：16.2BybeeRW,DeBoerGE.ResearchgoalsforthesciencecurriculumA.DLGabel.HandbookofResearchonScienceTeachingC.NewYork:MacmillanPublishingCompany