在我国初中科学教育中,科学、技术与社会的教育内容包括3个主题:科学技术史;技术设计;当代STS重大课题。具体为:了解科学与技术的发展;了解科学与技术之间的互动关系;了解科学与社会之间的互动关系;了解技术与社会之间的互动关系;了解技术设计的过程;认识科学技术对社会发展的影响,了解科学技术是生产力;初步形成可持续发展的意识。
科学、技术与社会的关系落实在科学课程中,是通过渗透到物质科学,生命科学,地球、宇宙和空间领域的教学过程之中实现的,其具体途径是:将科学与技术、科学技术与社会联系在一起;将人、自然与社会有机关联在一起;将科学精神和人文精神紧密地结合起来。三、STS教育在科学教育中的实施
(一)STS教育的实施方式
STS教育的实施主要有以下三种方式:
1.渗透型
即注重课堂有机渗透,认真分析、研究各章节的知识点,充分挖掘教材中进行STS教育的因素,找出渗透点,合理组织渗透内容,编写出各章节知识教学与STS教育相结合的系列表,在教学中有目的、有计划地实施。
2.独立型
以问题为中心,综合STS的有关内容(如编写单元模块教材),在必修课、选修课或活动课中以讲座的形式开设专门的STS课程。
现以《大气的变异》为例,看看日本的STS模块教材、教学过程设计及其体现的教育理念。
【目标】
使学生了解热门的环境问题,经过实验认识与大气变异有关的氮氧化物与日常生活的关系,进一步以STS的相互关联来思考自然环境与自己生活之间怎样建立良好的协同关系。
【教学程序】
问卷调查。在下列问题中,举出你所关心的,并说明理由。大气污染。臭氧层的破坏。温室效应。二氧化碳增加。抽烟时空气的污染。工厂的排烟。城市煤气。绿色的减少。恶臭。空气的换气。
让学生通过收集有关空气的问题——温室效应、酸雨、臭氧层的破坏等资料,讨论地球环境所产生的问题,并完成作业:现在的大气发生了什么现象?什么是温室效应?什么是酸雨?什么是臭氧层的破坏?你对这些问题有何疑问与感想?
推测学校附近空气受污染的和未受污染的场所,在这些地点,通过小组活动调查二氧化氮的浓度并探讨其原因。
利用有关绿化的重要性与森林破坏记述的资料,通过小组活动推测身边大气污染的因素(电器、汽车废气、燃烧、液化煤气等),测量这些场所的二氧化氮浓度,比较影响大气污染的程度。
就大气污染、全球变暖两方面的问题做一次练习,要求学生回答怎样减少大气污染,怎样控制地球变暖,以及自己在这过程中应采取的态度。
为了使学生能更多地接受STS教育,开阔学生的视野,扩大学生的知识面,可以结合教材内容和本地实际,编制STS教材。如《太阳能在公路建设中的应用》、《制冷技术》、《现代通信技术》、《眼睛、眼镜与现代千里眼》、《现代生物技术》、《肥皂和常用洗涤剂》等,这些教材一般采用科技知识讲座和学生课外阅读两种授课形式。
3.活动型
在活动中实践科学、技术、社会知识与技能的综合。可利用课外科技活动时间,开设专门的STS教育活动课,编写活动课的教案。如编写《配电板的安装》、《自动报警的安装》、《照明电路的安装与故障的排除》等。
(二)STS教育的教学策略
与传统的教学策略相比较,STS教育具有以下的不同特色。
在传统科学教学中,教师主要是依照教学指引或课本的内容顺序来设计教学活动,参考课本中所强调的主要概念,决定在教室中介绍某主题所采取的适当程序。学生很少有机会参与决定学习目标或达到该目标的途径。然而,STS教育并不是某一节课中事先计划好的活动,它常常是一连串课堂教学中以某个主题为中心的探究活动。STS模组经常是由师生共同合作发展的,甚至完全是由学生根据其自身经验而提出的,其议题可能会也可能不会直接与课本上的主题相关。STS模组议题通常的来源包括家庭、学生的经验、报纸、期刊、杂志、收音机和电视节目、图书馆、教科书,以及当地的、国内的或者国际性的争议或议题,整个教学活动计划也就是为解决生活中的真实问题而进行的研究活动计划。而且,与传统教学预先设想好的教学计划不同,STS的教学计划是在活动过程中形成的。由于学生对于活动主题的决定具有主动权,他们保有投入研究的热诚。事实上,STS教学活动的计划和实施阶段并没有明显的界限,而是在活动过程中不断地进行计划和重新评价。
所罗门对STS教育的教学策略提出了一系列的建议。
(1)问题探究法
作为一种求知的过程,“探究”指的是科学家研究自然世界所用的各种方法,也可以是学生用来掌握科学知识及其方法的一种学习方式。课堂探究教学模式可以是:学生参与围绕科学问题、事件或现象展开探究活动,这种探究活动要与学生已有的认识相联系,教师要设法造成他们的思维冲突,刺激他们学到更多的知识;学生通过动手做实验探究问题,形成假设并验证假设,解决问题,并为观察结果提供解释;学生分析、解释数据,并将他们的 观点进行综合,构造模型,利用教师和其他来源所提供的科学知识阐述概念及解释;学生拓宽新的理解、发展新的能力,并运用所学知识于新的情境;学生和教师共同回顾并评价所学内容和学习方法。
(2)问题讨论法
问题讨论法指的是,提供STS主题有关的各种问题,让学生根据已有的知识进行分析、讨论,提出解决的方案。通过讨论,引导学生关注技术对科学发展的影响,技术对社会经济发展的影响,技术对人类生活方式的影响,关注技术对环境的负面影响,培养学生用科学的世界观、科学的态度去解释自然现象和生活中遇到的实际问题,根据科学的原理和方法,回答社会生活中的某些热点问题,作出合理的评价和决策。
(3)技术设计法
技术设计法是指利用技术进行设计,使技术服务于人和社会,通过学生自己设计技术方案、实际动手操作、制作来解决一个实际问题。其基本过程有:确定一个技术课题;提出设计建议,形成不同的解决方案,并对其作出选择;实施解决方案;评价方案及结果;交流方案、问题及结果;培养技术设计的能力。如制作一个小地球仪,一个小型的水轮机,都可以将很多的科学知识运用于实际问题的解决之中,并形成对科学知识更深刻的理解。
(4)角色扮演法
学生们为了感觉到角色的行为方式,把想象的行为按照他们的理解扮演出来。在角色扮演的准备阶段需要一些相关的信息,在角色扮演中让学生体会到科学技术是与人息息相关的。如牛痘接种,试验新药物等。可以让学生在角色扮演中亲身体验,以科学技术知识为基础,讨论严肃的社会问题,科学技术的人道问题,伦理问题等。所需的教学材料、资料和背景,可以利用多媒体和网络来获取。
(5)运用科学史
科学史可以让学生了解科学理论发现和技术发明的历史背景,知道科学理论的形成有一个不断探究、深化和完善的过程,从实验结果到理论形成的途径也是多种多样的,还可以让学生看到部分解释至今不圆满或仍解释不了。任何观察都不可避免地会出现多种解释,通过学生自己的探索,体会到科学发现的曲折和艰辛。如物体下落速度与物体轻重的关系,理解热辐射等。在运用科学史的素材时,历史的呈现方式可以有:按概念形成的年代顺序呈现;有关科学家及成功者的逸事趣闻;从社会发展和想象力出发。
我国台湾学者钟敏绮、张世忠将STS教育的教学策略概括为:
(1)科学概念
STS教学中的知识不仅是教科书上的知识,更多的是与社会议题相互作用而产生的。
课堂上的知识传授,教师应以学生容易理解吸收的方式来教学,如设计各种活动让学生亲身体验或操作,透过议题的呈现,融科学与技术于活动中;引发并培养学生的好奇心及对社会议题的关心,让学生易于接受与理解,增强学习保留与迁移。
如主题式教学,是以与学生切身相关的主题为中心来开展教学活动的。课程统整方式,若单就自然与生活科技领域,可使用巢窠式的统整,以一个观念、主题或单元为中心,学生在课程活动中可以达到多个教育目标,像科学概念、合作磋商、因果推理、探究过程技能、创造力等;若统合多个领域,则可采用张网式课程统整,主题取向的方式,以STS而言便是以社会议题为中心,周围连接了自然与生活、科技、社会、综合活动等与议题相关之学习领域。此外,还有沉浸式统整,它是指学习者本身的统整,学生可以选择本身有兴趣之主题,经过建构的过程,将所学的教材与自己旧有经验作统整;网络式统整,它是学习者以感兴趣的主题为基础,与他人进行互动,经过社会建构过程而产生的,STS教学过程鼓励小组合作,从而有助于新科学概念与学生旧有概念重新统整。
(2)过程与技能
这在传统教育是指科学家进行科学研究的技巧,而在STS教学策略中,科学的过程与技能包括假设、资料收集、分析、综合、评价等高层次认知能力,亦包括学习活动中运用到的技能,学生自然而然地学习到这些能力,有助于解决问题能力的提升。
学生要藉由观察现象、收集资料、实验操作等来进行科学研究,而非按部就班地做实验,来证实教科书所陈述的实验结果。因此教师可以透过STS的教学设计流程来设计教学活动,其教学模式为:拟订议题。提出生活或社会中学生关心的议题,并构想可能相关的子议题。激发问题。教师将学生分组,并设计情境引发学生对议题的兴趣,小组提出自己关心的议题,教师协助小组确定所要探讨的问题。解决问题。教师协助小组规划研究流程,学生实际进行探索,获得科学概念与过程技能。整理成果。将研究过程所得之概念或经验加以整理,各组间相互分享,并应用于生活中。引导新的探究。根据教学目标,引导学生探究新的问题。
(3)科学态度
STS教学注重培养学生客观、小心且谨慎的科学态度,并且希望学生自发地学习,养成关心社会与科技发展的意识,理解科学、技术与社会原本就是不可分割的,在科技日益发达的今天,培养自己批判与社会伦理不符的价值观,避免滥用科学技术成果。
培养科学的态度,其包含求真、求实、求善等科学精神,还要培养尊重生命、爱护环境的观念,这些都是具有科学素养的公民所应具备的。在STS教学过程中,学生亲自参与探究过程,在老师的辅导下,了解到应具有的科学态度。若是伦理层面的问题,在进行STS教学时,可加入两难议题,让学生去探究正反方面的影响因素,且与同学相互磋商讨论,或通过角色扮演的方式,让学生从各个角度来了解问题,加上教师的引导,建立正确的科学伦理价值观。
(4)创造力
过去的教学方式是以组织过的概念有系统地呈现,学生难以发挥创造力,教师对于学生提问的处理方式大多不当,学生不敢发问。STS教学方式是以引发学生好奇心的方式,让学生主动并且自主地学习,并在讨论互动间激发创意,这便有助于创造力的培养。
使用STS教学时,教师应先营造一种开放的教室气氛,鼓励学生发表任何新奇的想法,并且尊重学生的想法。一个人进行创造力思考较不容易,需花费较多时间,因此可使用一些团体的方式来激发创造力,例如脑力激荡法、挖空心思法、六三五笔写法、联想法、辩证法等,这些都可应用于STS教学过程之中。
(5)应用
传统的教学方式的结果是,即使有高成就的学生亦难以将学习到的知识应用于日常生活之中,这不是真正的学习。STS教学则结合社会议题,结合社区资源,除了让学生更能保留所学得的知识外,亦让学生了解如何将学到的知识迁移到真实生活之中。
当学生透过STS教学与社会议题结合而学习到科学概念、过程技能、科学态度、创造力等时,便已具备应用的能力。拥有积极主动的科学态度的学生遇到自己关切的问题时,便会引起主动探究的动机,运用学习过的科学概念与过程技能,进行问题解决,培养创造力。
第三节 科学教育与人文教育
科学和人文是推动社会前进的双轮,也是使人协调发展、展翅飞翔的双翼。完整的教育必须既包括科学教育也包括人文教育。科学技术的迅速发展,带来了物质产品的丰富,但也带来了一系列的社会问题。联合国曾经将2001年作为世界文明对话年。我们认为,在科学教育与人文教育方面,或人类文明的主流方面,有着许多共同的语言,这种“文明对话”必将引起普遍的共鸣,也将促进不同文明之间的相互理解,推动全人类文明的共同进步。一、科学教育与人文教育的历史考察
人文与科学作为人类特有的两种文化,在长期的演进过程中呈现出分离与融合的交互发展态势。与此相对应,人文教育与科学教育在人类的教育发展史上,也经历了融合、分离再融合的发展过程。