学科教育论文-STS问题解决中的科学探究与技术设计.doc

学科教育论文-STS问题解决中的科学探究与技术设计摘要：科学探究是科学教育的核心，技术设计是技术教育的核心，两者在STS的问题解决中有机整合在一起。科学探究活动与技术设计活动互相支持和促进，在发展学生科学探究以及技术设计能力的同时，学生掌握的科学方法可以用来有效地解决社会和日常生活中的问题；促进学生深刻地理解科学、技术以及社会的关系；培养学生对社会的关心，改变个人发展与社会背景相脱离的情况。关键词：科学探究；技术设计；STS教育一、科学教育与技术教育：从分离走向整合20世纪80年代以来，科学教育的发展方向发生了明显的转变。学校科学教育已不再是以往的“纯”科学教育了，而是融技术教育和注重科技应用于一体的新的科技教育。1国际科技教育，通常有两种做法：一是科学教育和技术教育彼此分离，单独进行；二是彼此联系，开展STS教育。本文主要讨论后者。将发展学生的科学素养作为科学课程的目标得到了广泛的认可。例如，美国国家科学教育标准中规定的科学素养内容包含了“科学和技术”主题，我国全日制义务教育科学（79年级）课程标准（实验稿）在内容标准中也设置了“科学、技术与社会的关系”主题，我国其他科学课程（如物理、化学、生物以及地理）标准中也都涉及了科学、技术与社会的内容。科学与技术有着明显的区别和联系。区别之处在于：科学是发现、研究“是什么”“为什么”问题；而技术是发明、研究“做什么”“怎么做”问题。它们之间的联系在当今世界显得更为突出，科学和技术并称为“科技”，一体化的趋势日趋明显。科学的发展离不开技术的支持，技术的进步与创新也离不开科学的发展。（在古代，科学与技术的发展虽然有一定的相互关系，但更多的是彼此分离。例如，1760年至1860年的英国工业革命被认为是“科学家与工业过程的设计者几乎没有思想的交流”的时代。1同科学与技术的关系一样，当代的科学教育与技术教育也从分离逐步趋于一体化。这实质上是一种文化上的整合，是科学文化、技术文化这两种亚文化在社会文化背景中的一种整合。这种整合是科学、技术以及科学教育与技术教育内部发展规律与社会外部需求共同作用的结果。当前国际科学教育的核心是“科学探究”，技术教育的核心是“技术设计”。两者的整合体现在STS的问题解决中。二、STS问题解决中的科学探究与技术设计从20世纪60年代末以来，科学教育逐步转变到关于个人以及社会发展等问题上来。赫德（Hurd，1958年）是在科学素养：对美国学校的意义一书中第一个讨论科学素养的思想的人之一。他认为科学素养意味着理解科学和社会的一致性。为了完成科学素养的目标，科学教育应采取广泛的内容，科学教学除了智力方面外，教授伦理和社会价值观是重要的。事实上，对赫德来说，对普通教育目的的科学教学而言，科学的社会内容是唯一适合的内容。2詹姆斯卡拉格（JamesGallagher）是正式建议科学教育应定向于STS主题的第一人，他于1971年在以题为“科学教学的广域基础”的文章中谈到60年代的课程仅注重了科学概念和过程，这是对科学认识的局限性所致。他认为学生应如同熟悉科学知识和过程一样熟悉科学的各种社会关系。1982年，美国国家科学教师协会（NSTA）董事会通过了一个题为“科学技术社会：20世纪80年代的科学教育”的新宣言。20世纪80年代中叶科学教育文献中出现了大量的关于STS主题的讨论。STS教育支持者认为，科学教育应是人文主义的，有价值取向的，而且与大范围的个人的、社会的和环境的关注相关。课程内容的逻辑基础是社会问题。内容的选择不应根据学科的价值而应根据它在帮助学生处理真实情景中的问题时的应用。豪夫斯坦和耶格（Hofstein&Yager）认为，20世纪60年代课程改革者的假设“如果科学以科学家所理解的方式展现出来，它将必然引起全体学生的兴趣”是错误的，那些学科中心课程只是促进社会局部的发展，而社会问题法将会吸引更多的学生。以解决现实社会问题作为科学教学的切入点，是对传统机械的科学范式的挑战。20世纪科学技术的发展表明，世界上的一切事物和它们之间的相互作用构成了世界的整体。但长期以来，人们一直把科学和技术的特性（科学提出了对自然世界的解释，技术提出了人们改造环境时遇到问题的解决方案）用“两分法”的方式予以处理。“实际上，这两种特征完全可以以一种平行或者同一的方式结合在一起，相互促进，更好地发挥它为人类服务的功能STS教育试图架起沟通科学和技术的桥梁，它能够展示在社会背景下科学和技术的功能，有助于人们理解科学和技术结合的社会意义，也有助于人们重新认识科学与技术、科学与社会、技术与社会的关系。”3现实生活中的问题以及社会发展中的重大课题，往往都具有综合性。为了实现对这些问题的解决，需要科学探究以及技术设计的共同协作。（一）STS中的科学探究20世纪50年代末60年代初的理科现代化运动的目标是培养科技精英，课程内容是使学生掌握学科的基本结构，学习的方式是科学探究。但从20世纪80年代以来，科学教育的范式发生了明显的转变，目标从培养少数的精英转变为培养全体学生的科学素养，课程内容从掌握学科的基本结构转变为学习STS教育内容。在STS教育中，科学知识是用来回答关于日常生活中人们所遇到的重要问题的，而不是回答关于纯理论性的科学问题。科学被认为是重要的社会力量，而不仅仅被理解成一系列的抽象原则。在STS教育和科学素养体系中，科学探究与个人和社会发展密切相关并被重视。“探究是发展其他标准所要求的理解力和能力的基础。从科学探究标准到科学的历史和本质标准的渐进过程中，科学的个人和社会方面日益得到强调。”4(104)在STS以及科学素养中，“科学探究在学生活动的最终选择和组织中是科学教育的基础以及控制原则”。4(105)它与理科现代化运动中的探究有所不同，科学探究的目的是促进科学素养的发展，主要内容是STS问题，主体是全体学生，它不仅仅作为一种教与学的方式，同时也是教育目标和教学内容。科学探究包含提出问题、制订计划收集资料、整理资料、得出结论、表达与交流等多个要素。根据实际情况，可以涉及不同的要素组合。不同的要素组合，可产生不同的探究过程。一般来说，科学探究经历以下过程。（如图1所示）在学习过程中，虽然强调科学探究的学习方式，但并不忽视用其他方法进行学习的价值。进行阅读以及讲授与探究并不矛盾。但仅仅通过讲解、阅读以及展示等方式进行学习是不够的。在STS问题解决中，没有什么方式可以简单地替代学生亲自动手、动脑的探究活动。（二）STS中的技术设计美国国家技术教育标准中规定，技术教育的基本内容包括：技术的本质、技术和社会、设计、应付技术世界所需的能力、设计世界等。5(14)设计对于技术的重要性，就像探究对于科学、阅读对于语言艺术一样。5(88)同科学探究具有要素一样，技术设计也具有要素，基本包括以下五个要素：提出问题、设计方案、实施解决方案、评价方案和交流。在技术设计的过程中，并不是每项任务的解决都包括所有的要素，同时，也没必要按固定的顺序进行实施。技术设计的基本循环如图2所示。在STS中，并不涉及技术教育的全部内容。在美国国家科学教育标准内容标准的“科学与技术之标准”主要包括以下内容（见表1），并指出，在科学素养中所涵盖的技术教育的内容，不是全部的技术教育标准，而是强调与设计过程有关的能力，强调对科学事业以及它与技术的各种联系的理解。4(106)我国全日制义务教育科学（79年级）课程标准（实验稿）内容标准中的第五专题“科学、技术与社会的关系”包括：科学史、技术设计和当代重大课题等3个主题。并指出：技术设计是技术活动的核心环节。在科学课程中，并不设置独立的技术设计章节，但在一些科学探究中会涉及教具、仪器的制作、解决实际问题方案的制订等，这实质上都涉及技术的问题。因此应将有关技术设计的教育有机地贯穿其中。6由此可知，在重视科学教育情景化的时代，引入技术教育的核心目的是把学生引入技术设计的世界，通过进行技术设计活动来学习科学理论，培养学生设计解决现实生活中问题的能力、理解科学、技术与社会关系的能力。（三）STS问题解决中科学探究与技术的整合STS教育强调对现实生活有关问题的解决。这里的“问题”是“两贴近”的，即贴近生活和贴近社会，而不是简单的理论联系实际，教学的起点应该是来源于学生日常生产生活中的问题以及影响当今社会发展的重大主题（农业、能源、信息、资源环境、人体与健康以及材料六个领域）。在问题解决中，学生试着通过各种方法（如进行解释说明、征求意见、实验、达成共识、运用资料来支持解释、作出明智的判断等）解决问题，在此过程中，与问题有关的科学知识、概念和技能可以得到发展和巩固；而且，这一过程也能更好地说明科学、技术和社会间的相互关系。图3表示了科学、技术和社会之间的联系以及它们对教学的指导意义。通过帮助学生把科学与技术、社会联系起来，可以同时促进学生在这三个领域的学习。由图3可知，从宏观意义上讲，科学探究活动与技术设计活动互相支持和促进（在某些具体情况下，两种活动也可以单独进行）；“社会应用中的解释与解决方案”以及“以解释和解决方案为基础的个人行为”是科学探究活动以及技术设计的终点，实际上，它们也是当前科技教育活动的最终目的。同时，探究活动中的起点“疑问”以及技术设计活动的起点“难题”也毫无例外地来源于社会和个人的生活。在STS教育价值取向中，科学和技术是改善社会的工具，是人类文化的一种形式，是个人发展的文化资本。STS教育把科学（科学探究）与技术（技术设计）有机地整合在一起，来努力“调节和消除科学和技术两种文化之间的差距”。具体有两种做法：一种是以科学探究为核心，结合有关的技术内容；另一种是以技术设计为核心，用有关的科学原理作适当的解释。这些设计的主题的主要目的是试图将科学和技术有效地结合起来，以促进学生对科学和技术之间关系的认识和理解。但是，在实施过程中，不应该理解为从科学的角度谈技术，也不应该从技术的角度探究科学，而更应该从社会以及文化的角度来审视科学技术的关系，让学生真正地理解科学技术是一种具有社会和文化意义的事业。通过把科学探究和技术设计整合在一起，在发展学生科学探究以及技术设计能力的同时，所掌握的科学方法可以有效地用来解决社会和日常生活中的问题（早在20世纪早期，对科学课程中科学方法目标关注的重要原因之一就是因为它有助于解决社会和经济问题）；可以发展学生深刻地理解科学、技术以及社会的关系；可以培养学生对社会的关心，改变个人的发展与社会背景相脱离的情况，把个人看成是进行社会决策的最基本的单位，充分考虑到个人意识和社会意识之间的关系。综观历史，科学素养与STS教育是密不可分的，科学素养是各个方面高度整合的集合。同以往相比，科学教育不仅仅是目标名称发生了变化，也不仅仅是目标纬度发生了变化，更大、更深的变化在于科学教育范式的变革。如何把科学教育的核心科学探究与技术教育的核心技术设计有机地整合起来，凸现STS教育理念是发展学生全面科学素养的关键所在。资料来源：ArthurA.Carin,JoelE.Bass.TeachingScienceasInquiryM.NewJersey:MerrillPrenticeHall,2001:31.参考文献：1丁邦平.论国际科学教育的范式转化从科学教育到科技教育J.比较教育研究，2002，（1）：16.2BybeeRW,DeBoerGE.ResearchgoalsforthesciencecurriculumA.DLGabel.HandbookofResearchonScienceTeachingC.NewYork:MacmillanPublishingCompany