国际STS教育的兴起与发展

1 专业化学习书目 1 王力邦编著 中学物理教师的学习与思考 科学出版社2009年2 郑慧琦等主编 做有思想的行动者 研究型教师成长的案例研究 上海教育出版社 2003年3 解世雄著 物理文化与教育 科学出版社 2009年4 李增智等编著 物理学中的人文文化 科学出版社 2005年5 欧阳明著 做一名学习型教师 华东师范大学出版社2010年6 朱鋐雄主编 物理教育展望 科学出版社 2001年 2 3 初中物理教学设计案例分析 基于STS的视角STS STS教学案例 STS教学问题 4 初中物理STS教育 物理课程标准 通过展示物理学发展的大体历程 让学生关心科技发展的动态 关注技术应用带来的社会进步和问题 树立正确的科学观 引导学生学习物理学的初步知识及其实际应用 了解物理知识对提高人民生活 促进科学 技术的以及在社会主义建设中的重要作用 上述要求正是STS教育的思想 5 新课程背景下的STS教育课程 6 国际STS教育的兴起与发展 8 STS教育的几个基本问题 1 什么是STS教育 2 国际STS教育的兴起与发展3 STS之间的关系4 为什么要进行STS教育 5 STS课程的基本特征6 STS的教学内容7 我国课程改革中的STS教育 9 STS教育是科学教育改革中兴起的一种新的课程 其教育的宗旨和目的是 培养具有科学素养的公民 改变科学教学和技术分离 科学教学和社会脱节的科学教育 使学生树立发展科学和技术是为了更好地造福人类的观念 1 什么是STS教育 10 1 什么是STS教育 基础教育阶段S T SS T S 关系利弊 11 2 国际STS教育的兴起与发展 最早发端于美国 1861年 1913年 美国一委员会报告指出 在理科教育上 必须给个人提供STS教育的框架 1945年 哈佛大学一个委员会主张 科学教育必须同人类社会问题相联系 12 2 国际STS教育的兴起与发展 20世纪60 70年代 美国许多著名大学先后成立了专门的研究组织 研究部门和教学系部 例如 1964年 哈佛大学 1969年 康耐尔大学 1977年 斯坦福大学 1979年 麻省理工学院 1970年 英国大学开设 社会情境中的科学 课程 20世纪70年代 成立了 英国科学 技术与社会协会 13 2 国际STS教育的兴起与发展 20世纪60 70年代始 英美 STS教育 运动的重心开始向中小学转移 大学 中小学1983年 美国科学教师协会通过 科学 技术 社会 80年代的科学教育 报告 报告指出 有科学素养的人 能理解科学 技术 社会三者间怎样相互影响 相互矛盾 并且能在他们的日常生活中 决策中运用这些知识 14 2 国际STS教育的兴起与发展 1981年 英国出版STS教育的教材 社会中的科学 20世纪80年代末 英国出版 社会中的科学和技术 荷兰制定了 社会中的物理 PLON 课程 15 2 国际STS教育的兴起与发展 1997年加拿大颁布了第一个全国性的科学教育大纲 即 幼儿园到12年级科学学习目标共同纲要 其中确立了一种新的STS实施方式 即 科学 技术 社会 环境 STSE 教育 16 2 国际STS教育的兴起与发展 国际STS教育发展到目前 已拥有专门的学会 专业的刊物 国际会议 论坛定期或不定期召开 WorldScienceForum Budapest11November2005 HungarianAcademyofSciences 17 STSforum2005 Participants CHINA5 ParticipatedPrincipalsinnumber Nationalities 18 STSforum2005 ScenesfromtheSessions 19 从国际上看 STS教育思想最早诞生于美国 但是现代STS大约在20世纪60年代末70年代初肇端于英国 后来在欧美许多发达国家传播 STS教育先从高校发端 然后引入中学理科教育课程中 STS教育现已成为一种世界性的潮流 也是教育改革的一大趋势 两点小结 20 3 STS间的关系 21 3 STS间的关系 技术 运用科学解决实际问题 提供方法和手段 22 3 STS间的关系 社会 科学 技术发生变革的人类场景 23 3 STS间的关系 STS间的关系 科学对技术的作用 新知识的产生促进了技术的进步 技术对科学的作用 技术资源的获得促进科学的发展 技术发展的抑制又会限制科学的进步 24 3 STS间的关系 科学对技术的作用 新知识的产生促进了技术的进步 热效率的研究 热机 蒸汽机电磁学的研究 电动机 发电机 电力技术光的研究 照相技术 眼镜 激光器 激光测距激光制导 激光武器 科学与技术的关系 25 3 STS间的关系 核物理学 粒子物理学研究 核能技术开发力学研究 飞行器 宇航技术量子力学的研究 电子显微术 半导体技术 微电子技术凝聚态物理学 原子与分子物理学 现代光学和声学 半导体晶体管技术 集成电路技术 激光器 派生 微电子技术 光电子技术 电子计算机 现代通信 信息技术 超导技术 26 3 STS间的关系 DNA研究 分子生物学 基因工程 蛋白质工程 细胞工程技术 制药技术 人类器官再生与移植技术 现代农业技术 DNA鉴定技术 27 3 STS间的关系 技术对科学的作用 技术资源的获得促进科学的发展 技术发展的抑制又会限制科学的进步 STM 表面物理学激光技术 激光理论 光学纤维理论 非线性光学 量子光学 凝聚态物理学现代生物技术 现代生物科学 28 3 STS间的关系 S T 29 3 STS间的关系 社会对技术的作用 社会的发展 解决人类需求 生存 发展 健康 物质 精神 对新技术提出了要求 国家安全影响技术革命的方向 高铁技术物联网技术化工技术新能源技术新材料技术 30 3 STS间的关系 技术对社会的作用 31 32 3 STS间的关系 自然科学的发展 促进 技术的发明 导致 社会物质文化生活提高社会物质文化生活提高 需要 技术的发明 依赖 自然科学的发展 33 4 为什么要进行STS教育 技术带来便捷 34 Sciencehaslostsightofitsbasicresponsibilitiestosociety 工业革命 1908年的一幅照片 工业革命的飞速发展 是以森林的迅速消灭为代价的 文明的代价 文明的代价 文明的代价 文明的代价 文明的代价 1960年末 美国战后十年的飞速发展带来了显著的环境问题 与此同时 公众也开始行动起来 到了1971年11月 新成立的美国环保署公布了一批档案文件 叫做 档案美国 43 44 沙尘暴 2008北京美国 45 46 澳大利亚沙尘暴 文明的代价 1976年7月10日 意大利发生了一起极其严重的环境污染事故 48 1948年10月26 31日 位于美国宾夕法尼亚州的多诺拉小镇 由于小镇上的工厂排放的含有二氧化硫等有毒有害物质的气体及金属微粒在气候反常的情况下聚集在山谷中积存不散 这些毒害物质附在悬浮颗粒物上 严重污染了大气 人们在短时间内大量吸入这些有害的气体 引起各种症状 全城14000人中有6000人眼痛 喉咙痛 头痛胸闷 呕吐 腹泻 20多人死亡 20世纪70 80年代中期发生的 六大环境污染事故 1 意大利塞维索化学污染事故 2 美国三里岛核电站泄漏事故 3 墨西哥液化气爆炸事故 4 印度博帕尔农药泄漏事故 5 苏联切尔诺贝利核电站泄漏事故 6 莱茵河污染事故 50 51 52 4 为什么要进行STS教育 STS教育的社会背景1 科学技术具有双刃剑 新技术产生了新的问题二战后 新材料 新能源 新技术的不断运用 对人类生活带来了重要的影响和社会性议题 有哪些社会性科学议题呢 53 4 为什么要进行STS教育 科技对环境或生态的影响 全球暖化 垃圾处理 水库的兴建 科技对伦理与道德的挑战 器官移植 胚胎或干细胞的研究 基因工程的研究 复制技术 优生保健 动物实验 网络的使用 科技对人类健康的冲击 基因改造食物的食用 电磁波的危害 噪音 咖啡的饮用 科技对资源使用方式的选择 各种能源的利用 54 4 为什么要进行STS教育 不少科学家和社会学家对一系列负面效应表达了他们的忧虑 科学和技术的本质是什么 人类能否驾驭科学技术的发展 如何看待科学的价值和社会功能 如何对年轻人进行科学教育 这些思考进入人们的意识层面 要求反思科技理性和技术异化 全面看待科学 技术 社会和人的存在之间的关系 上述问题为STS课程的产生奠定了思想基础 55 4 为什么要进行STS教育 这是一个最坏的时代这是一个最好的时代这是一个令人绝望的冬天这是一个充满希望的春天我们面前什么都有我们面前什么都没有 早在19世纪时 英国作家狄更斯在描写第一次产业革命时曾写道 56 进入20世纪 我们发现 我们自己的文明对自然界产生了破坏性作用 工业文明一方面改变了我们的生活质量 使我们享受了我们的祖先曾经梦寐以求而难以享受的物质利益 同时 它又剧烈而持久地破坏了我们生存的环境 为子孙后代遗留了许多祸患 57 4 为什么要进行STS教育 2 20世纪中后期的科学教育危机20世纪60年代的科学课程改革及其影响下的科学教育忽视了人文社会学的视野 越来越不能回应社会问题提出的挑战 60年代的科学课程在培养目标上致力于培养各学科领域的专家和各技术领域的专家 在课程内容上注重科学知识的逻辑结构 强调课程内容的高难度 PSSC物理教程 58 4 为什么要进行STS教育 HPP教程 HarvardProjectPhysics 20世纪70年 美国哈佛大学物理系杰拉尔德 霍尔顿 G Holton 教授主持下推出 同样具有广泛国际影响的革新的物理教程 HPP教程的特点 面向大部分中学生 进行基础科学和科学思想的教育 力图改变以前所有物理教程只单纯讲述物理事实的弊端 教程把物理学作为人类文化发展整体的一部分来阐述 以及它们对社会发展的关系 59 4 为什么要进行STS教育 例如 在 能 这一章中 介绍了热能和蒸汽机 瓦特和工业革命 在 气体分子运动论 一章中 讲述热力学第二定律的统计解释时讨论了人类生态和环境污染问题 在 波动 部分介绍了噪声 噪声污染 在 法拉第电气时代 一章中 分别把发电机 电灯列为一节 以它们作为典型事例讨论了物理学 工业和社会之间的相互关系 在 电与社会 一节中讨论了电气化和现代文明的关系 60 61 4 为什么要进行STS教育 3 培养什么样人才的问题随着科学技术革命的进展 不断地引发一些人与大自然关系的问题 处理这些关系的人 是具有什么素质 怎样培养人才 需要培养的人是 了解科学技术及其成果并能参加涉及科学技术决策的公民 了解社会 致力于社会健康发展的科学家和技术人才 科学教育中需要STS教育的课程 62 4 为什么要进行STS教育 4 保持与生俱来的好奇心STS教育的课程可能是消除损失好奇心的一种办法 63 4 为什么要进行STS教育 5 科学需承担社会责任 64 MYWORKS 65 4 为什么要进行STS教育 科学家 科学伦理 人文关怀 丹麦首相拉斯穆森在中国科学与人文论坛发表演讲 66 4 为什么要进行STS教育 科学对社会应具有道德责任感 科学家需要科学伦理与人文关怀 科学教师对人类的未来应分担一种与科学一样的社会道德责任 科学教育要产生出能提出合理建议的市民 培养他们去负责任的参与 研究 讨论与科学与有关的社会问题 因此科学教育需要STS教育的课程 67 5 STS课程的基本特征 第一 课程内容的综合性 STS课程内容的综合性体现在两个方面 一是科学知识的选择不再是 学科本位 而是打破了单一学科的界限 在某一学习主题中融合了物理 化学 生物 地理等知识 体现出学科知识的融合性 二是将科学知识 技术应用和社会问题融合在一起 打破了以科学的知识 原理和命题为逻辑线索组织课程的传统思路 体现出科学 技术和社会三个要素的密切联系 68 5 STS课程的基本特征 STS课程关注真实的问题情境 在提供学习基本概念和过程技能的具体的社会情境中 加深对科学和技术的理解 提高学习兴趣并养成正确价值观和态度 社会调查 第二 课程的情境性和实践性 69 6 STS教育的课程内容 课程内容国际涉及STS的内容分别是 1 科学方法的培养 2 科学态度的培养 3 科学思维习惯的培养 4 科学观的培养 5 科学与技术之差别的认识 70 6 STS教育的课程内容 6 技术在社会生活方面的影响 7 科学技术内容具体应用的认识 8 人与自然的关系 可持续发展概念 以及科技的环境影响的认识 9 对科学之本质的理解 10 对于社会责任感的培养 11 在理解科学技术本质基础上做出合理决策能力的培养 71 7 我国课程改革中的STS教育 在中考题中 各地的试卷都会出现关于环境保护 能源开发和利用 可持续发展方面的题目 它们以科技发展对人类生存环境影响为载体 从正反两面向学生揭示科学技术的内在价值 72 7 我国课程改革中的STS教育 中考试题 例1 乌鲁木齐是全国大气污染最严重的城市之一 每年的10月15日至次年的4月15日 在长达半年的采暖期内 遍布乌市城区和郊区的成千上万台大大小小的锅炉 便同时炉火升腾 每年都要烧掉800万吨煤炭 向天空排出6万多吨烟尘 9万多吨二氧化硫 分摊到首府200万市民 每人可得到3公斤烟尘 45公斤二氧化硫等来自空中的 礼物 再加上近万辆出租车 公交车排出的尾气 73 7 我国课程改革中的STS教育 为此 市政府和环保部门付出了很大的努力 出台了许多的政策 假如你是环保小卫士 你会提出哪些合理的建议改善这种状况 还首府一片蓝天 至少三种答案 本例题以让学生提出改进建议这样的形式 使其在关注环境问题的同时 体验和判断社会决策 这样的题目很好地引导了学生对STS的思考和认识 无论是对学生本身还是对未来社会的发展都将起到很好的影响 74 7 我国课程改革中的STS教育 例2 寒冷的冬天 温室里鲜花盛开 这是因为温室的玻璃允许太阳的热辐射通过却阻止室内热量和水分的散发 从某种意义上说 地球也是一个大温室 大气层的对流层中水蒸气和CO2等气体允许太阳的热辐射通过 阻止地表热量的散发 从而使地表温暖湿润 但是 现在大气层的对流层中CO2的含量明显增加 引起了全球平均气温上升 即 温室效应 请你举例谈谈 温室效应 可能导致哪些变化 结合实际谈一谈如何控制 温室效应 75 7 我国课程改革中的STS教育 解析 温室效应 使原有的平衡失调 会导致冰川熔化 海平面上升 地表水分蒸发加快 加剧土地荒漠化 引起气候变化 影响农作物收成等 控制 温室效应 可以采取植树造林 开发和使用新能源 减少煤等燃料的使用量等措施 76 7 我国课程改革中的STS教育 例3 气候与热污染夏季的海边 海风轻拂 昼夜温差小 气候宜人 而沙漠的夏季 白天气温可达60 夜晚能降到10 这是因为水的比热容比沙石的大 水和沙石上升相同的温度 水能吸收更多的热量 因而 在同样受热的情况下 水的温度变化比沙石小得多 水起到了很好的调节气温的作用 气温不仅受自然环境的影响 还受人造环境的影响 77 7 我国课程改革中的STS教育 城市的工业 交通和生活 每天都消耗大量燃料 燃料燃烧产生的内能 只有一部分做了有用功 大部分散失在周围空间 成为环境热源 电力 冶金 石油 化工 造纸等行业 它们通过冷却水和烟筒向环境散热 造成工业热污染 汽车 空调 冰箱等现代化家庭设备工作时 都向环境散发热量 城市里过多的人口散发的热量也很可观 大城市散发的热量可以达到所接收的大阳能的2 5 从而使城市的温度升高 这就是常说的热岛效应 78 1 请在文中关于 海边昼夜温差小 的原因的句子下面画上横线 2 从文中找出两个造成热岛效应的原因 3 如何减少环境的热污染 请你提出一条合理化建议 7 我国课程改革中的STS教育 79 评析本题以城市出现 热岛效应 为背景命题 将物理知识和社会热点结合起来 唤起学生对国家 对社会 对环境的关注 在考查物理知识的同时 对学生进行热爱祖国 关心社会 关注环境 爱护大自然的教育 同时培养了学生分析和解决问题的能力 7 我国课程改革中的STS教育 80 参考答案 1 水的比热容比沙石的大 2 燃料燃烧产生的内能 只有一部分做有用功 大部分分散失在周围空间 成为环境的热源 电力 冶金 石油 化工 造纸等行业 它们通过冷却水和烟筒向环境散热 造成工业热污染 从提高能源的利用率 合理开发利用新型环保能源 改善生态环境 减小人口密度等方面提出具体可行措施均可 7 我国课程改革中的STS教育 81 重视与科学 技术的联系 检测学生提出问题与解释的能力 2005年泰安市中考题 例4 阅读短文 2003年1O月15日上午9时 神舟五号 飞船顺利升空 在绕地球飞行14圈后 返回舱于10月16日上午6时左右安全着陆 成功完成了我国第一次载人航天飞行 航天员杨利伟回忆飞行感觉说 船箭分离时 我忽然感到有一种腾空的感觉 以后 我多次在舱内飘浮起来 返航时 飞船降落伞