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文档简介

1、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

2、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

3、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18 60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

4、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6 0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(hur d, 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,科学教育应釆取广泛的内容,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。

5、2詹姆斯卡拉格(jamesga llagher)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"科学一技术一社会: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

6、。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(hof steinyager )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

7、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。(-)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

8、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,

9、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仃05 ) 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,

10、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 (8 8)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

11、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0 4(106)我国全日制义务教育科学(7-9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

12、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st s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

13、(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

14、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,探究活动中的起点一一“疑问”以 及技术设计活动的起点一一“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

15、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

16、,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 把科学教育的核心一一科学探究与技术教育的核心一一技 术设计有机地整合起来,凸现st s教育理念是发展学生全 面科学素养的关键所在。资料 来源: arthur, joe iscienceas inquirym . newjersey :merrillpr enticehall , xx: 31. 参考文献:1 丁邦平论国际科学教育的范式转化一一从科学教育到科技教育j 比较教育研究,xx, (1): 1-6.2 bybeerw, deboerggoa lsforthese iencecurri culum a d lgabel.han dbookofres earchonsci enceteachi ng c newy ork:macmil lanpublish i

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