物理教科書中STS教育的內容與形式

摘要:實施STS教育是物理教科書的重要功能之一。本文通過對發達國家和地區物理教科書的分析，從內容與形式兩方面揭示STS教育的設計特點，為內地物理教科書的編寫與修訂提供借鑒。

關鍵詞:STS教育;教科書;物理

中圖分類號:G633.7 文獻標識碼:A 文章編號:1003-6148(2010)3(S)-0007-5

實施STS教育是物理教科書的重要功能之一。發達國家和地區在STS 教育領域的研究開展較早，對如何在教科書中滲透STS教育也有著比較深入的探索。其物理教科書中STS教育的內容包羅萬象，形式豐富多樣，注重學生的參與性、體驗性，多視角、多層次地詮釋了科學、技術與社會的關系，為我國內地物理教科書的編寫與修訂工作提供借鑒。下面從內容與形式兩方面分別予以說明。

1 內容

STS教育的內容極為廣泛，為教科書有效滲透STS教育提供了大量資源。發達國家和地區的物理教科書在編寫中充分考慮當代學生的時代特點與發展需要，以日常生活、環境與能源、民主決策等內容為STS教育的切入點，題材豐富，視角新穎，為學生全面認識科學、了解社會起到了基礎性作用。

1.1 科學技術與日常生活

學生的經驗背景是其理解新事物、吸納新思想的基礎，其主要來源為以往的日常生活。因此，越是貼近生活的內容，就越能夠調動學生的既有經驗，也越容易為學生所接受。發達國家和地區的教科書緊緊抓住這一點，有意識地選取與學生生活密切相關的內容，使學生充分認識到物理學及技術與生活的緊密聯系。

新加坡教科書〈Physics Insights〉以科學技術對生活的影響為主題，通過物理學史、前沿技術等內容的介紹將物理知識與日常生活結合起來，在拓展學生知識視野的過程中滲透STS教育。如“動力學”一章中出現的“牛頓的影響”，以時間序列展開，記述了牛頓力學三定律的發現過程，并由此引伸出其創造性的工作為現今生活帶來的巨大變化。這一主題在介紹物理學家生平的同時，啟發學生思考物理定律對生活的影響，利于學生親身感受科學的作用，提高其學習物理的主動性。此外，《光》一章中的“激光技術”也注重體現技術與生活的密切聯系。它以生活中常見的條碼掃描器、CD和DVD光盤等例說激光技術在豐富與改善日常生活等方面發揮的重要作用，并通過“光子學”這一新的科學領域的興起展望通信技術的發展前景，貼近生活，著眼未來，對培養學生投身科學事業的熱情具有積極意義，如表1所示。

1.2 環境、能源與可持續發展

環境與能源危機的日益加劇使人們越發地認識到保護環境、節約能源的重要性，同時也喚醒了民眾的可持續發展意識。與環境友好相處、節約資源能源正在成為當下社會轉型與發展過程中的基本理念，也是STS教育的重要內容。發達國家和地區的物理教科書以現實問題為題材，融入環境、能源與可持續發展等方面的內容，引導學生深入思考科學技術與環境、資源之間的關系，培養他們合理利用科學技術的意識。

香港教科書〈Physics at work〉從本地實際問題出發，設計了一系列涉及環境與能源的議題。如“STS:香港應該更多地使用電動汽車或油氣混合動力汽車嗎?”，首先闡述電動和混合動力汽車在能源使用、廢氣排放等諸多方面的優勢;而后說明其在香港并未被廣泛使用的現狀，進而啟發學生思考是否應當推廣這種汽車，以達到保護環境的目的。此問題需要學生自行查閱相關資料，并基于思考與討論得出自己的回答，開放性高且密切聯系特區實際，有助于培養學生關于環保措施的理性態度，如表2所示。

新加坡教科書〈Physics Insights〉也將培養學生的環保意識、資源節約意識作為STS教育的重點。其內容特別關注環境對個人、對社會的影響，所采用的素材具有很強的時效性。如“海嘯的破壞性”以2004年12月蘇門答臘島發生的海嘯為背景介紹海嘯的巨大破壞性。相關內容不僅展現環境對人類社會的重大影響，更重要的是使學生認識到人類社會與環境間的相互依存關系，提高他們利用科學技術解決環境問題的意識。又如“溫室效應”通過對溫室中能量吸收與傳遞情況的介紹，類比地揭示二氧化碳等溫室氣體對地球氣候的影響，并倡導學生在生活中積極采取有效措施控制溫室氣體排放，為保持地球的“健康”作出力所能及的貢獻，如表3所示。

此外，英國教科書〈GCSE Physics〉中也編入了有關能源利用、環境保護等方面的內容，如表4所示。

1.3 社會問題與民主決策

當代學生肩負著未來社會建設與發展的重任，其社會責任感與公民意識的培養是STS教育的重要內容。發達國家和地區歷來重視公民教育，以此培養學生處理社會問題、參與民主決策的意識和能力。該項內容在其教科書中亦有鮮明體現。

如香港教科書〈Physics at work〉中的“STS:應當發展核武器嗎?”，回顧了第二次世界大戰、美國“911”恐怖襲擊等事件，以歷史的視角展現核武器對人類社會的災難性影響。另外，該欄目還介紹了美國為應對他國發展核武器而制訂的“先發制人”政策，并由此引導學生思考有關核武器發展的問題，進而對美國政策的合理性進行審視和評判。文字間透露著對和諧世界的渴望，使學生在思考與批判中感受和平與發展的時代主題。

澳大利亞教科書〈Physics:A contextual approach〉也注重啟發學生應用所學內容評判政府決策的合理性。如“辯論:世界各國政府應將經費花在更重要的事情上，而不是空間計劃”，帶有強烈的民主意識。學生是未來的公民，是國家的主人，有權利也有義務參與國家決策的制訂。教科書中設置的此項辯論在引導學生了解空間科學研究成果的同時，培養他們參與民主決策的意識，既契合空間科學這一主題，又有效地實施了公民教育，構思巧妙，值得借鑒。

2 形式

發達國家和地區的物理教科書主要以專欄、活動和實例三種形式滲透STS教育，以下分別舉例說明。

2.1 專欄

國外和香港地區的物理教科書緊密結合教學內容，通過豐富的欄目從社會、科技及環境等方面闡釋STS的深刻內涵。

如新加坡教科書〈Physics Insights〉的“社會中的物理學”和“物理學與環境”兩欄目以豐富的內容和生動的描述闡釋了物理、技術與社會的相互關系，為學生正確科學觀的樹立奠定了堅實基礎。

又如香港教科書〈Physics at work〉中的“STS”欄目，類型多樣，采用“問題”(Issue)、“閱讀”(Reading)、“研究”(Investigation)與“拓展”(Extension)四種形式，意在使學生從不同角度接觸并思考科技與社會問題，培養其應用科技、關心社會發展的意識。四種類型在題材選擇、能力培養等方面各有側重:

“問題”——涉及能量與能源、社會發展等諸多領域，以獨特的視角展現經濟與社會發展過程中的現實問題，強化學生參與社會建設的意識;

“閱讀”——為學生提供相關背景材料，要求學生自行查閱資料，思考環境保護、資源利用等方面的問題，突出體現對學生收集與處理信息能力的培養;

“研究”——從生產生活中實際的儀器或設備出發設計問題，引導學生開展相關研究，強調學生學習自主性的培養與學習能力的提高;

“拓展”——結合章節具體內容介紹拓展性知識，注重學生知識廣度的拓寬。

在欄目的構成上，與內地教科書的類似欄目相比，該書其在介紹相關背景知識的同時，注重穿插活動、課外資源、練習等多種內容，以此深化學生對STS教育內容的理解。以“問題”的構成為例，該類型欄目從“問題”(Issue)入手，以“背景知識”為核心設置了“STS活動”、“復習題”等次級欄目，并充分利用“網上資源”(More on Web，OUP Web)拓展學生知識視野，提高他們駕馭信息資源的能力。

其中，“STS活動”配合不同主題設置了小組討論、資料查閱、實驗設計等活動，內容豐富，構思新穎。“網上資源”為學生進一步了解相關主題內容開設窗口，而“OUP Web”依托牛津大學出版社(Oxford University Press)的強大資源優勢，為學生提供了豐富的學習經驗與科技資訊。

英國教科書〈GCSE Physics〉將每章的最后一節設為“社會與問題”，聯系該章主題討論科學技術對日常生活與倫理的影響，介紹科學進展與發現的重要意義及實際應用。在欄目構成的豐富性方面，該書特色十分突出。其以介紹性的內容為主體，通過“問題”(Issue)、“觀點”、“思考題”及“活動”等多種形式滲透STS教育。

“問題”——涵蓋環境、能源、交通等相關問題，密切結合章節內容;

“觀點”——展示民眾針對某一“問題”所持有的不同觀點，為學生提供廣闊而開放的思維平臺;

“思考題”——考查理解，深化思考;

“活動”——包括問題討論、觀點辯論、廣告設計、科技制作等，形式多樣，富于樂趣。

此外，該欄目的呈現形式也有一定的借鑒意義。除物理學家人像照片之外，欄目中的人物、景物、器具等均以漫畫形式出現。在恪守科學性的同時兼顧趣味性，符合中學生的年齡特點，能夠有效激發學生的閱讀興趣。

2.2 活動

結合相關STS主題開展信息收集、調查研究、論文寫作等活動也是發達國家和地區教科書在編寫上的一大特色。與閱讀給定的STS材料相比，活動的參與性、體驗性更強，形式更為靈活，對學生的吸引力也更強。

澳大利亞教科書〈Physics:A contextual approach〉特別注重通過活動形式進行STS教育。如“火箭科學”在談及航天員太空旅行時，要求學生參考失重環境下所取得的重要科研成果，寫信給澳洲政府證明研究的意義，申請相關科研經費。寫信給政府等機構申請經費本是科研單位課題立項中的內容，而此活動中學生以研究者的角色出現，有助于他們了解科研工作，體會經費等社會因素對科學研究的制約作用。在實施STS教育的同時，巧妙地滲透了科學本質，對教科書中STS活動的設計有極大啟發意義。

英國教科書〈GCSE Physics〉針對不同STS主題設計了形式豐富的活動。如“核能問題”圍繞低溫核融合、反應堆建設、核廢料處理等問題設置了封面設計、小組討論、科技論文寫作等形式的活動。以反應堆建設為例，活動介紹了英國已建成的實驗反應堆由于民眾擔憂而被關停的情況，要求學生以當地民眾的立場寫信給報社，表達自己對反應堆建設的擔憂。此活動需要學生設身處地地從民眾利益出發，思考反應堆建設對他們生活的影響，能夠使學生主動反思科技發展所帶來的負面效應，培養學生利用科學技術的謹慎態度，如表6所示。

2.3 實例

相比專欄和活動，在具體內容中插入實例的做法對素材的完整性、與主題的契合度等要求更為寬松，形式上也較為靈活，因而被很多教科書采用。這些實例以物理概念和原理的技術及日常應用為主，通過文字敘述與圖片展示等形式豐富物理內涵，突出物理學的實踐價值，如表7所示。

STS教育已然成為物理教科書中不可或缺的部分，而在教科書的編寫過程中，仍存在很多具體而實際的問題。如STS教育以哪些具體內容為載體、以怎樣的面貌呈現、如何協調STS教育的內容與基礎知識的關系等問題都亟需教科書設計者在實踐中審慎考慮。國內外物理教科書從各自教學實際出發，針對這些問題作出了不同的嘗試。相比而言，我國內地各版本無論是內容的廣泛性，還是形式的靈活性都存在較大差距，課程資源亟待深入挖掘與整合，從而革新教科書中STS教育的整體面貌。

參考資料:

[1]美國物理教科書《科學探索者》中譯本.浙江教育出版社，2003.2(1)

[2]美國物理教科書《物理原理與問題》中譯本.浙江教育出版社，2008.8(1)

[3]香港物理教科書《物理新天地》.文達出版(香港)有限公司，2003.1

[4]香港物理教科書〈Physics at work〉.Oxford University Press，2006.1

[5]新加坡物理教科書〈Physics Insights〉-'O'Level.Pearson Education South Asia Pte Ltd，2007.2

[6]英國物理教科書〈AQA Science〉-GCSE Physics.Nelson Thornes Ltd，2006.1

[7]澳大利亞物理教科書〈Physics : A contextual approach〉.Pearson Education Heinemann，2008.2

(欄目編輯趙保鋼)