肖 利 龐振宇 張費(fèi)金有 劉茂軍
(吉林師范大學(xué)物理學(xué)院,吉林 四平 136000)
STS是Science Technology and Society的簡(jiǎn)寫(xiě),即科學(xué)、技術(shù)與社會(huì).它興起于美國(guó)的上世紀(jì)60年代末70年代初.STS是一門(mén)研究科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)相互關(guān)系及其互動(dòng)規(guī)律的多學(xué)科、多領(lǐng)域的綜合性新興學(xué)科.STS教育是STS領(lǐng)域(STS教育、STS研究、STS管理)中的一個(gè)分支,宗旨是培養(yǎng)具備科學(xué)技術(shù)素養(yǎng)、能參與科技決策、全面發(fā)展的一代新型公民.[1]
第二次世界大戰(zhàn)之后,現(xiàn)代科技的迅猛發(fā)展,促使社會(huì)經(jīng)濟(jì)高速增長(zhǎng).以日本的經(jīng)濟(jì)學(xué)家松田米律為代表的“唯科學(xué)主義”者面臨越來(lái)越多的難以解決的問(wèn)題,如人與自然的矛盾(如生態(tài)危機(jī)、森林破壞、物種滅絕、土地荒漠化、資源短缺等);人與科學(xué)技術(shù)的矛盾(如轉(zhuǎn)基因技術(shù)與食品安全、克隆技術(shù)與倫理道德、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與人權(quán)、核技術(shù)與環(huán)境污染等);人與社會(huì)的矛盾(如社會(huì)不公與民權(quán)運(yùn)動(dòng)、技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)發(fā)展與失業(yè)等).面對(duì)這種變化的世界圖景,傳統(tǒng)的科學(xué)教育體系中的政策、規(guī)范和行動(dòng)已經(jīng)無(wú)法適應(yīng)新的社會(huì)和文化范式的轉(zhuǎn)變,從而導(dǎo)致科學(xué)教育出現(xiàn)了一系列問(wèn)題、矛盾和沖突.在這種情況下科學(xué)教育必須要審時(shí)度勢(shì),摒棄唯科學(xué)主義思潮,增加科學(xué)教育的社會(huì)背景,讓學(xué)生在社會(huì)的背景下學(xué)會(huì)科學(xué)和技術(shù)的判斷和決策,理解價(jià)值和道德的社會(huì)意義.STS教育思想和觀念也正是人們?cè)趨f(xié)調(diào)這些矛盾和沖突的過(guò)程中,尋求解決問(wèn)題的方案、創(chuàng)新和改造科學(xué)教育思想中應(yīng)運(yùn)而生的.
STS教育作為科學(xué)教育的一種形式或方法,從上個(gè)世紀(jì)80年代初開(kāi)始,已得到世界各國(guó)科學(xué)教育工作者的廣泛認(rèn)同,并作為一種主要力量引領(lǐng)著各國(guó)科學(xué)教育改革的主要方向.1980年國(guó)際科學(xué)聯(lián)盟和聯(lián)合國(guó)教科文組織在澳大利亞墨爾本召開(kāi)的STS教育國(guó)際會(huì)議上提出了一個(gè)參考意見(jiàn),即把STS教育看作“一個(gè)對(duì)今日學(xué)生進(jìn)行科學(xué)教育最合適的方法.”[2]在這種改革環(huán)境的支持下,一些具有影響的STS課程也紛紛出臺(tái)或者加以改進(jìn).其中最具有代表性和最具有影響力的是英國(guó)的《社會(huì)中的科學(xué)與技術(shù)》(SATIS)課程,該課程主要為16-19歲的學(xué)生設(shè)計(jì)的,通過(guò)這個(gè)課程可以使學(xué)生理解科學(xué)知識(shí)的本質(zhì)和局限,理解科學(xué)對(duì)社會(huì)和環(huán)境作用的利與弊,了解地球上資源的有限性,發(fā)展學(xué)生思考科學(xué)道德問(wèn)題的能力以及理智地進(jìn)行決策的能力.
STS教育思想于20世紀(jì)80年代中期引進(jìn)我國(guó),并開(kāi)始在教育研究機(jī)構(gòu)、高等學(xué)校、中小學(xué)校相繼進(jìn)行STS教育的理論研究和實(shí)踐探索,取得了一些有價(jià)值、有意義的階段性研究成果.其中最顯著成果之一,就是在我國(guó)基礎(chǔ)教育課程改革中明確地將STS教育作為一個(gè)重要的理念,體現(xiàn)在學(xué)科課程標(biāo)準(zhǔn)、教科書(shū)和其他教學(xué)文本中,這標(biāo)志著我國(guó)STS教育己進(jìn)入了一個(gè)全面實(shí)施的階段,成為科學(xué)教育改革的主流.[3]
長(zhǎng)期以來(lái),在人們的觀念中,似乎只有客觀的、實(shí)證的、具有預(yù)測(cè)性的知識(shí)才是科學(xué)的,過(guò)分張揚(yáng)科學(xué)的理性主義,忽略了人和社會(huì)的價(jià)值需求,導(dǎo)致在科學(xué)教育領(lǐng)域中出現(xiàn)很多認(rèn)識(shí)上的盲點(diǎn),[4]傳統(tǒng)科學(xué)教育出現(xiàn)了危機(jī),如科學(xué)知識(shí)拜物教與創(chuàng)造力的泯滅、科學(xué)理性的僭越與科學(xué)精神的缺失、科學(xué)教育對(duì)教育的遮蔽與人性危機(jī)[5]等等.STS教育的出現(xiàn),使人們從一種文化轉(zhuǎn)變的角度來(lái)看待科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)的關(guān)系,調(diào)整了人們認(rèn)識(shí)科學(xué)、技術(shù)和社會(huì)的方式,為人們?cè)诳茖W(xué)教育領(lǐng)域中打開(kāi)了一扇通向現(xiàn)實(shí)世界的大門(mén),為培養(yǎng)具備科學(xué)技術(shù)素養(yǎng)、能參與科技決策、全面發(fā)展的一代新型公民提供了一個(gè)新的途徑和方法.[6]
較早以來(lái),培養(yǎng)國(guó)民的科學(xué)素養(yǎng)一直被用于描述廣泛的科學(xué)教育目標(biāo).當(dāng)人們把STS教育注入科學(xué)教育領(lǐng)域中時(shí),STS教育的理念和實(shí)踐必將開(kāi)始不斷地影響科學(xué)教育目標(biāo).但由于STS教育理念自身的復(fù)雜性、多樣性和模糊性,人們提出了各自不同的科學(xué)教育目標(biāo).[6]美國(guó)當(dāng)代著名科學(xué)教育專家柏比(R.wBybee)提出 “三維”目標(biāo),即獲得知識(shí)的目標(biāo);發(fā)展學(xué)習(xí)技能的目標(biāo);發(fā)展價(jià)值和觀念的目標(biāo).威克斯和坡拉卡什(L.J.Waks&M.S.Prakash)提出“四維”目標(biāo),即認(rèn)知能力目標(biāo);理性或者學(xué)術(shù)目標(biāo);個(gè)人目標(biāo);社會(huì)行動(dòng)目標(biāo).美國(guó)著名的科學(xué)教育家亞格爾則指出,科學(xué)是為了滿足個(gè)人需要;科學(xué)為了解決社會(huì)問(wèn)題;科學(xué)為了培養(yǎng)職業(yè)意識(shí);科學(xué)是未來(lái)學(xué)習(xí)的一種學(xué)術(shù)準(zhǔn)備.盡管這些STS的科學(xué)教育目標(biāo)各有不同,但具有很大程度的相似性,除了強(qiáng)調(diào)基本的科學(xué)知識(shí)、技能之外,都將社會(huì)、文化、道德等因素作為基本的組成部分,突出了個(gè)人發(fā)展、社會(huì)發(fā)展和人文理解的目標(biāo).它們從不同角度反映了STS教育的觀念和思想,使科學(xué)教育的目標(biāo)更全面.
在國(guó)外設(shè)有專門(mén)的STS教育課程,如美國(guó)的《科學(xué)和技術(shù)的社會(huì)效應(yīng)》與《社會(huì)中的化學(xué)》,英國(guó)的《社會(huì)中的科學(xué)與技術(shù)》、《社會(huì)中的科學(xué)》、《學(xué)校中社會(huì)范圍的科學(xué)》等.目前在我國(guó)中學(xué)教育中,沒(méi)有開(kāi)設(shè)專門(mén)的STS教育課程,但在新一輪基礎(chǔ)教育課程改革中,STS教育的內(nèi)容蘊(yùn)含在各自然學(xué)科當(dāng)中,如物理新課程標(biāo)準(zhǔn)中廣泛涉及STS的理念、目標(biāo)與基本概念,像科學(xué)哲學(xué)、科學(xué)社會(huì)學(xué)、科學(xué)技術(shù)倫理學(xué)、科學(xué)技術(shù)與社會(huì)的關(guān)系、可持續(xù)發(fā)展等STS內(nèi)容被引進(jìn)到科學(xué)教育中來(lái),并以“STS”、“探究與實(shí)驗(yàn)”、“做一做”、“科學(xué)漫步”、“科學(xué)蹤跡”、“迷你實(shí)驗(yàn)室”、“課題研究”、“課外讀物”、“推薦網(wǎng)站”、“討論與交流”等多種形式呈現(xiàn)在物理教科書(shū)中,為STS教育提供了豐富的教育資源,STS教育的內(nèi)容是豐富的、多樣的和開(kāi)放的.
物理學(xué)是一門(mén)實(shí)用性很強(qiáng)的學(xué)科.物理知識(shí)在軍事、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療、通訊、交通、家庭等各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用.例如,升華、凝華與電冰箱;密度與選種;超聲效應(yīng)與超聲檢查;壓強(qiáng)與抽水機(jī);摩擦與螺旋千斤頂;萬(wàn)有引力與航天技術(shù);溫室效應(yīng)與溫室大棚;渦流與電磁灶;反射現(xiàn)象與潛望鏡;電流的磁效應(yīng)與電動(dòng)機(jī);電磁感應(yīng)與發(fā)電機(jī);超導(dǎo)與磁懸浮列車(chē);靜電與靜電復(fù)印機(jī);激光與激光雷達(dá);電磁波與信息化社會(huì)等等.因此,在實(shí)際教學(xué)中要從物理走向社會(huì),突出物理知識(shí)的實(shí)用性,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,促使學(xué)生不斷地關(guān)注社會(huì)、關(guān)注生活、關(guān)注自己身邊發(fā)生的事物.
物理學(xué)的發(fā)展不斷地推動(dòng)科學(xué)技術(shù)的革命和創(chuàng)新,促進(jìn)了人類(lèi)社會(huì)和文明的巨大進(jìn)步.在中學(xué)物理中有許多改變世界的物理知識(shí),如以熱力學(xué)知識(shí)為理論基礎(chǔ)的蒸汽技術(shù)帶來(lái)了第一次科技革命,使人類(lèi)社會(huì)進(jìn)入機(jī)械化時(shí)代;以電磁學(xué)知識(shí)為理論基礎(chǔ)的電力技術(shù)帶來(lái)了第二次科技革命,使人類(lèi)社會(huì)進(jìn)入電氣化時(shí)代;以相對(duì)論和量子力學(xué)為基礎(chǔ)的電子計(jì)算機(jī)技術(shù)帶來(lái)了第三次科技革命,使人類(lèi)社會(huì)進(jìn)入信息化時(shí)代.教師可以此為背景,向?qū)W生介紹科學(xué)技術(shù)革命給人類(lèi)社會(huì)發(fā)展帶來(lái)的影響,從中使學(xué)生深刻理解科學(xué)技術(shù)與社會(huì)發(fā)展之間的互動(dòng)關(guān)系,培養(yǎng)他們的社會(huì)責(zé)任感和使命感.
社會(huì)性科學(xué)議題指由當(dāng)代科學(xué)技術(shù)研究開(kāi)發(fā)所引起的一系列與社會(huì)倫理道德觀念和經(jīng)濟(jì)發(fā)展緊密相關(guān)的社會(huì)性問(wèn)題,諸如經(jīng)濟(jì)、倫理道德、政治、文化傳統(tǒng)等,是無(wú)法單純依靠科學(xué)和技術(shù)解決的問(wèn)題,它屬于開(kāi)放式且結(jié)構(gòu)不良問(wèn)題,沒(méi)有唯一或標(biāo)準(zhǔn)的解決方案的問(wèn)題.[7]在中學(xué)物理學(xué)習(xí)中有很多物理知識(shí)涉及到社會(huì)性科學(xué)議題,如核能開(kāi)發(fā)與核廢料處理、移動(dòng)通信發(fā)射塔與電磁輻射、高壓電線與白血病風(fēng)險(xiǎn)、城鄉(xiāng)一體化建設(shè)與“熱島”、垃圾焚燒發(fā)電與環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)等等.教師在教學(xué)中要善于抓住敏感的社會(huì)性科學(xué)議題,通過(guò)對(duì)議題的學(xué)習(xí),能使學(xué)生養(yǎng)成有證據(jù)(而不是想當(dāng)然地)思考問(wèn)題,有理智(而不是隨意地)處理問(wèn)題,民主(而不是武斷地)對(duì)待不同的意見(jiàn),綜合(而不是單一地從某一學(xué)科或某一視角)看待問(wèn)題的能力,讓學(xué)生體驗(yàn)到科學(xué)技術(shù)的雙重性,理解科學(xué)本質(zhì),形成正確的科學(xué)觀,并能以正確的價(jià)值觀和方法來(lái)解決科技發(fā)展帶來(lái)的社會(huì)問(wèn)題.
物理學(xué)既是科學(xué),同時(shí)又是高層次、高品味的文化.愛(ài)因斯坦說(shuō)過(guò):“科學(xué)對(duì)人類(lèi)事物的影響有兩種方式,第一種方式是大家都熟知的,科學(xué)直接地、并且在更大程度上間接地產(chǎn)生完全改變?nèi)祟?lèi)生活的工具;第二種方式是教育的性質(zhì)——它作用于人的心靈.”在物理學(xué)發(fā)展過(guò)程中,每一個(gè)物理概念和物理思想的提出,每一個(gè)物理定律的建立,都涵蘊(yùn)含著豐富的人文文化,它包括物理學(xué)中唯物辯證法思想、物理理論的美學(xué)特征、物理學(xué)中的科學(xué)道德精神等,如布魯諾捍衛(wèi)“日心說(shuō)”;開(kāi)普勒與宇宙和諧;伽利略與《對(duì)話》;牛頓與《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》;焦耳與熱功當(dāng)量的測(cè)定;平凡的法拉第;居里夫人與“鐳”的故事;普朗克與能量量子化;愛(ài)因斯坦與《羅素——愛(ài)因斯坦宣言》;宇宙航行與航天員楊利偉等等.因此,在教學(xué)中教師要充分利用物理文化資源,幫助學(xué)生樹(shù)立正確的科學(xué)的人生觀和世界觀,培養(yǎng)學(xué)生勇于追求真理的科學(xué)精神.
STS教育是開(kāi)展科學(xué)教育的有效方法.就目前而言,由于受功利主義思潮影響,我國(guó)的STS教育的開(kāi)展多靠教師的自覺(jué)行為,以課堂滲透為主,隨意性強(qiáng),STS教育效果甚微.如何提高STS教育的有效性,筆者認(rèn)為,首先從教育行政部門(mén)、學(xué)校到教師必須提高對(duì)STS教育在科學(xué)教育中重要作用的認(rèn)識(shí);其次從宏觀到微觀、從長(zhǎng)期到短期制定一個(gè)科學(xué)合理的STS教育實(shí)施方案或計(jì)劃;再者就是STS教育的形式要多樣化,將課堂滲透、社會(huì)實(shí)踐、課外活動(dòng)等形式有機(jī)結(jié)合起來(lái).只有這樣才能使科學(xué)教育真正卓有成效地開(kāi)展起來(lái),真正達(dá)到全面提高全體學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)的目標(biāo).
課堂教學(xué)是實(shí)施STS教學(xué)的主陣地,結(jié)合課堂教學(xué)內(nèi)容,從物理學(xué)發(fā)展史、物理學(xué)在日常生活生產(chǎn)中的應(yīng)用、物理學(xué)和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的關(guān)系及社會(huì)熱點(diǎn)問(wèn)題等幾個(gè)方面進(jìn)行課堂STS教育活動(dòng).
(1)從物理與生活關(guān)系滲透.
物理學(xué)與人類(lèi)生活息息相關(guān).從生活走向物理,讓物理回歸生活,讓學(xué)生體會(huì)到物理在生活與生產(chǎn)中的實(shí)際應(yīng)用,增加學(xué)生學(xué)習(xí)物理的樂(lè)趣,培養(yǎng)學(xué)生良好的思維習(xí)慣和科學(xué)探究的能力.
從結(jié)合生活實(shí)際中提出探究問(wèn)題.如在學(xué)習(xí)沸點(diǎn)與氣壓時(shí),讓學(xué)生探究“生活中蒸煮食物時(shí),用什么方法能使食物熟得更快?”很多學(xué)生會(huì)憑生活經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為應(yīng)該加大火勢(shì),然后利用高壓鍋和普通鍋蒸煮同一食物,通過(guò)實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生明白由于水的沸點(diǎn)的原因,影響食物煮熟快慢的不是火勢(shì)的大小而是液面上方的氣壓,高壓鍋要比普通鍋快些.通過(guò)上述這樣的案例,可以激發(fā)學(xué)生探究學(xué)習(xí)的熱情和動(dòng)力,使學(xué)生感受到物理知識(shí)在生活上的意義和價(jià)值.
利用物理知識(shí)解釋生活現(xiàn)象.引導(dǎo)學(xué)生善于用學(xué)到的知識(shí)去解釋一些生活中遇到的實(shí)際問(wèn)題,諸如“但聞其聲,不見(jiàn)其人”、“山頂有泉,煮米不成飯”、“開(kāi)水不響,響水不開(kāi)”等現(xiàn)象,可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣,培養(yǎng)學(xué)生熱愛(ài)科學(xué)的思想和熱愛(ài)生活的情感,幫助學(xué)生深刻理解科學(xué)與人類(lèi)生活的關(guān)系.
(2)從物理與技術(shù)關(guān)系滲透.
學(xué)生生活在一個(gè)現(xiàn)代技術(shù)社會(huì)中,物理教學(xué)要貼近學(xué)生生活世界和技術(shù)世界,要與航天技術(shù)、信息技術(shù)、新能源技術(shù)、新材料技術(shù)等緊密相關(guān)聯(lián).通過(guò)“嫦娥五號(hào)”、“4G手機(jī)”、“LED燈”、“自清潔汽車(chē)”等典型案例的介紹,使學(xué)生進(jìn)一步理解物理知識(shí)在社會(huì)和生活中的應(yīng)用,讓學(xué)生在盡情領(lǐng)略物理帶給人們的便捷與舒適的同時(shí),增強(qiáng)回報(bào)社會(huì)、服務(wù)社會(huì)的責(zé)任感和義務(wù)感.
(3)從物理與社會(huì)關(guān)系滲透.
在實(shí)際教學(xué)中,找準(zhǔn)諸如環(huán)境污染、宇宙垃圾、溫室效應(yīng)、電磁輻射、能源危機(jī)等與人們生活息息相關(guān)的社會(huì)熱點(diǎn)問(wèn)題的結(jié)合點(diǎn),組織學(xué)生現(xiàn)場(chǎng)討論、交流,發(fā)表自己的看法,提出解決問(wèn)題的措施.在這些活動(dòng)過(guò)程中,學(xué)生的知識(shí)和能力得到遷移和發(fā)展,有利于提高實(shí)踐能力和決策能力,從而培養(yǎng)正確的科學(xué)觀、發(fā)展觀和價(jià)值觀,增強(qiáng)他們對(duì)社會(huì)的責(zé)任感.
通過(guò)專家或教師或?qū)W生開(kāi)展專題講座,也可以通過(guò)版報(bào)、畫(huà)廊進(jìn)行專題介紹,其內(nèi)容可以根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生的特點(diǎn)選擇合適的題材,如與生產(chǎn)生活相關(guān)并且有廣泛應(yīng)用的物理知識(shí),與社會(huì)發(fā)展有著重大關(guān)系的物理知識(shí),與科學(xué)、技術(shù)有關(guān)的社會(huì)熱點(diǎn)問(wèn)題,物理學(xué)發(fā)展的成就及前沿問(wèn)題.通過(guò)這些專題,提高學(xué)生的科學(xué)技術(shù)素養(yǎng)和人文素養(yǎng).
在社會(huì)調(diào)查活動(dòng)中,把學(xué)生 分成幾個(gè)課外調(diào)查研究小組,要求學(xué)生通過(guò)對(duì)所研究的案例進(jìn)行實(shí)地觀察、調(diào)查和研究,并以書(shū)面的形式進(jìn)行歸納、總結(jié),提出自己的觀點(diǎn)和解決問(wèn)題方法.例如在學(xué)習(xí)能源開(kāi)發(fā)與利用后,組織學(xué)生調(diào)查本地的能源分布、能源消耗及能源的浪費(fèi)情況等,讓學(xué)生了解能源中哪些是不可再生的,提出節(jié)約能源方案和新能源的開(kāi)發(fā)和利用設(shè)想.使學(xué)生在學(xué)習(xí)知識(shí)的同時(shí),學(xué)會(huì)去發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題.
大多數(shù)社會(huì)性科學(xué)議題都隱含“兩難”與“爭(zhēng)議”,如垃圾焚化場(chǎng)選址中的“鄰避”問(wèn)題、移動(dòng)通信基站發(fā)射塔建設(shè)中的“糾紛”問(wèn)題等,這意味著持有不同立場(chǎng)的人對(duì)于問(wèn)題的解決方法可擁有不同的理由和主張.首先成立辯論正反雙方,為學(xué)生提供充分的探討空間,讓師生或?qū)W生之間有機(jī)會(huì)針對(duì)議題的內(nèi)容做出對(duì)話和交流.然后進(jìn)行正反角色互換,擴(kuò)大學(xué)生對(duì)問(wèn)題的思考方向,讓學(xué)生不偏執(zhí)于一己之見(jiàn).最好藉由組間詰問(wèn)與協(xié)商使學(xué)生深入探討分析議題,以體會(huì)沖突之產(chǎn)生及如何通過(guò)民主程序達(dá)成共識(shí).培養(yǎng)學(xué)生傾聽(tīng)的習(xí)慣和與人溝通的技巧以及理性批判思考、做決策的能力.同時(shí)使學(xué)生了解科學(xué)、技術(shù)對(duì)社會(huì)發(fā)展的積極作用和負(fù)面影響.
探究實(shí)驗(yàn)就是讓學(xué)生經(jīng)歷、體驗(yàn)和感悟科學(xué)探究過(guò)程.在科學(xué)探究中,學(xué)生在教師指導(dǎo)和幫助下完成提出問(wèn)題、猜想與假設(shè)、制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)、分析與論證、評(píng)估、交流與合作等環(huán)節(jié)的活動(dòng)[8],學(xué)生在獲得一個(gè)個(gè)科學(xué)結(jié)論的同時(shí),培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)探究能力、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和敢于創(chuàng)新的探索精神.
STS教育活動(dòng)不受時(shí)間、地點(diǎn)和人員限制,除上述方法外,還有網(wǎng)絡(luò)查詢、科技活動(dòng)、參觀學(xué)習(xí)、生產(chǎn)勞動(dòng)等方法,教師可根據(jù)教育環(huán)境的實(shí)際情況恰當(dāng)合理地選擇教育方式.
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