美國高中生物教材中相關欄目滲透STSE教育的分析*

王燕霞 馬小明

STSE 為 Science(科 學 )、Technology(技 術 )、Society(社會)、Environment(環境)首字母的縮寫，STSE教育是融合了科學、技術、社會和環境等先進思想的一種新型教育模式，其核心目的是通過教育使學生掌握科學研究的一般方法和基本技術，同時使學生認識到科學、技術與社會、環境之間是密切聯系且相互影響的，需要合理地運用科學與技術服務社會、善待環境。目前，世界上很多國家將STSE教育理念作為編寫教科書、制訂教學大綱的指導思想，STSE教育開始進入了全球教育界[1]。我國對STSE教育的有關研究較晚，如何在我國科學地實施STSE教育，成為我國科學教育界中的熱點問題[2]。研究教育發達國家的先進教育教學思想，借鑒教育發達國家生物課程改革和教材編寫的經驗教訓是提高我國中學生物教材質量和教學效果的良好方法。本文整理和分析了2008年由美國The McGraw-Hill Companies(簡稱MHP)公司出版的高中理科生物主流教材(以下簡稱“教材”)中的STSE教育相關專題欄目及其設置特色。希望對我國中學生物教材的編制有些許的幫助。

一、“生物學發現”(Bio Discoveries)欄目

“生物學發現”欄目主要介紹一些科學史上重大的科學發現，表1為教材中的8個“生物學發現”欄目，涉及生物學概念、科學探究過程以及科學技術與方法。例如，開篇第一章《生物學研究方法》("Methods of Science")中的科學發現欄目講述了Jewell Plummer Cobb探索皮膚癌的故事，Jewell Plummer Cobb探究的過程很好地為學生展示了科學研究的一般進程：觀察現象→發現問題→做出假設→收集數據→得出結果→形成科學理論→做出新的假設→理論的修正。通過皮膚癌研究的介紹，不僅使學生對生活中的癌癥有一定的認識，同時對于癌癥病因、治療技術的發展也有了些許了解，學生輕松掌握科學知識的過程中，掌握科學研究方法，且學生的情感價值觀得到了提升。這正是STSE教育理念的集中體現。

表1 美國教材中的科學發現欄目

二、“尖端生物學”(Cutting-Edge-Biology)欄目

“尖端生物學”欄目主要介紹生物學方面最新的科學發現，涉及的主題有生物技術、生物與醫療、人類進化和人類健康。例如，生物信息學在病毒識別和信息追蹤方面的應用、探索納米技術在癌細胞和遺傳病的檢測、新型藥物的研制以及基因治療方面的新進展和展望，以及“跟蹤人類的進化”中涉及的生物學新發現，科學家利用線粒體DNA分析人類的進化，還有DNA凝膠電泳技術，除了文字說明之外，采用點樣和DNA片段分離的圖片(如圖1所示)直觀地將凝膠電泳的關鍵環節和操作展示在學生眼前。通過這些最新科技的介紹，讓學生了解現代科學技術研究進展，激勵學生探究欲望。

圖1 美國教材中的DNA凝膠電泳圖片

三、“生物與社會”(Biology & Society)欄目

“生物與社會”這一欄中通過諸多實例揭示了生物學如何影響人類的社會生活和生存環境。教材列舉了9個與STSE教育相關的實例，這些例子緊扣當前社會生活，注重與學生已有的生物學知識和生活經驗的聯系。正文部分還用圖示或表格解釋抽象的科學知識，每一欄目最后通過豐富的活動對學生的學習效果進行考查，要求學生上網查閱資料、分析資料并撰寫小論文或者調查報告，就該主題組織辯論或編制社區活動計劃，或者要求學生利用生物知識揭示社會現象，或以游戲形式與同學進行交流。同時欄目中的材料還給學生提供了網絡鏈接便于學生查閱。例如，在介紹風光優美的格倫峽時，指出一個兩難問題：格倫峽大壩的修建一方面促進了旅游業發展給當地居民提供了就業機會；另一方面破壞了科羅拉多河地區的生態系統，水體溫度上升，魚類棲息地破壞，水生生物多樣性銳減，如何處理這一矛盾，為學生設置疑問，鼓勵學生通過辯論，給出“要不要修建大壩”的建議。這一實例以真實的事件為背景，將知識與生活聯系了起來；要求學生分組辯論，培養學生的科學思維與語言表達能力；以生態系統的保護為目的來培養學生的環保意識。這些內容充分體現了STSE教育的目標和理念。

四、與生物學相關的職業欄目

教材設置的兩類與生物學相關的職業“在田野里”(In the Field)和“生物學中的職業”(Careers in Biology)欄目給學生提供了多樣化的與生物學有關的職業，為學生的職業選擇提供了導向，吸引了學生對生物學的注意。教材設置的與生物學相關的職業達到54個。這些與生物學相關的職業深入到了社會生活生產的各個領域，大到科學家，小到教師和獸醫。“在田野里”欄目設置在單元章節之后，欄目一側配有與該職業有關的人物或工作場景照片，利用人物故事講述了具體所從事的工作和從事該職業所需的科學知識、需要取得的相關學位、技能、資格證書等。而“生物學中的職業”一欄則編排于“單元引入”部分或作為輔欄穿插于正文中，“單元引入”中的“生物學中的職業”欄目用簡練的語言闡述了該職業所從事的具體工作，并附有巨幅工作者的工作圖片。兩類欄目都提供了網絡鏈接，讓學生上網了解更多與該職業有關的資料。例如，第三單元《遺傳學》中，“在田野里”欄目有3個，“生物學中的職業”9處，“在田野里”欄目分布在章節正文內容之后，涉及的職業有科學作家和生物醫學研究員。“生物學中的職業”分布在習題和旁欄部分，涉及的職業有遺傳學家、醫學遺傳學家、遺傳學實驗室技術員、系譜學家、研究科學家、法醫等，欄目簡潔明了地闡述了該職業所從事的具體工作。

五、“與學科的綜合”欄目

美國將STSE教育跟K-12教育結合起來，在生物學教材中突出了生物、科學、社會、環境和歷史、地理、醫學、物理、數學和化學等學科之間的綜合，其中與歷史的綜合欄目16例，與地理科學的綜合12例，與健康科學的綜合13例，與物理的綜合8例，與數學的綜合6例，與化學的綜合17例。結合相應的物理學、化學、數學等知識，將抽象的生物學知識解釋得淋漓精致，例如美國教材第二單元第二章《細胞的增殖》中的生物學與健康科學的綜合專題，講述了癌癥的形成和細胞增殖之間的關系。再如，第二單元第七章《細胞的結構和功能》中的生物學與數學的綜合專題，用邊長為1μm，2μm，4μm的3個立方體直觀地展示了細胞表面面積隨著細胞體積的增加而變化的規律，正文部分用立方體體積和表面積的計算方法將細胞增殖中體積變化的規律用數據直觀地展示出來。通過與自然學科的綜合，將抽象的生物學概念和機理與人類自身的生命現象聯系起來，使得生物學知識具體化，易于學生理解。

六、啟示與建議

編寫教材時可以參考美國教材的編寫經驗，在教材中設置豐富多彩的與學生實際生活相聯系的STSE教育專題欄目。(1)教材中應該及時體現生物科學和技術的最新進展，更新像“科學前沿”和“科學?技術?社會”等體現科技發展的欄目。(2)盡量選擇貼近學生生活背景或被社會持續關注的實例，既符合學生認知發展的規律，又可以達到聯系生活的目的。(3)實驗部分注重編寫開發多樣化與趣味性并重的學生實驗，增加各類豐富的實驗提高學生動手操作的能力。(4)設計切實可行的活動引起對環境問題的重視并培養學生尊重生命、保護環境的意識。(5)編排豐富的“生物學與學科交叉”的內容，借助各類自然學科知識來揭示生命現象。(6)“與生物學有關的職業”欄目不要泛泛而談，介紹該職業所需要的學歷、資格證書及職業技能，通過陳述該職業的具體工作以及對人類社會的意義來提高學生學習生物學的興趣，并加強學生職業意識的培養。作為一線生物教師，在教學過程中更要滲透STSE教育理念，例如講科學家的故事、做環境污染與保護方面的演講、制作道具演示抽象的生命現象、對兩難問題進行小組討論等，將知識與社會生活實踐聯系起來。同時，結合本地實際開發特色教學資源。使學生在了解科學、技術的同時，認識到新科技對社會、環境的影響，認同只有技術服務于社會，人類與自然和諧共處才是最好的選擇。