做好科學教育加法以社會性科學議題學習促立德樹人

林靜

極端天氣頻發，全球變暖，海洋酸化，日本核污水入海……面對諸如此類的社會性科學議題，我們意識到現在所處的世界并不平靜。憑借科技進步，人類宣稱進入現代化社會，但又不得不面對各種資源枯竭、環境危機以及價值觀、利益沖突等，思忖人類自己與地球的可持續發展問題。彷徨于科技崇拜與科技批判，人類需要全面反思自己所秉持的人地觀和科學觀，考量下一代的教育問題。

社會性科學議題（Socioscientific Issues，SSI），是指與科學、技術密切相關的復雜社會問題，例如氣候變化、能源枯竭、食品安全等，關乎人類與地球的可持續發展。將SSI引入中小學課堂，組織學生開展社會性科學議題學習（SSI-based Learning，SSI-L），旨在通過創設與現實密切相關的真實情境，鼓勵學生綜合運用科學、技術、經濟、政治、道德、法律等多學科知識，解決結構不良問題，在一定程度上彌補了學校教育中教學與現實分離、學校與社會脫節的短板，讓學生有了學以致用與跨學科學習的機會。議題學習中涉及的科學論證、科學推理、科學建模、道德推理等探究實踐，能夠培養學生的高階思維、創新意識與道德品質，五育融合地發展學生核心素養。因此，聯合國教科文組織、國際科學教育界、國際大型測評項目PISA等一直倡議以SSI-L來提升學生的科學素養與終身學習能力。下文著重從三個方面來論述我國中小學推行SSI-L對于深化素質教育、落實立德樹人根本任務、滿足人才培養需求、助力科教興國戰略實施等方面的重要價值與獨特作用。

地球“人類世”對科學與人文融合的素養訴求

人類正在成為影響地球表層地質變化的巨大力量。2000年，諾貝爾化學獎得主、大氣化學家保羅·克魯岑（Paul Crutzen）提出“人類世”（Anthropocene）新地質年代概念，并得到學界認同。與大氣化學家發現的18世紀后期大氣中二氧化碳和甲烷濃度開始顯著上升的現象相呼應，21位地質學家的地層學研究結果表明，18世紀末以來的地球表層確實發生了顯著變化，這也正對應著瓦特改良蒸汽機、人類開啟工業革命之時。

“人類世”概念的提出，首先警示人類要反思人地觀與科學觀。自工業革命以來，人類儼然以地球主人自居，以利己為出發點大規模開發和利用大自然。而大自然的反饋及自我修復活動，足以告示：人類與其他物種一樣，只是地球家園的居住者之一。轉變觀念，與自然環境、其他物種和諧相處，崇尚天人合一的人地觀，是人類破解各類棘手SSI、實現可持續發展的一大前提。在科學觀方面，邏輯實證主義主導的科學哲學長期存在科學“價值無涉理想”，視科學是客觀中立的，忽略科學的社會作用與社會價值，以及科學家的價值取向，簡言之，就是忽略科學的人文要素。事實上，正如美國學者道格拉斯（Douglas，H.E.）在《科學、政策與價值無涉理想》中所指出的，科學在國家建設與社會治理方面一直發揮著重要作用。與人文一樣，科學也是人的主觀產物。科學創造與科學應用是價值有涉的——包括文化、道德、經濟、政治等人文要素，科學與人文并非二元分離而是相互交融的。

已有教學實證研究顯示，學生通過SSI-L能樹立和諧發展的人地觀與融合人文的科學觀。例如組織學生研討霧霾解決方案，讓學生分別扮演企業主、工廠工人、年輕父母、氣象學專家、呼吸科醫生、環保局專家、分管經濟/醫療/環保的市領導等利害相關者的角色，從不同立場、不同視角開展辯論與協商。由此，學生可察覺并認同科學和科學應用所具有的主觀性及其社會價值與社會作用，從而使被忽視的科學態度與科學精神、科學倫理與環保責任等人文要素回歸于科學觀之中，樹立促進人類與地球可持續發展的人地觀和科學觀。

助力中國式現代化的科學素養內涵發展需求

中國是人口大國，在從全面小康邁向全面現代化的新征程中，提升公眾科學素養、建設人才強國是關鍵路徑。兒童青少年是社會主義現代化強國的建設者和接班人，為其做“科學教育加法”，首先要回答“加什么”的問題。這是目標與內容的問題，與科學素養內涵理解有關。

在二十世紀五六十年代，當科學素養作為大眾科學教育培養目標而被提出時，對其的解釋是“理解科學及其在社會中的應用”。具體而言，就是應知應會科學知識與科學過程并理解科學本質，也即看向科學內部的愿景1，是對科學本體的理解；另外，是理解科學應用以及科學、技術、社會三者之間關系，也即看向科學外部的愿景2，是對科學應用的理解。隨著類似有機殺蟲劑DDT這類因科技發明和應用而引發社會爭議的各類復雜SSI的不斷產生，我們不能指望有人能具備所有現代科學知識與各種專業能力來應對這些復雜棘手的問題，而是需要依賴他人分享知識以及各類專業共同體來解決問題。因此，人們還需要理解其所處環境中為集體共有的、應用于群體的科學，也即看向科學的社會性的愿景3。比如，各國采取各不相同的新冠肺炎防疫措施，就與其具有不同的群體科學素養水平有關。

如果說愿景2要求人理解日常情境下的科學應用，愿景3則要求人理解復雜問題情境中科學應用所涉及的社會政治、環境正義以及道德生活中的關愛倫理等問題，對于解決當下人類所面臨的自身與地球可持續發展問題至關重要，也是中國式現代化的關鍵元素。

SSI-L可謂是為達成愿景3而量身定制的。以學生研討霧霾問題為例，從科學的角度來理清霧霾產生的原因并提出防治措施不難，難的是如何引導與監督相關人員將環境利益置于首要位置，寧可增加各種成本也要減控污染物的排放。為此，學生會理解：往往是群體科學素養水平決定了霧霾問題的解決，而不是僅靠科學原理。當學生協商霧霾涉及的社會經濟、政策法律、環境正義以及社會治理等問題時，其科學素養便能夠在愿景3的層次得以養成和發展。

立德樹人促學生核心素養發展的教學需求

“科學教育加法”怎么加，這是教學問題。為深化素質教育，加大力度轉變知識為本的教學模式，新課標提出了核心素養培養目標，強調課堂教學通過整合知識與技能、過程與方法、情感態度與價值觀三維目標來發展學生素養。科學課程標準提出了科學觀念、科學思維、探究實踐與態度責任四類核心素養。科學觀念唯有在探究實踐中經過科學思維加工才能形成，通過聽、記、背得到的只是術語和名詞，難以實現對科學觀念內涵的理解和遷移運用。科學思維是科學學習之“魂”，其只有在運用科學概念與科學方法、提升科學觀念與態度責任的探究實踐過程中，才能得以鍛煉和發展。沒有不涉及科學觀念、科學思維的探究實踐。態度責任則需在富含思維碰撞和觀念沖突的探究實踐經歷中養成。因此，促進學生核心素養發展的課堂教學不能只讓學生“偏食”知識或能力，而應“營養均衡”地為學生提供三維整合的學習機會。

國際大型測評項目PISA一直呼吁要以SSI為情境發展學生的科學素養。組織學生開展SSI-L，是促進學生三維整合學習、核心素養發展的有效方式，同時也是促進教師核心素養發展、專業能力提升的有效途徑。教學變革，需要教師觀念與行為上的改變。首先，來自現實的議題促使教師將教學與實際相聯系，而不是以考試為教學指揮棒；其次，議題的爭議性與不確定性，迫使教師放棄“傳授標準答案”，為學生提供探究實踐的機會；再次，議題的解決涉及多學科知識與方法，驅動教師與時俱進地開闊視野、更新知識儲備，提高強化學生跨學科概念與能力的教學能力，勝任人工智能時代下的教學。

概括而言，SSI-L為學生提供了探究跨學科、復雜、開放性問題，移情、共情不同立場與文化價值取向，體驗沖突與協商的學習路徑，從而促進學生多學科素養的融合發展，是落實立德樹人根本任務的有效方式，也是培養勇于擔當的未來高素質公民的重要路徑。在世界變局加速演進的當下，中國式現代化的建設正需要這樣的人才，既要具備解決各種復雜問題的理性思維與實踐能力，也要擁有心系天下、以仁存心的人文精神，從而以大國之力助推人類與地球可持續發展，創造更加美好的未來。