STS教育：中學物理教學開展科學教育的有效方法＊

肖 利 龐振宇 張費金有 劉茂軍

（吉林師范大學物理學院，吉林 四平 136000）

1 STS教育的起源

STS是Science Technology and Society的簡寫，即科學、技術與社會.它興起于美國的上世紀60年代末70年代初.STS是一門研究科學、技術、社會相互關系及其互動規(guī)律的多學科、多領域的綜合性新興學科.STS教育是STS領域（STS教育、STS研究、STS管理）中的一個分支，宗旨是培養(yǎng)具備科學技術素養(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，促使社會經濟高速增長.以日本的經濟學家松田米律為代表的“唯科學主義”者面臨越來越多的難以解決的問題，如人與自然的矛盾（如生態(tài)危機、森林破壞、物種滅絕、土地荒漠化、資源短缺等）；人與科學技術的矛盾（如轉基因技術與食品安全、克隆技術與倫理道德、網(wǎng)絡技術與人權、核技術與環(huán)境污染等）；人與社會的矛盾（如社會不公與民權運動、技術密集型產業(yè)發(fā)展與失業(yè)等）.面對這種變化的世界圖景，傳統(tǒng)的科學教育體系中的政策、規(guī)范和行動已經無法適應新的社會和文化范式的轉變，從而導致科學教育出現(xiàn)了一系列問題、矛盾和沖突.在這種情況下科學教育必須要審時度勢，摒棄唯科學主義思潮，增加科學教育的社會背景，讓學生在社會的背景下學會科學和技術的判斷和決策，理解價值和道德的社會意義.STS教育思想和觀念也正是人們在協(xié)調這些矛盾和沖突的過程中，尋求解決問題的方案、創(chuàng)新和改造科學教育思想中應運而生的.

STS教育作為科學教育的一種形式或方法，從上個世紀80年代初開始，已得到世界各國科學教育工作者的廣泛認同，并作為一種主要力量引領著各國科學教育改革的主要方向.1980年國際科學聯(lián)盟和聯(lián)合國教科文組織在澳大利亞墨爾本召開的STS教育國際會議上提出了一個參考意見，即把STS教育看作“一個對今日學生進行科學教育最合適的方法.”［2］在這種改革環(huán)境的支持下，一些具有影響的STS課程也紛紛出臺或者加以改進.其中最具有代表性和最具有影響力的是英國的《社會中的科學與技術》（SATIS）課程，該課程主要為16－19歲的學生設計的，通過這個課程可以使學生理解科學知識的本質和局限，理解科學對社會和環(huán)境作用的利與弊，了解地球上資源的有限性，發(fā)展學生思考科學道德問題的能力以及理智地進行決策的能力.

STS教育思想于20世紀80年代中期引進我國，并開始在教育研究機構、高等學校、中小學校相繼進行STS教育的理論研究和實踐探索，取得了一些有價值、有意義的階段性研究成果.其中最顯著成果之一，就是在我國基礎教育課程改革中明確地將STS教育作為一個重要的理念，體現(xiàn)在學科課程標準、教科書和其他教學文本中，這標志著我國STS教育己進入了一個全面實施的階段，成為科學教育改革的主流.［3］

2 STS教育是科學教育之必需

長期以來，在人們的觀念中，似乎只有客觀的、實證的、具有預測性的知識才是科學的，過分張揚科學的理性主義，忽略了人和社會的價值需求，導致在科學教育領域中出現(xiàn)很多認識上的盲點，［4］傳統(tǒng)科學教育出現(xiàn)了危機，如科學知識拜物教與創(chuàng)造力的泯滅、科學理性的僭越與科學精神的缺失、科學教育對教育的遮蔽與人性危機［5］等等.STS教育的出現(xiàn)，使人們從一種文化轉變的角度來看待科學、技術、社會的關系，調整了人們認識科學、技術和社會的方式，為人們在科學教育領域中打開了一扇通向現(xiàn)實世界的大門，為培養(yǎng)具備科學技術素養(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新的途徑和方法.［6］

較早以來，培養(yǎng)國民的科學素養(yǎng)一直被用于描述廣泛的科學教育目標.當人們把STS教育注入科學教育領域中時，STS教育的理念和實踐必將開始不斷地影響科學教育目標.但由于STS教育理念自身的復雜性、多樣性和模糊性，人們提出了各自不同的科學教育目標.［6］美國當代著名科學教育專家柏比（R.wBybee）提出 “三維”目標，即獲得知識的目標；發(fā)展學習技能的目標；發(fā)展價值和觀念的目標.威克斯和坡拉卡什（L.J.Waks＆M.S.Prakash）提出“四維”目標，即認知能力目標；理性或者學術目標；個人目標；社會行動目標.美國著名的科學教育家亞格爾則指出，科學是為了滿足個人需要；科學為了解決社會問題；科學為了培養(yǎng)職業(yè)意識；科學是未來學習的一種學術準備.盡管這些STS的科學教育目標各有不同，但具有很大程度的相似性，除了強調基本的科學知識、技能之外，都將社會、文化、道德等因素作為基本的組成部分，突出了個人發(fā)展、社會發(fā)展和人文理解的目標.它們從不同角度反映了STS教育的觀念和思想，使科學教育的目標更全面.

3 STS教育的內容

在國外設有專門的STS教育課程，如美國的《科學和技術的社會效應》與《社會中的化學》，英國的《社會中的科學與技術》、《社會中的科學》、《學校中社會范圍的科學》等.目前在我國中學教育中，沒有開設專門的STS教育課程，但在新一輪基礎教育課程改革中，STS教育的內容蘊含在各自然學科當中，如物理新課程標準中廣泛涉及STS的理念、目標與基本概念，像科學哲學、科學社會學、科學技術倫理學、科學技術與社會的關系、可持續(xù)發(fā)展等STS內容被引進到科學教育中來，并以“STS”、“探究與實驗”、“做一做”、“科學漫步”、“科學蹤跡”、“迷你實驗室”、“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)在物理教科書中，為STS教育提供了豐富的教育資源，STS教育的內容是豐富的、多樣的和開放的.

3.1 實用性物理知識

物理學是一門實用性很強的學科.物理知識在軍事、工農業(yè)生產、醫(yī)療、通訊、交通、家庭等各個領域得到廣泛應用.例如，升華、凝華與電冰箱；密度與選種；超聲效應與超聲檢查；壓強與抽水機；摩擦與螺旋千斤頂；萬有引力與航天技術；溫室效應與溫室大棚；渦流與電磁灶；反射現(xiàn)象與潛望鏡；電流的磁效應與電動機；電磁感應與發(fā)電機；超導與磁懸浮列車；靜電與靜電復印機；激光與激光雷達；電磁波與信息化社會等等.因此，在實際教學中要從物理走向社會，突出物理知識的實用性，激發(fā)學生學習興趣，促使學生不斷地關注社會、關注生活、關注自己身邊發(fā)生的事物.

3.2 改變世界的物理知識

物理學的發(fā)展不斷地推動科學技術的革命和創(chuàng)新，促進了人類社會和文明的巨大進步.在中學物理中有許多改變世界的物理知識，如以熱力學知識為理論基礎的蒸汽技術帶來了第一次科技革命，使人類社會進入機械化時代；以電磁學知識為理論基礎的電力技術帶來了第二次科技革命，使人類社會進入電氣化時代；以相對論和量子力學為基礎的電子計算機技術帶來了第三次科技革命，使人類社會進入信息化時代.教師可以此為背景，向學生介紹科學技術革命給人類社會發(fā)展帶來的影響，從中使學生深刻理解科學技術與社會發(fā)展之間的互動關系，培養(yǎng)他們的社會責任感和使命感.

3.3 社會性科學議題

社會性科學議題指由當代科學技術研究開發(fā)所引起的一系列與社會倫理道德觀念和經濟發(fā)展緊密相關的社會性問題，諸如經濟、倫理道德、政治、文化傳統(tǒng)等，是無法單純依靠科學和技術解決的問題，它屬于開放式且結構不良問題，沒有唯一或標準的解決方案的問題.［7］在中學物理學習中有很多物理知識涉及到社會性科學議題，如核能開發(fā)與核廢料處理、移動通信發(fā)射塔與電磁輻射、高壓電線與白血病風險、城鄉(xiāng)一體化建設與“熱島”、垃圾焚燒發(fā)電與環(huán)境風險等等.教師在教學中要善于抓住敏感的社會性科學議題，通過對議題的學習，能使學生養(yǎng)成有證據(jù)（而不是想當然地）思考問題，有理智（而不是隨意地）處理問題，民主（而不是武斷地）對待不同的意見，綜合（而不是單一地從某一學科或某一視角）看待問題的能力，讓學生體驗到科學技術的雙重性，理解科學本質，形成正確的科學觀，并能以正確的價值觀和方法來解決科技發(fā)展帶來的社會問題.

3.4 物理文化

物理學既是科學，同時又是高層次、高品味的文化.愛因斯坦說過：“科學對人類事物的影響有兩種方式，第一種方式是大家都熟知的，科學直接地、并且在更大程度上間接地產生完全改變人類生活的工具；第二種方式是教育的性質——它作用于人的心靈.”在物理學發(fā)展過程中，每一個物理概念和物理思想的提出，每一個物理定律的建立，都涵蘊含著豐富的人文文化，它包括物理學中唯物辯證法思想、物理理論的美學特征、物理學中的科學道德精神等，如布魯諾捍衛(wèi)“日心說”；開普勒與宇宙和諧；伽利略與《對話》；牛頓與《自然哲學的數(shù)學原理》；焦耳與熱功當量的測定；平凡的法拉第；居里夫人與“鐳”的故事；普朗克與能量量子化；愛因斯坦與《羅素——愛因斯坦宣言》；宇宙航行與航天員楊利偉等等.因此，在教學中教師要充分利用物理文化資源，幫助學生樹立正確的科學的人生觀和世界觀，培養(yǎng)學生勇于追求真理的科學精神.

4 STS教育的方法

STS教育是開展科學教育的有效方法.就目前而言，由于受功利主義思潮影響，我國的STS教育的開展多靠教師的自覺行為，以課堂滲透為主，隨意性強，STS教育效果甚微.如何提高STS教育的有效性，筆者認為，首先從教育行政部門、學校到教師必須提高對STS教育在科學教育中重要作用的認識；其次從宏觀到微觀、從長期到短期制定一個科學合理的STS教育實施方案或計劃；再者就是STS教育的形式要多樣化，將課堂滲透、社會實踐、課外活動等形式有機結合起來.只有這樣才能使科學教育真正卓有成效地開展起來，真正達到全面提高全體學生的科學素養(yǎng)的目標.

4.1 課堂教學滲透

課堂教學是實施STS教學的主陣地，結合課堂教學內容，從物理學發(fā)展史、物理學在日常生活生產中的應用、物理學和現(xiàn)代科學技術的關系及社會熱點問題等幾個方面進行課堂STS教育活動.

（1）從物理與生活關系滲透.

物理學與人類生活息息相關.從生活走向物理，讓物理回歸生活，讓學生體會到物理在生活與生產中的實際應用，增加學生學習物理的樂趣，培養(yǎng)學生良好的思維習慣和科學探究的能力.

從結合生活實際中提出探究問題.如在學習沸點與氣壓時，讓學生探究“生活中蒸煮食物時，用什么方法能使食物熟得更快？”很多學生會憑生活經驗認為應該加大火勢，然后利用高壓鍋和普通鍋蒸煮同一食物，通過實驗讓學生明白由于水的沸點的原因，影響食物煮熟快慢的不是火勢的大小而是液面上方的氣壓，高壓鍋要比普通鍋快些.通過上述這樣的案例，可以激發(fā)學生探究學習的熱情和動力，使學生感受到物理知識在生活上的意義和價值.

利用物理知識解釋生活現(xiàn)象.引導學生善于用學到的知識去解釋一些生活中遇到的實際問題，諸如“但聞其聲，不見其人”、“山頂有泉，煮米不成飯”、“開水不響，響水不開”等現(xiàn)象，可以激發(fā)學生學習物理的興趣，培養(yǎng)學生熱愛科學的思想和熱愛生活的情感，幫助學生深刻理解科學與人類生活的關系.

（2）從物理與技術關系滲透.

學生生活在一個現(xiàn)代技術社會中，物理教學要貼近學生生活世界和技術世界，要與航天技術、信息技術、新能源技術、新材料技術等緊密相關聯(lián).通過“嫦娥五號”、“4G手機”、“LED燈”、“自清潔汽車”等典型案例的介紹，使學生進一步理解物理知識在社會和生活中的應用，讓學生在盡情領略物理帶給人們的便捷與舒適的同時，增強回報社會、服務社會的責任感和義務感.

（3）從物理與社會關系滲透.

在實際教學中，找準諸如環(huán)境污染、宇宙垃圾、溫室效應、電磁輻射、能源危機等與人們生活息息相關的社會熱點問題的結合點，組織學生現(xiàn)場討論、交流，發(fā)表自己的看法，提出解決問題的措施.在這些活動過程中，學生的知識和能力得到遷移和發(fā)展，有利于提高實踐能力和決策能力，從而培養(yǎng)正確的科學觀、發(fā)展觀和價值觀，增強他們對社會的責任感.

4.2 專題講座

通過專家或教師或學生開展專題講座，也可以通過版報、畫廊進行專題介紹，其內容可以根據(jù)教學內容和學生的特點選擇合適的題材，如與生產生活相關并且有廣泛應用的物理知識，與社會發(fā)展有著重大關系的物理知識，與科學、技術有關的社會熱點問題，物理學發(fā)展的成就及前沿問題.通過這些專題，提高學生的科學技術素養(yǎng)和人文素養(yǎng).

4.3 社會調查

在社會調查活動中，把學生 分成幾個課外調查研究小組，要求學生通過對所研究的案例進行實地觀察、調查和研究，并以書面的形式進行歸納、總結，提出自己的觀點和解決問題方法.例如在學習能源開發(fā)與利用后，組織學生調查本地的能源分布、能源消耗及能源的浪費情況等，讓學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發(fā)和利用設想.使學生在學習知識的同時，學會去發(fā)現(xiàn)問題和解決問題.

4.4 議題辯論

大多數(shù)社會性科學議題都隱含“兩難”與“爭議”，如垃圾焚化場選址中的“鄰避”問題、移動通信基站發(fā)射塔建設中的“糾紛”問題等，這意味著持有不同立場的人對于問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，為學生提供充分的探討空間，讓師生或學生之間有機會針對議題的內容做出對話和交流.然后進行正反角色互換，擴大學生對問題的思考方向，讓學生不偏執(zhí)于一己之見.最好藉由組間詰問與協(xié)商使學生深入探討分析議題，以體會沖突之產生及如何通過民主程序達成共識.培養(yǎng)學生傾聽的習慣和與人溝通的技巧以及理性批判思考、做決策的能力.同時使學生了解科學、技術對社會發(fā)展的積極作用和負面影響.

4.5 探究實驗

探究實驗就是讓學生經歷、體驗和感悟科學探究過程.在科學探究中，學生在教師指導和幫助下完成提出問題、猜想與假設、制定計劃與設計實驗、進行實驗與收集證據(jù)、分析與論證、評估、交流與合作等環(huán)節(jié)的活動［8］，學生在獲得一個個科學結論的同時，培養(yǎng)了學生的科學探究能力、實事求是的科學態(tài)度和敢于創(chuàng)新的探索精神.

STS教育活動不受時間、地點和人員限制，除上述方法外，還有網(wǎng)絡查詢、科技活動、參觀學習、生產勞動等方法，教師可根據(jù)教育環(huán)境的實際情況恰當合理地選擇教育方式.

1 林堅，謝連生.從STS觀點看科學技術的一體化及其社會功能［J］.首都師范大學學報（社會科學版），2006（3）：45－50.

2 陸雪波.初中物理小組合作學習教學探究［J］.物理教學探討，2010，28（385）：30－31.

3 蔡鐵權.STS教育：國際科學教育改革的新理念［J］.科學，2003，55（3）：13－16.

4 丁邦平.反思科學教育［J］.中國教育月刊，2001（2）：20－24.

5 李清富.論片面的科學教育及其危機［J］.河南師范大學學報（哲學社會科學版），2007，34（3）：206－209.

6 孫可平.STS教育論［M］.上海：上海教育出版社，2001.

7 朱玉成，劉茂軍，肖利.國外社會性科學議題（SSI）課程研究及其影響述評［J］.上海教育科研，2013（1）：53－56.

8 中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標準（實驗）［S］.北京：人民教育出版社，2003.