學(xué)科教育論文-STS問(wèn)題解決中的科學(xué)探究與技術(shù)設(shè)計(jì).doc

學(xué)科教育論文-STS問(wèn)題解決中的科學(xué)探究與技術(shù)設(shè)計(jì)摘要：科學(xué)探究是科學(xué)教育的核心，技術(shù)設(shè)計(jì)是技術(shù)教育的核心，兩者在STS的問(wèn)題解決中有機(jī)整合在一起?？茖W(xué)探究活動(dòng)與技術(shù)設(shè)計(jì)活動(dòng)互相支持和促進(jìn)，在發(fā)展學(xué)生科學(xué)探究以及技術(shù)設(shè)計(jì)能力的同時(shí)，學(xué)生掌握的科學(xué)方法可以用來(lái)有效地解決社會(huì)和日常生活中的問(wèn)題；促進(jìn)學(xué)生深刻地理解科學(xué)、技術(shù)以及社會(huì)的關(guān)系；培養(yǎng)學(xué)生對(duì)社會(huì)的關(guān)心，改變個(gè)人發(fā)展與社會(huì)背景相脫離的情況。關(guān)鍵詞：科學(xué)探究；技術(shù)設(shè)計(jì)；STS教育一、科學(xué)教育與技術(shù)教育：從分離走向整合20世紀(jì)80年代以來(lái)，科學(xué)教育的發(fā)展方向發(fā)生了明顯的轉(zhuǎn)變。學(xué)校科學(xué)教育已不再是以往的“純”科學(xué)教育了，而是融技術(shù)教育和注重科技應(yīng)用于一體的新的科技教育。1國(guó)際科技教育，通常有兩種做法：一是科學(xué)教育和技術(shù)教育彼此分離，單獨(dú)進(jìn)行；二是彼此聯(lián)系，開(kāi)展STS教育。本文主要討論后者。將發(fā)展學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)作為科學(xué)課程的目標(biāo)得到了廣泛的認(rèn)可。例如，美國(guó)國(guó)家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的科學(xué)素養(yǎng)內(nèi)容包含了“科學(xué)和技術(shù)”主題，我國(guó)全日制義務(wù)教育科學(xué)（79年級(jí)）課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)稿）在內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)中也設(shè)置了“科學(xué)、技術(shù)與社會(huì)的關(guān)系”主題，我國(guó)其他科學(xué)課程（如物理、化學(xué)、生物以及地理）標(biāo)準(zhǔn)中也都涉及了科學(xué)、技術(shù)與社會(huì)的內(nèi)容。科學(xué)與技術(shù)有著明顯的區(qū)別和聯(lián)系。區(qū)別之處在于：科學(xué)是發(fā)現(xiàn)、研究“是什么”“為什么”問(wèn)題；而技術(shù)是發(fā)明、研究“做什么”“怎么做”問(wèn)題。它們之間的聯(lián)系在當(dāng)今世界顯得更為突出，科學(xué)和技術(shù)并稱為“科技”，一體化的趨勢(shì)日趨明顯?？茖W(xué)的發(fā)展離不開(kāi)技術(shù)的支持，技術(shù)的進(jìn)步與創(chuàng)新也離不開(kāi)科學(xué)的發(fā)展。（在古代，科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展雖然有一定的相互關(guān)系，但更多的是彼此分離。例如，1760年至1860年的英國(guó)工業(yè)革命被認(rèn)為是“科學(xué)家與工業(yè)過(guò)程的設(shè)計(jì)者幾乎沒(méi)有思想的交流”的時(shí)代。1同科學(xué)與技術(shù)的關(guān)系一樣，當(dāng)代的科學(xué)教育與技術(shù)教育也從分離逐步趨于一體化。這實(shí)質(zhì)上是一種文化上的整合，是科學(xué)文化、技術(shù)文化這兩種亞文化在社會(huì)文化背景中的一種整合。這種整合是科學(xué)、技術(shù)以及科學(xué)教育與技術(shù)教育內(nèi)部發(fā)展規(guī)律與社會(huì)外部需求共同作用的結(jié)果。當(dāng)前國(guó)際科學(xué)教育的核心是“科學(xué)探究”，技術(shù)教育的核心是“技術(shù)設(shè)計(jì)”。兩者的整合體現(xiàn)在STS的問(wèn)題解決中。二、STS問(wèn)題解決中的科學(xué)探究與技術(shù)設(shè)計(jì)從20世紀(jì)60年代末以來(lái)，科學(xué)教育逐步轉(zhuǎn)變到關(guān)于個(gè)人以及社會(huì)發(fā)展等問(wèn)題上來(lái)。赫德（Hurd，1958年）是在科學(xué)素養(yǎng)：對(duì)美國(guó)學(xué)校的意義一書(shū)中第一個(gè)討論科學(xué)素養(yǎng)的思想的人之一。他認(rèn)為科學(xué)素養(yǎng)意味著理解科學(xué)和社會(huì)的一致性。為了完成科學(xué)素養(yǎng)的目標(biāo)，科學(xué)教育應(yīng)采取廣泛的內(nèi)容，科學(xué)教學(xué)除了智力方面外，教授倫理和社會(huì)價(jià)值觀是重要的。事實(shí)上，對(duì)赫德來(lái)說(shuō)，對(duì)普通教育目的的科學(xué)教學(xué)而言，科學(xué)的社會(huì)內(nèi)容是唯一適合的內(nèi)容。2詹姆斯卡拉格（JamesGallagher）是正式建議科學(xué)教育應(yīng)定向于STS主題的第一人，他于1971年在以題為“科學(xué)教學(xué)的廣域基礎(chǔ)”的文章中談到60年代的課程僅注重了科學(xué)概念和過(guò)程，這是對(duì)科學(xué)認(rèn)識(shí)的局限性所致。他認(rèn)為學(xué)生應(yīng)如同熟悉科學(xué)知識(shí)和過(guò)程一樣熟悉科學(xué)的各種社會(huì)關(guān)系。1982年，美國(guó)國(guó)家科學(xué)教師協(xié)會(huì)（NSTA）董事會(huì)通過(guò)了一個(gè)題為“科學(xué)技術(shù)社會(huì)：20世紀(jì)80年代的科學(xué)教育”的新宣言。20世紀(jì)80年代中葉科學(xué)教育文獻(xiàn)中出現(xiàn)了大量的關(guān)于STS主題的討論。STS教育支持者認(rèn)為，科學(xué)教育應(yīng)是人文主義的，有價(jià)值取向的，而且與大范圍的個(gè)人的、社會(huì)的和環(huán)境的關(guān)注相關(guān)。課程內(nèi)容的邏輯基礎(chǔ)是社會(huì)問(wèn)題。內(nèi)容的選擇不應(yīng)根據(jù)學(xué)科的價(jià)值而應(yīng)根據(jù)它在幫助學(xué)生處理真實(shí)情景中的問(wèn)題時(shí)的應(yīng)用。豪夫斯坦和耶格（Hofstein&Yager）認(rèn)為，20世紀(jì)60年代課程改革者的假設(shè)“如果科學(xué)以科學(xué)家所理解的方式展現(xiàn)出來(lái)，它將必然引起全體學(xué)生的興趣”是錯(cuò)誤的，那些學(xué)科中心課程只是促進(jìn)社會(huì)局部的發(fā)展，而社會(huì)問(wèn)題法將會(huì)吸引更多的學(xué)生。以解決現(xiàn)實(shí)社會(huì)問(wèn)題作為科學(xué)教學(xué)的切入點(diǎn)，是對(duì)傳統(tǒng)機(jī)械的科學(xué)范式的挑戰(zhàn)。20世紀(jì)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展表明，世界上的一切事物和它們之間的相互作用構(gòu)成了世界的整體。但長(zhǎng)期以來(lái)，人們一直把科學(xué)和技術(shù)的特性（科學(xué)提出了對(duì)自然世界的解釋，技術(shù)提出了人們改造環(huán)境時(shí)遇到問(wèn)題的解決方案）用“兩分法”的方式予以處理?！皩?shí)際上，這兩種特征完全可以以一種平行或者同一的方式結(jié)合在一起，相互促進(jìn)，更好地發(fā)揮它為人類服務(wù)的功能STS教育試圖架起溝通科學(xué)和技術(shù)的橋梁，它能夠展示在社會(huì)背景下科學(xué)和技術(shù)的功能，有助于人們理解科學(xué)和技術(shù)結(jié)合的社會(huì)意義，也有助于人們重新認(rèn)識(shí)科學(xué)與技術(shù)、科學(xué)與社會(huì)、技術(shù)與社會(huì)的關(guān)系?！?現(xiàn)實(shí)生活中的問(wèn)題以及社會(huì)發(fā)展中的重大課題，往往都具有綜合性。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)這些問(wèn)題的解決，需要科學(xué)探究以及技術(shù)設(shè)計(jì)的共同協(xié)作。（一）STS中的科學(xué)探究20世紀(jì)50年代末60年代初的理科現(xiàn)代化運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)是培養(yǎng)科技精英，課程內(nèi)容是使學(xué)生掌握學(xué)科的基本結(jié)構(gòu)，學(xué)習(xí)的方式是科學(xué)探究。但從20世紀(jì)80年代以來(lái)，科學(xué)教育的范式發(fā)生了明顯的轉(zhuǎn)變，目標(biāo)從培養(yǎng)少數(shù)的精英轉(zhuǎn)變?yōu)榕囵B(yǎng)全體學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，課程內(nèi)容從掌握學(xué)科的基本結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)習(xí)STS教育內(nèi)容。在STS教育中，科學(xué)知識(shí)是用來(lái)回答關(guān)于日常生活中人們所遇到的重要問(wèn)題的，而不是回答關(guān)于純理論性的科學(xué)問(wèn)題?？茖W(xué)被認(rèn)為是重要的社會(huì)力量，而不僅僅被理解成一系列的抽象原則。在STS教育和科學(xué)素養(yǎng)體系中，科學(xué)探究與個(gè)人和社會(huì)發(fā)展密切相關(guān)并被重視。“探究是發(fā)展其他標(biāo)準(zhǔn)所要求的理解力和能力的基礎(chǔ)。從科學(xué)探究標(biāo)準(zhǔn)到科學(xué)的歷史和本質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的漸進(jìn)過(guò)程中，科學(xué)的個(gè)人和社會(huì)方面日益得到強(qiáng)調(diào)?！?(104)在STS以及科學(xué)素養(yǎng)中，“科學(xué)探究在學(xué)生活動(dòng)的最終選擇和組織中是科學(xué)教育的基礎(chǔ)以及控制原則”。4(105)它與理科現(xiàn)代化運(yùn)動(dòng)中的探究有所不同，科學(xué)探究的目的是促進(jìn)科學(xué)素養(yǎng)的發(fā)展，主要內(nèi)容是STS問(wèn)題，主體是全體學(xué)生，它不僅僅作為一種教與學(xué)的方式，同時(shí)也是教育目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容?？茖W(xué)探究包含提出問(wèn)題、制訂計(jì)劃收集資料、整理資料、得出結(jié)論、表達(dá)與交流等多個(gè)要素。根據(jù)實(shí)際情況，可以涉及不同的要素組合。不同的要素組合，可產(chǎn)生不同的探究過(guò)程。一般來(lái)說(shuō)，科學(xué)探究經(jīng)歷以下過(guò)程。（如圖1所示）在學(xué)習(xí)過(guò)程中，雖然強(qiáng)調(diào)科學(xué)探究的學(xué)習(xí)方式，但并不忽視用其他方法進(jìn)行學(xué)習(xí)的價(jià)值。進(jìn)行閱讀以及講授與探究并不矛盾。但僅僅通過(guò)講解、閱讀以及展示等方式進(jìn)行學(xué)習(xí)是不夠的。在STS問(wèn)題解決中，沒(méi)有什么方式可以簡(jiǎn)單地替代學(xué)生親自動(dòng)手、動(dòng)腦的探究活動(dòng)。（二）STS中的技術(shù)設(shè)計(jì)美國(guó)國(guó)家技術(shù)教育標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，技術(shù)教育的基本內(nèi)容包括：技術(shù)的本質(zhì)、技術(shù)和社會(huì)、設(shè)計(jì)、應(yīng)付技術(shù)世界所需的能力、設(shè)計(jì)世界等。5(14)設(shè)計(jì)對(duì)于技術(shù)的重要性，就像探究對(duì)于科學(xué)、閱讀對(duì)于語(yǔ)言藝術(shù)一樣。5(88)同科學(xué)探究具有要素一樣，技術(shù)設(shè)計(jì)也具有要素，基本包括以下五個(gè)要素：提出問(wèn)題、設(shè)計(jì)方案、實(shí)施解決方案、評(píng)價(jià)方案和交流。在技術(shù)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，并不是每項(xiàng)任務(wù)的解決都包括所有的要素，同時(shí)，也沒(méi)必要按固定的順序進(jìn)行實(shí)施。技術(shù)設(shè)計(jì)的基本循環(huán)如圖2所示。在STS中，并不涉及技術(shù)教育的全部?jī)?nèi)容。在美國(guó)國(guó)家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)的“科學(xué)與技術(shù)之標(biāo)準(zhǔn)”主要包括以下內(nèi)容（見(jiàn)表1），并指出，在科學(xué)素養(yǎng)中所涵蓋的技術(shù)教育的內(nèi)容，不是全部的技術(shù)教育標(biāo)準(zhǔn)，而是強(qiáng)調(diào)與設(shè)計(jì)過(guò)程有關(guān)的能力，強(qiáng)調(diào)對(duì)科學(xué)事業(yè)以及它與技術(shù)的各種聯(lián)系的理解。4(106)我國(guó)全日制義務(wù)教育科學(xué)（79年級(jí)）課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)稿）內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)中的第五專題“科學(xué)、技術(shù)與社會(huì)的關(guān)系”包括：科學(xué)史、技術(shù)設(shè)計(jì)和當(dāng)代重大課題等3個(gè)主題。并指出：技術(shù)設(shè)計(jì)是技術(shù)活動(dòng)的核心環(huán)節(jié)。在科學(xué)課程中，并不設(shè)置獨(dú)立的技術(shù)設(shè)計(jì)章節(jié)，但在一些科學(xué)探究中會(huì)涉及教具、儀器的制作、解決實(shí)際問(wèn)題方案的制訂等，這實(shí)質(zhì)上都涉及技術(shù)的問(wèn)題。因此應(yīng)將有關(guān)技術(shù)設(shè)計(jì)的教育有機(jī)地貫穿其中。6由此可知，在重視科學(xué)教育情景化的時(shí)代，引入技術(shù)教育的核心目的是把學(xué)生引入技術(shù)設(shè)計(jì)的世界，通過(guò)進(jìn)行技術(shù)設(shè)計(jì)活動(dòng)來(lái)學(xué)習(xí)科學(xué)理論，培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)解決現(xiàn)實(shí)生活中問(wèn)題的能力、理解科學(xué)、技術(shù)與社會(huì)關(guān)系的能力。（三）STS問(wèn)題解決中科學(xué)探究與技術(shù)的整合STS教育強(qiáng)調(diào)對(duì)現(xiàn)實(shí)生活有關(guān)問(wèn)題的解決。這里的“問(wèn)題”是“兩貼近”的，即貼近生活和貼近社會(huì)，而不是簡(jiǎn)單的理論聯(lián)系實(shí)際，教學(xué)的起點(diǎn)應(yīng)該是來(lái)源于學(xué)生日常生產(chǎn)生活中的問(wèn)題以及影響當(dāng)今社會(huì)發(fā)展的重大主題（農(nóng)業(yè)、能源、信息、資源環(huán)境、人體與健康以及材料六個(gè)領(lǐng)域）。在問(wèn)題解決中，學(xué)生試著通過(guò)各種方法（如進(jìn)行解釋說(shuō)明、征求意見(jiàn)、實(shí)驗(yàn)、達(dá)成共識(shí)、運(yùn)用資料來(lái)支持解釋、作出明智的判斷等）解決問(wèn)題，在此過(guò)程中，與問(wèn)題有關(guān)的科學(xué)知識(shí)、概念和技能可以得到發(fā)展和鞏固；而且，這一過(guò)程也能更好地說(shuō)明科學(xué)、技術(shù)和社會(huì)間的相互關(guān)系。圖3表示了科學(xué)、技術(shù)和社會(huì)之間的聯(lián)系以及它們對(duì)教學(xué)的指導(dǎo)意義。通過(guò)幫助學(xué)生把科學(xué)與技術(shù)、社會(huì)聯(lián)系起來(lái)，可以同時(shí)促進(jìn)學(xué)生在這三個(gè)領(lǐng)域的學(xué)習(xí)。由圖3可知，從宏觀意義上講，科學(xué)探究活動(dòng)與技術(shù)設(shè)計(jì)活動(dòng)互相支持和促進(jìn)（在某些具體情況下，兩種活動(dòng)也可以單獨(dú)進(jìn)行）；“社會(huì)應(yīng)用中的解釋與解決方案”以及“以解釋和解決方案為基礎(chǔ)的個(gè)人行為”是科學(xué)探究活動(dòng)以及技術(shù)設(shè)計(jì)的終點(diǎn)，實(shí)際上，它們也是當(dāng)前科技教育活動(dòng)的最終目的。同時(shí)，探究活動(dòng)中的起點(diǎn)“疑問(wèn)”以及技術(shù)設(shè)計(jì)活動(dòng)的起點(diǎn)“難題”也毫無(wú)例外地來(lái)源于社會(huì)和個(gè)人的生活。在STS教育價(jià)值取向中，科學(xué)和技術(shù)是改善社會(huì)的工具，是人類文化的一種形式，是個(gè)人發(fā)展的文化資本。STS教育把科學(xué)（科學(xué)探究）與技術(shù)（技術(shù)設(shè)計(jì)）有機(jī)地整合在一起，來(lái)努力“調(diào)節(jié)和消除科學(xué)和技術(shù)兩種文化之間的差距”。具體有兩種做法：一種是以科學(xué)探究為核心，結(jié)合有關(guān)的技術(shù)內(nèi)容；另一種是以技術(shù)設(shè)計(jì)為核心，用有關(guān)的科學(xué)原理作適當(dāng)?shù)慕忉?。這些設(shè)計(jì)的主題的主要目的是試圖將科學(xué)和技術(shù)有效地結(jié)合起來(lái)，以促進(jìn)學(xué)生對(duì)科學(xué)和技術(shù)之間關(guān)系的認(rèn)識(shí)和理解。但是，在實(shí)施過(guò)程中，不應(yīng)該理解為從科學(xué)的角度談技術(shù)，也不應(yīng)該從技術(shù)的角度探究科學(xué)，而更應(yīng)該從社會(huì)以及文化的角度來(lái)審視科學(xué)技術(shù)的關(guān)系，讓學(xué)生真正地理解科學(xué)技術(shù)是一種具有社會(huì)和文化意義的事業(yè)。通過(guò)把科學(xué)探究和技術(shù)設(shè)計(jì)整合在一起，在發(fā)展學(xué)生科學(xué)探究以及技術(shù)設(shè)計(jì)能力的同時(shí)，所掌握的科學(xué)方法可以有效地用來(lái)解決社會(huì)和日常生活中的問(wèn)題（早在20世紀(jì)早期，對(duì)科學(xué)課程中科學(xué)方法目標(biāo)關(guān)注的重要原因之一就是因?yàn)樗兄诮鉀Q社會(huì)和經(jīng)濟(jì)問(wèn)題）；可以發(fā)展學(xué)生深刻地理解科學(xué)、技術(shù)以及社會(huì)的關(guān)系；可以培養(yǎng)學(xué)生對(duì)社會(huì)的關(guān)心，改變個(gè)人的發(fā)展與社會(huì)背景相脫離的情況，把個(gè)人看成是進(jìn)行社會(huì)決策的最基本的單位，充分考慮到個(gè)人意識(shí)和社會(huì)意識(shí)之間的關(guān)系。綜觀歷史，科學(xué)素養(yǎng)與STS教育是密不可分的，科學(xué)素養(yǎng)是各個(gè)方面高度整合的集合。同以往相比，科學(xué)教育不僅僅是目標(biāo)名稱發(fā)生了變化，也不僅僅是目標(biāo)緯度發(fā)生了變化，更大、更深的變化在于科學(xué)教育范式的變革。如何把科學(xué)教育的核心科學(xué)探究與技術(shù)教育的核心技術(shù)設(shè)計(jì)有機(jī)地整合起來(lái)，凸現(xiàn)STS教育理念是發(fā)展學(xué)生全面科學(xué)素養(yǎng)的關(guān)鍵所在。資料來(lái)源：ArthurA.Carin,JoelE.Bass.TeachingScienceasInquiryM.NewJersey:MerrillPrenticeHall,2001:31.參考文獻(xiàn)：1丁邦平.論國(guó)際科學(xué)教育的范式轉(zhuǎn)化從科學(xué)教育到科技教育J.比較教育研究，2002，（1）：16.2BybeeRW,DeBoerGE.ResearchgoalsforthesciencecurriculumA.DLGabel.HandbookofResearchonScienceTeachingC.NewYork:MacmillanPublishingCompany