中学化学教学设计的STS分析

中学化学教学设计的STS分析唐雅婷刘克文（北京师范大学化学学院100875）摘要：STS教育已经成为高中化学课程的一个重要组成部分。本文阐述了STS教育的概念和内涵，并建构了在学科课堂教学中渗透STS教育的基本模型，基于模型对中学化学课堂教学进行了分析。关键字：中学化学、STS教育、新课程1993年，国家针对我国中学教育现状颁布了《中国教育改革和发展纲要》，明确指出中小学教育要由“应试教育”转变到全面提高学生素质的轨道，素质教育就此成为基础教育发展的新方向。然而,我国的传统的教育是一种专业化、系科化的范式，其主要特征是自然科学和社会科学的割裂，科学技术理论与社会实践脱节，导致学生的片面发展和过分专业化。20世纪以来，随着科学的交叉发展，一些边缘学科、综合学科和横断学科的涌现，科学的发展进入了综合化、整体化阶段。传统教育观已不能适应科学高度综合的发展需求，复合型人才的培养是实现科学、技术与社会协调发展的新需求。STS教育就是适应这种需求而诞生的一种新的教育观，它是一种整体论的科学观。1.STS教育的内涵STS是“Science，TechnologyandSociety”的英文缩写，于20世纪60年代起源于美国，是世界各国适应现代社会发展需要的教育改革新理念，强调教学与科学、技术、社会发展现状的紧密结合，在培养学生科学素养的同时渗透一定的社会意识教育。STS教育旨在培养公民的综合科学素养，使受教育者在科学知识、科学方法、科学理念、科学精神、科学态度、科学价值观、科学道德、科学思维习惯和行为习惯等方面都能得到发展的基础上，以实现科学、技术与社会之间协调发展。STS教育在素质培养方面要求学生在认识领域、情意领域以及科技领域三个方面均衡发展。它强调参与意识的培养与训练；强调科学、技术、社会兼容；在科学和社会关系上，强调价值取向；在基本理论与实际的关系上，重视从问题出发进行学习。相对与培养高级专业人才而言，STS教育的重点并不在于培养科学家和培养学生的科学研究能力，而是更加注重一般公民所应有的科学、技术与社会综合素质的培养。[1]因此，在这种意义上说，STS教育本身就是一种普遍的素质教育。2.STS教育的特点从STS教育的发展历程来看，STS教育首先是一种新的教育思想和教育理念，然后在这种理念的指导下建立了STS教育学科体系与课程，同时在具体的科学教育中建立了STS教育的方法与模式。至此，STS教育已成为一项新的教育改革运动而在世界范围内得到了推行。我国学者蔡铁权(2003)[2]归纳了STS教育的6个方面特点:（1)多元化:sts教育提倡从不同的文化视角来认识和理解现实世界；(2)开放性:STS教育的内容是与科学、社会环境、科学技术相关，而非封闭的；（3)综合性:STS教育的课程既体现自然学科、社会学科和人文学科在内容上的融合，也体现科学思维和科学理论体系的整合；（4)互动性:STS教育作为一种文化的表现形式，强调科学、技术与社会之间的互动与互因联系。在教学实施中，强调老师与老师、老师与学生、以及学生与学生之间的交流、对话、合作与互动；（5)人本性:STS教育从目标上强调从个体发展出发，实现个人发展与社会需求相统一。在教学上承认个人发展能动性，强调学生在学习中的主动探究和主动参与，在合作中注重个人责任的落实；(6)发展性：STS教育随着科学、技术和社会的不断发展而变化，是一个动态的系统。3.STS教育目标教育学者马会端(2002)从3个层次上界定了STS教育目标。第一，STS意识的培养。培养建立起科学的眼光，使学生能以科学的眼光看待科学技术与社会发展中面临的种种问题，从而使自己及社会的利益与科学技术建立直接或间接的联系，树立全新的价值观、发展观和科学观；第二，STS知识的宣传。即，要促进学生对科学、技术和社会相互关系的理解，对STS所涵盖的学科内容有一个系统的把握；第三，STS实践能力的形成。STS实践能力就是运用STS知识，以系统整合的STS思维方式综合分析社会实际问题，协调科学、技术与社会发展中的矛盾的能力。总体来说，过STS教育旨在使学生们能够自觉地、有计划地、科学地观察社会中的种种矛后和问题，并通过科学的分析，探索解决问题的途径和方法。4.STS教育方法针对基础教育中的具体教学过程选择一定的STS教育方法很重要。综合中学教育中开展STS教育的有关文献，被广泛采用的STS教育方法，概括起来主要有以下六种:(1)课堂教学中的有机渗透；(2)开展STS专题活动；（3)利用第二课堂开展STS教育；（4)探究性调研与学习；(5)STS信息收集与交流；(6)STS实验探索。在我国目前的基础教育课程体系中，尚没有设立专门的STS教育课程，STS教育只是在具体的科学教育中得以实施，因此，在课堂教学中渗透STS教育是广大中小学教师所广泛运用的一种STS教育方式，也是目前实施STS教育的主要形式。5.STS教育内容由于科学、技术与社会之间的相互关系是STS学科体系中的核心内容，因此充分挖掘科学与技术的社会属性，介绍科学知识产生与发展的社会背景，结合具体的STS社会议题、或相关论题实施科学教育，是基础教育过程中贯彻实施STS教育的基础性内容。为此，学者施群芬(2004）[3]归纳了科学教学中可以作为STS教育切入点的内容为：(1)科学史（著名科学家的重要发现、发明过程等）；(2)与生产、生活相关并有广泛应用的科学知识；(3)与社会发展有重大关系的科学知识；(4)科学发展的新成就、新进展及前沿问题；(5)与科学技术相关的社会热点问题等。6.STS教育模式Aikenhead（1994)针对STS教育的具体教学实施，依据STS在教学内容中的占据比例，从STS教育内容量化的角度提出了具有8个类别构成的STS教育模式[3](见表1)，对于STS教育的具体实施具有十分重要的指导作用。当前在科学课程中STS教育的教学模式主要有“以STS激发学习动机”、“随机加入STS内容”、“刻意加入STS内容”、“以STS内容贯穿单一课程”、“以STS内容传达科学”等较多，并且将两种或者多种模式相结合进行教学。7.化学新课程与STS教育教育部于2003年制定的《普通高中化学课程标准（实验稿）》（简称，新课标）提出高中化学课程应该使学生“更深刻地认识科学、技术和社会之间的相互关系”，将“从学生已有的经验和将要经历的社会生活实际出发，帮助学生认识化学与人类生活的密切关系，关注人类面临的与化学相关的社会问题，培养学生的社会责任感、参与意识与决策能力”确定为高中化学课程的基本理念之一。由此可见，化学新课程开始关注STS，STS教育已经成为高中化学课程的一个重要组成部分，高中化学教育需要转变过去以知识为中心的应试教学模式，需要将STS教育融入到课程当中，突出科学、技术与社会的相互关系，渗透人文精神等。基于以上对STS的各个方面的综述，可以构建出在科学教育中渗透STS教育的基本模型（如图1所示）：即，以学科教育目标与STS教学目标为指导，开发选取基于学科内容的各个方面的STS内容，基于此选择合适的教学方法，确定将学科教学内容与STS教育内容组合的最佳STS教育模式，从而进行课堂教学。8.对中学化学教学设计的STS分析课堂教学是基础教育教学的主体构成，是化学教学中最普遍的教学活动。在化学课堂教学中进行合理渗透STS教育的教学设计，不仅可以保证化学STS教育有效而科学地得以实施，也可以避免“一哄而起，胡乱加入STS教育内容”和“置之不理”两个极端现象的发生。基于此，可以以图1所示的模型，来分析渗透STS教育的化学课堂教学。本文以陈欣（2009）[5]的教学设计进行分析，从构建渗透STS教育所需考虑的几个方面进行分析。教师活动学生活动设计意图STS分析环节1.金属材料讨论的引出[引入]前期讨论了Na、Fe，同学们初步感受到了金属与人类的密切关系，今天将继续金属话题的讨论[展示]金属在历史中的地位工具的变迁是人类文明进步的标识石器时代-青铜时代-铁器时代-电子时代说明“金属推动了人类文明进程”听讲听讲听讲直接引入新课，继续金属话题的讨论从历史的角度和现代电子时代的角度，阐述金属的重要性，给予大型工程，家庭中使用的金属说明金属与人类的联系STS内容：科学史，STS教学目标：STS知识、STS意识STS教育模式：刻意加入教学贡献：金属在人类历史上的影响。教学方法探究式/问题解决/……教学内容教学模式以STS激发学习动机、随机加入STS内容、刻意加入STS内容、以STS内容贯穿单一课程、以STS内容传达科学等教学目标STS教学目标意识/知识/实践能力图1科学课堂渗透STS教育的教学基本模型学科课堂教学目标（由教材内容、课标决定）学科内容学科内容/STSneirongSTS内容学科内容/STSneirong[展示]电子时代金属的重要作用（图片）三峡大坝钢筋、国家大剧院穹顶钛金属板、飞机铝合金生活中的铜导线、金属炊具、暖气片[提问]生活中看到的都是现成的金属制品，这些金属制品是怎么得到的？[过渡]实际上是将自然界存在的金属、金属化合物通过一定的途径转化为了金属材料，由金属材料进一步加工得到金属制品，本堂课将来重点讨论金属材料的相关内容。环节2：提出讨论材料的主要角度[过渡]生活中的金属制品很多，不可能一一讨论，老师选了一种大家都熟悉的易拉罐放到课堂进行讨论[提问]从化学的角度，你想了解或研究构成易拉罐材料的哪些内容？为什么？[总结]总结学生的回答，从教师的角度说明希望研究的内容：①易拉罐是由什么材料做的？②为什么一定用这种材料？不可以代替吗？③这种材料是怎么得到的？④用这种材料到底好不好？⑤这种材料是否环保？[讲解]通过生活经验，我们思考可能的想法：冶炼得到的，金属制成的，金属材料加工的……思考可能的回答：主体材料、化学性质、物理性质、容易压扁、价格低、环保……听讲听讲非常紧密事实上，在生活中能够看到的一般都是现成的金属制品，在这个地方引导学生考虑金属制品“前身”是什么东西，引出对材料的讨论了解学生对材料问题的了解现状这时往往对材料没有整体的认识，对材料的认识往往只是集中与某一个具体的角度，或者将材料和具体的物质等同起来通过教师“期望”关注的角度，梳理出本堂课讨论主要问题，同时初步给出讨论材料问题需要考虑的角度STS内容：与生产、生活相关并有广泛应用的科学知识STS教学目标：STS意识STS教育模式：刻意加入教学贡献：说明金属制品在社会生活的重要地位;引出对金属材料的讨论STS内容：与生产、生活相关并有广泛应用的科学知识STS教学目标：STS能力/STS知识STS教育模式：以科学伴随STS内容（接下来的整堂课将以易拉罐的相关STS内容学习铝的相关知识，并构建起学生对金属材料的认识）教学贡献：以STS内容为载体，整理出本课堂将讨论学习的主要问题，初步构建起学生对材料的整体化学认识视角。可以解决第一个问题，易拉罐的主要材料是“铝”环节3：讨论材料性质、性能、用途的相互关系[展示]易拉罐的由来[提问]为什么易拉罐的主要成分是铝？[总结]总结学生回答的角度，先重点讨论与化学相关的内容①为什么铝制品不容易生锈？②怎么可以感受到铝表面氧化膜的存在？给出铝、氧化铝的一些性质（密度、熔点、沸点、颜色），引导学生关注二者熔点的差异演示实验①灼烧易拉罐片②将另一块易拉罐片打磨后再灼烧总结氧气与铝的反应[进一步总结]铝本身的性质在一定程度上决定了铝材的性质，而铝材的性质在很大程度上决定了铝材的用途即性质决定性能、性能决定用途环节4：讨论铝的冶炼[设问]设问满足上述性质决定性能、性能决定用途的物质，一定可以用作广泛使用的材料吗？素材1：拿破仑三世宴请宾客素材2：门捷列夫的铝制奖杯[提问]问什么早期铝价格昂贵，后期价格下降，可以广泛使用？给出金属铝价格变化趋势，思考学生可能回答：不易生锈、轻、便宜、容易加工……思考：学生给予初中经验能够答出氧化膜的保护作用观察实验听讲听讲从实际应用的角度，逐步引导学生建立物质性质决定材料性能，材料性能决定材料用途通过演示实验，使学生确实感受到铝表面氧化膜的存在，掌握金属铝与氧气的反