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STS教学篇
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科学技术与社会(STS),基础教育和科普(下)


四, 国外若干科学教育标准中的STS内容

  抽象地谈STS与基础科学教育是一种方法,但具体地对一些重要的国外科学教育文献的内容进行分析,将有助于我们更加直观地了解当前的动向。下面,我们将选择一些相关的课程标准或教学大纲类的文献,并对相关的内容进行简要的介绍和评说。

1, 荷兰的教学目标[8]

1993年8月,荷兰的初中开始引入了新的教学大纲,这份大纲后来又经修订。在这份大纲中包括了强制性的“需要达到的目标”。其中,包括有6类一般性的目标,这6类目标包括一些技能和一些跨学科的论题,即

1) 交叉学科领域的主题
2) 学会去做
3) 学会去学习
4) 学会去沟通交流
5) 学会去思考学习过程
6) 学会去思考未来

  在上述分类中,与STS相关的内容主要体现在第一类目标中,它们“来自社会现象,例如像在人和自然之间的关系,以及对于社会、艺术、文化和摆脱束缚来而言技术发展的重要意义”。具体一些说来,在交叉学科领域的主题中,就提到“技术发展的社会重要性(包括现代信息与交流技术)”;在学会去做部分,要求遵从“环境的、卫生的、保健的、人类工程学的标准”;在学会去学习部分,要求“系统地探索简单的技术、科学或社会的问题”;在学会去交流部分,更有特色地提出要“认识和探讨与文化方面和与性别相关的相似性和不相似性”。
  除了这些一般性的原则之外,在更具体到物理学与化学的教育方面,对于所要求的教学活动,此文件提出要“获得把科学概念和科学方法与男孩和女孩都能认识的物质现象联系起来的能力”,要“获得对于在自然、技术和环境之间的关系,以及对于可持续发展概念的深入认识”,要“获得对科学和技术的发展的社会重要性的深入认识”。在物理学与化学的技能方面,“学生应该能够认识社会环境中的物理与化学的侧面,并意识到与之相关的有利之处和不利之处”,这种要求也明确地体现在像热学部分有关能源的问题上。最终,在各具体学科的问题之后,“自然与环境”作为一个总项,要求学生能够在所学的具体科学知识的基础上,“学会把自然、环境与可持续发展联系起来”。

2,挪威的基础教育课程文件“科学与环境”[9]

  这是一份将科学教育与环境教育综合起来的基础教育要求。与其它只冠名以“科学”教育的教育标准相比,对环境教育的重视更加明确,目标是使学生越来越意识到对于自然环境所应承担的责任感。在总的教育目标中,这份文件的观点是:“科学与技术的教学,以及对自然界中内在关联的教学,是要帮助学生获得适当的知识、技能和态度,这些内容是他们成为积极主动的公民和参与可持续发展所必需的。要审慎地利用资源,要让人们参与事关其共同未来的决策,个人就必须拥有他们所需要的知识,以便理解他们和其他人所做出的抉择的后果。”“从社会的观点来看,科学和技术提供了张力,也表现出悖论。科学和技术可以帮助我们更加健康,去过有意义的、有尊严的生活。但如果科学和技术被误导,他们也可以有害于自然和环境,损害未来后代的生存条件。”像这样事关可持续发展的观念和要求,显然是STS中很重要的内容。更加传统地,此文件在教育目标中,也非常注重科学思维和科学方法的方面,以及历史的方面:“科学与技术随时代而变化,新的理论取代旧的理论。在我们的一般知识中,很重要的一部分内容就是对这些历史发展、社会价值和新的科学技术发现的环境的认识。与此同时,这些知识必须被置于伦理的语境中,以维持我们的社会的根本价值。”
  就此课程的一般目标,此文件也将STS中对环境和社会方面的要求明确的列入其中。学生被要求学会获得一种关于技术、各种物理现象以及物理世界图景的洞察力,并能将这种洞察力用在他们的日常生活中和社会生活中。同时,也要求学生们获得一种对于自然界的内在联系以及在人与自然之间的相互作用的洞察力,让他们了解实际的科学思维和科学方法,看到科学的发展,认识到科学技术对于社会发展的影响,学到自然科学构成了我们的文化遗产的一个重要的组成部分。
  针对1-2年级,此标准规定的学习领域被分为“自然界的多样性”、“物质:它们的性质与用途”、“物理世界”等部分。从3年级起,物理世界变成为“物理世界图景”,而有关STS的内容也大多体现在这一部分的要求中。例如,5-7年级,学生要学会有关电、磁、光、声在过去和现在的日常生活中的重要性;在7年级,要能描述如果没有了电,他们的日常生活会是怎样,以及学到电在现代社会中的实际重要性;在8-10年级,学生要学到技术的进步如何影响了我们关于外层空间的知识,知道技术的发展怎样影响了我们对于能源的利用,知道有关这样一些利用所具有的正面和负面的后果的例子。在10年级,要求学生学会电学领域中一些重大的发现和发明,包括静电和电本身的发现;了解在附近的供电系统,讨论在家中节电的各种方法。
  从这份标准涉及的STS内容来看,其特色是关注环境意识,关注技术对社会的影响,关注科学和技术在个人生活和社会生活中的应用。
3, 加拿大安大略的科学与技术教学大纲(1-8年级)

  这是一份由加拿大官方——教育与培训部——在1998年制订的科学技术教育大纲。首先,在导言中,这份文件便对科学和技术进行了明确地区分,并指出,“科学和技术都是在更加广阔的社会和经济背景中存在的。它们受到个人和政府的价值与选择的影响,反过来对社会也有重大的影响……因此,重要的是,学生们要在这种更广阔的背景中,把科学和技术看作是人们带有重要后果的努力,他们要学会把他们关于科学和技术的知识与学校以外的世界联系起来。”相应地,科学和技术教育的目标主要有三点:一是理解科学和技术的基本概念;二是培养科学探索和技术设计所需要的技能、策略和思维习惯;三是要把科学和技术的知识彼此相联系,也与学校以外的世界相联系。在对新的教学大纲的特征描述中,这份文件特别提到,更加强调把科学和技术与每一个人相联系以及与学校之外的世界相联系,特别强调对于可持续发展的需要。在各种不同的情况下,都强调了学生对于可持续问题的理解。
  在这份大纲中,科学和技术的内容被分成生命系统、物质和材料、能量与控制、结构与机制,以及地球和太空系统。但在具体的知识之外,对于学生看待科学和技术的“态度”,或者说“心智的习惯”被充分地强调,并认为这是在科学和技术有意义的工作中本质性的内容。

4,加拿大安大略的科学教学大纲(9-10年级)

  在这份最新文件的导言中,关于教学大纲中科学的地位一节,对于科学素养给出了定义:即在21世纪以科学为基础的世界中成长所需要具有的科学知识、技能、以及心智的习惯。与以往有所不同,此文件最新的特征是,特殊地强调了把科学、技术、社会和环境(STSE)相联系的重要性,这对于以往只谈科学技术与社会(STS)是一种修正,尽管在STS的说法中也蕴含了环境的问题,但却远不如这里所强调的那么明确。“因而,科学不仅仅被看作是一个‘事实’的问题,而是这样一个问题:学生要学会权衡考虑在现代社会中科学技术的发展所带来的事实和价值的复杂的结合。”
  在此文件的要求中,9年级和10年级的科学课程均分学学术和应用两部分。在每一部分各个分科的内容要求中,作为具体的预期,只分为三部分:一是对基本概念的理解,二是对于探索和交流技能的培养,三就是将科学与技术、社会和环境相联系。由此可见对于STSE中的E(环境)的特殊强调。而且,在这里,经常提出对于加拿大本国科学家对有关问题的贡献的认识,并结合加拿大本国的实际问题进行评价。例如,在10年级的应用课程中,有关物理学的运动及其应用这块内容,就在“将科学与技术、社会和环境相联系”这部分的要求中,要让学生对使我们能够在陆地、水中和空气中得到更快的速度的技术,以及对于运输模式进行投入-产出分析,并要包括环境和安全的因素在内;要学生探索对于汽车运输的替代方式给社区和个人带来的利益和风险;要学生举出加拿大本国和其它国家的科学家对于有关运动的科学和技术做出贡献的实例。

5,英国国家科学课程

  对总论性的观念中,提到:“科学方法就是通过实验事实和模型形成和评价一些对自然现象的解释。通过科学,学生可以理解主要的科学思想是如何促进技术更新,以及这种更新如何影响了工业、商业和医药业并提高了人们的生活质量。学生通过学习科学将会认识到科学的文化意义,并会探索其全球范围内的发展,同时他们也将学会去对基于科学而又影响他们生活的一些问题以及有关科学发展和世界未来等问题进行质疑和讨论。”
  对于初中学生(约11-16岁),此文件要求教给学生:
1) 如何提出,评价和传播科学思想(如大众的看法,其它科学家的看法);
2) 科学争议怎样从对经验证据的不同解释方式中产生(如达尔文的进化论);
3) 科学工作受其所处环境的影响方式(如社会的、历史的、道德的和精神的),这些环境因素如何影响科学思想被接受与否;
4) 思考用科学解释工业、社会和环境问题的作用和局限,包括科学能或不能回答的问题,科学知识中不确定的成份和所涉及到的伦理问题。

7,美国国家科学教育标准

  与其它所见到的科学教育标准相比,虽然制订的时间要稍早一些,但这份美国的标准内容要更加丰富。在整体上,内容标准被分为8类:

1)科学的统一概念和过程
2)作为探究过程之科学
3)物质科学
4)生命科学
5)地球与空间科学
6)科学与技术
7) 从个人和社会视角所见的科学
8) 科学的历史与本质

在这8类内容标准中,有关STS的内容主要反映在“科学与技术”、“从个人和社会视角所见的科学之标准”以及“科学的历史和本质之标准”这三部分。前者的目标,是要为学生提供一种理解个人问题和社会问题并采取行动的手段,帮助学生培养决策能力;后者,则是让学生通过历史来理解科学,理解科学是一个处在不断变化之中的事业,借以阐明科学探究的不同侧面、科学的人性侧面以及科学在各种文化的发展过程中的作用。在所有各项内容标准中,培养学生理解力与内容标准指南是并列的。与环境问题相关的内容,通常被包括在“从个人和社会视角所见的科学之标准”中。
  以科学的历史与本质这类标准为例,在5-8年级的初中阶段,除了理解科学是一种人类的努力之外,还要求所有的学生逐步理解科学的本质和科学史的一些内容,认为引入历史的范例将有助于学生认识到科学事业在更大程度上是哲学的、社会的和人类的事业。当然,在此阶段,还不是要求学生形成关于完整的科学的一种概观,而是要利用历史的范例来帮助学生认识科学的探索、科学知识的本质和在科学与社会之间的相互作用。
  在此阶段,关于科学的本质,所要求的具体内容包括:(1),科学家利用观察、实验、理论和数学的模型来系统地阐述和检验对自然的解释。虽然从原则上讲所有的科学观点都是试验性的,要有变化和改进,但对科学中大多数的观点来说,存在有众多的实验与观察的确证。这些观点在未来不大可能会有很大的变化。但是,当科学家们遇到与其现有的解释不一致的新的实验证据时,他们的确改变自己关于自然的看法。(2),在那些正在进行积极的研究,而且实验或观察的证据和认识还不很多的领域中,科学家们对证据的解释或所考虑的理论彼此不同,这是正常的情况。不同的科学家可能会发表相互矛盾的实验结果,或是从相同的数据中得出不同的结论。理想的做法是,科学家们承认这样的矛盾,并努力发现能解决其分歧的证据。(3),评价由其它科学家所进行或提出的科学研究、实验、观察、理论模型和解释等,这是科学探索的一部分。评价包括考察实验的程序、检验证据、识别错误的推理、指出超出证据范围之外的陈述,以及对相同的观察提出可供替代选择的解释。虽然科学家们在对的说明、对数据的解释方面,以及在竞争的理论方面,可能会有意见不一致,但他们同意提出疑问和对批评做出回答,开放的交流是科学发展不可缺少的组成部分。随着科学知识的发展,大多数分歧将通过科学家之间的这种互动而最终被解决。在此阶段,关于科学史,所要求的具体内容包括:(1),许多个人对科学的传统做出了贡献。对这些个人中某些人的研究,为科学的探索、作为一种人类努力的科学、科学的本质以及在科学与社会之间的相互作用提供了进一步的认识。(2),在历史的视野中,科学是由不同文化中不同的个人来从事的。在关注许多人物的历史时,人们会发现,许多有较高成就的科学家和工程师被认为是对其文化做出了最有价值的贡献的人。(3),通过追溯科学史可以表明,科学的革新者们要打破当时已被人们接受了的观点,并得出我们当今认为是理所当然的结论,这是多么困难的事情。
  在9-10年级的高中阶段,要求自然也相应地有所提高。随了“作为一种人类努力的科学”之外,与5-8年级相比,“科学的本质”和“科学史”相应地换成了要求所有学生都逐步认识的“关于科学知识的本质”和“历史的观点”,要利用历史来详尽地简述在不同的历史和文化视野中科学探索、科学的本质和科学的不同方面,因为科学史可以帮助学生改进他们对科学的总体理解。就具体的要求来讲,关于科学知识的本质,包括的内容有:1,在科学家努力寻求对自然界最可能的解释时,因为利用经验的标准、逻辑的论证和怀疑的
精神,而使科学自身不同于其它的求知方式,也不同于其它的知识。2,科学的解释必须满足某些标准。首要的是,科学的解释必须与关于自然的实验与观察的证据相一致,必须对所研究的系统作出准确的预言。它们必须是符合逻辑的,遵从证据的裁决,不回避批评,记述方面和程序,并且使知识公开。对于自然界怎样变化,在神话、个人信仰、宗教价值、神秘的启示、迷信或权威的基础上做出的解释,可能对个人有用并与社会相关,但却不是科学的解释。3,由于所有科学的观点都依赖于实验和观察的确证,所以从原则上讲,所有
的科学知识都会随着可以得到的新证据而变化。像能量守恒或运动定律这样的核心科学观念,已经经历了范围广泛的确证,从而在它们已被检验的领域中,不大可能变化。在那些资料或认识沿不完备的领域中,例如像人类进化的细节,或关于全球环境变暖的问题,新的材料很可能会在目前的观点中带来变革,或消除目前的观点不一致。在资料不完整的情况下,通常科学观点也是不完备的,但这也可能正是取得进展的机会最大的情形。关于历史的观点,规定的要求包括:(1),在历史中,不同的文化对科学和技术的革新都做出了贡
献。几百年前,近代科学在欧洲开始迅速地发展。在过去两个世纪中,它对西方和非西方文化的工业化都做出了重大的贡献。然而,其它非西方的文化也发展了科学的思想,并通过技术来解决人类的问题。(2),通常,科学中的变革随着现有知识中较小的修正而出现。科学与工程的日常工作,在我们对世界的认识以及我们满足人类需要和抱负的方面带来了不断增加的进展。通过学习个体的科学家,学习他们的日常工作,学习他们在其研究领域中为增进科学知识而做的努力,可以使学生就科学的内部工作和科学的本质学到许多东西。(3),间或发生的是,有些科学和技术中的进展对科学和社会产生重要的、长久的影响。这种进展的例子包括:哥白尼革命、牛顿力学、相对论、地质的时间尺度、板块构造地质学、原子理论、核物理学、生物进化、微生物理论、工业革命、分子生物学、信息与通讯、量子理论、银河星系,以及医学和保健技术。(4),对科学解释的历史考察,证明了科学知识怎样随时间的演进而变化,并且总是建立在更早些时期知识的基础上。

  除了以上所谈的文献之外,其它一些教育标准类的文献也同样包含着重要的信息。例如,澳大利亚首都地区科学课程框架(1-12年级)中,在涉及到对科学的定义时,定义中就明显地渗透着来自STS的理解,涉及到对科学的历史的看法,对科学方法的看法,对科学观念、精神的看法。同时,也注重强调环境教育的重要性,强调对性别,性别与科学,及性别与科学教育问题的关注。如此等等。

五,对国外基础科学教育中引入STS的动向一些要点的概括

从以上几份国外有关科学教育的标准,或类似于标准的大纲或要求等文献中,就STS内容在其中的渗透与影响,我们可以清楚地看到如下一些被强调的特征。

1,对于科学方法的培养。
2,对于科学态度的培养。
3,对于科学思维习惯的培养。
4,对于科学观的培养。
5,对于科学与技术之差别的认识。
6,对于科学(主要是技术)在社会生活方面的影响。
7,对于科学技术内容之具体应用的认识。
8,对于人与自然的关系、可持续发展概念,以及科学(主要是技术)的环境影响的认识。
9,通过对科学史的学习,加深对科学之本质的理解。
10,对于社会责任感的培养。
11,对于在理解科学技术之本质的基础上做出合理决策之能力的培养。

  以上各项目标,可以说分别涉及到科学观、科学方法、历史的观点和科学的伦理学。从各标准制订的时间顺序,也即从发展的角度来看,在STS内容的内容方面也是一个不断加深的过程,例如对于环境和可持续发展问题越来越明确的强调,甚至于对性别问题的提出等等。
  在这里,我们还可以再举出一个具体的,但又更加富于理论色彩的例子。即在国际基础科学教育中,目前对于“科学的本质”的看法。曾有国外学者对于在八种国际科学标准文献中总结出来的对于科学的本质的一致性看法,它们分别是:
1, 科学知识是多元的,具有暂时特征;
2, 科学知识在很大程度上依赖于观察、实验证据、理性的论据和怀疑,但又不完全依赖于这些东西;
3, 通向科学没有唯一的道路,因而没有一种普适的一步一步科学方法;
4, 科学是一种解释自然现象的尝试;
5, 在科学中,规律和理论起着不同的作用,因此学生应明白,即使有额外的证据,理论也并不变成规律;
6, 来自一切文化背景的人都对科学做出贡献;
7, 新的知识必须要清楚地、公开地得以报导;
8, 科学家需要保存准确的记录,需要同行评议,需要可复现性;
9, 观察渗透理论;
10, 科学家要有创造性;
11, 科学史既揭示了科学的进化的特征,也揭示了科学的革命的特征;
12, 科学是社会和文化传统的一部分;
13, 科学和技术彼此影响;
14, 科学思想受到其社会和历史环境的影响。

  从以上这些关于科学的本质的一致性的观点来看,相比之下,在我们国内,其中的许多观点甚至在学术界也仍不无争议,更不用说在基础科学教育或者科普中的普遍反映了。这种情况也鲜明地反映出我们在观念中的滞后。

六,结语

  如前所述,基础科学教育与科普工作的关系是极为密切的。如今,中国的基础教育课程改革项目也已全面启动,在未来将出台的国家基础教育课程标准中,将体现国家对不同阶段学生在知识、能力、态度等方面的基本要求,将规定各门课程的性质、目标、内容框架、教学建议,评价标准等,既是国家管理和评价课程的基础,也是教材编写、教学与评估,以及升学考试命题的依据。按照有关权威部分的说法,在课程标准的改革中,需要处理好现代社会科技进步与学生发展的关系;倡导从学生的兴趣和经验出发,结合社会、科技的发展,重组各门课程的学习内容,体现综合性。相应地,在义务教育阶段理科课程共同基础中,内容将包括义务教育阶段的理科课程,科学素养的养成,知识与技能,过程与方法,科学精神与科学态度,对科学、技术与社会相互关系的理解几部分。从这种强调中,我们也可以估计到未来发展的某种趋势。但是,我们也不能不看到,毕竟中外在对STS的认识上,以及在对STS科学教育的关系的理解方面,依然存在着不小的差异。尽管如此,了解STS与基础科学教育的关系,对于我们未来科普工作的开展,在背景意义和借鉴意义上的重要性是绝对不可低估的。



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