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社会中的科学与技术:课堂教学的视角

2009-1-7 10:56:34  来源:高中化学网  作者:www.gzhxw.cn  【 】  浏览:

 

摘要:回顾科学教育发展的历史,可以发现科学活动和技术活动都是在与其他社会活动的互动中主动生成的;通过对科学活动与技术活动的核心与价值的剖析,可以发现科学与技术一体化的原因所在,同时给科学、技术与社会的关系重新定位。从新的视角设计化学课堂教学,则为课堂教学注入更新、更多、更强的生命活力,为新课程改革的实施带来新的生机。

 

关键词:科学;技术;社会;课堂教学

 

1 基于教育发展的回顾

 

回顾教育发展的历史,可以帮助我们顺着历史的轨迹,洞察教育观念的转变过程。

 

在古代,科学与技术的发展虽然有一定的相互关系,但更多的是彼此分离。即使是1760年至1860年的英国工业革命,还是被认为是“科学家与工业过程的设计这几乎没有思想的交流”的时代。

 

直到19世纪中叶,第二次技术革命使得科学与技术的相互作用逐渐明显。以电磁理论的提出和电力技术的发明为主要标志的科学技术化进程使得科学与技术连成了同胞兄弟,科学和技术并称为“科技”,一体化的趋势日趋明显。

 

1958年,赫德在《科学素养:对美国学校的意义》中将科学素养理解为“理解科学与社会的一致性”[1]。因此,为了完成科学素养的目标,科学教育应采取更广泛的内容,除了智力,还应该包括伦理和社会价值等重要内容。从此科学教育逐渐开始关注科学与社会的关系。1971年,詹姆斯·卡拉格在“科学教学的广域基础”中也认为学生应如同熟悉科学知识和过程一样熟悉科学的各种社会关系。20世纪60年代末以来,科学教育逐步转变到关于个人以及社会发展等问题上来。

 

1982年,美国国家科学教师协会(NSTA)董事会通过了“科学—技术—社会:20世纪80年代的科学教育”宣言。20世纪80年代以来,科学教育的发展方向发生了明显的变化,学校科学教育已不再是以往的“纯科学”教育了,而是融技术教育和注重科学技术应用于一体的“新科学”教育。

 

纵观科学教育发展的历史,科学、技术与社会从分离状态逐渐演变为相互融合(图1)。由此可见,化学(科学)教学应充分认识科学、技术与社会的融合。

 
 
 

 

 

 

 


2 基于科学素养的认识

 

当前,将发展学生的科学素养作为化学(科学)课程的目标得到了广泛的认可。如《美国国家科学教育标准》将科学素养作为课程目标,我国的《化学课程标准(实验稿)》也将科学素养作为课程目标,其内容主要包括科学探究(过程、方法与能力)、科学知识与技能、科学态度、情感与价值观,以及科学、技术与社会的关系等四方面组成[2](图2-A)。

 

笔者借助科学教育历程上的分合过程,先将科学素养分解为科学、技术、社会三个相对独立的三部分,以明晰其相对独立性(图2-B),然后将三者重新整合到一个系统中,以准确表达其相互关系(图2-C)。

 
 
 

 

 

 

 

 


 

笔者对科学、技术与社会的关系进行的重整是基于以下认识进行的:

 

首先,科学活动和技术活动(以下简称“科技活动”)都是在与其他社会活动的互动中主动生成的。具体来说,它包含以下三个方面:其一,科技活动的主体不是抽象的、孤立的、偶然的个体,而是历史的、具体的、现实的社会个体;其二,科技活动在与其他社会活动尤其是物质生产活动的互动过程中获得发展;其三,科技活动通过主动参与社会的变革发挥自己独特的功能。因此,可以这样认为,科学与技术是社会中的科学与技术。

 

其次,现代的科学更加技术化,现代的技术更加科学化,科学和技术逐渐一体化,已成为现代科技发展的特点和趋势。但科学与技术既有区别,又有紧密的联系(详见本文第三部分),因此,科学与技术是辩证的统一体。

 

3 基于问题解决的理解

  

 科学乃至人类社会的历史表明,人们时刻都在围绕“问题”和“问题解决”而活动着。问题和问题解决早已渗透进了社会生活的各个领域:问题和思维不可分割,问题解决和学习活动结伴而行。因此,我们往往要对每一个事物或现象多问一个“为什么”。

 

如果我们对科学和技术在研究目的、内容和方法上进行对比剖析,则可以发现科学与技术之间存在明显的区别(表1)。

 

科学与技术的区别

 

科学

技术

目的

认识客观世界,

提供改造客观世界的可能。

改造客观世界,

把改造客观世界变成现实。

内容

“是什么”和“为什么”,

即客观世界及其原理。

“做什么”和“怎么做”,

即改造客观世界的操作和实践。

方法

发现,科学探究

发明,技术设计

 

同时,科学为技术提供科学理论、实践基础和科学预见,技术为科学提供研究手段、资料来源和检验依据,因此存在着紧密的联系。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

由此可见,科学是创造知识的研究,技术是综合应用知识、满足社会需要的研究。因此,科学与技术在社会中形成统一的整体(图3)。

 

科学研究的核心是科学探究,其一般过程包括提出问题、制定计划、搜集资料、得出结论、评价交流等多个基本要素(图4A)。而技术研究的核心则是技术设计,其一般过程包括以下五个方面:提出问题、设计方案、实施方案、评价方案、交流方案等(图4B)。

 
 
 

 

 

 

 

 

 

 


 

根据对科学探究和技术设计的过程的比较可以发现,科学探究和技术设计是针对不同问题而进行的相似过程,使得科学和技术更为紧密地联系在一起。

 

正如20世纪科学技术发展的历史表明,世界上一切事物和它们之间的相互作用构成了世界的整体。因此,将科学和技术纳入社会的视野体现了事物之间的相互作用,同时也更加明确了科学与技术对社会的价值。

 

4 基于课堂教学的设计

 

以解决现实社会问题作为化学(科学)教学的切入点(起点和终点)将会吸引更多的学生,这也是对传统机械的、学科中心的科学范式的挑战。

 

基于上述对科学、技术与社会的基本理解,笔者通过高中化学“二氧化硫”[3]一课进行了尝试。

 

教学目标:让学生在了解二氧化硫及酸雨危害的基础上(背景),围绕减轻空气中二氧化硫污染的现实问题(过程),学习宏观问题的分析方法和技术处理(技能),通过猜测、研究(方法)并掌握二氧化硫的性质(知识),体验解决实际问题的乐趣(情感),认识科学的两面性(态度),体会科学与技术、社会(或环境)之间的关系(价值观)以及物质的性质与组成、结构、制取、用途和危害之间的关系(知识)

 

教学思路:社会中的问题→寻求解决方法→认识物质性质→研究解决技术→拓展解决方法→提升思想观念。

 

教学过程(表2):

“二氧化硫”教学过程设计

程序

师生活动

设计意图

创设情境

提出问题

图片录像:酸雨及二氧化硫的危害。了解来源。

切入问题:从哪些角度入手减轻二氧化硫污染?

明确问题:煤和石油仍然是现阶段的主要燃料。

          消除二氧化硫(积极方法、消极方法)

了解社会问题

明确学习意义

探索思路

提供例子:用什么方法消除二氧化硫?依据是什么?

转入正题:性质了解越多,方法更多,则可变废为宝。

利用已有知识

进行技术设计

猜测性质

思考角度:什么因素决定物质的性质?

布置任务:从组成和化合价角度猜测性质、检验办法。

汇报小结:(略)

利用已有知识

探索物质性质

实验验证

装置说明:制取装置、检验装置、吸收装置;

进行实验:(略);     汇报现象:()

得出结论:(实验中存在的问题——石蕊褪色)

进行实验设计

验证物质性质

归纳性质用途

具体细化:酸性氧化物(制取、吸收的依据)

氧化还原性(制硫酸的依据)

实验讨论:化合漂白性(比较氧化漂白、吸附漂白)

归纳物质性质

训练化学技能

了解社会应用

解决问题

提出问题:如何消除污染、变废为宝?

技术转化:①干法、湿法脱硫:CaCO3CaO+CO2

CaO+SO2  CaSO32CaSO3+O2  CaSO4

                          电子束

电子束辐照法脱硫:O2   2O

O+O2=O3SO2+O=SO3

SO2+O3=SO3+O2SO3+H2O=H2SO4

 

利用获得知识

进行技术设计

训练化学技能

解决社会问题

拓展思路

拓展思路:化学方法—物理方法、生物方法

总结方法:化学转化——物理转移,生物循环

拓宽思考角度

认识技术本质

提升观念

相互关系:科学-技术-社会,组成-结构-性质-用途;

思想方法:转化思想,循环思想,对立-统一思想。

认识相互关系

提升思想观念

 

板书设计(图5):

 “二氧化硫”板书设计

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                               

 

 

5 基于教学实践的反思

通过“二氧化硫”的设计及教学,使我们发现:一个现实社会中的问题,架起了沟通科学和技术的桥梁,它能够展示出在社会背景下的科学与技术的功能,有助于人们理解科学与技术结合的社会意义,也有助于人们重新认识科学与技术、科学与社会、技术与社会的关系。如同将板书设计(图5)这一张“纸”制作成了一幅美丽的“画卷”(图6),让我们更清楚地认识到科学与技术是一定社会背景下的科学与技术,脱离社会的科学与技术是没有存在的意义的。化学教学如果脱离了社会实际,也将失去其存在的意义。

 

 

 

通过“二氧化硫”的设计与教学,使我们发现:关注现实生活有关问题的解决将会吸引更多的学生。我们关注的问题应该是贴近生活、贴近社会,教学的起点应该是来源于学生日常生活、社会生产中的问题以及影响当今社会发展的重大主题(能源、资源、环境、健康、材料等),通过对这些问题的研究来拓展视野、发展思维。而不应该是简单的理论联系实际,在“理论”和“实际”上贴标签,使教学走向形式化的“不归之路”。

 

通过“二氧化硫”的设计与教学,使我们发现:化学学习和技术设计都是以问题解决为基本形式进行研究的,在问题解决中,学生通过尝试各种方法解决问题,与问题有关的化学知识、概念和技能可以得到很好的发展和巩固,而且,这一过程还能够更好地说明科学、技术和社会之间的相互关系,这将有利于学生用更广阔的视野来审视实际问题,更深刻地理解化学学习的现实意义。

 

通过“二氧化硫”的设计与教学,使我们发现:通过基于现实问题的解决使化学课程更综合,通过帮助学生把科学与技术、社会联系起来,可以同时促进学生在这三个领域的学习,使科学方法、科学过程、科学态度和科学精神融为一体(图7)。因此,可以说:科学是认识并改造世界的科学,技术是改造并认识世界的技术。

 

 

 
 
 

 

 

 

 

 

 

 

 


 

教学中,或以科学探究为核心,结合技术设计;或以技术设计为核心,用科学原理作解释。以促进学生对科学与技术的正确认识,让学生真正理解科学与技术是一种具有社会价值的统一的有机整体,我们的化学学习也是基于社会大背景下的学习。

 

参考文献:

[1].周仕东、郑长龙:STS问题解决中的科学探究与技术设计[J].课程教材教法.2005(5)64

[2].中华人民共和国教育部:化学课程标准[M].人民教育出版社。

[3].人民教育出版社化学室:全日制普通高级中学教科书(必修)化学第一册[M].2003.6

 

 

 


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