初中科学课中STSE教学细节例谈

浙江省温岭市第三中学 陈华斌

摘要：STSE教育是初中科学课的学习内容之一，从“问题-活动”的角度设计课堂教学细节，在课堂教学中关注现实生活中的知识细节、重大课题中的体验细节、社会探究中的感悟细节、简单发明中的发现细节，以开放形式将科学知识和技术、社会、环境有机地融合在一起，有利于STSE教学目标的实现。

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关键词 ：STSE教育；初中；科学教学

中图分类号：G633.98 文献标识码：A 文章编号：1671-0568（2014）18-0049-02

STSE是英文science、Technology、Society、Environmen的缩写，即“科学、技术、社会、环境”之意。教育部《义务教育初中科学课程标准（2011年版）》是这样描述STSE教学目标的：通过学习这部分内容，学生应了解科学、技术、社会、环境之间的互动关系，了解科学技术处于不断发展变化的过程中，认识科学技术对社会发展的影响；认识到人、自然与社会是有机地关联在一起的；初步了解技术设计的一般过程；进而逐步认识科学的本质，树立正确的科学观念，培育科学精神，并将科学精神与人文精神紧密地结合起来。STSE内容已融入科学教材中，或以科学教育专题内容编入教材的单元小节中，或分布在各类学生活动栏目中。然而，教学实践中STSE依然被很多教师当作点缀，缺少关注合乎学生认知规律的细节设计。现以朱清时主编的《义务教育教科书·科学》（浙江教育出版社2012年。简称“2012版《科学》”，下文同）为例，来说明初中科学课中STSE教学应把握的细节。

一、现实生活中的知识细节

2012版《科学》中介绍压强的单位“帕”，用了一张报纸平铺在桌面上，对桌面的压强为一帕，由此证明压强的单位之“小”。“有没有更好的描述压强的单位‘帕’之小的方法？”“随随便便一万帕。”学生通过计算自己站在地面时产生的压强，得出了这样的结论。相似的变式语言还有“轻轻松松一万帕，一不小心二万帕（指抬起一只脚时）”。这样的语言，既容易记住单位，又知道单位的相对大小，还包括了一定的计算技巧与影响压强大小的因素。

而2012版《科学》中“毒蛇及被毒蛇咬伤后的应急处理”，改编自2006版《科学》中的阅读材料“毒蛇与无毒蛇”，学生大多只在关于“毒蛇与无毒蛇”的评头论足上止步，让学生从这个内容中理解科学·技术·社会·环境之间的关系，有一定的难度。因此，在教学活动的设计上，可以通过调查、读图、讨论、阅读、问答等方式，适当淡化《科学》上的专业知识，舍弃技术上的因素。话题可以从蛇毒来源上引发，讨论普通公民对环境保护应尽的责任和义务，以及如何从自身的具体行动做起，从教材知识的角度引导到社会与环境问题。如从新闻调查入手，就是一个比较好的教学方法。教师可提问：2011年我国曾经出现一段时间的抗蛇毒血清紧缺，那么我国为什么还没有完善的抗蛇毒血清生产机制？课堂教学中以讨论为主的细节设计可以是这样的：

上海赛伦生物技术有限公司，是全国惟一一家抗蛇毒血清生产企业。（调查事实上的讨论）

当记者咨询抗眼镜蛇毒血清时，抗蛇毒血清生产企业相关人员介绍，已有两年未生产抗眼镜蛇毒血清了。（经济效益上的讨论）

由于蛇毒咬伤发生率低，多数医疗机构并不储备该药品，而储备的技术要求并不高。（保存条件上的讨论）

为避免医疗机构对蛇毒咬伤患者急救时无药可用，国家食品药品监管局与上海赛伦生物技术有限公司协商，如有急需，医疗机构可直接与公司联系。（政府作为上的讨论）

现实生活中流行的知识，既有科学的，也有充斥着伪科学。而科学课教学的任务，就是从学科角度提高学生的科学素养，科学原理不辩不明，适当的讨论可以增加学生对科学知识的深度理解。要具体落实这些目标，需要实现历史与现实相结合、STSE之间的互动。这种互动在教材中有呈现，如2012版《科学》关于蒸发吸热的活动设计，虽然与2006版《科学》是一样的，但从活动到语言的陈述上，增加了“这种降温方法在医学上叫做‘物理降温法’”这么一句话。就是这句话，信息量被高度浓缩，科学与技术得到了恰到好处地链接。因这样的例子并不多，所以需要教师更多地体现在教学细节中。

二、重大课题中的体验细节

每一个时代都有“当代重大课题”，类似的教学中也会常常遇到。如科学家认为一定领域的核心科学思想已经被彻底地验证过，不存在任何争议，然而，教学情境中的学生可能会发现新学习的一些科学概念与他们的前概念会发生冲突。进化论就是这样的一个例子。教师应该坚持这样的观点，即有效的科学教学目标在于引导学生理解，而不是让学生迷信。因此，在进行“进化论”教学时，教师应弱化“真实的”“坚信”等词汇的使用。学生原有的关于真理和信仰的知识经常也会受到他们自身信仰，甚至是宗教意识的影响。在这种意识中，真理是绝对的、最终的、不可改变的，而信仰则意味着相信某些事情是不容置疑的绝对真理。教师应该强调，科学家之所以承认进化论是基于一系列独立的科学证据，这些科学证据已历经了近 150年的反复检验和不断发展。教师应该站在实用的立场，强调进化论实际上只是一种解决问题的有效工具。如今，进化论不仅能解释自然现象、预测新的自然现象，并且以多种方式为卫生、农业和工业等对人类有益的领域提供可靠的理论支持。教师应该强调，科学知识是基于实证证据而建立的，并总是随着新的科学发现而被修正。

例如，固体压强与液体压强之间的区别一直是学生理解上的难点。“蛟龙号”深潜器就是STSE教育的一份好材料，既有社会国力的体现，又有科学与技术的完美结合，也有环境考察上的意义。液体压强的计算是不列入教学目标的，由于没有计算基础，学生很难理解“蛟龙号”深潜器的价值。下面录一段新闻：“蛟龙号”昨从江阴出发驶向马里亚纳海沟，挑战7000米深潜。众所周知，海水越深产生的压强越大，深潜的最大难题就是深潜器必须非常耐压。7000米深，深潜器要承受多大的压力？“1平方米承受7000吨的压力”，打个简单的比方是“这就相当于1个指甲盖上顶了一辆家用小轿车”。师问：这个比喻科学吗？学生在感叹之余，有说“压力的单位不能用吨”；学有余力的学生甚至直接用p=ρgh计算7000米深海水产生的压强；还有学生利用“1平方米承受7000吨的压力”，通过F=G=mg、p=F/S计算出7000米深的压强是p=7×107帕，通过测量得出一只指甲盖的面积是S指甲=1平方厘米。G车=F车=pS=7000N，求得m车=700千克。虽然，没有学生凭直觉得出与新闻中描述“相当于1平方厘米，也就是指甲盖那么大小的单位面积上，要承受700公斤（千克）”相一致的推理，但讨论类似的科学性问题，的确给学生带来了深刻的感受。这就是我们实施STSE教育希望看到的学习结果。当然，也有熟悉轿车的学生认为700千克的轿车好像太轻了一些，通常应该在1吨左右。教学中还可附上新闻原来的配图。图中的“马里亚纳海沟”及由此可能引发的“板块”“张裂”“碰撞”等联想，是综合性学科的科学教学应有之举。

三、社会探究中的感悟细节

学生都知道废旧电器拆解容易造成环境污染。但不知道为什么媒体报道了、政府重视了，而地方依然如故？学生调查后的交流中，如“拆解后的固体废物被堆放在田野上，造成土壤污染，影响科学保护、利用资源”等话语触动不了学生，而真正引发学生感悟的是下面几段话：

在一处简易工棚里，我们采访了一位正在拆解电器的中年妇女。

学生：你认为拆解废旧电器好吗？

中年妇女：好。大家都在做，有些挣了好多钱，我也做小工挣几个钱。

学生：你知不知道拆解废旧电器会造成环境污染？

中年妇女：不知道。

学生：你知不知道这种工作会对你的身体造成伤害？

中年妇女：怎么会呢，这里的工作挺轻松的。

从采访中可看出，村民对于挣钱十分关注，但对于这种不可持续的做法会给子孙后代带来的影响却不关心，环保意识薄弱。我们还走访了镇环卫室的陈伯伯，陈伯伯热情地接待了我们，消除了我们的紧张。

学生：废旧电器拆解给环境造成极大破坏，政府是怎么对待此事的？

陈伯：废旧电器拆解是非法的，没有得到有关部门的批准，我们设立了一个举报电话。该行业对环境造成的污染，只要有举报就严查。

学生：目前接到过几个举报电话？

陈伯：一个都没有。

学生：那么政府是不是不举报就不查了？

陈伯：我们基本上是有举报要查，没有举报不查。

学生：为什么？

陈伯：废旧电器拆解，关系到该村经济发展和村民生活水平的提高，若真的严格执法会影响该村经济发展，村民会有意见，阻力较大。

学生：那么政府就任其污染环境？

陈伯：不是，我们也要求一些必要的环保措施，同时，这主要是一个观念的转变，当人们生活水平提高后，他们的环保意识会加强，环境污染会被治理好的。

学生：那我们目前是在走一条先污染后治理的道路？

陈伯：目前似乎如此。

学生：你认为要解决这种情况最大的困难是什么？

陈伯：人民群众的环境意识差、素质不高。

学生：对此政府有什么打算？

陈伯：关键是提高人们的环保意识，其次是加大政府的打击力度。

学生：你对经济发展与环境保护是怎么看的？

陈伯：经济要发展、环保也要，但在实际中要处理好这个关系是比较困难的，尤其是在农村。

从以上采访调查中我们认为，镇政府治理整顿拆解废旧电器造成的环境污染是心有余而力不足，但环境污染在威胁着我们的健康，政府应发挥应有职能，加大执法力度，千万不能走先污染后治理的道路。

“废旧电器拆解”的调查中学生的体验是多层次的。学生从一个或两个简单的视角到更复杂的多重视角，得出“废旧电器拆解”不只是简单的科学知识问题；学会了批判性判断——从简单的对错判断到复杂的评价：“废旧电器拆解”不只是群众与政府的是非问题；并做出决定——从基于有限知识和教师指导的决定到基于广泛研究、独立做出决定：“废旧电器拆解”不是一句话能说清楚的。这样的知识可能不能用来解题，但还给了学生思考的权力。

四、简单发明中的发现细节

《探索酸的性质》中有“自制酸碱指示剂”的阅读栏目：“许多植物的花果茎叶中都含有某些显色的物质，它们在酸性或碱性溶液里会显示不同的颜色……”把阅读材料活动化，也是科学课倡导学生深度参与探究的方法。这个实验学生都是用花来做，因为教材提供的参考是“某些花浸出液的变色情况”。规范操作的学生会把花剪下，剪碎捣烂，用酒精浸制，这是教材的要求。有的学生因为没有买花，向同学要了2瓣花瓣，酒精浸制后用纱布过滤，由于溶液量太少，几乎全部被吸附在纱布上，于是干脆把纱布展开，把酸或碱液直接滴在纱布上，一比较，现象还很明显。这样学生找到了一种节约材料的方法。

教师继续引导：我们家里有没有由植物的花果茎叶加酒精做成的东西呢？有啊，红葡萄酒是其中之一。新红葡萄酒能不能做指示剂呢？启发之下，学生思维拓宽了。学了碳酸钠后，教师旧话重提：碳酸钠溶液能否使红葡萄酒变色？我们来探究一下。然后，再来一个逆向思维问题：我们能否用酸碱来检验红葡萄酒的真假？操作越接近生活实际越好。有学生选择纱布吸附红葡萄酒后，在上面滴加碱性溶液。而最受好评的办法是：把餐巾纸对折再对折，在纸巾上滴1~2滴红葡萄酒，利用餐巾纸能让水滤过的特性留住色素，纸上或多或少留有红色。在红色区域滴加食用碱（碳酸钠）溶液，变蓝色。当然也有不变蓝色的，这是假酒，因为人工色素遇碱性不会变色。还有发现酒的颜色在滴加碱性溶液后颜色变化浅一些的，那就可能是兑制的红葡萄酒。

餐巾纸、食用碱、几滴红葡萄酒，就这么简单的材料，学生发明了一种在家能鉴别葡萄酒真假的办法。原来红葡萄酒中含有花色苷，这是葡萄酒呈红色的原因，它在酸性中显红色，在碱性中变蓝绿色。初中的酸碱指示剂本身就是一种逻辑思维产物，是一种模型。建模是一种思维，利用模型解决问题也是一种思维。

融入科学课中的STSE教育，除了阅读、讲述，还有更吸引学生参与的活动形式。我们认为，STSE教育应该关注科学和技术在具体社会事件上的结合，如一个故事、一个人物、一个热点，既要有学生熟悉的技术载体、有广泛社会认同的科学明星、有影响的局部环境事件、有典型的科学（素养）事实等，还要有注重细节设计合理的“问题—活动”模式，关注现实生活中的知识细节、重大课题中的体验细节、社会探究中的感悟细节、简单发明中的发现细节，以开放的形式将科学知识和技术、社会、环境有机融合在一起，从而形成新的课堂教学文化系统。

（编辑：杨迪）