乳扩超乳重口文: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，Technology and Society”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。

教学方法

探究式/问题解决/……

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”

[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，金属铝不同时期的冶炼方法

总结出目前广泛使用的冶炼方法是电解氧化铝

环节5：讨论铝制品的使用注意事项

素材1：世界卫生组织不推荐铝作为易拉罐的主要材料（Al³⁺的危害）

素材2：铝制品不易用来盛装醋、酸梅汤或碱性的液体

提问 1：易拉罐中的Al³⁺是怎么来的？

提问2：为什么铝制品不易用来盛装碱液？

总结学生实验

总结出铝与酸、碱溶液的反应

[追问]铝要和易拉罐反应，为什么还用铝作为易拉罐的主要材料？

[讲解]真实的易拉罐是铝合金、内层涂有环氧树脂

环节6：总结讨论易拉罐的角度

[总结]讨论材料问题的角度

主要成分、性质与性能的关系、来源与制备、使用注意事项

[过渡]除此之外还需要考虑材料和可持续发展、与环境保护的关系

环节7：讨论易拉罐与环境保护的关系

[介绍]

①介绍易拉罐消耗巨大

美国3亿个每天，耗铝20%

②电解铝耗电大，用回收易拉罐进行铝冶炼可以省电97%

③美国加州的回收易拉罐政策，回收率达到了60%

④注意易拉罐拉环的变化

环节8：整堂课总结

①回答最初面对易拉罐想要研究的问题，这些问题与认识材料的角度是一一对应的

②从易拉罐扩展到其他的金属制品和金属材料

听讲

听讲

听讲

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

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

思考：

学生可以意识到需要考虑实际的价格的问题和制造工艺的问题

听讲

预测金属铝能够和酸、碱发生反应

学生实验验证假设，采用的铝由易拉罐提供

2人一组，其中一位同学完成与酸的反应，另一位同学完成与碱溶液的反应

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

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应

通过对铝性质、铝材性能、铝材料用途关系的梳理，强化物质性质决定材料性能，材料性能决定材料

通过事实的材料介绍，凸显材料的实际应用必须考虑材料的冶炼方法和材料的价格，而材料的价格与冶炼方法的难易又存在密切的关系

同时给出金属铝的冶炼方法

通过对铝和酸碱的分析，使学生掌握金属与酸、与碱溶液的反应

同时引导学生关注使用材料的注意事项

呈现真实的易拉罐材料，理论上的分析和实际的真正应用是存在差异的

以讨论的易拉罐作为具体的案例，帮助学生梳理分析材料应该具有的基本认识角度

进一步补充认识材料必须考虑材料的材料与环境的关系，并且培养学生的环保意识

希望通过对易拉罐的讨论，学生不仅仅是讨论易拉罐，而面对生活中的其他金属制品同样可以进行迁移应用

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。

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。

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：以科学伴随STS内容

教学贡献：说明易拉罐优越性

STS内容：科学史

STS教学目标：STS知识、STS意识

STS教育模式：以科学伴随STS内容

教学贡献：引出铝的冶炼方法，渗透冶炼方法对金属制品价格的影响

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知识、STS意识

STS教育模式：以科学伴随STS内容

教学贡献：完成“金属与酸、与碱溶液的反应”

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：以科学伴随STS内容

教学贡献：完成“材料使用与环境的关系”问题

由上面的分析可以看出，这节课的教学主要的STS内容是易拉罐的相关STS内容，包括易拉罐的由来、易拉罐材料选择、易拉罐材料价格的历史变化、世卫组织对易拉罐的态度及当前易拉罐的包装工艺、易拉罐与环境保护等方面的问题，基于这些STS内容本堂课采用“以科学伴随STS内容”的教育模式，整堂课以易拉罐的相关STS内容为载体，以此为情景很好地完成课堂学科教学目标的同时，也很好地实现STS教育目标。本堂课实现的STS教育目标包括STS意识（易拉罐与环境保护的STS内容让学生认识到人类环境可以通过回收得已改善）、STS知识（易拉罐材料——铝价格的历史变化与铝冶炼方法之间的关系这个STS内容，让学生认识到科学技术对社会的重大影响）、STS能力等。

在课堂教学中适当渗透STS教育可以很好地将课堂架构起来，可以促进教学内容的理解，将学科内容与社会生活中的实际问题联系起来，认识到学科具体知识的产生及其价值。因此，结合课堂进行STS教学渗透是一种较为有效的STS教育方式。但在具体实施过程中，要做到合理的渗透与融入，不宜加入太多的STS内容。否则，容易影响学生对课标基本教学内容的理解。

注释：

[1] 秦美丽.初中生物课堂中渗透STS教育教学设计及其效果研究[D]. 内蒙古师范大学硕士毕业论文.2008.1

[2] 蔡铁权.STS教育:国际科学教育改革的新理念[J].科学. 2003, 55 (3) : 32-35.

[3] 施群芬，初中科学课程实施STS教育刍议，基础教育研究，2004：20-21

[4] Aikenhead, G S. What is STS Science Teaching [A]. In. Solomon, J.& Aikenhead, G S. (Ed.)STS education: international perspectives on reform [M]. New York: Teachers College Press, 1994.

[5] 陈欣. 金属材料铝. 2009年：http://chem.cersp.com/JXZY/JXJP/GAOZH/200903/6221.html