从科学、技术、社会（STS）看物理新教材的编写

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从科学、技术、社会（STS）看物理新教材的编写



安徽宣城中学 段玉文

　　一、科学、技术、社会（STS）的含义
　　科学、技术、社会（Science－Technology－Socl－ety由其词头缩略语为STS）是一门研究科学、技术和社会关系的交叉学科，而且是一门应用性很强的实践学科。它体现了一种新的价值观、新的科学观、新的教育观和新的社会观。STS是近年来世界各国科学教育改革中形成的一个新的科学教育构想，以强调科学、技术与社会的相互关系，科学技术在社会生产、生活和发展中的应用为指导思想而组织实施的科学教育。STS的基本理论认为：科学是通过它的理论，更是通过它的应用被大多数人所认识，并在社会生活中普及的，学生在学校中学习，应当力图使他在对实际问题研讨过程中认识和掌握科学知识，应尽量让学生在创设的情景中去理解，认识科学概念和规律。这一教育理论的基本特点是：重视科学知识在社会生产和生活中的应用，强调基本理论的实用性和社会价值，强调教学内容的现代化、社会化，注重学生从实际问题出发进行学习。STS教育是STS学科建设的重要内容，它的发展对理科教育产生了深刻的影响。在物理教学中渗透STS教育，已成为广大物理教育工作者的共识。将物理知识教学与STS教育有机结合起来，是促进中学物理教学改革，为国家培养高素质人才的重要途径之一。
　　二、科学、技术、社会（STS）与物理教材的关系
　　物理教学中渗透STS教育的一个重要方面，是将STS融入中学物理教材内容中，STS与教材内容的有机融合，既是进行STS教育的需要，也是教材自身现代化建设发展的需要。二十世纪以来，科学技术获得了飞速的发展，科学技术的应用正越来越广泛，全面地影响所有人的生活。同时，科学技术革命也引出了许多新的问题，如能源资源短缺，环境污染等等。使人们重新审视人与大自然的关系，对科学技术的结果的影响进行价值判断。人们也更加关心科学技术对政治和道德的影响关系，自然科学与人文科学的相互关系。而传统的中学物理教材偏重理论，强调系统性，存在脱离实际的倾向。首先，教材的知识结构大都具有传统的纯理论特点，是一些枯燥、抽象知识的堆砌，很少或根本不注意科学技术的应用及其社会意义，不能适应不同层次学生的需要。其次，旧的知识框架和模式限制了科学技术与生产技术、职业培训以及社会需要的结合，忽视了社会经济发展对教材的技术性的要求。第三，传统教材的编写存在着重知识轻能力的弊端，能力的培养仅停留在一般人的个性心理特征的各种能力（如观察力、想象力、思维能力等）的培养，而对要适应当代科学技术迅猛发展所需要的创造能力、灵活应变能力的培养未予以重视。第四，教材内容脱离实际、脱离社会，物理‘情景过于严肃，很难调动学生的兴趣。第五，教材内容与生产生活分离，科学技术知识与社会脱离，学生不能了解物理知识的真实价值，不知道在社会中如何对待和应用这些知识，妨碍了对学生科学意识、技术意识、社会意识的培养。
　　中学物理教材中渗透STS，有利于物理教学与当代科技发展、社会进步紧密结合起来，培养具有科学知识、科学态度、科学方法、科学精神、科学能力以及了解社会，致力于社会的高素质人才。STS教育也有力地推动教材的现代化建设，其意义和作用主要体现在以下几个方面。
　　1、有利于落实高中物理教学大纲的要求，加强物理教学与科学、技术、社会的联系。
　　新高中物理教学大纲的教学目的有一条明确指出：“使学生学习比较全面的物理学基础知识及其实际应用，了解物理学与其他学科以及物理学与技术进步、社会发展的关系。”在物理教材中渗透STS，能使物理教学与科学、技术、社会有机结合起来，不仅使学生掌握物理学的基础知识和基本技能，更重要的是使学生懂得这些知识的实际价值和社会价值，懂得在社会中如何应用这些知识。
　　2、有利于更新教村内容，使教材适应现代科学技术的发展。
　　当今世界，科学技术迅猛发展，许多与物理相关的科技成果迅速在生活和生产以及社会等方面广泛应用，在高中物理教材中渗透现代科技以及社会的一些重大问题，使中学物理教学紧跟时代的发展。现代科学进展对教材的渗透并非意味着新知识的简单堆砌与叠加，而是体现在科学态度与方法的改进上。通过这种渗透，不断修正已有的陈旧科学结论，从而使学生能通过实际理解科学是一个不断修正和变化着的动态的体系。例如，在物理教材中增加介绍磁悬浮列车、红外遥感、光纤通信、热能、海洋能、电子显微镜等知识以及相对论、量子论的知识。
　　3、有利于加强物理学科与其他学科，物理知识与相应技术、社会的联系。
　　当前科学与技术发展的综合化，一体化及相互交叉、渗透的趋势，科学与技术虽然不同，但在社会和经济生活中却是紧密联系在一起的，科学技术是社会的组成部分，而不是独立现象。教材中介绍科学与技术的最新成就，将物理知识与生活、生产实际相结合，从科学技术的前沿出发，提高学习的起点。如教材中介绍生活中的物理现象，人类与环境的关系，使物理知识更多地联系生产和生活实际。
　　4、有利于体现教材的实践性、趣味性、实用性、启发创造性。
　　素质教育的重点是培养学生的创新精神、创造能力和实践能力。实施STS教育，在物理教材中紧密结合学生的日常生活、工农业生产，提出一系列实际问题，引导学生根据原有的知识和生活体验进行探究，最后解决提出的实际问题。从而激发学生的学习、求知、探索的兴趣，使他们积极主动地学习知识，培养学生灵活运用物理知识解决实际问题的能力。
　　三、从科学、技术、社会（STS）看新教材的编写
　　新教材编写中渗透了STS教育思想，注意从教材的整体结构上体现STS教育观念，把STS内容融进教材之中。例如，教材在阅读材料中编入了失重和宇宙开发、航天技术的发展和宇宙航行、增殖反应堆、磁悬浮列车、磁与生物等内容，把当代最尖端的一些科学与技术问题介绍给学生。新教材中渗透STS教育的内容主要包括以下几个方面：（1）现代物理科学技术的新发展、新成果、新成就。如新型电池、超导体、现代航天技术、现代信息技术等。（2）与工业、农业生产密切相关的知识和技能。如太阳能的综合利用，超声波及其应用、低温的获得及其在医学上的应用。（3）与日常生活、社会生活密切相关的知识和技能。如制冷设备、静电应用、修理各种电器、自制各种实验仪器等。（4）与科学技术有关的一些重大社会问题。如环境污染与环境保护，能源问题等。
　　1、科学思想在新教材中的渗透。
　　科学思想在新教材中的渗透体现在科学知识在实际的应用上，并从两个方向建立理论与应用的联系：一个方向是讲过一段理论之后讲理论与实际的联系。例如，在讲过半导体之后讲电话IC卡，讲过交流电之后讲交流电动机的原理等。另一个方向是从实际出发向学生介绍如何在实际中找出科学道理，以深化对于问题的认识，并进一步解决问题。例如，第二册专题研究的内容“研究排球击球不触网且不越界的条件”、“翻滚过山车和水流星的原理”等都采用了这种方式。教材在理论联系实际的方面体现为：（1）指出科学知识在生产、生活中的应用。例如避雷针、微波炉、共振筛的原理的介绍等。通过一些实例的示范，显示理论知识的公式、条文和现实生活、生产中的问题如何相互沟通。例如，教材中“高空中的气温为什么低”、“怎样测古物的年代”、“万有引力在天文学上的应用”等。（3）展示科学技术对于人类社会的意义。例如光纤通信、大亚湾核电站的介绍等。新教材在阅读材料中介绍科学知识在实际中的应用，前四册16篇阅读材料中9篇是有关实际应用的。此外，还有为数不少的练习和习题介绍物理在工农业生产和日常生活中的应用。
　　科学思想在新教材中的渗透还体现在科学态度和方法的改进上。例如，在讲参照物时，介绍匀速航行的飞机投救灾物资，飞机上的观察者和地面上的观察者看到不同的运动情况；在讲电学内容时，介绍人体电阻，安全电压及安全电流；以“旁注”的形式介绍一些科学方法；设有“阅读与讨论”栏目，教材不给出现成的答案，要求学生根据自己的知识对问题作出判断，等等。再如在第二册专题研究“通信卫星”中，首先介绍了通信卫星和我国在这方面取得的成就，然后，要求学生查阅有关资料思考下列问题：（1）同步卫星距地面的高度是固定的吗？如果是，距离是多大？速度多大？（2）能否发射一颗“静止”在北京上空的人造卫星？为什么？（3）同步卫星轨道可以有几个，还是只有一个？如果只有一个，各个国家都向这个轨道发射卫星，会出现什么样的情况？你认为应该怎么办？（4）要发射几颗同步卫星，就可以基本上实现全球通信？教材通过学生查阅资料思考回答这些问题，使学生理解科学技术与社会的互动关系，培养学生独立思考的个性，从而培养学生科学的民主意识、科学决策能力，健康的价值伦理观。
　　2、技术思想在新教材中的渗透。
　　技术思想在新教材中的渗透体现在增加了物理技术知识应用的介绍，理论与实践相结合上。例如新教材中有磁带录音机原理的介绍，高清晰度电视，移动电话，高压锅，微波炉、BP机的介绍等等。
　　技术思想在新教材中渗透的另外一个重要方面是改进了实验内容。改变了原来实验情景远离社会，过于严肃、抽象的局面，增加了联系实际，探索性的实验。如“传感器的简单应用”，“把电流表改为电压表”，“用多用电表探索黑箱内的电学元件”等等。教材中开设“做一做”等栏目，从多方面培养学生实验能力，科技探究能力和创新能力。
　　新教材的编写改变了长期以来重科学轻技术的倾向，在教材中体现了科学发现与技术发明对人类社会的发展同样重要的思想，在讲科学知识时联系技术的应用。例如，在讲磁场时联系了磁悬浮列车，讲红外线时联系了红外遥感技术，讲原子辐射时联系了激光等，体现了物理知识的应用和物理知识是同等重要的思想。
　　3、社会思想在新教材中的渗透。
　　社会思想在新教材中的渗透体现在热爱祖国的社会观上。新教材在内容上进行了处理。例如，教材在讲到火箭和卫星时，介绍了我国在航天技术上的辉煌成就；在谈到铀核分裂时，介绍了钱三强、何泽慧夫妇发现了铀核的三分裂。四分裂的现象；在谈到基本粒子时，介绍了杨振宁、李政道的弱相互作用下宇宙不守恒理论，从而增强学生的民族自豪感，培养学生的爱国主义情操。
　　社会思想在新教材中的渗透，还表现为新教材注重从社会角度对物理学以至一般科学技术的评价，让学生体会到科学和技术、科学技术和社会的相互关系，正确认识科技成果给人类社会带来的巨大福利，以及不恰当地使用科技成果对人类社会构成的潜在威胁，并介绍了生态、环境保护的方法措施。如在声学内容中，介绍噪声的危害和控制；在机械运动内容中，讲高速开车的危险；在光学、原子核内容中，介绍太阳能、原子能的利用，放射性污染和防护的知识等等。从而树立学生的环境保护、可持续发展的意识，提高学生科学评价能力，增强学生的社会责任感和历史使命感。
　　社会思想在新教材中的渗透的重要方面，体现为新教材注意渗透了科学思想史，使学生受到科学思想、科学方法的熏陶。例如，热本质的探索，原子模型的探究，电子、中子的发现，宇宙起源的大爆炸理论以及量子论、相对论等内容，有利于形成学生正确的自然观，增强了学生反对迷信和形形色色的伪科学的本领，培养学生的科学观念，科学能力和科学品质，提高学生的科学素质。
　　新教材介绍了中外著名物理学家为追求科学真理而不懈努力的美德，不怕挫折的拼搏精神，爱国奉献的敬业精神和互相协作的精神，勇于探索，实事求是的科学精神，能激起学生心灵的震动，使学生深受感染，使学生成为身心健康、全面发展和有道德的人。
　　STS在新教材中的渗透，促进了教材理论与实际相结合，增加了教材内容的现代化气息，体现了教材的时代性，增强了教材的教育性，使物理教材内容更丰满，显得富有生机和活力。



2004-06-22  选自：《课程·教材·教法》