美國(guó)高中生物教材中相關(guān)欄目滲透STSE教育的分析*

王燕霞 馬小明

STSE 為 Science(科 學(xué) )、Technology(技 術(shù) )、Society(社會(huì))、Environment(環(huán)境)首字母的縮寫(xiě)，STSE教育是融合了科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)和環(huán)境等先進(jìn)思想的一種新型教育模式，其核心目的是通過(guò)教育使學(xué)生掌握科學(xué)研究的一般方法和基本技術(shù)，同時(shí)使學(xué)生認(rèn)識(shí)到科學(xué)、技術(shù)與社會(huì)、環(huán)境之間是密切聯(lián)系且相互影響的，需要合理地運(yùn)用科學(xué)與技術(shù)服務(wù)社會(huì)、善待環(huán)境。目前，世界上很多國(guó)家將STSE教育理念作為編寫(xiě)教科書(shū)、制訂教學(xué)大綱的指導(dǎo)思想，STSE教育開(kāi)始進(jìn)入了全球教育界[1]。我國(guó)對(duì)STSE教育的有關(guān)研究較晚，如何在我國(guó)科學(xué)地實(shí)施STSE教育，成為我國(guó)科學(xué)教育界中的熱點(diǎn)問(wèn)題[2]。研究教育發(fā)達(dá)國(guó)家的先進(jìn)教育教學(xué)思想，借鑒教育發(fā)達(dá)國(guó)家生物課程改革和教材編寫(xiě)的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)是提高我國(guó)中學(xué)生物教材質(zhì)量和教學(xué)效果的良好方法。本文整理和分析了2008年由美國(guó)The McGraw-Hill Companies(簡(jiǎn)稱MHP)公司出版的高中理科生物主流教材(以下簡(jiǎn)稱“教材”)中的STSE教育相關(guān)專(zhuān)題欄目及其設(shè)置特色。希望對(duì)我國(guó)中學(xué)生物教材的編制有些許的幫助。

一、“生物學(xué)發(fā)現(xiàn)”(Bio Discoveries)欄目

“生物學(xué)發(fā)現(xiàn)”欄目主要介紹一些科學(xué)史上重大的科學(xué)發(fā)現(xiàn)，表1為教材中的8個(gè)“生物學(xué)發(fā)現(xiàn)”欄目，涉及生物學(xué)概念、科學(xué)探究過(guò)程以及科學(xué)技術(shù)與方法。例如，開(kāi)篇第一章《生物學(xué)研究方法》("Methods of Science")中的科學(xué)發(fā)現(xiàn)欄目講述了Jewell Plummer Cobb探索皮膚癌的故事，Jewell Plummer Cobb探究的過(guò)程很好地為學(xué)生展示了科學(xué)研究的一般進(jìn)程：觀察現(xiàn)象→發(fā)現(xiàn)問(wèn)題→做出假設(shè)→收集數(shù)據(jù)→得出結(jié)果→形成科學(xué)理論→做出新的假設(shè)→理論的修正。通過(guò)皮膚癌研究的介紹，不僅使學(xué)生對(duì)生活中的癌癥有一定的認(rèn)識(shí)，同時(shí)對(duì)于癌癥病因、治療技術(shù)的發(fā)展也有了些許了解，學(xué)生輕松掌握科學(xué)知識(shí)的過(guò)程中，掌握科學(xué)研究方法，且學(xué)生的情感價(jià)值觀得到了提升。這正是STSE教育理念的集中體現(xiàn)。

表1 美國(guó)教材中的科學(xué)發(fā)現(xiàn)欄目

二、“尖端生物學(xué)”(Cutting-Edge-Biology)欄目

“尖端生物學(xué)”欄目主要介紹生物學(xué)方面最新的科學(xué)發(fā)現(xiàn)，涉及的主題有生物技術(shù)、生物與醫(yī)療、人類(lèi)進(jìn)化和人類(lèi)健康。例如，生物信息學(xué)在病毒識(shí)別和信息追蹤方面的應(yīng)用、探索納米技術(shù)在癌細(xì)胞和遺傳病的檢測(cè)、新型藥物的研制以及基因治療方面的新進(jìn)展和展望，以及“跟蹤人類(lèi)的進(jìn)化”中涉及的生物學(xué)新發(fā)現(xiàn)，科學(xué)家利用線粒體DNA分析人類(lèi)的進(jìn)化，還有DNA凝膠電泳技術(shù)，除了文字說(shuō)明之外，采用點(diǎn)樣和DNA片段分離的圖片(如圖1所示)直觀地將凝膠電泳的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和操作展示在學(xué)生眼前。通過(guò)這些最新科技的介紹，讓學(xué)生了解現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)研究進(jìn)展，激勵(lì)學(xué)生探究欲望。

圖1 美國(guó)教材中的DNA凝膠電泳圖片

三、“生物與社會(huì)”(Biology & Society)欄目

“生物與社會(huì)”這一欄中通過(guò)諸多實(shí)例揭示了生物學(xué)如何影響人類(lèi)的社會(huì)生活和生存環(huán)境。教材列舉了9個(gè)與STSE教育相關(guān)的實(shí)例，這些例子緊扣當(dāng)前社會(huì)生活，注重與學(xué)生已有的生物學(xué)知識(shí)和生活經(jīng)驗(yàn)的聯(lián)系。正文部分還用圖示或表格解釋抽象的科學(xué)知識(shí)，每一欄目最后通過(guò)豐富的活動(dòng)對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果進(jìn)行考查，要求學(xué)生上網(wǎng)查閱資料、分析資料并撰寫(xiě)小論文或者調(diào)查報(bào)告，就該主題組織辯論或編制社區(qū)活動(dòng)計(jì)劃，或者要求學(xué)生利用生物知識(shí)揭示社會(huì)現(xiàn)象，或以游戲形式與同學(xué)進(jìn)行交流。同時(shí)欄目中的材料還給學(xué)生提供了網(wǎng)絡(luò)鏈接便于學(xué)生查閱。例如，在介紹風(fēng)光優(yōu)美的格倫峽時(shí)，指出一個(gè)兩難問(wèn)題：格倫峽大壩的修建一方面促進(jìn)了旅游業(yè)發(fā)展給當(dāng)?shù)鼐用裉峁┝司蜆I(yè)機(jī)會(huì)；另一方面破壞了科羅拉多河地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)，水體溫度上升，魚(yú)類(lèi)棲息地破壞，水生生物多樣性銳減，如何處理這一矛盾，為學(xué)生設(shè)置疑問(wèn)，鼓勵(lì)學(xué)生通過(guò)辯論，給出“要不要修建大壩”的建議。這一實(shí)例以真實(shí)的事件為背景，將知識(shí)與生活聯(lián)系了起來(lái)；要求學(xué)生分組辯論，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維與語(yǔ)言表達(dá)能力；以生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)為目的來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識(shí)。這些內(nèi)容充分體現(xiàn)了STSE教育的目標(biāo)和理念。

四、與生物學(xué)相關(guān)的職業(yè)欄目

教材設(shè)置的兩類(lèi)與生物學(xué)相關(guān)的職業(yè)“在田野里”(In the Field)和“生物學(xué)中的職業(yè)”(Careers in Biology)欄目給學(xué)生提供了多樣化的與生物學(xué)有關(guān)的職業(yè)，為學(xué)生的職業(yè)選擇提供了導(dǎo)向，吸引了學(xué)生對(duì)生物學(xué)的注意。教材設(shè)置的與生物學(xué)相關(guān)的職業(yè)達(dá)到54個(gè)。這些與生物學(xué)相關(guān)的職業(yè)深入到了社會(huì)生活生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域，大到科學(xué)家，小到教師和獸醫(yī)?！霸谔镆袄铩睓谀吭O(shè)置在單元章節(jié)之后，欄目一側(cè)配有與該職業(yè)有關(guān)的人物或工作場(chǎng)景照片，利用人物故事講述了具體所從事的工作和從事該職業(yè)所需的科學(xué)知識(shí)、需要取得的相關(guān)學(xué)位、技能、資格證書(shū)等。而“生物學(xué)中的職業(yè)”一欄則編排于“單元引入”部分或作為輔欄穿插于正文中，“單元引入”中的“生物學(xué)中的職業(yè)”欄目用簡(jiǎn)練的語(yǔ)言闡述了該職業(yè)所從事的具體工作，并附有巨幅工作者的工作圖片。兩類(lèi)欄目都提供了網(wǎng)絡(luò)鏈接，讓學(xué)生上網(wǎng)了解更多與該職業(yè)有關(guān)的資料。例如，第三單元《遺傳學(xué)》中，“在田野里”欄目有3個(gè)，“生物學(xué)中的職業(yè)”9處，“在田野里”欄目分布在章節(jié)正文內(nèi)容之后，涉及的職業(yè)有科學(xué)作家和生物醫(yī)學(xué)研究員?！吧飳W(xué)中的職業(yè)”分布在習(xí)題和旁欄部分，涉及的職業(yè)有遺傳學(xué)家、醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)家、遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)室技術(shù)員、系譜學(xué)家、研究科學(xué)家、法醫(yī)等，欄目簡(jiǎn)潔明了地闡述了該職業(yè)所從事的具體工作。

五、“與學(xué)科的綜合”欄目

美國(guó)將STSE教育跟K-12教育結(jié)合起來(lái)，在生物學(xué)教材中突出了生物、科學(xué)、社會(huì)、環(huán)境和歷史、地理、醫(yī)學(xué)、物理、數(shù)學(xué)和化學(xué)等學(xué)科之間的綜合，其中與歷史的綜合欄目16例，與地理科學(xué)的綜合12例，與健康科學(xué)的綜合13例，與物理的綜合8例，與數(shù)學(xué)的綜合6例，與化學(xué)的綜合17例。結(jié)合相應(yīng)的物理學(xué)、化學(xué)、數(shù)學(xué)等知識(shí)，將抽象的生物學(xué)知識(shí)解釋得淋漓精致，例如美國(guó)教材第二單元第二章《細(xì)胞的增殖》中的生物學(xué)與健康科學(xué)的綜合專(zhuān)題，講述了癌癥的形成和細(xì)胞增殖之間的關(guān)系。再如，第二單元第七章《細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能》中的生物學(xué)與數(shù)學(xué)的綜合專(zhuān)題，用邊長(zhǎng)為1μm，2μm，4μm的3個(gè)立方體直觀地展示了細(xì)胞表面面積隨著細(xì)胞體積的增加而變化的規(guī)律，正文部分用立方體體積和表面積的計(jì)算方法將細(xì)胞增殖中體積變化的規(guī)律用數(shù)據(jù)直觀地展示出來(lái)。通過(guò)與自然學(xué)科的綜合，將抽象的生物學(xué)概念和機(jī)理與人類(lèi)自身的生命現(xiàn)象聯(lián)系起來(lái)，使得生物學(xué)知識(shí)具體化，易于學(xué)生理解。

六、啟示與建議

編寫(xiě)教材時(shí)可以參考美國(guó)教材的編寫(xiě)經(jīng)驗(yàn)，在教材中設(shè)置豐富多彩的與學(xué)生實(shí)際生活相聯(lián)系的STSE教育專(zhuān)題欄目。(1)教材中應(yīng)該及時(shí)體現(xiàn)生物科學(xué)和技術(shù)的最新進(jìn)展，更新像“科學(xué)前沿”和“科學(xué)?技術(shù)?社會(huì)”等體現(xiàn)科技發(fā)展的欄目。(2)盡量選擇貼近學(xué)生生活背景或被社會(huì)持續(xù)關(guān)注的實(shí)例，既符合學(xué)生認(rèn)知發(fā)展的規(guī)律，又可以達(dá)到聯(lián)系生活的目的。(3)實(shí)驗(yàn)部分注重編寫(xiě)開(kāi)發(fā)多樣化與趣味性并重的學(xué)生實(shí)驗(yàn)，增加各類(lèi)豐富的實(shí)驗(yàn)提高學(xué)生動(dòng)手操作的能力。(4)設(shè)計(jì)切實(shí)可行的活動(dòng)引起對(duì)環(huán)境問(wèn)題的重視并培養(yǎng)學(xué)生尊重生命、保護(hù)環(huán)境的意識(shí)。(5)編排豐富的“生物學(xué)與學(xué)科交叉”的內(nèi)容，借助各類(lèi)自然學(xué)科知識(shí)來(lái)揭示生命現(xiàn)象。(6)“與生物學(xué)有關(guān)的職業(yè)”欄目不要泛泛而談，介紹該職業(yè)所需要的學(xué)歷、資格證書(shū)及職業(yè)技能，通過(guò)陳述該職業(yè)的具體工作以及對(duì)人類(lèi)社會(huì)的意義來(lái)提高學(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)的興趣，并加強(qiáng)學(xué)生職業(yè)意識(shí)的培養(yǎng)。作為一線生物教師，在教學(xué)過(guò)程中更要滲透STSE教育理念，例如講科學(xué)家的故事、做環(huán)境污染與保護(hù)方面的演講、制作道具演示抽象的生命現(xiàn)象、對(duì)兩難問(wèn)題進(jìn)行小組討論等，將知識(shí)與社會(huì)生活實(shí)踐聯(lián)系起來(lái)。同時(shí)，結(jié)合本地實(shí)際開(kāi)發(fā)特色教學(xué)資源。使學(xué)生在了解科學(xué)、技術(shù)的同時(shí)，認(rèn)識(shí)到新科技對(duì)社會(huì)、環(huán)境的影響，認(rèn)同只有技術(shù)服務(wù)于社會(huì)，人類(lèi)與自然和諧共處才是最好的選擇。