社會性科學議題學習的實踐化探索

韓立新 彭夢華 張曉雪 宋白珂 陳歡

引言

如今，科學素養(yǎng)已經成為現(xiàn)代人在社會生活中參與科學活動的基本條件。青少年科學素養(yǎng)水平關系著國家的未來，是推動社會發(fā)展、提高國家競爭力的重要因素。提升青少年科學素養(yǎng)水平，是基礎教育的一項重要任務，是關系到國家和民族發(fā)展前途的大事[1]。

社會性科學議題（SocioscientificIssues，SSI）是指在科技的發(fā)展與應用背景下，產生的一系列與社會倫理道德觀念和經濟發(fā)展緊密相關的、具有社會爭議性的問題，如核能開發(fā)、克隆技術和基因工程等高新產品給社會倫理觀念和生態(tài)環(huán)境保護帶來的難題[2]。SSI可以搭建起學科知識與實際問題之間的橋梁，實現(xiàn)二者之間的關聯(lián)。

社會性科學議題學習（SocioscientificIssuesLearning，SSI-L）可以促進學生科學素養(yǎng)和學生發(fā)展核心素養(yǎng)的整合性提升。社會性科學議題都是開放且復雜的，例如全球氣候變暖、霧霾等議題，因此SSI-L會用到科學推理、科學論證等科學思維，但這些不是全部問題的解決方式。SSI-L不僅強調科學和技術的社會意蘊，同時融入道德情感與價值判斷，它指向的是發(fā)展學生的高階思維，加深學生對科學本質的理解和促進其正確科學觀的養(yǎng)成。

20世紀90年代之后，美國、英國、澳大利亞、加拿大、德國、法國、瑞典、以色列等國開始推廣社會性科學議題這一學習方式。國內的SSI-L研究項目，是在科學素養(yǎng)提升聯(lián)盟（AllianceofImprovingScientificLiteracyforall，AISL）的背景下，由北京師范大學中國基礎教育質量監(jiān)測協(xié)同創(chuàng)新中心與美國北卡羅來納大學教堂山分校聯(lián)合發(fā)起的科學教育合作項目。項目以學習者發(fā)展為重，聚焦教育實踐變革，旨在提升教育者個人專業(yè)水平與能力，促進教育內涵式發(fā)展，進而提升教育水平與質量。在SSI-L研究項目的實際實施過程中，項目組遴選了全國44所基地校，在共同學習SSI-L理論的同時，帶領學生開展實踐，并取得階段性進展。

下面介紹北京師范大學第二附屬中學研究團隊依托物理學科針對“保留傳統(tǒng)還是開拓創(chuàng)新”這一社會性科學議題的研究過程及具體實施情況，為課程設計者提供參考。

實踐研究基礎

實施該課題研究的學校早在2011年就開設了項目實驗班，將動手能力和研究能力強的學生集中起來，采用項目式（PBL）教學方法，集中專門力量進行培養(yǎng)，形成集聚效應和規(guī)模效應。開設的項目研究課程均基于學科核心概念和重要原理設置，將學科知識用真實的、具有學科價值和社會價值的項目進行改造，讓學生在研究項目的過程中理解和掌握這些概念和原理，學會利用學到的概念和原理解決實際問題，從而促進學科學習。項目課程的設置分為2部分。第1部分是統(tǒng)一的全體學生參加的基礎課程，為學生進入項目研究作方法和技能方面的準備。第2部分是分方向的項目研究，研究課題依托相應的核心學科進行設計，其中的“工程與技術”項目是依托物理學科開展的。

物理學科所支持的工程與技術項目在不同學段開設的研究內容如表1所示。

自從開設項目實驗班以來，在課題教師的指導下，學生基本都能較好地完成項目課題。2020年開始，物理學科團隊加入科學教育合作項目。在參加SSI項目學習的過程中，團隊成員對10年來的項目班——工程與技術項目課題實踐探索進行總結，發(fā)現(xiàn)課題的研究形式相對單一，基于物理學科動手實踐的內容比例偏大，跨學科知識交融和延伸做得不夠充分。結合SSI-L和PBL的核心思想，物理課題研究團隊希望對研究內容和方式加以改進，將PBL融合社會、經濟、政治、道德等人文內容，打破學科界線，整合2個或更多學科，借助SSI-L培養(yǎng)學生用所學的科學知識處理社會問題的能力，培養(yǎng)學生跨學科運用知識的能力，提高學生的科學素養(yǎng)。讓學生在基于理科知識解決實際問題的過程中，能將所解決的問題放在當前時代背景下，對該問題有更深入的思考和討論，通過課題研究獲得更加廣泛的體驗和收獲。這樣的教學指向發(fā)展學生的高階思維，是一種更為優(yōu)化的教學策略。

在這樣的背景下，項目研究團隊選擇了已有的“電聲弦樂器的制作和演奏”項目進行改造。在北京師范大學中國基礎教育質量監(jiān)測協(xié)同創(chuàng)新中心專家的指導下，經過1個學期（2021年3—6月）的時間，改造后的項目已經實施完畢。

實踐探索過程

SSI-L項目的準備

??組建團隊，分工協(xié)作

該項目作為項目實驗班高二年級第二學期的選修項目已經順利開展了近10年。該項目的指導教師中，物理教師負責課程總體設計與實施，總體進度監(jiān)測，制作過程關鍵節(jié)點的指導與支持;作為該項目在文藝和社會學方向的擴展而加入的藝術組指導教師，負責器樂發(fā)展史、樂器原理、音樂常識、演奏技法的支持;科學素養(yǎng)提升聯(lián)盟（AISL）SSI-L研究項目指導教師，負責總體框架的制訂及整體工作的策略性支持。最終，共有5位打破學科界限的中學指導教師參與項目實施。由于是多學科合作指導，項目團隊打破了傳統(tǒng)的教研組或年級組的組織形式，建立獨立的課題研究組，明確各自職責，理順合作關系，推進項目不斷向前發(fā)展。

在議題項目開展之前，通過線上會議方式，項目團隊成員聽取了北京九中“新冠肺炎的傳播途徑”、山西師大實驗中學“粉塵的污染與治理”、浙江省溫州市道爾頓小學“溫州大黃魚”等社會性科學議題在不同地區(qū)、不同學段開展情況的匯報，了解到各校團隊在開展SSI-L項目過程中具體的實施方案、實施過程中遇到的困難及解決辦法。項目團隊結合已有經驗，就開展研究課題收集各種資料，對各環(huán)節(jié)進行討論，制訂活動計劃，為研究課題的開展作好了初步準備。

在項目開展過程中，指導教師團隊每2周進行1次集體備課，在總結前期工作的基礎上，討論并確定后續(xù)的具體教學內容、教學課件及指導形式。團隊通過講座、宣講、討論等不同形式準備教學內容，研究團隊協(xié)作方式，發(fā)揮團隊的創(chuàng)造力。

確定題目，制訂計劃

通過廣泛深入地文獻閱讀和調研，指導教師團隊不斷凝練和反思研究課題可能延伸出的社會學議題及其意義。最終議題目標確定為以學生制作一件弦樂器為基礎，通過融入社會、人文方面的內容，提升學生綜合解決問題的實踐能力，發(fā)展學生的科學素養(yǎng)。根據(jù)項目基礎確定議題題目為“保留傳統(tǒng)還是開拓創(chuàng)新？”課程分2部分進行。第1部分，在指導教師的帶領下，以“電聲弦樂器制作和演奏”為切入點，學習和了解中西方樂器發(fā)展史，通過制作電聲弦樂器并進行演奏，從科學、經濟、歷史等角度與傳統(tǒng)弦樂器進行比較，并展開討論;第2部分，學生在之前的基礎上，結合自己的學科特長，選取自己感興趣的問題，開展“保留傳統(tǒng)還是開拓創(chuàng)新？”的議題研究，并完成研究報告。新的項目課程涵蓋了原來PBL的學習內容，同時也兼顧了議題的科學性和社會性。

表2是根據(jù)春季學期的校歷制訂的議題實施時間表，共11周，每周2課時。

SSI-L項目的實施路徑

挑選學生

在項目班學生自愿報名的基礎上，根據(jù)學生興趣，將學生按照樂器選擇分為3組，2組學生制作電吉他，1組學生制作尤克里里。課題研究過程中通過貫徹“一條主線，兩條輔線”的思路完成SSI-L項目實施，其中主線是電聲弦樂器的制作科學，輔線是藝術和議題。3條線索并行且相互聯(lián)系。

3條線索的實施思路

主線 議題是以工程和技術項目課題為基礎展開的，樂器制作的動手實踐及其理論依據(jù)部分是議題的科學部分，是議題科學性的保證，樂器的成功制作是議題展開的基礎，所以電聲弦樂器制作這一科學課題成為議題主線。這一主線主要在物理學科指導教師的帶領下展開，學生經歷以下過程：體驗、項目選擇、材料準備—制作骨架、繞制線圈—主體結構、中期改進—調試改進、初期演奏—項目展示、表演展示。主線部分由于包含了樂器制作，需要學生全程參與到電聲樂器從紙面設計到實物加工的整個過程，持續(xù)時間較長。學生在制作骨架時，經歷了設計尺寸、選擇材料、黏合、改用3D打印等豐富的實踐體驗。

藝術輔線 利用制作完成的樂器進行演奏，探討電聲樂器和傳統(tǒng)樂器的優(yōu)劣，并進行音樂賞析。這一輔線主要在音樂教師的指導下進行，物理教師則參與電聲樂器和傳統(tǒng)樂器的原理比較。這一輔線實施過程如下：二胡、小提琴藝術體驗—弦樂器的發(fā)展歷史及欣賞—電聲樂器的發(fā)展歷史及欣賞—電聲弦樂器與傳統(tǒng)弦樂器的比較（結構和音質）—自制電聲樂器的調試及演奏指導。

議題輔線 在完成前面內容的基礎上，引導學生思考身邊的“傳統(tǒng)與創(chuàng)新”的其他議題，確定議題后通過調研和學習，形成完整的課題報告并展示。這一輔線由學生和對議題感興趣的相關教師共同推進。這一輔線由“議題舉例—議題選擇、議題擬定—小組討論、匯報準備—議題匯報—反思與改進”5個環(huán)節(jié)組成。

學生中期匯報的主題為“電聲弦樂器能夠取代傳統(tǒng)弦樂器嗎？”教師對學生的匯報提出如下要求：闡述觀點時要把觀點表達清楚，闡述為什么要提出這個觀點（回溯觀點形成的源頭，明確觀點的成因）;充分搜集證據(jù)，用來支撐論點的材料，要從多個角度、多個方面、不同深度闡述證據(jù);可以參考但不限于從星形圖的幾個方面準備和闡述;注意采用并列式、遞進式等結構進行闡述;最后總結并強調自己的觀點，延伸思考。

學生總結匯報的內容呈現(xiàn)出如下星形結構（圖1）。

在電聲弦樂器與傳統(tǒng)弦樂器比較研究的基礎上，在“保留傳統(tǒng)還是開拓創(chuàng)新”議題的視角下，學生根據(jù)自己的興趣點，自主延伸議題方向，探討新的議題。議題結題時，學生在“傳統(tǒng)與創(chuàng)新”這一大的框架下選擇的議題如下：

●傳統(tǒng)汽車與創(chuàng)新型汽車

●傳統(tǒng)圖書與電子書

●電子書與紙質書

●傳統(tǒng)自行車與創(chuàng)新型自行車

●傳統(tǒng)體育鍛煉方式與現(xiàn)代運動方式

●傳統(tǒng)通訊和現(xiàn)代通訊

●實體店購物與網購

●傳統(tǒng)課堂與線上課堂

學習評價

在項目實施過程中，教師從學生參與課堂的深度與廣度、同伴合作、學習內容的掌握情況等維度進行評價，詳見表3。

在項目開展過程中，教師讓學生用自己的語言結合親身經歷描述學習和進步情況，對本組和其他小組的作品進行評議;隨后教師進行評析，肯定學生的成績與進步，指出存在的問題，明確改進方向。在電聲弦樂器制作過程中，評價學生對發(fā)聲原理的初步認知情況、制作參與情況、觀察與科學思維發(fā)展情況。在課題匯報過程中，評價學生的歸納能力和嚴謹客觀、實事求是的科學態(tài)度。在自選方向的延伸拓展過程，評價學生對所學知識的掌握情況，以及學以致用的情況。

收獲和反思

在完成SSI-L議題的過程中，學生在科學精神、團隊合作、綜合解決問題等方面獲得了很多收獲。在“保留傳統(tǒng)和開拓創(chuàng)新”的討論中，學生嘗試從更多的角度或更高的深度思考問題。在收集電聲樂器資料的過程中，學生看到音樂發(fā)明家顧冰峰等人書寫的電聲樂器故事，看到研制專屬“中國芯”的歷程，又會為中國的工匠精神所折服;認識到眾多科研領域都有一批鉆研者，正是他們促進了國家科技發(fā)展。通過這樣的途徑能培養(yǎng)起科學精神、科學態(tài)度和責任，作好為大國復興貢獻力量的準備。

在議題學習中，學生不僅掌握了科學原理與技術，還在更大程度上通過“遭遇”的種種意外磨煉了意志。同時經過教師的評價與指導，學生提升了分析問題、解決問題的水平。在分工合作的過程中，促進了團隊間的合作。參與SSI-L是學生寶貴的實踐經歷，是難得的動手實踐與自主學習、跨學科解決問題的機會。遇到困難時，想方設法解決困難是課程的主旋律。手邊的工具、網上的經驗都是推進項目的有效手段。學生收獲的不僅僅是專業(yè)知識，更是未來學習、解決問題中思路方面的啟示，對學生來說，在發(fā)展了高階思維的同時，也獲得了寶貴的實踐經驗財富。

教師在專業(yè)知識及跨學科知識方面也獲得了巨大收獲。物理教師了解了更多的音樂常識，獲得了對中國少數(shù)民族傳統(tǒng)樂器的初步認知，以及傳統(tǒng)民族樂器依據(jù)樂器發(fā)聲部位的體鳴、膜鳴、氣鳴、弦鳴分類方法，與物理學科知識形成自然接口。音樂教師在參與項目過程中，了解到較為深入的電聲弦樂器發(fā)聲機理，在音樂教學中可在學生的科學認知基礎上發(fā)展藝術素養(yǎng)。

在指導學生進行SSI-L研究過程中，指導教師在觀念、實踐、創(chuàng)新等方面也獲得了提升。指導教師團隊提出的SSI-L議題，是沒有確定答案的，是結構不良、復雜且有爭議性的社會性問題，需要多學科教師參與，融合多學科的理論知識進行討論分析。在該議題的實施過程中，教師還學會了跳出各自學科框架，從多學科融合的角度選擇合適的具有科學和社會意義的議題，并在議題實施過程中思考議題未來可能的擴展方向，為未來的議題研究奠定了堅實的基礎。目前參與這個議題研究的是物理教師和音樂教師，將來計劃吸納歷史、政治和地理等學科的教師參與SSI-L的指導。

結束語

教師要全面了解議題的科學及社會維度，在學生遇到困難時，給學生提供支持，引導學生從科學、社會、經濟、政治等層面思考問題，保證議題學習的不斷推進;要綜合考慮學生知識、技能、情感及社會層面的整體成長，在科學教育中融入多觀點、多視角的靈活考量;要認識到自身知識的局限性，既要成為議題的引領者、推動者，又要避免成為課堂上的權威;要通過議題激發(fā)學生的好奇心、探索欲，培養(yǎng)他們的批判性思維。

基于原有項目課程基礎開展SSI-L的指導，對于教師來說，屬于改進、變革型的工作，一定程度上降低了實施難度。從研究過程可以看出，在先前工作的基礎上，結合學生的實際情況，構建校本化議題，指導學生開展SSI-L，是能夠助力學科學習的。在中學教學中融入SSI，有助于學生理解科學本質和發(fā)展高階思維，形成正確的科學觀進而提升科學素養(yǎng)，提升綜合解決問題的能力和社會決策能力。因此，SSI教學在未來教育中具有極大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>