STSE視角下中美初中科學(xué)教材比較

蔡依可　李炳偉

摘? ?要：STSE教育融合了科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)、環(huán)境四要素，體現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展觀念。通過對浙教版《科學(xué)》教材與美國《科學(xué)探索者》教材“運(yùn)動(dòng)與力”主題中STSE內(nèi)容進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)兩版教材在宏觀的主題分布上格局相似，但在微觀的內(nèi)容深度與廣度、欄目與插圖呈現(xiàn)風(fēng)格上存在差異。在此基礎(chǔ)上對我國教材STSE內(nèi)容的編寫與使用提出參考建議。

關(guān)鍵詞：STSE教育;教材比較;內(nèi)容設(shè)計(jì);呈現(xiàn)方式

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? 文章編號：1003-6148（2022）6-0023-4

隨著社會(huì)發(fā)展與人類文明的進(jìn)步，人們越發(fā)認(rèn)識到經(jīng)濟(jì)與環(huán)境和諧發(fā)展的重要性，STSE教育正是在這樣的背景下提出來的。STSE教育即科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、社會(huì)（Society）、環(huán)境（Environment）相互融合貫通的一種教育理念和模式。這種教育理念倡導(dǎo)在傳授科學(xué)知識與技能的同時(shí)，也要著眼于體現(xiàn)STSE四要素的相互促進(jìn)與制約關(guān)系，使學(xué)生認(rèn)識可持續(xù)發(fā)展的重要性。我國頒布的《義務(wù)教育初中科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》將“科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)、環(huán)境”分別列為課程目標(biāo)與課程內(nèi)容的主題之一[1]，新頒布的《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》也將“理解科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)、環(huán)境的關(guān)系”在課程性質(zhì)與課程目標(biāo)中多次提及，在“科學(xué)觀念”“態(tài)度責(zé)任”的核心素養(yǎng)中進(jìn)行了強(qiáng)調(diào)[2]，足見我國對STSE教育的重視。

教材作為教學(xué)活動(dòng)的媒介，是STSE教育極佳的載體。本文主要從STSE教育的視角對比浙教版《科學(xué)》教材與美國《科學(xué)探索者》教材中“運(yùn)動(dòng)與力”主題的內(nèi)容，分析兩版教材該主題下內(nèi)容設(shè)計(jì)與呈現(xiàn)方式的異同，對教材STSE內(nèi)容的編寫與使用提出參考建議。其中，浙教版《科學(xué)》教材“運(yùn)動(dòng)與力”主題內(nèi)容分布于七年級下冊第三章“運(yùn)動(dòng)和力”[3]、八年級上冊第一章“水和水的溶液”、第二章“天氣與氣候”[4]，美國《科學(xué)探索者》教材“運(yùn)動(dòng)與力”主題內(nèi)容分布于分冊《科學(xué)探索者：運(yùn)動(dòng)、力與能量》第一章“運(yùn)動(dòng)”、第二章“力”、第三章“流體力學(xué)”[5]。

1? ? 兩版教材“運(yùn)動(dòng)與力”主題中STSE內(nèi)容設(shè)計(jì)比較

1.1? ? 兩版教材STSE內(nèi)容主題分布比較

STSE內(nèi)容涉及科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)和環(huán)境四個(gè)要素，四要素間融合形式多樣，內(nèi)容豐富。為了更高效、準(zhǔn)確地進(jìn)行教材分析，本文將教材涉及的STSE內(nèi)容分為狹義上的科學(xué)與技術(shù)、科技與生活、科技與社會(huì)、科技與環(huán)境四個(gè)主題[6-7]，具體內(nèi)涵界定如表1所示。依據(jù)這四個(gè)主題分別對兩版教材中呈現(xiàn)的STSE內(nèi)容進(jìn)行主題歸類與數(shù)量統(tǒng)計(jì)，結(jié)果如表2和圖1所示。

在“運(yùn)動(dòng)與力”主題中，兩版教材所呈現(xiàn)的STSE內(nèi)容數(shù)量和各主題呈現(xiàn)頻率相近。在相關(guān)內(nèi)容的主題分布上兩版教材都以“科技與生活”為主，其占比均在50%左右;在“科技與社會(huì)”和“科技與環(huán)境”兩個(gè)主題上所涉及的STSE內(nèi)容相對較少，兩版教材中兩個(gè)主題占比均不到20%。

具體就“科技與生活”主題的內(nèi)容而言，兩版教材都善于創(chuàng)設(shè)生活情境，引導(dǎo)學(xué)生回憶所學(xué)物理知識在生活中的應(yīng)用，主動(dòng)將科技與生活相關(guān)聯(lián)，使學(xué)生養(yǎng)成觀察生活現(xiàn)象、思考物理本質(zhì)的習(xí)慣。

1.2? ? 兩版教材STSE內(nèi)容深度與廣度比較

兩版教材在STSE內(nèi)容的主題選擇上不盡相同，在內(nèi)容的廣度與深度上呈現(xiàn)出一定差異。為了更具體地描述這些異同，本文以兩版教材均涉及的“飛機(jī)的升力”內(nèi)容為例，進(jìn)行教材STSE內(nèi)容廣度與深度比較。

浙教版《科學(xué)》教材將“飛機(jī)的升力”內(nèi)容設(shè)置于“科學(xué)·技術(shù)·社會(huì)·環(huán)境”欄目，以飛機(jī)的發(fā)明背景導(dǎo)入，再通過提問的方式引出飛機(jī)獲得升力的原理[4]。美國《科學(xué)探索者》教材對“飛機(jī)的升力”的講解分布于正文中的“飛行器”內(nèi)容以及“技術(shù)與設(shè)計(jì)”欄目中的“直升機(jī)”內(nèi)容[5]。

兩版教材在講解飛機(jī)獲得升力的原理時(shí)，運(yùn)用了同樣的從理論到應(yīng)用的思路：飛機(jī)上升需要升力，運(yùn)用伯努利原理將升力條件轉(zhuǎn)換為流速差條件，再應(yīng)用機(jī)翼特殊結(jié)構(gòu)獲得流速差從而獲得升力。雖然兩版教材思路相同，但是在機(jī)翼結(jié)構(gòu)與流速關(guān)系講解的深度上有一定差距。美版教材相對清晰地講解了機(jī)翼為什么可以使上方的氣流加速。浙教版教材并沒有解釋該原因，容易造成學(xué)生對這一部分內(nèi)容的理解不足。

在內(nèi)容廣度上，美版教材不局限于飛機(jī)升力的講解，還運(yùn)用極大的篇幅為學(xué)生介紹了直升機(jī)的升力，解釋了直升機(jī)的不同結(jié)構(gòu)通過產(chǎn)生不同方向的力為保持機(jī)身的平衡起到無可替代的作用，在此基礎(chǔ)上還根據(jù)直升機(jī)的特性介紹了其適用的場合。美版教材通過“直升機(jī)”這一內(nèi)容，將科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)與環(huán)境緊密結(jié)合，將四者的關(guān)系豐富地展現(xiàn)在學(xué)生的面前。

2? ? 兩版教材“運(yùn)動(dòng)與力”主題中STSE內(nèi)容呈現(xiàn)方式比較

2.1? ? 兩版教材STSE內(nèi)容欄目設(shè)置比較

對浙教版《科學(xué)》教材和美國《科學(xué)探索者》教材“運(yùn)動(dòng)與力”主題中涉及STSE內(nèi)容的欄目數(shù)量與類型進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表3和表4所示。

通過統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的分析可以發(fā)現(xiàn)，涉及STSE內(nèi)容的欄目中，美版教材的欄目類型多于浙教版教材，浙教版教材的欄目數(shù)量多于美版教材。

浙教版教材中涉及STSE內(nèi)容的欄目主要為“思考與討論”和“練習(xí)”。這兩個(gè)欄目在呈現(xiàn)上以提問為主，相關(guān)STSE內(nèi)容也主要是作為問題背景被引入教材中。在美版教材中STSE內(nèi)容除大量在“評估”欄目中作為問題背景，還作為操作對象與問題主體在其他欄目中出現(xiàn)，如在“本章課題”欄目中的“制作自己的小客船”與“科學(xué)寫作”欄目中的“為汽車寫廣告詞”[5]。

進(jìn)一步對美版教材的欄目名稱與欄目內(nèi)容進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)美版教材欄目中STSE內(nèi)容多以“微項(xiàng)目”的形式呈現(xiàn)，學(xué)生需要根據(jù)項(xiàng)目問題，通過動(dòng)手操作、小組合作等形式，經(jīng)歷項(xiàng)目的探究過程，最終呈現(xiàn)項(xiàng)目結(jié)果。

2.2? ? 兩版教材STSE內(nèi)容插圖呈現(xiàn)比較

在“運(yùn)動(dòng)與力”主題中，兩版教材利用大量插圖來呈現(xiàn)生活中涉及到力的場景，使學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)能夠及時(shí)關(guān)聯(lián)生活，在真實(shí)情境中探索力的存在、要素和作用效果。浙教版教材利用這類插圖讓學(xué)生進(jìn)行受力分析，而美版教材則直接在插圖上作出力的圖示幫助學(xué)生理解力的性質(zhì)。

在插圖的呈現(xiàn)上，浙教版教材的插圖形狀以矩形為主，美版教材的插圖以不同的形狀包圍文字。在情境插圖注釋方面，浙教版教材會(huì)在圖注中對插圖內(nèi)容進(jìn)行概括;而美版教材會(huì)在插圖上注釋，描繪插圖內(nèi)容，并聯(lián)系相關(guān)知識點(diǎn)在插圖上提出問題引發(fā)學(xué)生深入思考。在這一方面，美版教材對插圖的利用程度比浙教版教材更高。

3? ? 結(jié)? 論

通過對兩版教材“運(yùn)動(dòng)與力”主題中STSE教育的內(nèi)容設(shè)計(jì)、呈現(xiàn)方式兩個(gè)方面進(jìn)行宏觀與微觀上的比較，得出以下結(jié)論。

3.1? ? 兩版教材STSE內(nèi)容宏觀分布相近，但廣度與深度有差異

從宏觀的角度，兩版教材在STSE內(nèi)容的呈現(xiàn)頻率與主題分布相近，主題都以科技與生活為主。從微觀的角度，浙教版教材STSE內(nèi)容的深度、廣度與美版教材相比有優(yōu)化的空間。浙教版教材以簡短干練的文字呈現(xiàn)了骨架，但一定程度上卻缺少了內(nèi)容的豐度;美版教材則在呈現(xiàn)骨架后用大量的文字詳細(xì)地講解每一部分內(nèi)容，為學(xué)生呈現(xiàn)了較完整的知識畫面。

3.2? ? 兩版教材STSE內(nèi)容呈現(xiàn)方式上風(fēng)格不同

兩版教材STSE內(nèi)容呈現(xiàn)方式上風(fēng)格不同，更形象地表述，即美版教材像一本能夠指導(dǎo)探究的工具書，浙教版教材像一本穿插插圖而充滿知識點(diǎn)的著作。美版教材以多元的“微項(xiàng)目”形式在不同類型欄目中運(yùn)用STSE內(nèi)容為學(xué)生的寫作、動(dòng)手、同伴交流等能力發(fā)展提供載體。浙教版教材將STSE內(nèi)容以閱讀資料、討論主題、問題背景等形式呈現(xiàn)，以拓展學(xué)生的知識面與實(shí)際情境下的知識應(yīng)用能力。插圖呈現(xiàn)上，浙教版教材嚴(yán)謹(jǐn)，而美版教材靈活。

3.3? ? 兩版教材在科技與社會(huì)、科技與環(huán)境的關(guān)系呈現(xiàn)上相對較少

由數(shù)據(jù)分析可見，兩版教材“科技與社會(huì)”主題相關(guān)內(nèi)容占比均不到20%，在科技與社會(huì)的關(guān)系呈現(xiàn)上相對較少。兩版教材“科技與環(huán)境”主題的相關(guān)內(nèi)容占比更少，可能是“運(yùn)動(dòng)與力”主題與環(huán)境的關(guān)聯(lián)性相對較小導(dǎo)致的?？萍寂c社會(huì)、科技與環(huán)境相關(guān)內(nèi)容的呈現(xiàn)能夠?yàn)閷W(xué)生正確價(jià)值觀的樹立、社會(huì)責(zé)任感的習(xí)得提供材料支持。例如，對相關(guān)法案的講解或職業(yè)體驗(yàn)都可以作為學(xué)生認(rèn)識社會(huì)、適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的素材。

4? ? 建? 議

通過以上在STSE視角下對中美初中科學(xué)教材“運(yùn)動(dòng)與力”主題的對比與異同分析，對教材的編寫與使用提出以下參考建議：

4.1? ? 對教材編寫的建議

項(xiàng)目學(xué)習(xí)作為一種以學(xué)生為主體的探究性學(xué)習(xí)方式，是STSE理念的極佳載體。在國內(nèi)項(xiàng)目學(xué)習(xí)盛行的當(dāng)下，教材的編寫也可以體現(xiàn)項(xiàng)目學(xué)習(xí)理念，提倡項(xiàng)目教學(xué)。如從欄目入手呈現(xiàn)“微項(xiàng)目”，在單元結(jié)束呈現(xiàn)大項(xiàng)目，豐富欄目類型，使教材為學(xué)生的實(shí)踐能力發(fā)展提供有力支持。在插圖的呈現(xiàn)上，可以借鑒美版教材從插圖中引出更深入的問題或跨學(xué)科的問題引發(fā)學(xué)生多方面的思考，使插圖不再局限于作為輔助學(xué)生形成具體畫面的工具，而是學(xué)生進(jìn)行深度學(xué)習(xí)的支點(diǎn)之一[8]。在科技與社會(huì)的關(guān)系呈現(xiàn)上，教材還可以增添更多的科學(xué)性社會(huì)議題，使學(xué)生能夠確立明確的立場進(jìn)行同學(xué)間的辯論;也可以呈現(xiàn)科技的發(fā)展為社會(huì)帶來的好壞變化，使學(xué)生親歷時(shí)代演變，認(rèn)識科技發(fā)展的利弊，感受科技與社會(huì)的相互作用。

4.2? ? 對教材使用的建議

任何教材的價(jià)值都是無邊界的，這就要求使用者對教材進(jìn)行二次開發(fā)或補(bǔ)充閱讀[9-11]。教師在使用教材過程中，要深究教材各部分內(nèi)容背后編者的深意。教師要關(guān)聯(lián)STSE教育理念，從教材延伸出更寬廣的教學(xué)內(nèi)容?？梢試L試設(shè)計(jì)與開展相關(guān)的項(xiàng)目教學(xué)，以教材為樹干，以項(xiàng)目為肥料，讓科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)與環(huán)境四者在其上發(fā)芽生長。

使教材內(nèi)容豐滿起來的目標(biāo)對教師自身的STSE教育素養(yǎng)提出了較高的要求。教師要時(shí)刻關(guān)注現(xiàn)今的科學(xué)性社會(huì)議題，熟知生活中常見科技的歷史進(jìn)程等。教師與教材的相互補(bǔ)充，才能使學(xué)生全面地認(rèn)識STSE理念，形成正確的科學(xué)價(jià)值觀。

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（欄目編輯? ? 劉? ?榮）