物理教科書中STSE教育內(nèi)容對科學(xué)素養(yǎng)的貢獻(xiàn)研究

賀向向　熊建文

關(guān)鍵詞 教科書分析;STSE教育內(nèi)容;科學(xué)素養(yǎng);高中物理

科學(xué)教育的中心目標(biāo)之一是培養(yǎng)具有科學(xué)素養(yǎng)的人。一個(gè)有科學(xué)素養(yǎng)的人通常被描述為：一個(gè)能夠理解科學(xué)的基本概念、科學(xué)的本質(zhì)、約束科學(xué)工作者的倫理道德、科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)和環(huán)境之間復(fù)雜的相互作用、科學(xué)與人類的相互關(guān)系的人[1]?？梢?，STSE教育內(nèi)容是科學(xué)素養(yǎng)的重要內(nèi)容之一[2]。

科學(xué)和技術(shù)是現(xiàn)代社會(huì)進(jìn)步的興奮劑。一直以來，科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)（STS）教育備受科學(xué)教育界的關(guān)注，其迎合了科學(xué)素養(yǎng)強(qiáng)調(diào)“科學(xué)技能發(fā)展”的愿景，也為學(xué)生提供了在科學(xué)背景下構(gòu)思和處理情境的方式。隨著科技的發(fā)展與社會(huì)的進(jìn)步，不可避免地帶來了資源和環(huán)境問題，在生態(tài)文明關(guān)系到人民福祉的今天，科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)、環(huán)境的教育顯得尤為重要。研究表明，通過STSE 教育，學(xué)生可獲得理解科學(xué)本質(zhì)、做出社會(huì)決策和解決技術(shù)問題的技能[3]，有助于培養(yǎng)學(xué)生的情感態(tài)度與價(jià)值觀[4]，對學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的形成有重要貢獻(xiàn)。因此，STSE 教育內(nèi)容成為了各國課程文件和政策的一部分[5-6]。在我國，STSE教育是物理、化學(xué)等理科學(xué)科核心素養(yǎng)中科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的重要內(nèi)容之一[7]。

教科書是教學(xué)內(nèi)容的具體化呈現(xiàn)，也是實(shí)施教學(xué)計(jì)劃的重要工具與學(xué)生學(xué)習(xí)的重要資源。通過探究高中物理教科書中STSE教育內(nèi)容對科學(xué)素養(yǎng)的貢獻(xiàn)，為教師對STSE教育功能的理解、開展科學(xué)素養(yǎng)的教學(xué)實(shí)踐以及后續(xù)教科書的修訂提供參考。

1 問題提出

科學(xué)課程教育的主要目是培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。實(shí)現(xiàn)科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)的一種方法是通過科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)和環(huán)境（STSE）教育[8]?？茖W(xué)教育中科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)和環(huán)境運(yùn)動(dòng)由科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)運(yùn)動(dòng)演變而來，這標(biāo)志著環(huán)境問題納入了科學(xué)教育領(lǐng)域[9]。STSE教育為學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)提供了一個(gè)廣泛的學(xué)習(xí)背景，這些背景來自社會(huì)生活、政治歷史、科技發(fā)展、倫理哲學(xué)等。在這一大背景下，學(xué)生能更好地學(xué)習(xí)科學(xué)知識，發(fā)展個(gè)人職業(yè)規(guī)劃，參與科學(xué)決策和樹立公民責(zé)任等。

過去幾十年，國內(nèi)外學(xué)者對STS教育內(nèi)容在教科書中的體現(xiàn)進(jìn)行了大量研究[10-11]。近年來，隨著STSE教育浪潮的興起，國外學(xué)者逐步轉(zhuǎn)向STSE教育內(nèi)容的文本研究。例如，Waddington利用Chiappetta等人（1991a）的分析框架，對魁北克科學(xué)教材中的STSE 內(nèi)容進(jìn)行了分析，結(jié)果表明，雖然STSE 內(nèi)容在文本中被合理地整合，但STSE內(nèi)容的批判性觀點(diǎn)在某種程度上被邊緣化（例如：有關(guān)科學(xué)技術(shù)影響的負(fù)面信息很少），倫理問題沒有得到深入探討，有關(guān)科學(xué)技術(shù)對經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境影響的問題沒有得到深入的討論[12]。其中比較典型的是Calado等人的研究。Calado（2015）分析了來自兩個(gè)不同出版商的兩本德國11年級生物學(xué)教科書（A&B）中的STSE問題，并以遺傳學(xué)與基因技術(shù)作為研究主題[13]。研究結(jié)果顯示：盡管兩部教科書（但主要是教科書A）都與STSE教育的“歷史潮流”保持一致[14]，但兩本教科書的STSE 問題的呈現(xiàn)各不相同。具體而言，雖然這兩本教科書均涉及科學(xué)和技術(shù)的關(guān)系，但A 教科書更注重社會(huì)層面，B 教科書更注重環(huán)境層面。同時(shí)他們認(rèn)為教科書中科學(xué)的去文本化和社會(huì)中立的觀點(diǎn)是扭曲的觀點(diǎn)，這可能會(huì)對學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的形成造成阻礙。Calado等人2016年進(jìn)行了同樣的研究，但使用了四種葡萄牙自然科學(xué)和生物教科書（其中兩種是9年級的教科書，兩種是12年級的教科書）[15]。結(jié)果表明：12年級教科書比9年級教科書包含更多的STSE 問題，且12年級的教科書更強(qiáng)調(diào)社會(huì)影響，但所有的教科書幾乎沒有提到環(huán)境的影響或作用?；诖?，F(xiàn)ernandes分析了12本葡萄牙和西班牙科學(xué)教科書中的STSE教育內(nèi)容[16]。結(jié)果表明：兩個(gè)國家科學(xué)教科書中均有STSE教育思想的體現(xiàn)，但體現(xiàn)程度均較低，教科書通常論述科學(xué)與技術(shù)的積極方面以及對人類生活的積極作用，但缺乏科學(xué)技術(shù)所帶來的弊端與局限性。同時(shí)教科書中的STSE教育內(nèi)容多以隱性方式出現(xiàn)。因此研究者建議教師深入挖掘教材中的STSE 教育內(nèi)容。

在我國，STSE教育剛剛興起，當(dāng)前研究主要集中于教學(xué)理念的滲透、教學(xué)實(shí)踐的探索。關(guān)于STSE教育內(nèi)容的文本分析通常以“研究學(xué)科與科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)、環(huán)境的關(guān)系”作為研究框架[17-18]，忽視了四者之間的相互聯(lián)系，不利于教育者很好地理解STSE教育內(nèi)容對科學(xué)素養(yǎng)的貢獻(xiàn)。基于此，本研究結(jié)合以往研究重新修訂STSE分析標(biāo)準(zhǔn)，并以高中物理教科書為例，探究教科書中STSE教育內(nèi)容對科學(xué)素養(yǎng)的貢獻(xiàn)。

2 研究設(shè)計(jì)

2.1 理論模型

為構(gòu)建一個(gè)連貫且能反映科學(xué)素養(yǎng)的STSE教育內(nèi)容文本分析框架，該研究結(jié)合科學(xué)素養(yǎng)的定義與Pedretti（1996）[19]開發(fā)的STSE 教育模型，構(gòu)建了“科學(xué)素養(yǎng)導(dǎo)向的STSE教育模型”，以指導(dǎo)STSE教育內(nèi)容分析框架的建立，見圖1。該模型被描述為：在理解科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)、環(huán)境動(dòng)態(tài)互動(dòng)關(guān)系（雙向箭頭形成了四者之間的動(dòng)態(tài)互動(dòng)關(guān)系）的基礎(chǔ)上，形成待解決的科學(xué)問題（例，科學(xué)技術(shù)相關(guān)的社會(huì)與環(huán)境問題），圍繞待解決問題，在考慮倫理道德制約性（四棱錐邊緣的實(shí)線表示倫理道德界限）的基礎(chǔ)上，采取個(gè)人行動(dòng)，最終指引個(gè)人的職業(yè)發(fā)展。

2.2 研究工具

基于上述理論模型，結(jié)合國內(nèi)外的多項(xiàng)研究[20-22]和中國理科課程標(biāo)準(zhǔn)的要求，對以往STSE的分析標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。最終確定了五個(gè)主要維度：科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)、環(huán)境的相互作用、科學(xué)與技術(shù)相關(guān)的社會(huì)和環(huán)境問題、以價(jià)值為導(dǎo)向的倫理道德、行動(dòng)、職業(yè)。其次，通過文獻(xiàn)梳理初步形成了相應(yīng)的二級指標(biāo)，隨機(jī)選取3本教科書中的前30%的內(nèi)容進(jìn)行文本分析，提取了我們認(rèn)為在教科書中可以觀察到的觀點(diǎn)，排除了不太可能出現(xiàn)在教科書中的觀點(diǎn)，最終確定了17個(gè)二級指標(biāo)。整個(gè)分析框架蘊(yùn)含了知識層面、能力層面、情感態(tài)度層面及職業(yè)導(dǎo)向?qū)用妫ㄒ姳?）。

2.3 研究材料與程序

研究選取了國內(nèi)最廣泛使用的最新修訂的人教版高中物理教科書（共6本，分別用WU101、WU102、WU103、WU104、WU105、WU106標(biāo)記）作為分析材料。為合理呈現(xiàn)STSE教育內(nèi)容在教科書中的呈現(xiàn)形式以及STSE教育內(nèi)容對科學(xué)素養(yǎng)的貢獻(xiàn)，采用文本分析法對教科書中STSE 教育內(nèi)容進(jìn)行了定量與定性分析。內(nèi)容選擇主要包括前言、正文、欄目、習(xí)題等。正文指教科書中以文字形式呈現(xiàn)的內(nèi)容，欄目指拓展學(xué)生視野的材料，如“科學(xué)漫步”“STSE欄目”。

為熟悉分析框架，兩位主要研究人員使用分析框架對WU101進(jìn)行了試驗(yàn)分析。為確保研究者的分析信度，在試驗(yàn)研究中，兩位主要研究人員獨(dú)立逐頁閱讀教材并標(biāo)記教科書中涉及的STSE教育內(nèi)容。隨后，收集兩位研究人員的材料，每塊材料都被編碼（SC1-SC17：表示STSE的每個(gè)二級指標(biāo)）。兩位研究人員間的任何編碼差異都通過反思性討論和重新編碼來解決，直至對所選材料中代表的17個(gè)二級指標(biāo)層面的STSE 內(nèi)容達(dá)成共識。試驗(yàn)研究結(jié)束后，三位研究人員再次討論了分析框架。最終，兩位主要研究人員逐頁閱讀分析了其余5本教科書（WU102、WU103、WU104、WU105、WU106），并記錄了STSE教育內(nèi)容的17個(gè)二級指標(biāo)在教科書中出現(xiàn)的頻數(shù)。

為保證統(tǒng)計(jì)結(jié)果的一致性，利用SPSS計(jì)算出兩位分析者一致性系數(shù)為0.884，表明兩位研究者的統(tǒng)計(jì)結(jié)果具有很好的內(nèi)部一致性。

3 研究結(jié)果

將17個(gè)二級指標(biāo)應(yīng)用于6本高中物理教科書，通過逐頁分析，確定了179個(gè)符合標(biāo)準(zhǔn)的陳述（重復(fù)陳述記1處），各表征維度頻次見表2。

宏觀方面（見圖2），六本物理教科書中STSE教育內(nèi)容的五個(gè)一級維度的表征不均衡。其中，科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)、環(huán)境相互關(guān)系占比最多（74.86%），說明教科書非常注重科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)、環(huán)境相互作用的描述。而其他四個(gè)維度（科學(xué)技術(shù)相關(guān)的社會(huì)和環(huán)境問題、價(jià)值導(dǎo)向的科技倫理、行動(dòng)、職業(yè)）僅占STSE教育內(nèi)容總數(shù)的1/4。尤其職業(yè)和行動(dòng)維度在教科書中很少被提及，且教科書中僅提到科學(xué)家、物理學(xué)家等名詞，職業(yè)類型比較單一。

為進(jìn)一步說明STSE教育內(nèi)容的五個(gè)維度在每本教科書中的分布，其表征頻數(shù)被記錄在圖3中。結(jié)果表明，六本教科書中STSE 教育內(nèi)容五個(gè)維度的分布存在差異。具體而言，五個(gè)維度均涉及的教科書為WU101、WU103和WU104，其中WU103對每個(gè)維度的表現(xiàn)相對較好。其次，WU102、WU105 和WU106 三本教科書關(guān)于STSE教育內(nèi)容的表征都有缺失的維度，分別表現(xiàn)在科學(xué)與技術(shù)相關(guān)的社會(huì)環(huán)境問題和行動(dòng)兩個(gè)維度。其中，科學(xué)與技術(shù)相關(guān)的社會(huì)環(huán)境問題在WU102與WU105教科書中也有缺失;行動(dòng)維度在WU102、WU105、WU106 中都沒有被描述。雖然有不足，但每本教科書都體現(xiàn)了科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)、環(huán)境的相互作用。另外，五個(gè)維度的整體發(fā)展趨勢呈現(xiàn)為波浪形，即五個(gè)維度沒有呈現(xiàn)出規(guī)律性發(fā)展趨勢的特征。

微觀層面，17個(gè)二級指標(biāo)在教科書中的總表征頻數(shù)見圖4。結(jié)果揭示了，每個(gè)二級維度在教科書中的分布存在差異。總的來說，科學(xué)與技術(shù)對社會(huì)、環(huán)境的貢獻(xiàn)呈現(xiàn)最多，其次是科學(xué)對技術(shù)和技術(shù)對科學(xué)。其余維度在教科書中均較少被描述，但環(huán)境層面的描述多于社會(huì)層面。特別值得注意的是，我們發(fā)現(xiàn)教科書中存在將技術(shù)作為應(yīng)用科學(xué)的描述，且這些描述多集中于WU101的前言中。此外，教科書未提及科學(xué)與技術(shù)的區(qū)別。

4 討論與結(jié)論

4.1 STSE教育內(nèi)容五個(gè)維度的質(zhì)性分析

4.1.1 STSE的相互關(guān)系維度

STSE的相互作用主要包括科學(xué)與技術(shù)的關(guān)系和科學(xué)技術(shù)與社會(huì)、環(huán)境的相互作用兩個(gè)方面。最新出版的高中物理教科書新增了STSE教育內(nèi)容欄目，主要目的是通過STSE 教育內(nèi)容增強(qiáng)學(xué)生對科學(xué)知識的理解與應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任。通過上述分析發(fā)現(xiàn)這一維度在教科書中的表征頻數(shù)最多，說明教科書非常重視STSE的相互關(guān)系，這為培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)提供了重要資源。其次，關(guān)于STSE 相互關(guān)系的表征多數(shù)來源于教科書中13 個(gè)STSE 欄目，以WU101教科書中“交通工具與社會(huì)發(fā)展”主題（見圖5）為例進(jìn)行討論。

這一內(nèi)容不僅描述了科學(xué)技術(shù)對社會(huì)、環(huán)境的貢獻(xiàn)，而且描述了科學(xué)技術(shù)對社會(huì)、環(huán)境的負(fù)面影響（包括科學(xué)技術(shù)的局限和風(fēng)險(xiǎn)）。同時(shí)，指出了一些社會(huì)和環(huán)境問題，并為學(xué)生提供了就社會(huì)和環(huán)境問題采取行動(dòng)的措施，以及要求學(xué)生對科學(xué)技術(shù)做出社會(huì)價(jià)值觀判斷。這一內(nèi)容體現(xiàn)了對學(xué)生辯證思維、科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任的培養(yǎng)，為學(xué)生理解科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)、環(huán)境的相互關(guān)系以及科學(xué)素養(yǎng)的形成提供了有力的幫助。

然而，我們也發(fā)現(xiàn)多數(shù)STSE 欄目對STSE教育內(nèi)容的描述存在不足。首先， STSE 教育欄目的主題多數(shù)為技術(shù)與社會(huì)或環(huán)境的作用。例如，主動(dòng)降噪技術(shù)、輸電技術(shù)的發(fā)展、指南針與鄭和下西洋等主題。而科學(xué)與社會(huì)或環(huán)境關(guān)系的描述（例如“量子力學(xué)和相對論的創(chuàng)立，是20世紀(jì)物理學(xué)的兩個(gè)主要進(jìn)展，給人類科學(xué)、技術(shù)和社會(huì)形態(tài)帶來了極其深刻的影響”）似乎在教科書中很少被呈現(xiàn)。其次，STSE的相互關(guān)系描述較為簡單，類似“交通工具與社會(huì)發(fā)展”主題的詳細(xì)描述甚少，也很少描述導(dǎo)致科學(xué)和技術(shù)成就的過程。這一結(jié)果可能傳遞了科學(xué)和/或技術(shù)問題已經(jīng)毫無困難地得到克服[23]的觀點(diǎn)。另外，教科書更多論述了科學(xué)與技術(shù)的積極因素，很少提及科學(xué)技術(shù)的消極因素（科學(xué)技術(shù)的局限、科學(xué)技術(shù)的風(fēng)險(xiǎn)及其對社會(huì)環(huán)境的影響），這可能會(huì)影響學(xué)生對科學(xué)技術(shù)本質(zhì)的認(rèn)識，也可能向?qū)W生傳達(dá)科學(xué)技術(shù)很少有消極因素的觀點(diǎn)。教科書幾乎沒有描述社會(huì)、環(huán)境對科學(xué)技術(shù)的影響，這可能會(huì)阻礙學(xué)生對STSE動(dòng)態(tài)關(guān)系的理解。因此，我們提議教師在教學(xué)中應(yīng)深入挖掘STSE 欄目的教育功能，且有必要在教學(xué)中對教科書不足之處進(jìn)行補(bǔ)充，發(fā)揮其對科學(xué)素養(yǎng)促進(jìn)的功能。

4.1.2 科學(xué)技術(shù)相關(guān)的社會(huì)和環(huán)境問題

教科書對科學(xué)技術(shù)相關(guān)的社會(huì)和環(huán)境問題的描述較少，這可能會(huì)給學(xué)生傳達(dá)科學(xué)技術(shù)更多為人類社會(huì)或環(huán)境造福，很少引起一些需要解決的問題的片面觀點(diǎn)。但教科書所呈現(xiàn)的環(huán)境問題比社會(huì)問題樂觀，這可能與物理課程標(biāo)準(zhǔn)提出關(guān)注STSE問題有關(guān)，即要求學(xué)生理解人類活動(dòng)對自然環(huán)境的影響，形成熱愛自然、保護(hù)環(huán)境、促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展的責(zé)任感。

問題的呈現(xiàn)是學(xué)生做出決策與采取行動(dòng)的基礎(chǔ)?；谏鲜霾蛔?，我們認(rèn)為可以通過增加有爭議的社會(huì)性科學(xué)問題，促進(jìn)學(xué)生理解科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)、環(huán)境之間的關(guān)系，并提升學(xué)生的問題解決能力，實(shí)現(xiàn)對學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的提升。

4.1.3 價(jià)值導(dǎo)向的倫理道德

本研究將價(jià)值為導(dǎo)向的倫理道德分為三個(gè)維度：價(jià)值倫理、環(huán)境倫理、社會(huì)責(zé)任倫理。研究發(fā)現(xiàn)，價(jià)值倫理關(guān)注潛在的利益或價(jià)值判斷。例如教材中描述到：“討論交通工具的速度是不是越快越好;面對科技進(jìn)步，人類應(yīng)該衡量和思考，該如何運(yùn)用這些技術(shù)才會(huì)對社會(huì)更有益，使世界變得更加美好?！逼浯危h(huán)境倫理的描述較為簡單，例如教科書描述到：“為了人類的可持續(xù)發(fā)展，需要我們保護(hù)環(huán)境;要防止放射性物質(zhì)對空氣、水源、用具等的污染。”而很少指出人類哪些不正當(dāng)行為會(huì)破壞環(huán)境，以及應(yīng)該如何限制這些不正當(dāng)行為以實(shí)現(xiàn)生態(tài)文明。這可能不利于學(xué)生環(huán)境價(jià)值觀的形成。責(zé)任倫理在教科書中的表征雖然少，但明確指出了學(xué)生應(yīng)樹立一定的責(zé)任觀。例如，生活在地球上的人們應(yīng)該更加愛護(hù)自己的地球母親。這體現(xiàn)了物理課程標(biāo)準(zhǔn)中強(qiáng)調(diào)的注重學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感的培養(yǎng)。

Sadler指出道德倫理是社會(huì)決策的核心，要具有科學(xué)素養(yǎng)，需要課程關(guān)注社會(huì)科學(xué)問題的道德和倫理層面[24]。因此，我們建議教科書應(yīng)該更多提及價(jià)值導(dǎo)向的道德倫理，以更好地幫助學(xué)生對社會(huì)和環(huán)境問題采取合理的行動(dòng)，最終形成正確的價(jià)值觀。

4.1.4 行動(dòng)

教科書間接為學(xué)生提供了一些解決問題的措施。例如，汽車廠家可以改進(jìn)車輛結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，增加乘員保護(hù)裝置，使我們乘坐的汽車越來越安全。然而，幾乎沒有明確要求學(xué)生就社會(huì)環(huán)境問題主動(dòng)采取行動(dòng)。一個(gè)具有科學(xué)素養(yǎng)的人應(yīng)該在一定程度上具備就社會(huì)和環(huán)境問題做出明智決策或采取行動(dòng)的能力[25]。

4.1.5 職業(yè)

教科書提到的科學(xué)與技術(shù)相關(guān)的職業(yè)主要有科學(xué)家（如物理學(xué)家）、教師等， 很少為學(xué)生提供其他與科學(xué)技術(shù)相關(guān)的職業(yè)類型。在科學(xué)素養(yǎng)的發(fā)展中要求學(xué)生具有一定的職業(yè)素養(yǎng)。為此，我們建議教科書可適當(dāng)增加一些與物理學(xué)相關(guān)的工程類職業(yè)。例如，可以在電學(xué)的章節(jié)中提到電子設(shè)備維修員、焊工;在力學(xué)章節(jié)提到工程師;在核衰變的一章描述放射技術(shù)專家的工作等，其目的是為學(xué)生未來的職業(yè)規(guī)劃指明可能的道路的同時(shí)塑造學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)，進(jìn)而促進(jìn)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的形成。

4.2 技術(shù)與應(yīng)用科學(xué)

教科書中存在技術(shù)被視為應(yīng)用科學(xué)的觀點(diǎn)，且該觀點(diǎn)主要出現(xiàn)在物理教科書必修一的序言中。例如教材中描述到：“電磁學(xué)的發(fā)展直接導(dǎo)致發(fā)電機(jī)和無線通信的誕生;對原子、分子物理和光學(xué)的深入研究，引發(fā)了原子鐘、激光和光纖通信等技術(shù)的誕生;固體中電子運(yùn)動(dòng)的研究導(dǎo)致了晶體管、集成電路和大容量電子存儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)明”。這似乎暗示了一種單向關(guān)系，即認(rèn)為科學(xué)的發(fā)展是新技術(shù)發(fā)明的基礎(chǔ)。如果技術(shù)是應(yīng)用科學(xué)，可能暗示了科學(xué)可以離開技術(shù)獨(dú)立發(fā)展，而技術(shù)卻離不開科學(xué)。這種傳統(tǒng)理解表面上是對的，但并不深刻。從更為本質(zhì)的本體論層面出發(fā)，科學(xué)的發(fā)展在宏觀和微觀層面是以技術(shù)發(fā)展為邏輯前提的。例如，李約瑟認(rèn)為，中國古代在科學(xué)的概念表述體系上遠(yuǎn)不如同時(shí)代的歐洲成熟，但中國古代的技術(shù)卻領(lǐng)先于歐洲，在漫長的交流史中，歐洲吸收了中國的先進(jìn)技術(shù)，獲得了技術(shù)與科學(xué)的“強(qiáng)強(qiáng)組合”，導(dǎo)致了近現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的崛起[25]。首先，W.C.丹皮爾指出：“哥白尼體系的勝利是姍姍來遲的，直到伽利略把他發(fā)明的望遠(yuǎn)鏡指向天空，發(fā)現(xiàn)木星及其衛(wèi)星好像是一個(gè)縮小了的太陽系時(shí)，哥白尼的理論才名聲大噪，揭示了科學(xué)在得不到證實(shí)之前只能算是假說，沒有技術(shù)上的成熟就沒有科學(xué)[25]。由此可見，技術(shù)在存在論上先于科學(xué)且技術(shù)對于近現(xiàn)代科學(xué)的誕生應(yīng)該更具有邏輯先在性。此外，一些例子也說明了技術(shù)的發(fā)明在一定程度上促進(jìn)了科學(xué)的進(jìn)步。例如，蒸汽機(jī)的出現(xiàn)說明了“技術(shù)”引領(lǐng)了“科學(xué)”的觀點(diǎn);伽利略為了研究自由落體而發(fā)明的測量技術(shù)[26];工匠對望遠(yuǎn)鏡的發(fā)展遠(yuǎn)早于我們對光學(xué)現(xiàn)象的理解。其次，一些技術(shù)史的例子也可以說明技術(shù)不一定依賴于科學(xué)。例如，石頭和金屬的加工技術(shù)、紡織工業(yè)等可以先于任何系統(tǒng)的科學(xué)活動(dòng)，并因此獨(dú)立于任何系統(tǒng)的科學(xué)活動(dòng)而發(fā)生[27-28]。Gander[29]在一些著作中論述到：從科學(xué)發(fā)現(xiàn)到技術(shù)應(yīng)用的轉(zhuǎn)變很少是簡單的，發(fā)明的過程幾乎從來不是從物理概念到應(yīng)用的直接一步。通常技術(shù)問題的解決方案是通過許多方式進(jìn)行的。例如，基于個(gè)人經(jīng)驗(yàn)的熟練方法、用于其他目的的設(shè)計(jì)方案的修改或有條不紊的試錯(cuò)，現(xiàn)代光球的設(shè)計(jì)就是從愛迪生最初的試錯(cuò)努力演變而來的。即使技術(shù)人工制品確實(shí)涉及科學(xué)原理的應(yīng)用，但實(shí)際技術(shù)的許多設(shè)計(jì)特征也無法從科學(xué)原理中推導(dǎo)出來，需要熟練工程師的投入。換句話說，當(dāng)教科書把一個(gè)物理原理和一個(gè)技術(shù)人工制品并列在一起，好像兩者之間有一個(gè)簡單而明顯的關(guān)系時(shí)，使學(xué)生對科學(xué)和技術(shù)之間的復(fù)雜關(guān)系的理解不夠深刻。因此，為了促進(jìn)學(xué)生對科學(xué)和技術(shù)本質(zhì)的認(rèn)識，我們建議教科書應(yīng)該謹(jǐn)慎處理科學(xué)與技術(shù)的關(guān)系。

5 結(jié)語

綜上所述，該教科書共涉及了STSE 教育內(nèi)容的5個(gè)一級維度以及16個(gè)二級指標(biāo)，為學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的達(dá)成提供了材料。但5個(gè)一級維度表征不均衡且部分二級維度出現(xiàn)缺失，此外也存在技術(shù)作為應(yīng)用科學(xué)的知識論層面的認(rèn)識。這些可能會(huì)阻礙學(xué)生對STSE 教育內(nèi)容的理解，進(jìn)而影響科學(xué)素養(yǎng)的形成。為了更好地提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，未來的物理教科書可以適當(dāng)調(diào)整STSE 教育內(nèi)容的五個(gè)維度，使其表征更平衡;還可以適當(dāng)更新STSE內(nèi)容，使其跟隨社會(huì)的發(fā)展趨勢。此外，也應(yīng)拓展教師的專業(yè)發(fā)展和加強(qiáng)教師的專業(yè)培訓(xùn)，促進(jìn)教師理解STSE教育內(nèi)容的功能，使其有意識地在課堂中傳達(dá)STSE 內(nèi)容的各個(gè)維度，實(shí)現(xiàn)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)目標(biāo)。需要注意的是，STSE教育內(nèi)容的分析框架的建構(gòu)更多考慮了科學(xué)素養(yǎng)層面，因此主要目的是為學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)提供參考。統(tǒng)編教科書編撰的真正出發(fā)點(diǎn)是基于課程標(biāo)準(zhǔn)。因此，該研究更多希望為促進(jìn)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的教學(xué)實(shí)踐提供參考。