1 專業化學習書目 1 王力邦編著 中學物理教師的學習與思考 科學出版社2009年2 鄭慧琦等主編 做有思想的行動者 研究型教師成長的案例研究 上海教育出版社 2003年3 解世雄著 物理文化與教育 科學出版社 2009年4 李增智等編著 物理學中的人文文化 科學出版社 2005年5 歐陽明著 做一名學習型教師 華東師范大學出版社2010年6 朱鋐雄主編 物理教育展望 科學出版社 2001年 2 3 初中物理教學設計案例分析 基于STS的視角STS STS教學案例 STS教學問題 4 初中物理STS教育 物理課程標準 通過展示物理學發展的大體歷程 讓學生關心科技發展的動態 關注技術應用帶來的社會進步和問題 樹立正確的科學觀 引導學生學習物理學的初步知識及其實際應用 了解物理知識對提高人民生活 促進科學 技術的以及在社會主義建設中的重要作用 上述要求正是STS教育的思想 5 新課程背景下的STS教育課程 6 國際STS教育的興起與發展 8 STS教育的幾個基本問題 1 什么是STS教育 2 國際STS教育的興起與發展3 STS之間的關系4 為什么要進行STS教育 5 STS課程的基本特征6 STS的教學內容7 我國課程改革中的STS教育 9 STS教育是科學教育改革中興起的一種新的課程 其教育的宗旨和目的是 培養具有科學素養的公民 改變科學教學和技術分離 科學教學和社會脫節的科學教育 使學生樹立發展科學和技術是為了更好地造福人類的觀念 1 什么是STS教育 10 1 什么是STS教育 基礎教育階段S T SS T S 關系利弊 11 2 國際STS教育的興起與發展 最早發端于美國 1861年 1913年 美國一委員會報告指出 在理科教育上 必須給個人提供STS教育的框架 1945年 哈佛大學一個委員會主張 科學教育必須同人類社會問題相聯系 12 2 國際STS教育的興起與發展 20世紀60 70年代 美國許多著名大學先后成立了專門的研究組織 研究部門和教學系部 例如 1964年 哈佛大學 1969年 康耐爾大學 1977年 斯坦福大學 1979年 麻省理工學院 1970年 英國大學開設 社會情境中的科學 課程 20世紀70年代 成立了 英國科學 技術與社會協會 13 2 國際STS教育的興起與發展 20世紀60 70年代始 英美 STS教育 運動的重心開始向中小學轉移 大學 中小學1983年 美國科學教師協會通過 科學 技術 社會 80年代的科學教育 報告 報告指出 有科學素養的人 能理解科學 技術 社會三者間怎樣相互影響 相互矛盾 并且能在他們的日常生活中 決策中運用這些知識 14 2 國際STS教育的興起與發展 1981年 英國出版STS教育的教材 社會中的科學 20世紀80年代末 英國出版 社會中的科學和技術 荷蘭制定了 社會中的物理 PLON 課程 15 2 國際STS教育的興起與發展 1997年加拿大頒布了第一個全國性的科學教育大綱 即 幼兒園到12年級科學學習目標共同綱要 其中確立了一種新的STS實施方式 即 科學 技術 社會 環境 STSE 教育 16 2 國際STS教育的興起與發展 國際STS教育發展到目前 已擁有專門的學會 專業的刊物 國際會議 論壇定期或不定期召開 WorldScienceForum Budapest11November2005 HungarianAcademyofSciences 17 STSforum2005 Participants CHINA5 ParticipatedPrincipalsinnumber Nationalities 18 STSforum2005 ScenesfromtheSessions 19 從國際上看 STS教育思想最早誕生于美國 但是現代STS大約在20世紀60年代末70年代初肇端于英國 后來在歐美許多發達國家傳播 STS教育先從高校發端 然后引入中學理科教育課程中 STS教育現已成為一種世界性的潮流 也是教育改革的一大趨勢 兩點小結 20 3 STS間的關系 21 3 STS間的關系 技術 運用科學解決實際問題 提供方法和手段 22 3 STS間的關系 社會 科學 技術發生變革的人類場景 23 3 STS間的關系 STS間的關系 科學對技術的作用 新知識的產生促進了技術的進步 技術對科學的作用 技術資源的獲得促進科學的發展 技術發展的抑制又會限制科學的進步 24 3 STS間的關系 科學對技術的作用 新知識的產生促進了技術的進步 熱效率的研究 熱機 蒸汽機電磁學的研究 電動機 發電機 電力技術光的研究 照相技術 眼鏡 激光器 激光測距激光制導 激光武器 科學與技術的關系 25 3 STS間的關系 核物理學 粒子物理學研究 核能技術開發力學研究 飛行器 宇航技術量子力學的研究 電子顯微術 半導體技術 微電子技術凝聚態物理學 原子與分子物理學 現代光學和聲學 半導體晶體管技術 集成電路技術 激光器 派生 微電子技術 光電子技術 電子計算機 現代通信 信息技術 超導技術 26 3 STS間的關系 DNA研究 分子生物學 基因工程 蛋白質工程 細胞工程技術 制藥技術 人類器官再生與移植技術 現代農業技術 DNA鑒定技術 27 3 STS間的關系 技術對科學的作用 技術資源的獲得促進科學的發展 技術發展的抑制又會限制科學的進步 STM 表面物理學激光技術 激光理論 光學纖維理論 非線性光學 量子光學 凝聚態物理學現代生物技術 現代生物科學 28 3 STS間的關系 S T 29 3 STS間的關系 社會對技術的作用 社會的發展 解決人類需求 生存 發展 健康 物質 精神 對新技術提出了要求 國家安全影響技術革命的方向 高鐵技術物聯網技術化工技術新能源技術新材料技術 30 3 STS間的關系 技術對社會的作用 31 32 3 STS間的關系 自然科學的發展 促進 技術的發明 導致 社會物質文化生活提高社會物質文化生活提高 需要 技術的發明 依賴 自然科學的發展 33 4 為什么要進行STS教育 技術帶來便捷 34 Sciencehaslostsightofitsbasicresponsibilitiestosociety 工業革命 1908年的一幅照片 工業革命的飛速發展 是以森林的迅速消滅為代價的 文明的代價 文明的代價 文明的代價 文明的代價 文明的代價 1960年末 美國戰后十年的飛速發展帶來了顯著的環境問題 與此同時 公眾也開始行動起來 到了1971年11月 新成立的美國環保署公布了一批檔案文件 叫做 檔案美國 43 44 沙塵暴 2008北京美國 45 46 澳大利亞沙塵暴 文明的代價 1976年7月10日 意大利發生了一起極其嚴重的環境污染事故 48 1948年10月26 31日 位于美國賓夕法尼亞州的多諾拉小鎮 由于小鎮上的工廠排放的含有二氧化硫等有毒有害物質的氣體及金屬微粒在氣候反常的情況下聚集在山谷中積存不散 這些毒害物質附在懸浮顆粒物上 嚴重污染了大氣 人們在短時間內大量吸入這些有害的氣體 引起各種癥狀 全城14000人中有6000人眼痛 喉嚨痛 頭痛胸悶 嘔吐 腹瀉 20多人死亡 20世紀70 80年代中期發生的 六大環境污染事故 1 意大利塞維索化學污染事故 2 美國三里島核電站泄漏事故 3 墨西哥液化氣爆炸事故 4 印度博帕爾農藥泄漏事故 5 蘇聯切爾諾貝利核電站泄漏事故 6 萊茵河污染事故 50 51 52 4 為什么要進行STS教育 STS教育的社會背景1 科學技術具有雙刃劍 新技術產生了新的問題二戰后 新材料 新能源 新技術的不斷運用 對人類生活帶來了重要的影響和社會性議題 有哪些社會性科學議題呢 53 4 為什么要進行STS教育 科技對環境或生態的影響 全球暖化 垃圾處理 水庫的興建 科技對倫理與道德的挑戰 器官移植 胚胎或干細胞的研究 基因工程的研究 復制技術 優生保健 動物實驗 網絡的使用 科技對人類健康的沖擊 基因改造食物的食用 電磁波的危害 噪音 咖啡的飲用 科技對資源使用方式的選擇 各種能源的利用 54 4 為什么要進行STS教育 不少科學家和社會學家對一系列負面效應表達了他們的憂慮 科學和技術的本質是什么 人類能否駕馭科學技術的發展 如何看待科學的價值和社會功能 如何對年輕人進行科學教育 這些思考進入人們的意識層面 要求反思科技理性和技術異化 全面看待科學 技術 社會和人的存在之間的關系 上述問題為STS課程的產生奠定了思想基礎 55 4 為什么要進行STS教育 這是一個最壞的時代這是一個最好的時代這是一個令人絕望的冬天這是一個充滿希望的春天我們面前什么都有我們面前什么都沒有 早在19世紀時 英國作家狄更斯在描寫第一次產業革命時曾寫道 56 進入20世紀 我們發現 我們自己的文明對自然界產生了破壞性作用 工業文明一方面改變了我們的生活質量 使我們享受了我們的祖先曾經夢寐以求而難以享受的物質利益 同時 它又劇烈而持久地破壞了我們生存的環境 為子孫后代遺留了許多禍患 57 4 為什么要進行STS教育 2 20世紀中后期的科學教育危機20世紀60年代的科學課程改革及其影響下的科學教育忽視了人文社會學的視野 越來越不能回應社會問題提出的挑戰 60年代的科學課程在培養目標上致力于培養各學科領域的專家和各技術領域的專家 在課程內容上注重科學知識的邏輯結構 強調課程內容的高難度 PSSC物理教程 58 4 為什么要進行STS教育 HPP教程 HarvardProjectPhysics 20世紀70年 美國哈佛大學物理系杰拉爾德 霍爾頓 G Holton 教授主持下推出 同樣具有廣泛國際影響的革新的物理教程 HPP教程的特點 面向大部分中學生 進行基礎科學和科學思想的教育 力圖改變以前所有物理教程只單純講述物理事實的弊端 教程把物理學作為人類文化發展整體的一部分來闡述 以及它們對社會發展的關系 59 4 為什么要進行STS教育 例如 在 能 這一章中 介紹了熱能和蒸汽機 瓦特和工業革命 在 氣體分子運動論 一章中 講述熱力學第二定律的統計解釋時討論了人類生態和環境污染問題 在 波動 部分介紹了噪聲 噪聲污染 在 法拉第電氣時代 一章中 分別把發電機 電燈列為一節 以它們作為典型事例討論了物理學 工業和社會之間的相互關系 在 電與社會 一節中討論了電氣化和現代文明的關系 60 61 4 為什么要進行STS教育 3 培養什么樣人才的問題隨著科學技術革命的進展 不斷地引發一些人與大自然關系的問題 處理這些關系的人 是具有什么素質 怎樣培養人才 需要培養的人是 了解科學技術及其成果并能參加涉及科學技術決策的公民 了解社會 致力于社會健康發展的科學家和技術人才 科學教育中需要STS教育的課程 62 4 為什么要進行STS教育 4 保持與生俱來的好奇心STS教育的課程可能是消除損失好奇心的一種辦法 63 4 為什么要進行STS教育 5 科學需承擔社會責任 64 MYWORKS 65 4 為什么要進行STS教育 科學家 科學倫理 人文關懷 丹麥首相拉斯穆森在中國科學與人文論壇發表演講 66 4 為什么要進行STS教育 科學對社會應具有道德責任感 科學家需要科學倫理與人文關懷 科學教師對人類的未來應分擔一種與科學一樣的社會道德責任 科學教育要產生出能提出合理建議的市民 培養他們去負責任的參與 研究 討論與科學與有關的社會問題 因此科學教育需要STS教育的課程 67 5 STS課程的基本特征 第一 課程內容的綜合性 STS課程內容的綜合性體現在兩個方面 一是科學知識的選擇不再是 學科本位 而是打破了單一學科的界限 在某一學習主題中融合了物理 化學 生物 地理等知識 體現出學科知識的融合性 二是將科學知識 技術應用和社會問題融合在一起 打破了以科學的知識 原理和命題為邏輯線索組織課程的傳統思路 體現出科學 技術和社會三個要素的密切聯系 68 5 STS課程的基本特征 STS課程關注真實的問題情境 在提供學習基本概念和過程技能的具體的社會情境中 加深對科學和技術的理解 提高學習興趣并養成正確價值觀和態度 社會調查 第二 課程的情境性和實踐性 69 6 STS教育的課程內容 課程內容國際涉及STS的內容分別是 1 科學方法的培養 2 科學態度的培養 3 科學思維習慣的培養 4 科學觀的培養 5 科學與技術之差別的認識 70 6 STS教育的課程內容 6 技術在社會生活方面的影響 7 科學技術內容具體應用的認識 8 人與自然的關系 可持續發展概念 以及科技的環境影響的認識 9 對科學之本質的理解 10 對于社會責任感的培養 11 在理解科學技術本質基礎上做出合理決策能力的培養 71 7 我國課程改革中的STS教育 在中考題中 各地的試卷都會出現關于環境保護 能源開發和利用 可持續發展方面的題目 它們以科技發展對人類生存環境影響為載體 從正反兩面向學生揭示科學技術的內在價值 72 7 我國課程改革中的STS教育 中考試題 例1 烏魯木齊是全國大氣污染最嚴重的城市之一 每年的10月15日至次年的4月15日 在長達半年的采暖期內 遍布烏市城區和郊區的成千上萬臺大大小小的鍋爐 便同時爐火升騰 每年都要燒掉800萬噸煤炭 向天空排出6萬多噸煙塵 9萬多噸二氧化硫 分攤到首府200萬市民 每人可得到3公斤煙塵 45公斤二氧化硫等來自空中的 禮物 再加上近萬輛出租車 公交車排出的尾氣 73 7 我國課程改革中的STS教育 為此 市政府和環保部門付出了很大的努力 出臺了許多的政策 假如你是環保小衛士 你會提出哪些合理的建議改善這種狀況 還首府一片藍天 至少三種答案 本例題以讓學生提出改進建議這樣的形式 使其在關注環境問題的同時 體驗和判斷社會決策 這樣的題目很好地引導了學生對STS的思考和認識 無論是對學生本身還是對未來社會的發展都將起到很好的影響 74 7 我國課程改革中的STS教育 例2 寒冷的冬天 溫室里鮮花盛開 這是因為溫室的玻璃允許太陽的熱輻射通過卻阻止室內熱量和水分的散發 從某種意義上說 地球也是一個大溫室 大氣層的對流層中水蒸氣和CO2等氣體允許太陽的熱輻射通過 阻止地表熱量的散發 從而使地表溫暖濕潤 但是 現在大氣層的對流層中CO2的含量明顯增加 引起了全球平均氣溫上升 即 溫室效應 請你舉例談談 溫室效應 可能導致哪些變化 結合實際談一談如何控制 溫室效應 75 7 我國課程改革中的STS教育 解析 溫室效應 使原有的平衡失調 會導致冰川熔化 海平面上升 地表水分蒸發加快 加劇土地荒漠化 引起氣候變化 影響農作物收成等 控制 溫室效應 可以采取植樹造林 開發和使用新能源 減少煤等燃料的使用量等措施 76 7 我國課程改革中的STS教育 例3 氣候與熱污染夏季的海邊 海風輕拂 晝夜溫差小 氣候宜人 而沙漠的夏季 白天氣溫可達60 夜晚能降到10 這是因為水的比熱容比沙石的大 水和沙石上升相同的溫度 水能吸收更多的熱量 因而 在同樣受熱的情況下 水的溫度變化比沙石小得多 水起到了很好的調節氣溫的作用 氣溫不僅受自然環境的影響 還受人造環境的影響 77 7 我國課程改革中的STS教育 城市的工業 交通和生活 每天都消耗大量燃料 燃料燃燒產生的內能 只有一部分做了有用功 大部分散失在周圍空間 成為環境熱源 電力 冶金 石油 化工 造紙等行業 它們通過冷卻水和煙筒向環境散熱 造成工業熱污染 汽車 空調 冰箱等現代化家庭設備工作時 都向環境散發熱量 城市里過多的人口散發的熱量也很可觀 大城市散發的熱量可以達到所接收的大陽能的2 5 從而使城市的溫度升高 這就是常說的熱島效應 78 1 請在文中關于 海邊晝夜溫差小 的原因的句子下面畫上橫線 2 從文中找出兩個造成熱島效應的原因 3 如何減少環境的熱污染 請你提出一條合理化建議 7 我國課程改革中的STS教育 79 評析本題以城市出現 熱島效應 為背景命題 將物理知識和社會熱點結合起來 喚起學生對國家 對社會 對環境的關注 在考查物理知識的同時 對學生進行熱愛祖國 關心社會 關注環境 愛護大自然的教育 同時培養了學生分析和解決問題的能力 7 我國課程改革中的STS教育 80 參考答案 1 水的比熱容比沙石的大 2 燃料燃燒產生的內能 只有一部分做有用功 大部分分散失在周圍空間 成為環境的熱源 電力 冶金 石油 化工 造紙等行業 它們通過冷卻水和煙筒向環境散熱 造成工業熱污染 從提高能源的利用率 合理開發利用新型環保能源 改善生態環境 減小人口密度等方面提出具體可行措施均可 7 我國課程改革中的STS教育 81 重視與科學 技術的聯系 檢測學生提出問題與解釋的能力 2005年泰安市中考題 例4 閱讀短文 2003年1O月15日上午9時 神舟五號 飛船順利升空 在繞地球飛行14圈后 返回艙于10月16日上午6時左右安全著陸 成功完成了我國第一次載人航天飛行 航天員楊利偉回憶飛行感覺說 船箭分離時 我忽然感到有一種騰空的感覺 以后 我多次在艙內飄浮起來 返航時 飛船降落傘