摘要：科學探究是科學教育的核心，技術(shù)設(shè)計是技術(shù)教育的核心，兩者在STS的問題解決中有機整合在一起?？茖W探究活動與技術(shù)設(shè)計活動互相支持和促進，在發(fā)展學生科學探究以及技術(shù)設(shè)計能力的同時，學生掌握的科學方法可以用來有效地解決社會和日常生活中的問題；促進學生深刻地理解科學、技術(shù)以及社會的關(guān)系；培養(yǎng)學生對社會的關(guān)心，改變個人發(fā)展與社會背景相脫離的情況。
關(guān)鍵詞：科學探究；技術(shù)設(shè)計；STS教育
中圖分類號：G633.98 文獻標識碼：C
作者簡介：周仕東（1971—），東北師范大學課程與教學論博士研究生，主要研究科學教育；鄭長龍（1964—），東北師范大學教授，博士生導師，主要研究化學教學論和科學課程論。
一、科學教育與技術(shù)教育：從分離走向整合
20世紀80年代以來，科學教育的發(fā)展方向發(fā)生了明顯的轉(zhuǎn)變。學校科學教育已不再是以往的“純”科學教育了，而是融技術(shù)教育和注重科技應用于一體的新的科技教育。[1]國際科技教育，通常有兩種做法：一是科學教育和技術(shù)教育彼此分離，單獨進行；二是彼此聯(lián)系，開展STS教育。本文主要討論后者。
將發(fā)展學生的科學素養(yǎng)作為科學課程的目標得到了廣泛的認可。例如，《美國國家科學教育標準》中規(guī)定的科學素養(yǎng)內(nèi)容包含了“科學和技術(shù)”主題，我國《全日制義務(wù)教育科學（7—9年級）課程標準（實驗稿）》在內(nèi)容標準中也設(shè)置了“科學、技術(shù)與社會的關(guān)系”主題，我國其他科學課程（如物理、化學、生物以及地理）標準中也都涉及了科學、技術(shù)與社會的內(nèi)容。
科學與技術(shù)有著明顯的區(qū)別和聯(lián)系。區(qū)別之處在于：科學是發(fā)現(xiàn)、研究“是什么”“為什么”問題；而技術(shù)是發(fā)明、研究“做什么”“怎么做”問題。它們之間的聯(lián)系在當今世界顯得更為突出，科學和技術(shù)并稱為“科技”，一體化的趨勢日趨明顯?？茖W的發(fā)展離不開技術(shù)的支持，技術(shù)的進步與創(chuàng)新也離不開科學的發(fā)展。（在古代，科學與技術(shù)的發(fā)展雖然有一定的相互關(guān)系，但更多的是彼此分離。例如，1760年至1860年的英國工業(yè)革命被認為是“科學家與工業(yè)過程的設(shè)計者幾乎沒有思想的交流”的時代。[1]
同科學與技術(shù)的關(guān)系一樣，當代的科學教育與技術(shù)教育也從分離逐步趨于一體化。這實質(zhì)上是一種文化上的整合，是科學文化、技術(shù)文化這兩種亞文化在社會文化背景中的一種整合。這種整合是科學、技術(shù)以及科學教育與技術(shù)教育內(nèi)部發(fā)展規(guī)律與社會外部需求共同作用的結(jié)果。
當前國際科學教育的核心是“科學探究”，技術(shù)教育的核心是“技術(shù)設(shè)計”。兩者的整合體現(xiàn)在STS的問題解決中。
二、STS問題解決中的科學探究與技術(shù)設(shè)計
從20世紀60年代末以來，科學教育逐步轉(zhuǎn)變到關(guān)于個人以及社會發(fā)展等問題上來。
赫德（Hurd，1958年）是在《科學素養(yǎng)：對美國學校的意義》一書中第一個討論科學素養(yǎng)的思想的人之一。他認為科學素養(yǎng)意味著理解科學和社會的一致性。為了完成科學素養(yǎng)的目標，科學教育應采取廣泛的內(nèi)容，科學教學除了智力方面外，教授倫理和社會價值觀是重要的。事實上，對赫德來說，對普通教育目的的科學教學而言，科學的社會內(nèi)容是唯一適合的內(nèi)容。[2]
詹姆斯·卡拉格（James Gallagher）是正式建議科學教育應定向于STS主題的第一人，他于1971年在以題為“科學教學的廣域基礎(chǔ)”的文章中談到60年代的課程僅注重了科學概念和過程，這是對科學認識的局限性所致。他認為學生應如同熟悉科學知識和過程一樣熟悉科學的各種社會關(guān)系。
1982年，美國國家科學教師協(xié)會（NSTA）董事會通過了一個題為“科學—技術(shù)—社會：20世紀80年代的科學教育”的新宣言。20世紀80年代中葉科學教育文獻中出現(xiàn)了大量的關(guān)于STS主題的討論。
STS教育支持者認為，科學教育應是人文主義的，有價值取向的，而且與大范圍的個人的、社會的和環(huán)境的關(guān)注相關(guān)。課程內(nèi)容的邏輯基礎(chǔ)是社會問題。內(nèi)容的選擇不應根據(jù)學科的價值而應根據(jù)它在幫助學生處理真實情景中的問題時的應用。豪夫斯坦和耶格（Hofstein & Yager）認為，20世紀60年代課程改革者的假設(shè)“如果科學以科學家所理解的方式展現(xiàn)出來，它將必然引起全體學生的興趣”是錯誤的，那些學科中心課程只是促進社會局部的發(fā)展，而社會問題法將會吸引更多的學生。
以解決現(xiàn)實社會問題作為科學教學的切入點，是對傳統(tǒng)機械的科學范式的挑戰(zhàn)。20世紀科學技術(shù)的發(fā)展表明，世界上的一切事物和它們之間的相互作用構(gòu)成了世界的整體。但長期以來，人們一直把科學和技術(shù)的特性（科學提出了對自然世界的解釋，技術(shù)提出了人們改造環(huán)境時遇到問題的解決方案）用“兩分法”的方式予以處理?！皩嶋H上，這兩種特征完全可以以一種平行或者同一的方式結(jié)合在一起，相互促進，更好地發(fā)揮它為人類服務(wù)的功能……STS教育試圖架起溝通科學和技術(shù)的橋梁，它能夠展示在社會背景下科學和技術(shù)的功能，有助于人們理解科學和技術(shù)結(jié)合的社會意義，也有助于人們重新認識科學與技術(shù)、科學與社會、技術(shù)與社會的關(guān)系?！盵3]
現(xiàn)實生活中的問題以及社會發(fā)展中的重大課題，往往都具有綜合性。為了實現(xiàn)對這些問題的解決，需要科學探究以及技術(shù)設(shè)計的共同協(xié)作。
（一）STS中的科學探究
20世紀50年代末60年代初的理科現(xiàn)代化運動的目標是培養(yǎng)科技精英，課程內(nèi)容是使學生掌握學科的基本結(jié)構(gòu)，學習的方式是科學探究。但從20世紀80年代以來，科學教育的范式發(fā)生了明顯的轉(zhuǎn)變，目標從培養(yǎng)少數(shù)的精英轉(zhuǎn)變?yōu)榕囵B(yǎng)全體學生的科學素養(yǎng)，課程內(nèi)容從掌握學科的基本結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)閷W習STS教育內(nèi)容。
在STS教育中，科學知識是用來回答關(guān)于日常生活中人們所遇到的重要問題的，而不是回答關(guān)于純理論性的科學問題?？茖W被認為是重要的社會力量，而不僅僅被理解成一系列的抽象原則。
在STS教育和科學素養(yǎng)體系中，科學探究與個人和社會發(fā)展密切相關(guān)并被重視?！疤骄渴前l(fā)展其他標準所要求的理解力和能力的基礎(chǔ)。從‘科學探究標準’到‘科學的歷史和本質(zhì)標準’的漸進過程中，科學的個人和社會方面日益得到強調(diào)。”[4](104)
在STS以及科學素養(yǎng)中，“科學探究在學生活動的最終選擇和組織中是科學教育的基礎(chǔ)以及控制原則”。[4](105)它與理科現(xiàn)代化運動中的探究有所不同，科學探究的目的是促進科學素養(yǎng)的發(fā)展，主要內(nèi)容是STS問題，主體是全體學生，它不僅僅作為一種教與學的方式，同時也是教育目標和教學內(nèi)容。
科學探究包含提出問題、制訂計劃收集資料、整理資料、得出結(jié)論、表達與交流等多個要素。根據(jù)實際情況，可以涉及不同的要素組合。不同的要素組合，可產(chǎn)生不同的探究過程。一般來說，科學探究經(jīng)歷以下過程。（如圖1所示）
在學習過程中，雖然強調(diào)科學探究的學習方式，但并不忽視用其他方法進行學習的價值。進行閱讀以及講授與探究并不矛盾。但僅僅通過講解、閱讀以及展示等方式進行學習是不夠的。在STS問題解決中，沒有什么方式可以簡單地替代學生親自動手、動腦的探究活動。
（二）STS中的技術(shù)設(shè)計
《美國國家技術(shù)教育標準》中規(guī)定，技術(shù)教育的基本內(nèi)容包括：技術(shù)的本質(zhì)、技術(shù)和社會、設(shè)計、應付技術(shù)世界所需的能力、設(shè)計世界等。[5](14)
設(shè)計對于技術(shù)的重要性，就像探究對于科學、閱讀對于語言藝術(shù)一樣。[5](88)
同科學探究具有要素一樣，技術(shù)設(shè)計也具有要素，基本包括以下五個要素：提出問題、設(shè)計方案、實施解決方案、評價方案和交流。在技術(shù)設(shè)計的過程中，并不是每項任務(wù)的解決都包括所有的要素，同時，也沒必要按固定的順序進行實施。技術(shù)設(shè)計的基本循環(huán)如圖2所示。
在STS中，并不涉及技術(shù)教育的全部內(nèi)容。在《美國國家科學教育標準》內(nèi)容標準的“科學與技術(shù)之標準”主要包括以下內(nèi)容（見表1），并指出，在科學素養(yǎng)中所涵蓋的技術(shù)教育的內(nèi)容，不是全部的技術(shù)教育標準，而是強調(diào)與設(shè)計過程有關(guān)的能力，強調(diào)對科學事業(yè)以及它與技術(shù)的各種聯(lián)系的理解。[4](106)
我國《全日制義務(wù)教育科學（7—9年級）課程標準（實驗稿）》內(nèi)容標準中的第五專題“科學、技術(shù)與社會的關(guān)系”包括：科學史、技術(shù)設(shè)計和當代重大課題等3個主題。并指出：技術(shù)設(shè)計是技術(shù)活動的核心環(huán)節(jié)。在科學課程中，并不設(shè)置獨立的技術(shù)設(shè)計章節(jié)，但在一些科學探究中會涉及教具、儀器的制作、解決實際問題方案的制訂等，這實質(zhì)上都涉及技術(shù)的問題。因此應將有關(guān)技術(shù)設(shè)計的教育有機地貫穿其中。［6］由此可知，在重視科學教育情景化的時代，引入技術(shù)教育的核心目的是把學生引入技術(shù)設(shè)計的世界，通過進行技術(shù)設(shè)計活動來學習科學理論，培養(yǎng)學生設(shè)計解決現(xiàn)實生活中問題的能力、理解科學、技術(shù)與社會關(guān)系的能力。
（三）STS問題解決中科學探究與技術(shù)的整合
STS教育強調(diào)對現(xiàn)實生活有關(guān)問題的解決。這里的“問題”是“兩貼近”的，即貼近生活和貼近社會，而不是簡單的理論聯(lián)系實際，教學的起點應該是來源于學生日常生產(chǎn)生活中的問題以及影響當今社會發(fā)展的重大主題（農(nóng)業(yè)、能源、信息、資源環(huán)境、人體與健康以及材料六個領(lǐng)域）。在問題解決中，學生試著通過各種方法（如進行解釋說明、征求意見、實驗、達成共識、運用資料來支持解釋、作出明智的判斷等）解決問題，在此過程中，與問題有關(guān)的科學知識、概念和技能可以得到發(fā)展和鞏固；而且，這一過程也能更好地說明科學、技術(shù)和社會間的相互關(guān)系。
圖3表示了科學、技術(shù)和社會之間的聯(lián)系以及它們對教學的指導意義。通過幫助學生把科學與技術(shù)、社會聯(lián)系起來，可以同時促進學生在這三個領(lǐng)域的學習。
由圖3可知，從宏觀意義上講，科學探究活動與技術(shù)設(shè)計活動互相支持和促進（在某些具體情況下，兩種活動也可以單獨進行）；“社會應用中的解釋與解決方案”以及“以解釋和解決方案為基礎(chǔ)的個人行為”是科學探究活動以及技術(shù)設(shè)計的終點，實際上，它們也是當前科技教育活動的最終目的。同時，探究活動中的起點──“疑問”以及技術(shù)設(shè)計活動的起點──“難題”也毫無例外地來源于社會和個人的生活。在STS教育價值取向中，科學和技術(shù)是改善社會的工具，是人類文化的一種形式，是個人發(fā)展的文化資本。STS教育把科學（科學探究）與技術(shù)（技術(shù)設(shè)計）有機地整合在一起，來努力“調(diào)節(jié)和消除科學和技術(shù)兩種文化之間的差距”。具體有兩種做法：一種是以科學探究為核心，結(jié)合有關(guān)的技術(shù)內(nèi)容；另一種是以技術(shù)設(shè)計為核心，用有關(guān)的科學原理作適當?shù)慕忉尅＿@些設(shè)計的主題的主要目的是試圖將科學和技術(shù)有效地結(jié)合起來，以促進學生對科學和技術(shù)之間關(guān)系的認識和理解。但是，在實施過程中，不應該理解為從科學的角度談技術(shù)，也不應該從技術(shù)的角度探究科學，而更應該從社會以及文化的角度來審視科學技術(shù)的關(guān)系，讓學生真正地理解科學技術(shù)是一種具有社會和文化意義的事業(yè)。
通過把科學探究和技術(shù)設(shè)計整合在一起，在發(fā)展學生科學探究以及技術(shù)設(shè)計能力的同時，所掌握的科學方法可以有效地用來解決社會和日常生活中的問題（早在20世紀早期，對科學課程中科學方法目標關(guān)注的重要原因之一就是因為它有助于解決社會和經(jīng)濟問題）；可以發(fā)展學生深刻地理解科學、技術(shù)以及社會的關(guān)系；可以培養(yǎng)學生對社會的關(guān)心，改變個人的發(fā)展與社會背景相脫離的情況，把個人看成是進行社會決策的最基本的單位，充分考慮到個人意識和社會意識之間的關(guān)系。
綜觀歷史，科學素養(yǎng)與STS教育是密不可分的，科學素養(yǎng)是各個方面高度整合的集合。同以往相比，科學教育不僅僅是目標名稱發(fā)生了變化，也不僅僅是目標緯度發(fā)生了變化，更大、更深的變化在于科學教育范式的變革。如何把科學教育的核心──科學探究與技術(shù)教育的核心──技術(shù)設(shè)計有機地整合起來，凸現(xiàn)STS教育理念是發(fā)展學生全面科學素養(yǎng)的關(guān)鍵所在。
* 本文受到全國教育科學“十五”規(guī)劃重點課題（CHA030055）資助。
① 資料來源：Arthur A.Carin,Joel E.Bass.Teaching Science as Inquiry［M］.New Jersey:Merrill Prentice Hall,2001:31.
參考文獻：
［1］丁邦平.論國際科學教育的范式轉(zhuǎn)化──從科學教育到科技教育［J］.比較教育研究，2002，（1）：1—6.
［2］Bybee R W,DeBoer G E.Research goals for the science curriculum［A］.D L Gabel.Handbook of Research on Science Teaching［C］.
［3］孫可平.STS教育論［M］.上海：上海教育出版社，2001.217.
［4］National Research Council,National Science Education Standards［S］.
［5］國際技術(shù)教育協(xié)會.美國國家技術(shù)教育標準──技術(shù)學習的內(nèi)容［S］.黃軍英，等，譯.北京：科學出版社，2003.
［6］中華人民共和國教育部.全日制義務(wù)教育科學（7—9年級）課程標準（實驗稿）［S］.北京：北京師范大學出版社，2001.42.
（責任編輯：劉大同）
