sts 教育与初中化学课程改革

STS 教育与初中化学课程改革

山东师范大学化学化工学院 毕华林电子信箱： bhll@263.net

STS 是科学（ Science ）、技术（ Technology ）、社会（ Society ）三个英文单词字母的缩写。STS 教育是指在现实的技术和社会环境下教授科学内容的活动。STS 教育的基本特征就是突出科学、技术与社会的相互联系，以及科学技术在社会生活、生产和发展中的应用。

一、 STS 教育产生的背景STS 教育的产生可以追溯到 19 世纪末期。在 20 世纪六、七十年代， STS 教育在一些发达国家兴起。到 20 世纪八十年代 STS 教育获得世界各国科学教育工作者的认可，成为世界科学教育改革的新趋势，对传统的理科课程改革产生了重要的影响。

STS 教育产生的背景新技术革命带来的新问题 —— 科学价值观的审视第二次世界大战之后开始的新技术革命，在造福人类社会、改善人类生活质量的同时，也给人类社会带来了许多有害的影响。

美国海洋生物学家：蕾切尔 卡森 ,1962 年出版《寂静的春天》 , 针对 DDT 的使用产生的后果，提出要关注生态环境。

STS 教育产生的背景

科学教育现代化运动的结果 —— 科学教育目标的反思 在 20 世纪六十年代进行的以强调智能和学术成就、培养科学精英为目的的科学教育改革过分强调科学概念的结构，结果造成大批学生对科学学习缺乏兴趣。

STS 教育：“科学为大众”改革理念的回应

科学教育是培养科学精英，还是全面提高公民的科学素养？20 世纪 80 年代初，“科学为大众（ Science for All ）”作为挑战科学教育的新的口号，在世界范围内受到了响应。它的目的是要使普通公民能够面对未来的科技社会，参与社会、政治和个人的决策。至此，科学、技术、社会教育的序幕真正拉开了。

二、 STS 教育的涵义要给 STS 教育下一个明确的定义是一件非常困难的事情，作为一种科学教育改革的思潮， STS涉及的内容和范围是非常广泛的。因此对于不同的人来说， STS意味着不同的事物。

STS 教育的涵义STS 教育是科学教育的核心STS 教育是激发学习科学动机的因素STS 教育为学生提供适当的科学学习背景STS 教育提供了科学认识的不同方式1987年，世界科学和技术教育研讨会上，将

STS 教育理解为“在技术和社会环境的可靠范围内教授科学内容”

1991 年，美国科学教师协会将 STS 教育教育定义为“在人类经验的背景中科学的教与学”

STS 教育的要素

科学

社会技术

学生

STS 的核心 -----学生

科学是一门有系统的学问科学通常被认为是客观反映自然界事实和规律的普遍真理的知识体系。是一门有系统的学问。现代科学观把科学视为对大自然不断前进和自我校正的探究过程，所有的科学知识都是科学探究的结果。因此，现代教育中的“科学”，不只是静态的科学结论，而且包含动态的科学过程。

科学的本质是一种探究活动

科学活动是个体运用已有的经验去探究问题，根据人类共同遵守的规则去寻求自然现象背后的本质和规律，科学活动充满了人的探索力量。科学是一种探究活动，科学的本质特征就在于向未知发起挑战，利用人类的已知探究其未知领域。

通过“做科学”来“学科学”

科学是一门生动有趣的学问，它以独特的研究方式探索大自然中各种事物和现象背后的原理和规律。科学是探究过程和知识结论的统一，学习科学的最有效的方式就是“做科学”。

技术是人类的重要活动在传统意义上，技术是一种“应用科学”，是科学知识在实践中的应用，技术被看作是科学的附属物。随着当代技术的迅猛发展，人们认识到，与科学一样，技术也是人类的重要活动之一，它在受到科学发展影响的同时，也影响着科学的发展。技术是独立存在并与科学相互平等的事物，而不是科学的附属物。

技术是一项复杂的社会事业技术是发展人类文明的强大动力，所有技术都与科学紧密相关。技术同语言、宗教、社会准则、社交和艺术一样，是人类文化系统不可分割的一部分，并且他还塑造和反映了这个系统的价值。在当今社会，技术变成了一项复杂的社会事业，不仅包括研究、设计和技巧，还涉及财政、制造、管理、劳工、营销和维修。

硫酸工业

化学反应原理的确定原料与能源的合理利用“ 三废”的处理与环境保护副产品的综合利用市场对产品的需求及发展前景综合经济效益

变化着的社会社会在不断地发生变化，人们对社会的认识也不相同。STS 教育给学生提供一种什么样的社会背景？STS 教育应该以人类社会面临的重大社会问题为背景。例如：世界饥饿和食物资源的匮乏、人口增长．空气质量下降、水资源的贫竭、战争技术的升级、人类健康和疾病、能源短缺、土地的不当使用、有害物质的排泄、核反应堆泄漏、植物和动物灭绝、矿物资源的减少。 STS 教育最为重要的任务是要学生参与社会活动，并在活动中扮演一定的角色。

社会要求价值判断

科学提供知识，技术提供应用这些知识的方法，社会则要求我们的价值观念指导我们应如何去对待科学与技术。社会需要决策。决策既以可靠的知识为基础，同时又包含着一定的价值尺度。作为科学教育的对象，学生将运用所学的知识做出决策，对世界做出解释。

STS 教育科学是通过他的应用而不是他的理论被大多数人所认识。考虑科学、技术、社会之间的关系也许比分别思考科学或技术更为重要。通过 STS 教育，让学生能够将对科学技术的理解与整个人类、环境和文化系统的复杂性结合起来，并依次为根据对未来做出决策。

STS 教育的基本特征

以学生为中心，关注学生的学习需要突出科学、技术与社会的相互联系为学生提供广泛的学习科学的背景

科学学习背景传统的科学课程中，学习科学的背景往往被忽视，教材中唯一的内容是科学的结构或者科学的发展过程。 STS 强调要为学生提供一个广泛的学习科学的背景。 1. 为学习者提供一种“真正的”的背景，让学习者感觉到科学和技术就发生在其中，从而引发他们的兴趣； 2. 为学习者提供可以引发问题的背景，但这种问题一定是学习者都可以理解或回答，或者经过简单的问题解决过程能够解答的问题。 3. 为学习者提供一种“可信的”背景，因为学习者只有在充分信任并带有热情的基础上，才可能去面对他们无法解决的问题。 这些背景为学习者准备了一个参与讨论、实验、亲身经历活动的机会。

三、 STS 教育与初中化学课程改革

STS 作为一种新的科学教育改革的思潮，重视从实际问题出发组织学习，强调学生的积极参与，使学生从科学、技术和社会相互联系的视角去认识化学问题，去思考社会问题。 STS 教育必将对以学科为中心的传统理科课程产生巨大的冲击。

制约课程改革的因素

学科社会学生

化学学科因素

从学科角度分析，课程内容的选择和编制必须反映化学学科的基本特征及学科的发展趋势，要教给学生最基本的化学观念、方法和知识。

化学学科的特征

1 化学科学是实验性较强的学科之一2 化学学科使用特定的概念和原理3 化学科学有自己的一套科学语言4 化学科学具有较强的经验性5 化学科学与工业联系比较密切

微观与宏观相联系的思维方式

微观与宏观的联系是化学不同于其他科学最特征的思维方式。离开这个基本点，就不是化学。建立对微观世界的想象力是初中化学教学不同于其他课程的特点，也是其他课程不能代替的。微观决定了宏观物质的性质，宏观物质的性质归咎于微观结构。

宏观与微观的联系

物质的性质与物质结构之间的联系是中学 化学学习的重要内容。 化学学习的三大领域： 可观察现象的宏观世界 分子、原子和离子微粒构成的微观世界 化学式、方程式和符号构成的符号世界

化学学习的三重表征

宏观表征

微观表征 符号表征

H2O

数十亿的水分子 水分子的组合 一个水分子 水的化学式

化学学习的多重联系

化学方程式： 2H2 + O2 = 2H2O

实验现象 定量关系 分子结构 反应本质

初中需要建立哪些基本的化学观念当学生将许多的事实性知识都忘掉的时候，在他头脑中还能留下什么？是观念，是方法，是思路。具体知识是形成这些基本观念和方法的载体。 元素论 物质的微粒性 物质的分类 化学反应与能量

元素论所有的物质都是由最基本的成分“化学元素”组成的。通常我们见到的物质千变万化，只是化学元素的重新组合，在化学反应中元素不变。一种元素对应于一种（一类）原子。元素在元素周期表的序号等于原子核内质子数。

物质的微粒性所有的物质都是由原子、分子、离子等基本微粒构成的，这些微粒很小很小。这些微粒是运动的，有间隔的，微粒之间存在着相互作用。在化学反应中分子发生变化，而原子不变。原子间通过化学键结合成分子。

物质的分类 混合物化学物质 单 质 纯物质 化合物

单质只由一种原子构成。化合物由几种原子构成。

化学反应与能量

化学反应遵循质量守恒定律化学反应的本质是化学键的断裂和形成化学反应都伴随着能量变化通过化学反应人们可以获得或消除物质，可以储存或释放能量

理想的氢能源循环

光催化剂

太阳能

能 量

燃料电池

2H2O = 2H2 + O2

化学科学的发展特点

20 世纪 50~70 年代化学学科发展的特点 从基本上是描述性的过渡到推理性的； 从主要是定性的过渡到定量的； 从主要是宏观的过渡到微观的； 这一变化促使中学化学课程进行提高理论，提高学习起点，删减某些化学教学内容。

20 世纪 80 年代化学学科发展的特点

环境保护 能源开发

材料研制 生命探索

化学中心科学

化学——人类进步的关键

当今，我们对化学的认识已经不能仅仅局限于化学学科本身，而应开阔视野，要站在社会发展的高度，从社会的角度来认识化学的重要作用，来认识化学教育的重要作用。 化学教育必须关注每一位公民每天都会接触到的与化学有关的社会问题，了解化学知识在社会生活中的应用。

社会因素

从社会的角度分析，化学课程内容的选择一定要贴近生活、贴近社会。 哪些社会、生活问题是与化学密切相关的？在初中化学教学中，学生需要关注那些问题？ 通过这些社会问题的学习要教给学生什么？是知识、方法、观念？ 我们必须思考：联系社会、联系生活的目的是什么？

贴近生活不是罗列物质 并不是所有的社会问题都能被人们所认识，许多社会问题的解决需要不同学科知识的综合运用，许多生活中的现象或物质涉及到较深奥的知识，这就决定了内容选择的局限性。 如果学生只是记住了生活中的一些具体的物质或者其危害，而没有形成某种意识或观念，这样的联系生活又有多大意义呢？只是增加了学生的记忆负担。例如油漆、涂料、粘合剂这些物质？

联系社会也要重视观念的形成

因此，对于社会问题的认识和思考不能寄希望于通过罗列一些生活中的物质或现象来体现，而以典型事例为主题，结合具体科学知识的学习，通过一系列的活动使学生真正认识现象背后的原因和规律，从而在思想或观念上产生真正的冲击。

酸 雨• 情景设置—— 水的 pH 值；• 大制作—— A ：公平测试香港各地雨水的 pH 值，记录并公布结果； —— B ：查找世界其他地区雨水的 pH 值，记录并公布结果；• 知识介绍——什么是酸雨（由 A.B 引出），酸雨的成因及化学反应；• 知识介绍——酸雨的影响；• 多识一点点——酸雨破坏森林最严重的一次（引出实验天地）；• 实验天地——在实验室模仿酸雨对幼苗生长的影响，得出结论；• 多识一点点——最酸的酸雨；• 测试站——有关酸雨的问题；• 资料大搜索——控制酸雨的基本方法。

学生因素 从学生的角度分析，课程内容的选择必须要重视学生的学习兴趣，要关注学生的发展需要。 学生需要什么样的化学？学生需要有趣的化学，学生需要有用的化学。

学生的职业趋向

未来的化学家对其他与科学相关的职业有兴趣的学生将要成为一般技术人员的学生未来的行政管理人员普通市民

兴趣产生于矛盾和冲突兴趣产生的根本在于学生内心的矛盾、冲突、困惑，产生求知的欲望。能否从学生熟知的事物中产生新的疑惑，而这个疑惑又是学生通过学习思考能够解决的，这样的情景才能真正激发学生学习的兴趣。就是说要使学生产 生 “这是怎么回事呢？我怎么不知道呢？”的疑惑。 因此，在课程中联系生活实际的内容一定要切合学生的知识基础，要能引发学生思考，这才能真正激发学生学习的兴趣。

“ 有用”不是“实用” 什么是有用的化学？是否了解了一些常见的物质，常见的现象，学生能解释一些生活中的事例就是有用的？ “ 有用”不是“实用”。这里我们强调的是对学生终身发展有用的，是能促进学生可持续发展的。 这些有用的内容应该是物质变化的规律、联系，应该是最基本的化学观念和思维方法。

科学课程内容选择的模型

公民的科学

行动的科学

心智探究的科学

科学课程内容的选择科学的学习单元由三部分内容组成

心智探究的科学—为喜欢科学探究的人讲授的科学知识

行动的科学—为解释社会行动而讲授的科学知识

公民的科学—为普通大众讲授的科学

金属与金属矿物 “ 心智探究的科学”部分就是使学生认识常见金属的化学性质，知道金属冶炼的反应原理；

“ 行动的科学”部分就是使学生了解金属锈蚀及其防护措施，了解金属冶炼的设备和方法；

“ 公民的科学”部分则使学生了解常见的金属矿物，认识金属材料在生产、生活和社会发展中的重要作用，知道废弃金属对环境的污染，认识回收金属的重要性。

四、化学课程标准中内容的选择双基涵义的反思

通常所说的“双基”是相对于学科更高层次的知识而言的，是进一步学习化学科学所必须的那些基础知识和基本技能。这种“双基观”重视系统学科知识的传授，重视知识量的积累。

现代“双基”的涵义

要为公民的终身学习奠定基础，而不仅仅是升入高一级学校。这些基础应包括终身学习的愿望和能力、方法等。 要为公民适应现代社会生活奠定基础。不仅有就业职能，还应有社会交往、合作、忍耐挫折等能力。

新课程标准中所倡导的化学基础知识和基本技能，是为学生的终生学习和适应现代社会生活打好基础所必需的。

“双基观”的转变

为高一级学习打基础

为终身学习打基础为适应现代生活打基础 双基观的转变

课程标准中内容选择的依据

一方面，它精心选择化学学科中最基本的核心概念；另一方面，重视从学生已有的生活经验出发，联系社会生活实际，关注学生每时每刻所接触的与化学有关的社会问题，使学生通过相关课程内容的学习，能对社会问题做出思考，并进行决策。

一级主题 二级主题

科 学 探 究 增进对科学探究的理解 发展科学探究能力 学习基本的实验技能

身边的化学物质

地球周围的空气 水与常见溶液 金属与金属矿物 生活中的常见化合物

物质构成的奥秘

化学物质的多样性 微粒构成物质 认识化学元素 物质组成的表示

物质的化学变化 化学变化的基本特征 认识几种化学反应 质量守恒定律

化学与社会发展

化学与能源、资源利用 常见的化学合成材料 化学物质与健康 保护好我们的环境

科学探究

化学与社会发展

物质的化学变化

物质构成的奥秘身边的化学物质

课程内容主题间的关系

课程内容主题间的关系

通过科学探究的方式，从学生身边的化学物质入手学习化学知识，然后应用所学化学知识解决社会问题。

从生活走进化学，从化学走向社会。 可以说，内容的选择充分体现了 STS 的观点。

具体物质知识的处理 突破传统的学科中心体系，不再追求从结构、性质、存在、制法、用途等方面全面系统地学习和研究有关的物质，而是从学生的生活经验出发，引导学生学习身边的常见物质，将物质性质的学习融入有关的社会现象和解决具体社会问题当中，体现其社会应用。

具体物质知识的处理 采用这种处理方式，一方面充分体现化学知识与社

会生活的密切联系，贯彻 STS 教育的观点；另一方面，引导学生从综合的观点去学习和认识有关的物质，使学生直接体会到了所学知识的价值，避免机械孤立地学习和记忆有关物质的知识，有利于激发学生学习化学的兴趣。

因此，虽然从表面看，化学课程标准中要求的元素化合物知识数量减少了，但联系社会生活的切入点增多了。

化学基本概念的处理

课程标准中对于化学基本概念和基本原理知识的处理，从知识点的数量上看，比过去教学大纲要求的减少了；从对概念的教学要求上看，似乎也降低了。

但标准中减少的都是一些为形成某些重要概念而“铺路搭桥”的具体的定义性概念，如化合价、电离等；降低的是对概念定义的记忆要求，如元素、原子、分子等概念，标准中不再要求记住其定义，而是从构成物质微粒的角度来认识。

化学基本概念的处理

在课程标准中，增加了对于化学核心概念和基本观念的理解，在一级和二级主题中均体现了这一要求，如“微粒构成物质”、“认识化学元素”、“物质的化学变化”、“化学反应与能量”，等等。

这些观念性主题的特征是通过其次级主题或内容标准来体现的，因此，从这个意义上讲，化学课程标准中的内容标准既是要求学生达到的课程目标，也是学生形成上位的化学观念的基础。

认识化学元素 认识氢、碳、氧、氮等与人类关系密切的常见元素 记住一些常见元素的名称和符号 知道元素的简单分类 能根据原子序数在元素周期表中找到指定的元素 形成“化学变化过程中元素不变”的观念

化学基本概念的处理 这些基本观念都是建立在一系列具体的化学知识

和概念基础之上的，它需要一个循序渐进的学习过程才能形成，而不可能仅靠一两节化学课就能达到。从这个角度分析，课程标准中对于化学基本概念的要求不是降低了，而是提高了。

它不再强调学生对概念定义的死记硬背，而是重视引导学生形成基本的化学观念，重视学生对化学核心概念的深入理解。

学生的学习与学习情景密切相关

学习与产生学习的情境具有高度的一致性。主动参与、积极探究、合作交流的学习情境有助于学生对新知识的理解。 课程标准中提供了丰富的学习情景素材。 为开展探究活动促进学生的有效学习创设了条件。

课程标准中学习情景素材的内容 标准中“可供选择的学习情景素材”包括与学习内

容相关的各种背景资料，如化学史料、日常生活中生动的自然现象和化学事实、化学科学与技术发展及应用的重大成就、化学对社会发展影响的事件等。

这些素材旨在帮助教师理解课程目标，教师可在相关主题的教学中利用这些素材来创设学习情景，充分调动学生学习的主动性和积极性，帮助学生理解学习内容，体验化学与技术、社会的紧密联系，引导学生认识化学在促进社会可持续发展中的重要作用。

主题、活动、情景的关系 主题、活动、情景这三个部分并不是完全孤立的，而是一种“你中有我，我中有你”的关系。其中任何一部分都需要其他部分的支撑才能实现全面提高学生科学素养的课程目标。 在与学生已有经验密切联系、生动有趣的学习情景中，通过多种多样的科学探究活动，学习有关的主题内容，从而达到培养学生科学素养的课程目标。

主题、活动、情景的关系

主题

情景

活动

重视创设学习情境 建构主义心理学认为，有效的学习只能发生在学习者已有的经验与学习的环境相互作用时，教学应提供与学习者的“生活知识或概念”相接近的背景，使学习者有机会自己进行思考和建构。因此，如何为学习者提供一个有效的学习情境，是课程编制和教学中必须高度重视的问题。