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摘 要:STS是科学(Science)、技术(Technology)、社会(Society)的英文缩写,是近年来我国生物教育改革中形成的一种新的教育构想。它强调的是科学、技术与社会三者之间的关系。本文主要通过阐述STS教育的理论内容,并在细致分析高中生物新课程标准下的《生物技术实践》教材的基础上,结合具体的教学实践、教学内容和教学设计来探讨STS教学策略的施行,包括教学内容的精心组织策略、教学环节的有效利用策略、教学方法的合理选择策略等教学策略,最后通过讨论指出实行STS教学策略时应注意的问题。

 

关键词:STS;高中生物技术实践;教学策略

 

一、问题的提出

 

传统的教育观是一种专业化、系科化的范式,其主要特征是自然科学和社会科学的割裂,科学技术理论与社会实践脱节,其结果是学生的片面发展。STS的教育观则截然相反,它是交叉学科的范式,其显著特点是自然科学和社会科学的联系和整体化,科学技术和社会的密切结合;其宗旨是培养具有科学技术素养,全面发展的一代新型公民[1]。所谓科学技术素养,不仅指能理解基本科学技术的术语和概念,能理解科学研究的过程和方法,更重要的是指能真正地理解科学技术和社会的相互关系[2]。目前我国正在进行新一轮的生物课程改革,《高中生物新课程标准》提出了这样的课程目标:了解并关注生物学知识在生活、生产、科学技术发展和环境保护等方面的应用[3]2003年出版的全日制普通高级中学生物教科书(选修1)──《生物技术实践》模块重在培养学生设计实验、动手操作、收集证据等科学探究的能力,增进学生对生物技术应用的了解,帮助学生更深入地理解生物科学技术在社会中的应用[4],这与培养公民的科学技术素养是一致的。因此,研究高中生物技术专题的STS教育的教学策略有着十分重要的意义:1.充分发挥“生物技术实践”模块的教学功能,让学生有机会真正通过自主的思考进行实践活动;2.充分发挥学生个性,开阔学生的科学视野,促进学生在现实生活的背景下学习生物学,紧密联系现实生活和现代科技的进展;3.让学生像科学家一样去参与实践,发现真理。在这一过程中,形成教师为主导、学生为主体,学生主动、合作和探究性学习成为主流的局面,进而发展提高学生的科学技术素养。

 

二、关于STS教育

 

(一)STS的定义

 

STS是科学(Science)、技术(Technology)、社会(Society)的英文缩写,STS思想不仅是教育对现代科学技术与社会经济发展的作用以及三者关系日益紧密的适应,还在于STS教育对学生科学素质教育的作用是十分显著的[5]。首先应指出的是:STS中的科学(Science)是指自然科学,“客观地、实证地描述自然事物的规律或者规则”[6];技术(Technology)是指“客观的物质手段与人类主观创造精神因素相结的产物”[7]STSSTS教育是有区别的:把STS这门学科的研究成果应用到基础教育领域中,实现教育功能与价值,这就属于STS教育。

 

现在世界各国的STS教育还都在实施之中,由于不同的学者对STS的认识和理解不同,因此对STS教育定义还是众说纷纭:比如美国国家科学教师协会(NSTA)认为“STS教育是在人类经验背景中科学的教和学”[8];克鲁姆哈特和古德将其看成是“为学习知识、过程以及达到职业目标提供了学习背景”[9];耶格将STS定义为“将技术当作科学与社会之间的桥梁;以地方、全国或全球性与科学有关的社会问题来设计科学课程,让学生对这些与科学有关的社会问题产生兴趣及好奇心,而以科学的态度、科学的探究过程和科学的概念知识寻找解决的问题的途径,让学生产生创造力并应用于社会上”[10];而我国有学者曾将STS定义为“一门新兴的交叉学科”或“新兴的、综合的交叉学科。”

 

尽管对STS定义没有明确的定义但是有一点可以确定:STS教育是强调把科学教育和当前的社会发展、社会生产和社会生活紧密结合起来,在STS教育思想指导下的科学教育强调手脑并用,学做合一。既考虑当代科学技术发展对教育提出的要求,又研究社会成员对现代和未来社会生产、社会生活发展做出决策[11]。总之,STS教育要突出的是科学、技术和社会之间的关系,即教育、教学内容的出发点不是科学技术本身,而是三者之间的关系。

 

(二)国内外STS教育研究

 

1.国外STS教育研究现状

 

STS起源于英美国家。英国正式有系统地展开大学的STS课程大概起源于19671970年之间[12]。英国始创“社会中的科学”,“社会范围中的科学”等项目,编写了补充课程教材。该课程采用了从社会问题中扩充课程资源、扩大科学知识的方法,因而突破了以往把社会问题纳人某个学科定向的框框。70年代后期和80年代,一些国家出现了将科学技术与社会联系在一起的课程和教材,逐渐发展成典型的“科学·技术·社会”,开始进人STS时期,此时典型的教材有英国的“社会中的科学与技术”。西方发达国家通过编写相关的STS教育教材,力图把STS教育教学理念贯穿其中。1986年美国编写了《社会中的化学》,课程通过强调化学对社会的影响,增强学生的读写能力;英国的《社会中的科学》、《索尔特化学课程》、《学校中社会范围的科学》;澳大利亚的《普通科学》、《自然界的人》;荷兰的《社会中的物理》等等都是在整个科学教育界颇具影响的STS课程。70年代后期和80年代,一些国家出现了将科学技术与社会联系在一起的课程和教材,逐渐发展成典型的“科学·技术·社会”,开始进人STS时期。

 

2.国内STS教育研究现状

 

在我国提出STS教育是20世纪80年代。据文献记载,改革开放后我国的STS教育活动,最早有1982年王觉非的文章《STS—英国学校中的一门新课》[13]198510月下旬至11月上旬联合国教科文组织亚太地区教育办事处和中国联合国教科文组织全国教育委员会委托中央教育科学研究所举办了中学理科教师能力研讨会[14]。与会的近百名大中学校理科教师对中学理科教学的指导思想、理科教学改革以及理科教师能力等问题做了深入探讨。此次会后提出了STS教育在我国的试点实施。如北京师大附中开设了《人与环境》、《生物实验技术》等选修的课程,一些大城市中学开始了综合理科或综合文科的试点。1991年,国内第一部研究STS教育的著作《STS教育的理论和实验》出版了。同年,“理科教育中的STS研究”被列人了全国教育科学“八五”教委重点研究课题。那年还在上海召开了第七届国际科学教育协会亚洲地区STS研讨会,中国代表向出席的160位中外专家介绍了中国进行科学、技术与社会教育的方法。1992年,浙江教育出版社出版了由袁运开、顾明远主编的《STS辞典》。1993年,中国社会科学院STS研究中心成立。1995年,在湖北当阳举办了全国STS教育专题研讨会。1997年,举行了STS教育研究的阶段总结表彰会。此后,我国STS研究和STS教育的理论与实践研究以不同的形式全面展开,STS教育理论研究著作和STS教育教材也开始出版。我国义务教育的一些教材,正在向雏形的STS课程和综合性课程发展。

 

三、STS教学策略

 

根据现行的高中生物新课程标准和时代发展的要求,如何行之有效地对生物技术实践这一模块实施教学并将STS教学策略渗入到课堂中去呢?以下,笔者就结合人教版高中《生物技术实践》模块的具体教学内容和教学设计来探讨和研究该模块中的STS教学策略。

 

(一)教学内容的精心组织策略

 

教学内容是实施教学的基础,组织好教学内容,是有效实施STS教育教学策略的关键之一。高中生物新课程下的《生物技术实践》模块确定了四项二级主题,包括“微生物的利用”、“酶的应用”、“生物技术在食品加工中的应用”和“生物技术在其他方面的应用”方面的具体内容标准。同时也提出了一系列的实践活动建议,这些活动充分体现了实践性、基础性和技术性。活动内容包括实践性和基础性很强的“进行微生物的培养和分离”、“测定某种微生物的数量”等活动,也包括密切联系技术的“探讨酶在食品制造和洗涤方面的应用”、“研究从生物材料中提取某些特定的成分”、“运用发酵食品加工的基本方法”、“尝试植物的组织培养”等活动;活动内容涉及“微生物学”、“生物化学”、“生物技术”等多学科领域的技术。本模块特别注重生物科学知识和生物技术的关系,强调通过运用技术和操作实践,了解生物科学和技术在生活、生产、科学技术发展和环境保护等方面的应用;正确认识生物科学和技术的本质,理解生物科学、技术和社会的关系[15]

 

以下是笔者对本模块的教学内容的简要分析。

 

1.微生物的利用

 

 

2.酶的应用

 

 

3.生物技术在食品加工中的应用

 

 

4.生物技术在其他方面的应用

 

 

由此看来,教师首先要对生物──社会问题有敏锐的观察力,善于发现和捕捉,并把它纳入到相关的教材中,如让学生及时了解生物科学技术的新进展,加强与工农业生产密切相关的知识和技能教育,加强与个人、家庭、社会生活密切相关的知识和技术教育。并且在授课过程中注意强调三种关键:一是在讲述生物学事实、概念和原理时,要渗入有关的生物技术、成果及相关的社会知识,使学生在学习理论知识时,了解这些知识在实际生活中的应用;二是在讲述生物技术内容时,阐述其所蕴含或应用到的生物学原理,并指出科技发展史上这一技术的出现对科学进步所产生的推动作用以及对社会发展所产生的正负影响;三是讲述社会发展和社会问题时,指出社会实际的各个方面分别用到了哪些生物知识和生物技术,并指出社会发展和社会问题的出现,如何成为根本动力推动了生物科技的发展[16]

 

(二)教学环节的有效利用策略

 

课堂教学通常包括导课、呈现新知、知识巩固和应用、结课等基本环节。充分利用课堂的各个环节渗透STS内容,可起到“春风化雨,润物无声”的教育效果。

 

1.课前五分钟演讲,增强STS意识

 

在教学过程中建立课前五分钟由学生演讲的制度,面向全体学生,每人都有参与的机会。课前教师要求学生结合课程内容中的主要知识点,自行收集与此知识点相关的科学前沿动态、科技成果、科学技术作用于社会的实例等方面的资料,这样做开阔了学生的视野,养成了看书读报、上网搜集资料以及学习科学知识、关心科技成就、了解科学技术在社会生活中的作用的良好习惯,培养了学生对生物—社会问题的意识和敏感性。例如,在《测定微生物的数量》的教学中,笔者曾要求学生收集了自己日常生活、学习的主要环境──校园和教室中存在的微生物种类的资料,并让他们讲述了各种不同微生物对环境和健康的影响,以及如何结合或利用所学的知识来提出控制或减少有害微生物(如:细菌)对环境清洁影响的措施,从而增强了环保和卫生健康意识。

 

另外,学生在演讲中提到空气中的微生物(细菌)的含量与空气流通量、人群密度、植物分布等有关。于是,笔者在此基础上要求学生提出如何结合或利用所学的知识来提出控制或减少有害微生物对环境清洁影响的措施,在这里学生提到了以下几点:

 

如:植物不但可以吸附灰尘和细菌,有的还能分泌抗生素起到杀菌作用;而人群越密集的地方,空气越不流通的环境,细菌的含量就相对较高。要减少室内空气中的细菌,必须要经常打开窗户保持室内空气流通、空气新鲜,最好能适时、适度消毒;植树造林可有效净化空气甚至杀灭细菌。因为空气中含有的细菌多半是从人身上、呼吸道、口腔以及人的活动带来的,所以养成讲究个人卫生和保护环境卫生的良好习惯,也很重要。

 

笔者认为,此节课课前五分钟演讲中学生不但了解了关于微生物种类的知识,而且明确了微生物对环境、对健康、对社会生活不利的一面。又提出了借助植物的“功效”,采用植树造林的方法来灭菌的措施。学生通过对知识、环境、健康、科技措施间的关系的深入理解和体会,增强了学生的STS意识。

 

2.导课和结课中渗透STS的精神

 

导课和结课是课堂教学中两个引人注目的环节,精彩的导言和结语会引人入胜,回味无穷,给学生留下深刻的印象。在导课和结课中渗透STS,其教育作用不可忽视。

 

1导课中的STS

 

渗透STS的导课方式,最常用的是“激趣导入式”。教育心理学指出,情感是追求真理的动力,是智力发展的重要因素。积极的情感是人的认知活动的内驱力。教师把生物科技或社会问题作为导入,易于激发学生积极的情感,引起学生兴趣,而兴趣是求知的先导。

 

例如,在“微生物的利用”这一专题的教学中,教师可以向学生介绍(或由学生收集资料自行介绍)“固氮微生物在农业生产中的功勋”这一有趣的材料来导入本专题──“生物固氮在农业生产中具有十分重要的作用,作物从土壤中要吸收大量的氮素,土壤氮素每年都需要大量的补充。可以施用氮肥,也可以生物固氮。对豆科植物进行根瘤菌的拌种,是提高豆科作物产量的一项有效措施。用豆科植物进行做绿肥可以明显增加土壤中的氮素含量。另外,据估计,全球每年大约需要1.75*108,其中豆科植物共生菌固氮约5500*104吨。豆科植物有了氨,就能进一步将它合成氨基酸和蛋白质了……”这样,通过介绍生动、有趣的关于生物科学知识在实际农业生产中的实例,使学生了解到科学知识的发展在科技和社会中的巨大贡献,从而有机地在课堂中渗透STS的精神,并激发学生对生物学知识的学习兴趣,可谓一举两得。

 

2结课中的STS

 

成功的结课,不仅可以对教学内容或教学活动起到系统性概括、画龙点睛和提炼升华的作用,而且可以对学生的后续学习产生重要影响。渗透STS的结课方式,最常用的是“激励结语式”,即全课结束前,在总结归纳所学知识的基础上,将所学知识引向未解的科技之迹或亟待解决的社会问题,拓宽学生的知识面,引发探究兴趣,激励学生爱好生物学,为造福人类作贡献。

 

例如,在“微生物的利用”专题的教学结尾,可引用与导课内容相关的材料来结课,以形成首尾呼应──例如:教师可采用设问“如果小麦、水稻也能自行固氮,将给人类带来哪些方面的好处?如果小麦、水稻也能自行固氮,那么人类可以减少农田施用氮素化肥的费用,降低粮食的生产成本,而且可以减少氮素化肥的生产,这既有利于节省能源,又有利于避免出现过量施用氮素化肥而造成水体富营养化。遗憾的是,这样的实验至今还没有获得成功,科学家还在为实现生物固氮工程这一令人向往的目标而不懈努力。如果有一天,人类能够完全搞清,并能控制生物固氮过程,这将给农业生产带来翻天覆地的变化……”从而使学生认识到科学技术服务社会(STS)给社会带来的价值,激发了学生热爱生命科学,为科学事业奋斗终生的理想,为“科学──技术──社会”三者之间相互推动发展做出贡献的动机,在教学中真正渗透了STS的精神。

 

3.知识巩固和应用中理解STS的实质

 

学生的学习遵循着“感知──理解──巩固──应用”的认知规律。其中的巩固知识,就是记住和保持所学的知识,以及必要时的回忆和再现;应用知识,是抽象知识具体化的过程[17]

 

以下,笔者根据《生物技术实践》模块中的《制作泡菜》一节来具体谈谈这一问题。

 

1知识巩固中的STS

 

泡菜的制作原理主要涉及到微生物的发酵作用、食盐的高渗透压作用、蛋白质的分解作用及其他一系列的生物化学作用,抑制有害微生物的活动和增加产品的色、香、味,这就需要巩固有关知识:

 

①乳酸发酵:乳酸发酵是蔬菜腌制中最主要的发酵作用,几乎所有的发酵性蔬菜腌制品都存在乳酸发酵过程。引起乳酸发酵的乳酸菌一般以单糖和双糖为原料,主要生成物为乳酸。发酵总反应式为:C6H12O6→2CH3CHOHCOOH

 

②酒精发酵:蔬菜的腌制过程中,由于附着在蔬菜表面的酵母菌活动的结果而产生乙醇。其总反应式如下:C6H12O6→2CH3CH2OH+2CO2

 

③醋酸发酵:由于好气性的醋酸杆菌和其他细菌的活动,酒精会被氧化成醋酸。反应可以用下列反应式表示:CH3CH2OH+O2→CH3COOH+H2O

 

在上述发酵过程中,最主要的产物是乳酸,还有乙醇、醋酸、二氧化碳等。酸和二氧化碳能使环境中的pH降低,乙醇具有防腐作用。这一切都能起到抑制微生物活动的作用,从而达到防腐目的。

 

教学中教师帮助学生通过对相关知识的巩固以及了解其原理在实际生产中的应用,引导学生建立将知识与生产相联系的观点,使学生在此过程中对构建在基础知识上的STS的实质有了一定的了解。

 

2知识应用中的STS

 

生物技术专题中的“STS”教育,应从学生的日常生活经验出发,广泛联系生活、社会中的现实问题,实现知识的主动构建和有意义构建,使学生能认识到科学的价值,应用知识的增加,开阔了学生的知识视野,使学生看到了科学知识在生产及生活中的应用。

 

例如:泡菜的制作过程:按照清水与盐的质量比是4:1的比例配置盐水。将盐水煮沸冷却。将经过预处理的新鲜蔬菜混合均匀,装入泡坛内装至半坛时,放入蒜瓣、生姜及其他香辛料,继续装至八成满,在徐徐注入配置好的盐水,使盐水没过全部菜料,盖好坛盖。在坛盖边沿的水槽中注满水,以保证坛内乳酸菌发酵所需的无氧环境。在发酵过程中注意经常补充坛中的水,发酵时间的长短受室内温度的影响。

 

通过泡菜制作这一具体的课堂实验实践,使知识得以在新情境中应用,学生对知识的理解会更加丰富和深刻,记忆会更为牢固和精确,同时可训练生物学基本技能,并使学生将科学知识与社会生产,社会生活等紧密结合,理解STS的实质。

 

(三)教学方法的合理选择策略

 

教学方法是为了达到教学目标,师生进行有序的相互联系的活动方式。现代一切启发式的教学方法当然都适用于STS模式,但是,由于STS教育是与传统教育全然不同的一种教育模式,它在教学方法上又有一些特殊要求:一是尽可能多地接触与科学有关的社会生活实际,包括日常生活、生产部门,社会经济活动,等等;二是强调参与性,鼓励学习者在社会生活的实践中主动地、有预见性地学习有关的科学与技术,并学习如何处理科学技术与特定的社会的相互联系。因此,在运用STS模式时,下列几种教学方法将会收到较好的效果。

 

1.创设问题情景,了解STS之间的关系

 

当今社会已进入科学技术发展日新月异、知识积累和更新日益加快的信息时代,以“知识教育”为核心的教育模式,日益暴露出不适应性和局限性,学校教育应该向以提高学生思维能力、培养学生创新精神为核心的教育模式转变。课堂上的问题情景教学是当前比较适合我国国情的一种教学模式。问题情景教学模式与讲授式不同。讲授式教学是教师以语言为主向学生系统地传授知识的教学模式。讲授式教学过于强调学科知识的结论性和接受性,易束缚学生的思维;易削弱知识技能的教学和能力的培养;课堂上师生沟通方式单调,课堂气氛沉闷。问题情景教学是以学科知识为教学内容,创设问题的情景,引发学生产生认知上的冲突。问题情景教学,学生不是被动的知识接受者,而是积极的信息加工者。课堂教学过程应该是让学生自己去思考,让学生参与获得知识的过程。问题情景教学就是要学生充分参与到各种教学活动和实践活动中去,培养学生积极主动思考的习惯,让学生的思维能力、探究能力和创新能力得以发展。在课堂教学中问题既是掌握知识不可缺少的环节,又是思维过程的前提。有了问题,才会有思考,才会有领悟,才会有创新。所以,根据认知理论,教学过程应该是以不断提出问题和解决问题的方式来获取新知识的问题性思维过程。问题情景教学就是一种注重于学生参与课堂教学活动,有利于学生发展的一种教学模式[18]

 

以下笔者根据《探究加酶洗衣粉的最佳洗涤效果》的教学设计来谈谈问题情境教学法中渗透STS教育的教学策略。

 

清晰、生动、神奇的生物实验现象对激发学生学习兴趣,调动学生的学习积极性,无疑具有极大的吸引力和感召力,以此来创设教学情景不失为一种良好的教学策略。笔者在教学中采用了课堂演示来创设教学情景──用等量的加酶洗衣粉和普通洗衣粉分别洗两块相同大小沾满污渍的抹布,结果发现加酶洗衣粉的洗涤效果明显好于普通洗衣粉的洗涤效果,这一现象就引起了学生的好奇心,产生了认知上的冲突,同时也体验到了科学知识与人类日常生活的密切联系。

 

接下来,教师乘机引导学生思考为什么会产生这样的现象呢?与普通洗衣粉相比,加酶洗衣粉为何能更有效的清除顽渍[19]这样的问题。这里可让学生从酶的特性和影响酶活性的因素方面讨论这些问题。然后教师从学生的观点中总结酶的基本知识,形成知识回顾和铺垫。例如:“酶是由植物、动物和微生物产生的具有生物催化能力的有机物。生物体内的新陈代谢变化几乎都是在酶的催化作用下完成的。酶是一种高效的特殊的生物催化剂。在清洗技术上的应用虽然已经有相当长的历史,但真正在衣物洗涤中得到普遍应用是近几年的事。目前加酶洗衣粉已成为洗涤剂中重要的品种了。

 

酶也叫生物催化剂,与一般的催化剂相比有以下几个特点:催化效率高、专一性强、反应条件温和及活性可调节控制。

 

由于绝大多数的酶是具有生物活性的蛋白质,因此它的生物活性和催化性能会受到外界性能的影响。通常影响酶生物活性和催化性能的因素如下:

 

温度:在一定的范围内,温度对酶催化反应速度的影响也符合温度每增加10摄氏度,反应速度增加1-2倍的规律。但温度达60摄氏度以上酶会变性失去生物活性。清洗中使用的酶通常在50摄氏度时催化性能最好。

 

PH:酶的生物活性对酶液的PH是敏感的,只有在符合的PH范围内才有生物活性,超过此范围,其活性锐减甚至变性失活。在洗涤剂中使用的蛋白酶是在弱碱性范围内活性最强的碱性蛋白酶。

 

重金属离子:遇到Cu2+Hg2+Ag2+Pb2+等重金属离子时,酶也会像其它蛋白质一样发生不可逆转的变性而失活。

 

从而帮助学生巩固了科学知识,通过知识铺垫理解了实验现象中的原理,并从问题情境教学中掌握本节课的基础知识使学生明白了任何科学知识和科学现象、科学和技术都不是割裂开来而存在的,进而也了解了生物学知识在日常生活中的作用。

 

当然,加酶洗衣粉也不是全能的,教师应该引导学生积极思考、探索“如果用加酶洗衣粉不能洗干净的衣物,我们该利用什么样的知识、技术来开发研制新产品”,从而更好地让社会生活中的问题推动科技的创新和发展。这样一来,学生便从自己的观察思考中较为深入地认识了STS三者之间的交互性关系。

 

2.通过探究教学,了解STS的过程

 

综观生物实验教学,其实验的目的大多数在一个设计完整的实验框架范围内重复前人验证的结果,实验的结果都或多或少在设计者的预料之中,学生的思维和科学的素养表现的机会很少。虽然在验证性实验中学生也可以获得知识,但掌握的知识难以巩固,无法透过知识的探究过程,学会学习、主动学习很难体现。另一方面验证性实验对新知识本身蕴涵的潜在意义,以及新知识的组织与呈现方式挖掘不够,对学生的情感调动不够充分,大大削弱了实验教学在培养学生科学素养上的重要作用。而随着新课程标准的落实,探究性学习作为一种先进的教学理念正在全国蓬勃兴起。旨在改变学生被动接受教师灌输知识的学习方式,真正实施以培养创新精神和实践能力为重点的素质教育。探究性实验以实验为载体,探究科学结论和发展的过程,是在教师的指导下,学生运用已有的知识和技能,通过实验亲自发现问题、探究问题和解决问题的过程。这一过程与科学认识过程一致。符合中学生的探究心理。因此,它能激发学生的认知兴趣和学习动机,可以使教学不仅仅局限于科学知识本身,还可以揭示出其中的科学思想和科学方法。探究实验的探究特点要求教师要改变以往的教学策略,构建新型的教学模式。打破“明确目的—实验操作—验证结论”的模式,采用“问题──假设──实验设计──实验探究──得出结论──表达交流”的新模式,以强调学生探究新知的经历和获得新知的体验,实现结果和过程的并重,更好地培养学生的科学素养,渗透STS教学的精神[21],了解STS的过程。

 

《探究加酶洗衣粉的最佳洗涤效果》中,笔者作了如下课堂教学设计,以期提高学生的实验动手能力和培养正确的实验探究思路。能使学生在整个探究过程中以“小科学家”的身份,按照科学研究的一般程序体验科学发现的过程[22],并在探究问题的过程中获取知识,发展技能,培养创新能力。同时受到科学价值观及科学方法教育,由此发展自己的个性。

 

实验探究开始前教师先向学生做出说明和提供基本信息:该实验的重点是让学生了解尝试设计实验来探究衣物洗涤的最佳条件。首先让学生了解实验设计的具体步骤:呈现问题、提出假设、设计实验、实验探究、得出结论及表达交流。这样学生在实验设计中就可以按步骤来进行。实验前可以让学生预测在哪种条件下洗衣粉的洗涤效果最佳,最后来验证实验的假设。

 

在实验设计中要向学生简单介绍对照实验的原理。对照实验,就是将某个研究对象同一个已知的事物作对比,以确定某种因素对研究对象的影响。实施这种方法时,总要将进行研究的对象分成相似的两个组,一个为对照组,一个为实验组,然后通过实验(也就是对比)判断实验组具有的某种性质或受某种因素的影响。因此,在设置对照组时,必须掌握单一变量的原则,这样才能明确影响实验结果的因素。在实验操作过程中,教师需提醒学生注意,除单一变量外尽可能控制其他实验条件保持一致。比如实验组和对照组在洗涤过程中所使用的洗衣粉的量应完全相同、洗涤的棉布大小完全一致、棉布上的油渍、血渍、奶渍的量也应该完全一样的,尽可能减少实验误差。为探究加酶洗衣粉的最佳洗涤效果,需要设置多组对照实验。在尝试对照实验的设计过程中,使学生深入理解对照实验在生物研究中的作用,这是实验的难点,亦是科学实验所必须遵循的原则。

 

在实验的操作过程中,教师应强调仔细观察和认真记录。在记录的过程中应强调如实记录,不要受到自己预测的影响。记录时,不仅要记载符合预期的现象,也要记载与预期不一致的现象,以便对结果进行如实分析,同时从中找出实验成功的原因或失败的教训。教师应教给学生对实验结果进行分析的方法,对实验数据进行正确处理的方法。

 

以下笔者设计了具体的实验步骤可供参考:

 

1.呈现问题

 

加酶洗衣粉在什么条件下洗涤效果最佳呢?

 

2.提出假设

 

加酶洗衣粉由于含有生物活性酶,在水温(50摄氏度)、PH为弱碱性(PH=8)的条件下洗涤效果最好。水质(硬水)也会影响洗涤效果,加酶洗衣粉在软水中的洗涤效果较好。

 

3.设计实验

 

(1)温度对加酶洗衣粉洗涤效果的影响

 

①在3个编号的烧杯里,分别注入500mL清水。

 

②取3块白棉布(30cm*30cm),用滴管在每块白布上分别滴上一滴食用油、鸡血、牛奶,分别放入烧杯里,用玻璃棒搅拌。

 

③将3个烧杯分别放入50摄氏度的热水、沸水和冰块中,维持各自的温度5分钟。

 

④用天平称取5克加酶洗衣粉3份,分别放入3个烧杯中,用玻璃棒均匀搅拌。再维持各自的温度10分钟。

 

观察并记录3个烧杯中的洗涤效果。

 

(2)PH对加酶洗衣粉洗涤效果的影响

 

①在3个编上号的烧杯里,分别注入500mL清水。

 

②取3块白棉布(30cm*30cm),用滴管在每块白布上分别滴上一滴食用油、鸡血、牛奶,分别放入烧杯里,用玻璃棒搅拌。

 

③在3个烧杯中分别加入1mL质量分数为5%HCL溶液、1mL清水、1mL质量分数为5%的NaOH溶液。

 

④用天平称取5克加酶洗衣粉3份,分别放入3个烧杯中,用玻璃棒均匀搅拌。

 

⑤用PH试纸测出3个烧杯中的溶液的PH。

 

⑥将3个烧杯放入50摄氏度左右的热水中,保温10分钟。

 

观察并记录3个烧杯中的白布的洗涤效果。

 

(3)水质对加酶洗衣粉洗涤效果的影响

 

①在两个编上号的烧杯中分别注入500mL软水(清水)与500mL硬水(河水)。

 

取2块白棉布(30cm*30cm),用滴管在每块白布上分别滴上一滴食用油、鸡血、牛奶,分别放入烧杯里,用玻璃棒搅拌。

 

用天平称取5克加酶洗衣粉2份,分别放入2个烧杯中,用玻璃棒均匀搅拌。

 

将2个烧杯放入50摄氏度左右的热水中,保温10分钟。

 

⑤观察并记录2个烧杯中的白布的洗涤效果。

 

(4)实验探究

 

将实验结果填入下表:

 

温度对加酶洗衣粉洗涤效果的影响

 

 

②PH对加酶洗衣粉洗涤效果的影响

 

 

水质对加酶洗衣粉洗涤效果的影响

 

 

(5)得出结论

 

根据一系列实验探究的结果,得出结论。

 

(6)表达交流

 

总之,在此过程中要求学生通过借助教师所提供的信息自行思考设计实验步骤,并在教师的引导下实施探究活动,逐步培养了动手操作、收集证据、设计实验等科学探究的能力,也增强了分析能力,表达交流的能力。这就使学生在实践中建构了基本的生物技术实践能力、增进对生物技术应用的了解,提高了生物科学素养,最重要的是增进了学生对科学探究的基本过程的认识,在探究中使学生STS的过程有了较为深入的认识。

 

3.借助调查研究,明确STS的价值

 

调查研究是生物教育中实施STS教育的一项重要实践活动。组织学生开展研究调查的主要目的有:认识社会问题的综合性和复杂性;学习对社会问题进行探究的方法;增强社会责任感;培养用正确的价值观作指导,进行决策的能力。在调查研究过程中要求学生能够发现和提出需要调查的问题;能够确定调查研究的方法;能够对调查的数据、资料进行分析论证、得出结论;能够对调查研究的结果进行评估。从课程重视培养学生的创新精神和实践能力这一目标出发,发动学生结合具体学习内容,走出教室,走向自然,走向社会,进行广泛而深入的调查研究,使生物课程突破“以学科为中心”的观念的束缚,使生物学教学摆脱“以教材为中心”的倾向,更好地体现“科学·技术·社会(STS)”的教育思想,全面提高学生的生物学素养。

 

例如:在本节课中,笔者对课程内容进行了适当的延伸和拓展,让学生尝试调查洗涤用品在日常生活中的使用情况,通过调查衣物洗涤用品在日常生活中的应用情况,可以对洗涤用品的发展趋势有更深的了解,从而对产品的发展提出建设性的意见。在本课题的研究过程中学生可以了解社会、接触社会、更好地为社会生活服务,真正体现出STS教育的意义。

 

在开始调查前,教师应对学生进行指导,启发学生进行有关的课题讨论。首先学生应确定研究课题,明确研究的目的。然后学生应研究讨论好课题研究的具体方法,确立课题研究的范围。怎样来调查衣物洗涤用品在日常生活中的应用情况呢?可以去超市调查衣物洗涤用品的上市情况,也可以设计问卷在社区进行问卷调查。学生要制定好研究计划,从人力、物力财力及时间等方面考虑课题的可行性。最后学生要考虑好如何分析和处理他们所获得的资料和信息,以怎样的表现形式来展现研究成果。表现的形式尽可能简洁、明了、多样化。

 

在进行调查研究过程中,学生可以按照以下步骤可来进行:

 

①确定调查研究课题。

 

②制定调查研究计划。

 

③实施调查研究。

 

④收集处理信息与资料。

 

⑤提出论点或做出结论与评价。

 

⑥撰写调查研究报告[23]

 

调查研究后学生还要进行汇报和交流。在汇报和交流的过程中学生有机会提高语言表达能力和信息交流能力,提高了学生的科学素养。

 

此次调查活动,培养学生的实践能力,并在实践活动中使学生看到自身在社会中的存在和价值,使学生接触了社会,从日常生活的社会大环境中真切地了解了科学与社会、科学与生活是紧密结合的,以使学生懂得如何理解与运用科学,科学技术在改善我们的日常生活中的功效,这一点正是STS的价值所在

 

四、讨论和展望

 

笔者在深入分析高中生物技术实践教材和进行教学实践的基础上,认为在高中生物技术实践中实施STS教育的教学策略具有以下几方面的意义:

 

(一)加强了生物教学与科学技术和社会的联系

 

在生物技术实践专题中展开STS教育,能使生物学教学与科学、技术、社会有机地结合起来,不仅使学生掌握生物学的基本知识和技能,更重要的是使学生懂得这些知识的使用价值和社会价值,懂得在社会中如何对待,如何应用这些知识,从而激发学生的学习兴趣,更加积极主动的学习生物学知识。

 

(二)有利于形成开放性的生物教学空间

 

生物技术实践专题教学中,以学生为主体,高度重视学生在广阔的教学空间里充分参与各种教学活动和实践活动,是面向素质教育的生物学教学的重要特征。通过实施STS教育改变了过去知识单一型和封闭型的教学模式,形成以生物学课堂教学为主,活动课实践课并存的课内外校内外家庭社会组成的全方位的开放性的教学空间。

 

(三)有利于全面提高学生的科学素养

 

在生物技术实践专题教学中实施STS教育,有利于全面提高学生的科学素养,提高学生运用知识解决实际问题的能力科学评价的能力科学决策的能力,有利于形成健康的价值观,有效解决了学生动脑不动手的局面[24]

 

当然,由于新课程还未正式在浙江省实施,笔者在教学设计和教学实践过程中也是在不断地论证、探索,因此本文难免存在不足之处。但要想真正在高中生物技术实践模块中实施STS教学策略,笔者认为必须做到以下几点:

 

第一,提高生物教师的科学素养。STS教育教学目标的多维和人文性,对教师人文素质的要求大大提高,教师的文化底蕴直接影响到对STS教育理念的正确理解和教学目标的达成。据调查,目前中学生物教师人文素质普遍存在不适应现代教育要求,要完全正确到位地理解STS教育理念是存在困难的。因此教师应明确STS的目标,提高自己的知识基础、教学技能和改变以往对传统教学的态度[25]

 

第二,由于STS教育没有固定的教材,因此教师必须选取合适的STS教育切入点,在不削减原来知识的基础上,使补充的STS教育思想内容与教材内容能自然衔接,融会贯通,保证教材的系统性。

 

第三,教学策略要根据不同的教学目标和任务,通过分析学生的特征,选择最适合的教学内容、教学方法等,并把它们有机组合,使教学过程顺利进行。在生物教学中实施STS教学策略,其操作过程不拘一格,根据教材的内容可以选择不同的方法等,最重要的是灵活地在教学中挖掘渗透STS的思想和精神,合理选择STS教育的切入点,把STS教育教育思想渗透到高中生物技术实践专题的教学内容和方法中去。当然教学策略只有真正在教学过程中被实施才具有可行性,因此在选择教学策略时应注意其有无现实可操作性,要知道教学策略不是抽象的教学原则,而是有着明确具体的内容。

 

第四,在教学中应确立学生的主体地位,把学习的主动权还给学生。以学生的发展为本,充分发掘学生的潜能,实现教育的最终归宿和落脚点。因此在教育教学过程首先要充分了解学生,掌握学生的身心特点,做到有的放矢、因材施教,所有教育教学活动的展开应立足于学生当前的实际情况以及未来的成长的需要。

 

STS教学策略如果能在高中生物技术实践中得到实施是非常有益的,但是现实行中往往受到很多条件的限制。因此在今后的研究中,要把理论和实践相结合,在理论的指导下,从实践中积累更加丰富的经验。让学生将学习生物学知识同认识社会,解决与社会有关的生物学问题结合起来,培养社会责任感,未来意识和参与意识得到增强,为学生胜任新世纪的决策者提供准备性的知识与技能,从而确立把“培养生物学家的生物教育”转变成为“公民的生物教育”的目标,以提高全民族素质为根本宗旨,STS教育的精神真正落实到实处[26]

 

“Biotechnology Practice” topic of the senior school STS Teaching Strategy Research

 

Wu Qing

 

(Life and Environment Science College, Shanghai Normal University, Shanghai, 200234)

 

Abstract: STS is the English abbreviation of the science (Science), the technology (Technology), the society (Society), is a kind of new education speculation that becomes in the our country living creature education reform in recent years. What it emphasizes is science, technology and society three between relations. This article illustrates the STS educational theories, and analyses the senior school biological teaching material : "Biotechnology Practice" in detail, which is based on the new curriculum standard, then exploring how to implement STS teaching strategies in the light of practice teaching, the specific contents of teaching and teaching designed, which includes strategy of elaborate organization and teaching, strategy of effective utilization in teaching course, strategy of reasonable choice of teaching methods and so on. Finally through the discussion pointed out questions when implements this strategy should pay attention to.

 

Key words: STS; biotechnology practice in senior school; teaching strategy

 

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