以STS为情境脉络的高中物理研究性学习.docx
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以STS为情境脉络的高中物理研究性学习
以STS为情境脉络的高中物理研究性学习
以STS为情境脉络的高中物理研究性学习
徐政龙
摘要
本文探讨高中物理研究性学习中渗透STS教育的问题，提出高中物理研究性学习应该以STS为情境脉络，反对纯学科化或学问中心的研究性学习。
研究性学习应该跟STS教育相结合，研究的课题应该是社会关注的热点问题，从而培养学生的科学素养。
关键词：
STS教育；探究学习；研究性学习；科学素养
研究性学习被认为是素质教育的重要途径；STS教育被认为是素质教育的重要内容。
那么怎样利用研究性学习的途径，实行STS教育，从而对学生进行简捷而有效的素质教育呢？
1.以STS为情境脉络研究性学习
1.1以STS为情境脉络研究性学习的涵义
以STS为情境脉络的研究性学习是在研究性学习中全面渗透STS教育,这种研究性学习要求从学生生活的社会和自然环境中的真实问题出发开展活动,活动的内容始终围绕着科学（Science）-技术（Technology）-社会（Society）这样一个情境脉络（Context），研究的课题主要是公众关注的科学、技术、社会问题。
社会问题作为课题的主要内容，这是以STS为情境脉络的研究性学习的重要特色。
美国学者RobertE.Yager提出“把社会问题当成科学教育的情境脉络”[1]，本文提倡研究性学习应该把准STS这样一条脉络，开展各种形式的研究活动，选择的研究课题主要是公众关注的社会热点问题。
1．2以STS为情境脉络的研究性学习是探究教学的必然趋势
1.2.1学科化探究学习及其困难
探究式学习或研究性学习在历史上早已出现，其中最有影响力的是在20世纪50年代至70年代盛行于欧美国家尤其是美国的课程改革运动。
那时的探究学习或研究性学习，倡导主要是适应冷战时期科技、军事与空间竞争的需要。
主要倡导者是美国的布鲁纳（J.Bruner）、施瓦布（J.Schwab）、费尼克斯（P.Phenix）等人，他们在理论上系统地论证了“发现学习”、“探究学习”的合理性，推动了旷日持久的课程改革运动——“学科结构运动”，目的是培养“智力的卓越性”，造就智力超群的社会“精英”。
而今，这种探究式学习或研究性学习被称为“学问中心的研究性学习”或“学科化探究式学习”。
那个年代里，固然培养了一些科学技术精英，使得一批年轻人投身到科学或工程事业中，却使人认为，科学跟人们的生活相脱离，更多的学生失去了对科学技术的兴趣，越来越疏远科学技术，导致了公众科学素养的严重下降，科学技术成为专家的专利，公众失去了参与意识与批判意识，整个社会的科学技术的公众氛围遭到破坏，创造性受到扼杀，也产生了一系列的社会问题，诸如环境问题、青少年的信仰危机、道德危机，等等。
事实证明，这种学习方式有利于培养少数专业科学技术人员，不利于大多数普通公民的科学技术素养的提高，取而代之的是STS教育。
在“学科结构运动”中，学问中心的研究性学习或学科化探究学习，主要适用于课堂教学中，对于高中物理来说，教科书提供了科学家们熟悉的物理学，而不是学生们熟悉的物理学。
课堂上，教师引导学生，围绕课本提供的学科内容转，探究的内容是课本知识，探究的结论跟课本提供的结论一致。
如果探究得到的结论跟课本提供的现成答案不一致，那么就是课堂教学的失败。
有谁能通过课堂短短的几十分钟的探究,得出的结论跟课本提供的答案不一致,而探究得出的结论是正确的,从而修改了教科书?
课堂教学中的探究学习,探究的深度是十分肤浅的,探究的时间很短，在一节课的时间内，往往需要探究几个知识点。
即使只有一个知识点，也往往需要教师的大量讲解，提供一定的情境，诱发学生的好奇心和兴趣，引导学生动手动脑尝试探究，探究的过程中，学生又会犯各种各样的错误，需要教师逐步指导。
有的学生甚至趁机开小差，插入一些跟课题无关的闲话，把探究引向歧途,这就需要教师对课堂实行监控和管理。
最后的成功，往往是一个学生发现了规律，而其余学生跟着发现。
而这个首先发现的学生通常是课文的预习者，早已得知要探究的结论。
而教师以为，这是学生探究的结果，而大多数学生得不到探究的结果，或等到大多数学生得到探究结果的时候，已经下课了，一堂课就完不成计划。
这样的探究学习，虽然对于培养学生的探究能力有一定的作用，从而有利于培养科学素养，但是，它是一种低效率的学习方式，长此以往，只能造成学生基础知识不扎实。
最终还是回到教师讲学生听的老路上。
在“学科结构运动”中，几乎所有教师都承认“探究学习”方式在理论上的正确性，但很少有人能正确操作这种课堂教学。
因而，探究教学的实践结果被认为是“探究的缺乏”，“没有人理解探究到底是什么”，“没有人能经历科学探究的体验”。
[1]
教师应该充分认识课堂里进行科学探究的困难性。
科学家的科学探究和学生的学习科学的探究有着本质的区别。
区别的关键在于:
科学家的探究科学是探究自己的科学,而学生的探究科学是探究科学家们的科学而不是自己的科学。
也就是说，学生通过探究，得到的结论是科学家早已得到的现成结论。
一个科学规律往往需要科学家少则几个月，多则几十年甚至几百年上千年的探索，往往需要经过几代科学家前赴后继的努力。
而学生探究科学是在一节课内探究一个至几个科学问题，那种放养式的探究即没有教师的大量讲解而完全由学生探究不可能获得正确的结论。
教师在课堂教学中把科学探索的历史浓缩为几句话。
结果，这种探究实际上是教师的讲授，只是在叙述中有意插入一些简化了的探究情节，诱导学生动手动脑，激励学生思考。
1．2．2渗透STS教育的探究学习
渗透STS教育的探究学习，就是以STS为情境脉络的探究学习。
本文重点探讨以STS为情境脉络的研究性学习。
虽有文献对“探究式学习”或“探究学习”和“研究性学习”作了区别，但是大多数文献对两者常常在概念上不加区分。
在美国似乎没有“研究性学习”一说，只有“探究学习（Inquirylearning）”一说。
作者赞成这样的说法,研究性学习是探究式学习的特殊形式[2],通常是指课题研究或专题研究。
“探究学习”，作为学生的学习方式，既适用于课堂教学中，又适用于课外活动。
课堂辅导、课外活动的探究学习属于研究性学习，课题研究和综合实践活动是研究性学习的课程形式。
跟学问中心的探究学习或学科化研究性学习不同，参阅有关文献[3]，主要区别列表对比如下：
比较内容
学问中心的研究性学习
以STS为情境脉络的研究性学习
名称
发现学习,问题教学，问题-解决,探究式学习等不同名称
STS教育，研究性学习，基于问题的学习，基于项目的学习，综合实践活动等
目的
培养“理性的人”、“民主社会的公民”、“智力的卓越性”、“科学技术精英”
培养个性健全发展的人，提高公众的科学技术素养
课题内容
仅限于理科的本学科结构、纯学术性
综合性、跨学科性
理论根据
认为存在一套普遍适用的探究教学模式,全体学生做统一的研究课题，不太尊重学生的爱好、兴趣、特长，忽视学生个性发展；认为“探究性”、“创造性”、“发现”是“精英”的特长
认为每个学生具有独特的学习风格,学生按自己的爱好、兴趣、特长做不同的课题，张扬学生的个性发展；认为“探究性”、“创造性”、“发现”是人的本性
面向
少数科学技术尖子
全体学生
程度
提高学科知识难度,知识面狭窄
降低学科知识难度，知识面广阔
课题类型
较单一,缺乏层次,注重学科内的逻辑联系,具有高度的学科内顺序性
较丰富,有层次,注重学科间的横向联系,具有一定的跳跃性
课题来源
课本，高精尖科学技术问题，科学家的科学问题，脱离生活实际
课外，科学-技术-社会问题，学生生活的自然和社会环境问题，是社会的热点问题，学生关心的问题
活动组织
形式
全体学生共同参与，无须严密的组织
一个课题组具有严密的分工合作、各个大小课题分工到人
注重
探究的结果重于探究的过程，注重获得的成果
探究的过程重于探究的结果，注重学生的亲身体验
学生自主性
教师干预多，学生自主性弱
教师干预少，学生自主性强[24]
过程环节
简单、随便、灵活
有规范、有计划、有步骤
时间和空间
主要限于课堂,时间短
主要在课外,时间长
探究结果
必须符合学科知识的现成结论
没有确定的结论
成果表达与交流
课堂随口回答、解释或写成实验报告、调查报告，比较简单和非正式
实验报告、调查报告、辩论会、研讨会、学术报告会、展出、报刊发表等，表达比较正式
1.3以STS为情境脉络的研究性学习的优越性
虽然学科化探究在课堂教学中也是需要的，但它的缺点也是很明显的。
以STS为情境脉络的研究性学习可以克服学科化探究学习的缺点，与以物理学科结构为核心的研究性学习相比，体现出一定的优越性：
（1）有利于全体学生的发展：
1）以STS为情境脉络的研究性学习不受课本、习题和考试的约束，因而是真正意义上的“生活中学习”和“学习中生活”，真正开展“做中学”的教育活动。
2）弥补教材的不足。
在课本之外，还有大量的物理现象、物理知识，值得学生去学习，去探究。
一种东学一点、西学一点的不按学科顺序只按学生兴趣学习的方法，正是渗透性学习的特点，可以和按学科课本顺序不按学生兴趣学习的课堂教学优势互补，同样是高效率的学习。
3）选题灵活，选做有条件做的课题，降低难度，成功率高，从而提高学生的信心。
4）学生自主探究成分高。
由于学生的探究课题和结果可以脱离课本的约束，学生充分发挥自主性，可以按课题的本来面目探讨，因而有利于学生个性的充分发展。
5）学生置身于真实问题的问题情境中。
在课堂教学的习题课中，使学生在岸上学游泳，学生面对的事物是教育者精心设计好的“结构良好”的问题，给定的所有条件都是有用的，求解的条件都是具备的，学生只要正确套用定义、定律、定理、公式，仿照例题，就能将习题解答出来。
因而，一旦到实际中去，“学到的知识都没有用，要用的知识都没有学过”，学习跟实际相脱离。
以STS为情境脉络的研究性学习把学生置身于真实的问题情境中，使学生在水中学游泳，要处理的问题或课题是学生生活中的真实事物，具有“结构不良”的特点，解决问题的条件不给定，隐含的条件需要自己找出来，这样的问题仅凭课本知识是难以解决的。
在问题的解决过程中直接培养学生解决真实问题的能力，这种能力一旦培养起来，就具有迁移性、发展性，终生难以忘记。
（2）有利于教师的工作：
1）教师容易操作。
教师已不是在课堂上按课本上课，可以引导学生自由探究，教师要做的是发动、组织、指导等工作，由于活动是有组织的，有大课题组，有子课题组及一套班子，教师较容易组织学生开展工作，做到有条不紊。
2）研究性学习指导工作量小，不太依赖于学校的条件。
因而，教师乐于指导学生的活动，有利于长期开展下去。
（3）充分利用优越的课程资源：
灵活渗透STS教育，而且把技术和社会内容提高到科学教育的核心地位。
研究性学习可以跟STS教育有机地结合起来，在进行研究性学习课题研究时，全面渗透STS教育，特别进一步渗透环境教育和生活教育。
技术和社会需求，正是学生身边所见所闻的事物。
技术正是学生最感兴趣最想知道的东西，是活生生的教材，从家里到学校、医院、工厂、建筑工地，到处可以看到和听到，是物理研究的成果，是社会和人们生活需要的东西，同时这些技术又对环境和生活产生了深远的影响。
当学生毕业离校后，甚至过几十年后，能回忆起学校所学到的物理就是家里的空调、电冰箱、洗衣机、照相机、电视机、电话机，工厂里和建筑工地的机器，医院里的X光、核磁共振，还有随时随地可见到的汽车、火车、磁悬浮列车、飞机，桥梁、建筑、隧道等等，相伴一个人的终生。
对于教育来说，学生周围的这一切是最好的课程资源。
2．以STS为情境脉络的高中物理研究性学习的选题
近几年来，随着新课程的到来，作者所教的班级一直开展研究性学习，随着实践的深入，对研究性学习的认识也有所提高，就是要在研究性学习中全面渗透STS教育。
下面几个课题，是作者所教班级做过的课题中的几个。
每个课题分为几个小课题，每个小课题由几个同学担任。
例1..水乡古镇的石拱桥
（1）石拱桥的力学原理；
（2）石拱桥的结构；（3）从石拱桥到现代桥梁；（4）石拱桥的诞生,我国的石拱桥历史与文化；（5）水乡的石拱桥历史,分布及其古镇文化；（6）石拱桥对古镇旅游业的意义；（7）石拱桥作为世界文化遗产加于保护。
例2.照相机
（1）照相机的原理A．透镜成像原理;B.低片感光的物理和化学原理;C.照相纸感光的物理化学原理;D.照相馆的设计；
（2）照相机的发明；（3）照相机的发展A.光学机械照相机;B.彩色自动照相机;C现代数码照相机；（4）照相机对社会发展的作用；（5）照相底片的环境污染及其防止。
例3.太阳能热水器
（1）太阳能量；
（2）太阳能热水器的构造和基本原理；（3）太阳能热水器吸收太阳能量的测量；（4）太阳能热水器的社会价值和环保意义；（5）如果可能，还可以测量热水器内会否繁殖细菌。
例4.从制冷机到臭氧层
（1）制冷的物理学原理；
（2）制冷机的构造和原理；（3）氟里昂的作用；（4）氟里昂对臭氧层的破坏，化学物理反应；（5）臭氧层破坏现状；（6）臭氧层破坏造成的危害；（7）保护臭氧层的措施——技术措施和社会措施。
除上述四例外，还有一些课题，高一年级有秤的发展、钟表的发展、灶具的发展，高二年级有家用电器的发展带来的安全问题、温室效应，高三年级有维生素D和紫外线作用等，是典型的STS型课题。
课本所列的“研究课题示例”，研究弹簧振子的周期和小球质量的关系、自行车刹车、研究材料的保温性能、用电解法测定元电荷、把灵敏电流表改装为多用电表，是纯粹的物理实验型课题，多年来的教学发现，学生对这些课题的兴趣低，参与率低。
很明显，这些课题适应于少数物理尖子，而不适应于普通学生尤其是非重点学校的学生。
虽然这些课题也有些技术的成份，但是这些课题具有明显的学科化倾向，在以含有STS的课题为主的课题中，让一部分物理成绩优良的学生做一些这样的课题是有益的也是必要的，但研究性学习不能老是让全体学生做这样的课题。
历史早已证明，纯学科化课题研究，不能激励全体学生主动参与，不能张扬学生个性发展，不能培养大多数学生的科学素养和人文素养，不能培养学生的团队合作能力。
总之不能培养学生的以创造力为核心的综合素质，早已被历史所淘汰。
历史的教训必须记住，研究性学习必须全面渗透STS教育。
3.结论
以STS为情境脉络的研究性学习需要一种灵活机动的探究活动，探究的内容应该是跟学生生活的社会和自然环境密切相关的科学-技术-社会问题。
也就是说，以STS为情境脉络开展研究性学习是研究性学习的主要内容，是培养学生科学素养的简捷有效的途径。
参考文献：
[1]RobertE.Yager，UsingSocialIssuesasContextsforK-16ScienceEducation，Asia-PacificForumonScienceLearningandTeaching,Volume5,Issue1，April,2004.
[2]李亦菲，杨宝山，如何认识探究学习与研究性学习的关系，学科教育，2002年第12期
[3]张华，李雁冰，研究性学习的理想与现实，上海科技教育出版社，2004年12月
发表于：
《中国教育月刊》，2007年9月，第19卷，总第143期.同时获一等奖.
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