摘 要:现代基础技术教育是国际理科教育发展的一项新课题,技术素养是科学素养的重要组成部分,它的提出有利于扭转我国“纯”科学教育的偏向,促进STS教育的进一步实施。而化学科学以其特有的化学实验技术及其与现代高新技术的紧密联系而成为与人们生产、生活联系最为紧密的学科之一,因此在化学新课程中培养学生的技术素养是一个十分重要而有意义的课题,有必要对化学新课程中技术素养的培养目标,技术教育内容以及培养模式加以探讨和研究。
关键词:化学新课程 技术素养 培养目标 技术教育内容 培养模式
当代科学的内涵发生了深刻的变化,其特点之一就是与技术的高度整合。科学技术化、技术科学化,两者相互促进,相互渗透,并一道对社会的发展产生了深刻的影响。科学内涵的这一深刻变化导致了国际理科教育从科学教育到科技教育的范式转换。当代科技教育凸显了技术教育的重要性。
一、技术素养的提出
(一)技术素养是科学素养的重要组成部分
当代科学教育的发展与科学内涵所发生的深刻变化是一脉相承的。国际理科教育界关于科学素养的定义不仅包括科学知识、科学方法和科学本质,也包括技术素养在内。美国著名理科课程专家赫德教授早在1975年发表的首倡科学素养的著名论文“科学、技术和社会──综合理科教学的新目标”一文中就已指出:技术素养与科学素养应当并列为科学教学的一个主要目标。闻名全球的美国“2061计划”的委员会主任乔治·尼尔森博士在为《科学素养的基准》(中文版)序言作序时明确指出:“所有公民都具有科学、数学和技术素养的世界一定会是一个健康和安全的生存空间。”该书专门用了一章的篇幅阐述技术的本质。新近作为《2061计划》的后续,美国又出台了《技术素养标准:技术学习的内容》。这一切都说明技术教育由传统的在人们心中的“手工匠”形象一跃成为国际理科教育的重要组成部分。
(二)技术素养的提出有利于扭转我国“纯”科学教育的偏向
对于我国理科教育现状而言,技术素养更是一个新的生长点。以往我们的理科教育过分强调了知识的教学,而忽视了技术教育。在中学阶段,没有单独开设技术教育课(初中的劳技课也仅限于介绍一些生产劳动技术),在中学所进行的科技教育渗透也多为课外的科技活动。这种科学(技)教育的现状与国际理科教育发展趋势以及社会经济发展的需求是不相吻合的。技术素养的提出有利于扭转偏向,更好地体现现代科学教育对人的全面科学素养培养的价值。
(三)技术素养的提出有利于促进STS教育
STS教育在我国的开展已有将近二十年的历史,为现代技术教育融入普通中学的理科教学中做出了重大贡献。但是也必须指出以往我们在谈论科学、技术及社会的关系时,往往是把科学与技术放在一起,甚至等同为一个事物,对二者的关系及各自(尤其是技术)本质的研究却相对较少,这就使得在科学—技术—社会这一链条中,中间的技术这一桥梁显得过于单薄。技术素养的提出使得我们在处理STS教育有关问题时,不仅从科学的角度出发,而且还从技术的角度来思考、研究和处理问题,比较全面,实践性更强,这样更有利于体现贴近生活、贴近社会的教育理念。
二、技术素养的内涵
(一)技术及其本质
技术是一个内涵极为广泛的概念,在不同的历史时期,其内涵也有所不同。较早给“技术”下定义的是法国科学家狄德罗(1713-1784)。他指出:“技术是为某一目的的共同协作组成的各种工具和规则体系。”直到现在,许多辞书上的技术定义,基本上还是没有超出狄德罗的技术概念范畴。技术的本质在于它的发明、创造与革新,它的最大特点就是它在设计过程中除了必须遵循自然规律以外还必须考虑技术本身的可行性、可靠性、效率、成本、经济效益以及与生态环境的可容性等。随着各种高新技术的不断发展,人们已认识到技术的真正意义不仅仅在于其与科学的关系,而是和科学一样,是人类活动中重要的一部分,并与社会中的文化、价值观念、经济、管理、法律等发生着紧密的联系。
(二)技术素养的内涵
美国《技术素养标准:技术学习的内容》认为技术素养是指使用、控制、评价、理解技术的能力,并按照技术的性质、技术与社会、设计、技术设计的能力、设计的世界五个方面探讨了技术学习的内容。《科学素养的基准》有关“技术的性质”一章中按照技术与科学、技术与系统、技术中的问题三个方面详细说明了K-12年级学生应达到的标准。我国学者顾志跃认为中小学科学教育所培养学生的技术素养不可能直接进入生产领域,但作为基础,应该包括技术意识和态度、技术应用、技术影响评价、解决技术问题、技术交流等方面。
对于化学这门学科而言,化学实验本身就是一门技术,它包括物质的合成技术、分离与提纯技术、表征或检验等技术。这其中都需要一定的化学基础知识、实验仪器以及一套规则体系。另外与化学相关的高新技术还有能源与资源的开发和利用,材料的合成、环境的保护以及工农业生产等。化学以其特有的实用性成为与人们生产、生活联系最为紧密的学科之一,并且这种联系总是通过一定的技术手段加以实现。
三、化学新课程中的技术素养
(一)化学新课程中技术素养的培养目标
结合以上技术素养的定义及化学学科的特点,在化学教学中,培养学生的技术素养主要体现在以下几个方面。
表1 化学新课程中技术素养的培养目标
技术思想 | 树立绿色化学、风险与效益等思想;形成自然资源综合利用、废旧物资再生利用的观念;养成技术创新意识。 |
技术评价 | 了解化学在人类生产、生活中的应用及地位;认识化学科学发展对技术进步的促进作用,以及先进实验仪器、分析测试手段对化学科学发展的推动作用;认识科学技术的局限性和两重性等。 |
技术设计 | 了解化学设计的一般方法,认识实际化工生产技术问题的复杂性。能够从绿色化学、理论到实践的可行性、经济效益等思想出发自行设计一些简单实验,并制造一些简单产品;体验自行设计、动手实践的乐趣及成功的喜悦。 |
职业意识渗透 | 在化学教学中,要让学生知道学好化学不仅仅是作为一位化学家,还可以成为环境保护人员,营养学家,食品专家,药物学家,农业化学家等。 |
(二)化学新课程中的技术教育内容
此次化学新课程改革在内容的选择上非常注重科学、技术与社会的联系,将各种材料的合成、海水的综合利用、能源利用、工农业生产等领域内与化学相关的一些技术都引入了化学课程中。另外,化学新课程的一个显著特点就是在高中化学的实验部分将质谱仪、核磁共振仪、红外光谱仪、元素分析仪等先进仪器及分析测试手段也引入了化学课程中,而且对学生的实验设计与实验控制能力也都作了相应的要求。以上这些技术教育内容以及先进实验技术的引进有利于学生了解现代化学科学对技术的促进作用,以及先进的实验技术对化学科学发展的推动作用,更好地理解化学与技术之间的关系,是培养学生技术素养的重要载体。
表2 化学新课程中的技术教育内容
主题 | 相关的技术教育内容 |
义务段 | 高中段 |
化学与能源、资源 | 讨论工业上用“蒸馏法”淡化海水的可行性 | 用生活中的材料制作简易电池;讨论选择燃料的依据 |
化学与材料 | 知道废弃金属对环境的污染,认识回收金属的重要性 | 举例说明用化学方法进行金属材料表面处理的原理 |
化学与工农业生产 | 辩论:使用农药、化肥对人类是利多还是弊多? | 了解合成氨的主要原理、原料、重要设备、流程和意义 |
化学与环境保护 | 认识“三废”(废水、废气和废渣)处理的必要性以及处理的一般原则 | 根据防治土壤污染、保护环境的要求,举例说明废水处理、垃圾和其他生活废弃物处置的方法 |
化学与生活 | 实验探究:怎样防止自行车棚锈蚀 | 自制肥皂与肥皂的洗涤作用 |
实验技 术 | 实验设计 | 能够设计简单的化学实验方案;具有控制实验条件的意识 | 认识反应条件控制在化学研究中的意义和作用,初步掌握控制反应条件的一些方法; |
先进仪器介绍 | 学习情景素材:STM(扫描隧道显微镜)与“原子操纵”技术 | 知道质谱仪、核磁共振仪、红外光谱仪在测定物质结构中的作用 |
注:以上内容依据全日制义务教育化学课程标准(2001)和普通高中化学课程标准(2003)
(三)技术素养在化学新课程中的培养模式
国际上,技术教育主要是通过科学教育+技术教育的分立模式和STS的融合模式来加以实现的。我国目前普通中小学课程改革后的理科教育借鉴了以上两种模式的特点,一方面单独开设技术教育课,另一方面通过各门自然科学科目和综合实践活动来渗透技术教育。此次化学新课程主要通过以下三个方面来体现技术素养的培养。
1.全方位渗透
通观《全日制义务教育化学课程标准》与《普通高中化学课程标准》可以看出,无论是在课程目标中,还是在内容选择及实施建议中,都渗透了对学生技术素养的培养。如在《全日制义务教育化学课程标准》第17页例4“怎样防止自行车锈蚀?”中要求学生在设计方案时考虑到“防锈材料成本估算”、“施工人力成本估算”、“有效防锈期估计”;在“化学与能源和资源的利用”中让学生“讨论工业上用蒸馏法淡化海水的可行性”等都体现了技术思想的教育。另外,在技术设计方面也有许多例子,比如让学生自制汽水,配制无土栽培溶液,自制肥皂等,相信学生在亲自体验这些技术设计以后,一定会体会到成功的喜悦,并更加热爱化学。
2.单独开设“化学与技术”模块
在高中化学选修课程的六个模块中,其中一个模块就是“化学与技术”。该模块下设三个主题:“化学与资源开发利用”、“化学与材料的制造、应用”、“化学与工农业生产”。另外,在初中化学的第五部分也单独设置了“化学与社会发展”一章。这些内容都比较集中地体现了技术素养的培养。教师在教授这部分内容时,要格外注意技术教育思想的渗透,因为脱离了技术,化学促进社会发展及其在工农业生产中的地位将无从谈起;脱离了技术和社会的化学知识也将是空洞和乏味的。在教学中,要积极创设情景,鼓励学生从多角度思考问题。例如,在能源利用这个问题上,让学生比较沼气、煤气(液化气)、氢气、天然气等燃料哪种更好时,学生很可能会回答是氢气,因为在以往教学中,向学生渗透的思想中只有环保这一个概念。可是为什么我们现在不使用氢气呢?这就要让学生从氢气的生产(消耗大量能量,经济成本高)、氢气的存放(常温下是气态,所占体积非常大)、氢气的泄露(氢气以液态存放时极其容易飘散出来)等多角度来思考氢气的利用问题。
3.综合实践活动与化学中的技术教育
综合实践活动是我国此次新课程改革中推出的一种新课程类型,属校本课程。他的有效实施依赖于各科教师的创造性工作。对于化学教师而言,综合实践活动不失为对学生进行技术教育的有效途径,比如组织学生参观各类化工厂,环保站,制药厂,大学实验室等都是很好的技术教育的方法。
综上所述,在国际理科教育发展趋势的推动下,我国此次化学新课程改革凸显了技术教育的重要性。但是,技术素养的培养在我国还处于萌芽阶段,有许多问题还有待进一步探讨,比如有关技术哲学和价值的研究,在实际教学中如何培养学生的技术素养,以及对教师技术素养的培训等还需要我们进行不断的理论探索和实践研究。
参考文献
[1] 转引自丁邦平.论国际理科教育的范式转换──从科学教育到科技教育[J].比较教育研究,2002(1).
[2] 美国科学促进协会著[M].中国科学技术协会译.《科学素养的基准》.北京:科学普及出版社,2001.序言.29-41
[3] 吴祥兴等主编.现代科技概论[M].上海:上海世界图书出版公司,2002.5.
[4] Standards for Technological Literacy:Content for the Study of Technology http://www.iteawww.org/TAA/Publications/STL/STLMainPage.htm
[5] 顾志跃著.科学教育概论[M]. 北京:科学教育出版社,1999.
[6] 中华人民共和国教育部制订.全日制义务教育化学课程标准[S]. 北京:北京师范大学出版社,2001.
[7] 中华人民共和国教育部制订.普通高中化学课程标准[S].北京:人民教育出版社,2003.
