概念轉變教學中滲透STSE教育.doc

概念轉變教學中滲透STSE教育高 霞 李廣洲（南京師范大學化學與環(huán)境科學學院 江蘇 南京 210097）摘 要：本文介紹了概念轉變學習理論和STSE教育理念，并舉例說明如何在概念轉變教學中滲透STSE教育關鍵詞：概念轉變 STSE教育 STSE教育是當代教育實踐的重要理念，概念轉變則是一條最基本的建構主義理科學習與教學策略。通過STSE教育與概念轉變教學相結合，把STSE教育應用于概念轉變教學過程，在概念轉變教學中滲透STSE教育，從而培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)、提高學生的學習效率。一、概念轉變學習理論1968年，奧蘇貝爾提出了“影響學習的唯一重要因素就是學生已經(jīng)知道了什么，要探明這一點，并據(jù)此進行教學”的觀點。大量的科學實踐表明，學生在學習自然科學課程之前，頭腦里并非一片空白。學生通過日常生活的各種渠道和自身的實踐，對客觀世界中的各種事物已經(jīng)形成了自己的看法，并在無形中養(yǎng)成了他們獨特的思維方式。這種在接受正規(guī)的科學教育之前所形成的概念一般稱之為前科學概念(pre-science conception)，簡稱前概念(preconception)。對于前概念，自20世紀70年代以來，西方一些從事科學教學研究的學者經(jīng)過大量的研究后發(fā)現(xiàn)，學生形成的前科學概念由來已久、根深蒂固，這些前概念中有些是對客觀世界的樸素觀念(nave concept)，可以作為學生學習科學概念的積極“生長點”，有的則完全與科學概念相悖，后者也叫錯誤概念(misconception)。學生的“個人概念”、“日常概念”、“相異構想”、“教學前概念”、“錯誤概念”及其對科學學習和科學認識的作用及影響的問題，至今仍然是科學教學及科學心理研究的重點。前科學概念有多種來源：來源于語言；同家庭成員、朋友、其他成人和同伴群體之間的交互作用；大眾媒介；感覺經(jīng)驗等。建構主義認為，學生的前概念是極為重要的，它影響著學生知識的掌握、觀點的接受、思想的形成、態(tài)度的轉變。因此，我們要充分認識并利用其積極的方面，作為一種資源進行教學；同時糾正和預防其消極的方面，實現(xiàn)錯誤概念的轉變。所謂概念轉變就是學習，就是學生原有概念改變、發(fā)展和重建的過程，就是學習者由前科學概念向科學概念的轉變過程。為了促進學生實現(xiàn)概念轉變，就要進行概念轉變教學。為此，教師必須充分了解學生相關學科的原有知識經(jīng)驗背景，了解學生有哪些錯誤概念，并充分運用學生的原有概念創(chuàng)設教學中的認知沖突（情境），以此作為引發(fā)學生進行概念轉變學習的契機。因為要轉變學生的錯誤概念，僅僅告訴學生“正確”的概念是無效的，只有在激勵性的情境中，在學生的前概念與科學概念的激烈碰撞中，才能解決前概念與科學概念之間的矛盾沖突，實現(xiàn)由前概念向科學概念的轉變。二、 STSE教育STSE是科學(Science）、技術(Technology)、社會(Society)和環(huán)境(Environment)的英文縮寫, 是指人類的智慧及其創(chuàng)造物與環(huán)境相互作用的過程中演化而成的科學、技術、社會與環(huán)境的一體化體系，是科學技術高度發(fā)展的條件下在地球系統(tǒng)中表現(xiàn)出來的一系列全新景象的總和，是一門綜合性交叉學科。STSE教育是理科教育的一種指導思想，其基本精神在于把科學教育和當前的社會發(fā)展、社會生產、社會生活、生存環(huán)境等緊密結合，使受教育者關心社會的發(fā)展，激發(fā)學生學習情感，在學習研究中具有強烈的未來意識和參與意識，了解科學技術及其作用，致力于學好本領并能參與科學技術決策，成為具有良好科學素養(yǎng)的人才。新課標在教材編寫建議中首先提到的就是“從學生的生活經(jīng)驗和社會發(fā)展的現(xiàn)實中取材”，這就打破了按化學體系組織化學教學內容的傳統(tǒng)格局，結合學生已有的社會生活實際經(jīng)驗、人與自然的關系和學科的發(fā)展，選取最基礎的、學生終身發(fā)展最需要的化學知識和技能。教學資源的選取來自于生產、生活及社會的各個領域。STSE教育包括科學、技術、社會、環(huán)境四個方面的內容,其中不少內容涉及到化學學科知識，因此，在教學中可結合化學教材內容適當編排一些STSE教學內容。下表是對初中化學教材（人教版）中編排的STSE教學相關主題的總結，為在概念轉變教學中滲透STSE教育提供了合適的內容平臺。STSE教學主題表（含教材中“化學技術社會” 欄目內容）初中化學教材內容STSE教育的教學主題第一單元 走進化學世界第二單元 我們周圍的空氣第三單元 自然界中的水第六單元 碳和碳的氧化物第七單元 燃料及其利用第八單元 金屬和金屬材料第九單元 溶液第十單元 酸和堿第十一單元 鹽 化肥第十二單元 化學與生活化學使世界變得更加絢麗多彩 綠色化學保護空氣 催化劑在化工生產中的應用愛護水資源 水的凈化二氧化碳對生活和環(huán)境的影響 人造金剛石和金剛石薄膜酸雨 環(huán)境保護 開發(fā)和使用新能源海底“可燃冰” 車用乙醇汽油 “西氣東輸”金屬資源的利用和保護 形狀記憶合金溶液的形成生活中發(fā)現(xiàn)的酸和堿 中和反應在實際中的應用生活中常見的鹽 化學肥料 營養(yǎng)物質 化學元素和人體健康 導電塑料三、概念轉變教學中滲透STSE教育概念轉變理論中涉及的“概念”與心理學中對于概念的理解不同。在心理學上，“概念”代表一類享有共同特征的人、物體、事件或觀念的符號；概念轉變理論中的概念，是指個體關于某一對象的觀點、看法，它是個體所擁有的一種信念，因此也有人將“概念轉變”稱之為“信念轉變”（belief change），這些概念都是學生在日常生活中通過各種渠道和自身實踐形成的，要真正實現(xiàn)學生的概念轉變關鍵是要探查出學生頭腦中存在哪些前科學概念，然后才能采取不同的策略進行有效的教學干預，最終實現(xiàn)概念轉變。STSE教育正是要求注意從學生已有的經(jīng)驗出發(fā)，讓他們在熟悉的生活情景中感受化學的重要性，了解化學與日常生活的密切關系，逐步學會分析和解決與化學有關的一些簡單的實際問題，通過STSE教學可讓學生用相關知識處理一些生活和學習中的實際問題，培養(yǎng)學生的實踐能力和科學探究能力。如果把概念轉變模式簡單描述為：探查學生對相關概念的理解情況，分析學生持有的前概念（前測）依據(jù)前測結果采取不同的教學策略進行教學干預（施教）了解學生經(jīng)過一段時間之后對概念的理解，分析學生概念轉變的程度（后測），那么在此過程的任何一個階段，都可以把STSE教育作為概念轉變的一種資源，甚至是方法和手段，同時在概念轉變過程中滲透STSE教育，共同達到教育的最終目的實現(xiàn)人的發(fā)展。首先，STSE教育有利于概念轉變：通過課堂教學，學生的確可以用學習到的科學概念來應付考試，取得好成績，但同時，學生仍然傾向于堅持自己在生活中形成的日常概念來解釋生活中遇到的問題，此時在進行STSE教育的同時正好可以測得學生的前科學概念并得到很好的轉變；其次，中學化學有很多STSE教育的內容和素材：正如前面STSE教學主題表所示，中學化學教學中蘊含了豐富的STSE教育素材以供挖掘和利用；另外，有人說學習即概念轉變，那么概念轉變學習中滲透STSE教育無疑是“雙贏”的：STSE教育關注學生的學習興趣和經(jīng)驗，在概念轉變過程中結合STSE教育，滲透日常生活、社會生產和社會發(fā)展密切相關的化學知識，使學生認識到化學離不開生活、生活處處有化學，科學、技術、社會、環(huán)境各個方面都關系著化學；使學生思考自己到底在生活中遇到了哪些、認識了哪些、這些認識是否正確等；使學生關心社會的發(fā)展，同時掌握化學知識和化學原理，提高能力。案例：STSE教育可以應用于概念轉變研究來設計探查初中生持有的化學前科學概念 背景介紹：學生在開始具體學習化學知識之前已經(jīng)在頭腦中形成了相關的化學概念，用不同的方法探查到這些概念尤其是錯誤概念，然后有針對性的進行教學，實現(xiàn)概念的轉變。 方法介紹：對于開始初三學習之前的學生來說還沒有真正的進入化學課堂，那么如何暴露學生對相關概念的已有知識狀態(tài)？在此概念轉變研究中關鍵在于如何有效的探查到學生的前科學概念。這就需要聯(lián)系生活、聯(lián)系社會，設置引發(fā)學生興趣帶動思考的情景，用簡單的方式呈現(xiàn)給學生，由此STSE教育就可以扮演十分重要的角色。 事例介紹：選取探查初中生學習化學之前的前科學概念問卷設計中的部分STSE試題（科學技術中的化學）金屬銀具有消毒、殺菌作用。把銀制成納米銀粒子可將其消毒殺菌作用提高200倍。其原因是（ ）A、銀制成納米粒子后，其表面積增大所致 B、銀制成納米粒子后，其表面積縮小所致 C、銀制成納米粒子后，其質量增大所致 D、銀制成納米粒子后，其質量減小所致（社會中的化學）我們生活的地球只有一個，而它正在遭到人為破壞，所以環(huán)境保護被提上日程。下列有關環(huán)境問題的敘述正確的是（ ）A. 赤潮、白色污染、綠色食品都與相關物質顏色有關B. 我國的淡水資源短缺，故鼓勵大量開采地下水，以滿足社會需求C. 現(xiàn)代研制的油漆中一般不使用甲醛、酚類等化合物，因為這些化合物對人體有毒D. 我國禁止汽車使用含鉛汽油，其主要原因是鉛資源短缺（環(huán)境中的化學）聯(lián)合國環(huán)境署確定2004年6月5日世界環(huán)境日的活動主題是“Wanted！Seas and Oceans! Dead or Alive？”(海洋存亡,匹夫有責)。下列有關海洋的說法不正確的是（ ）A.海上石油泄漏易造成海洋污染B.海洋中發(fā)生的赤潮與氮、磷的排放有關C.海水的密度比淡水小D.工業(yè)上的廢水、廢渣以及城市生活污水大量排入海洋會造成海洋生態(tài)環(huán)境的破壞（生活中的化學）我國繼啟動了食鹽補碘工程之后，今年又啟動了補鐵工程。我國補鐵工程的載體主要是（ ） A食鹽 B淀粉 C醬油 D食油以上例題都是在STSE教育中使用的與科學技術、社會生活、生存環(huán)境密切相關的試題，應用于探查學生關于某些如物質微粒性、元素化合物等化學主題的前科學概念，以期能夠從不同的角度認識學生、了解學生。探查學生前科學概念可以有多種方法，可以是調查問卷，可以是個案訪談，可以是口語報告；調查問卷的形式亦是靈活多樣。STSE教育與概念轉變的相關理論和方法有效結合可以達到事半功倍的效果，通過科學、技術、社會、環(huán)境中的相關問題暴露學生概念情況的同時進行STSE教育，培養(yǎng)學生的情感、態(tài)度、價值觀，有助于提高學生的科學素養(yǎng)。這里只是簡單介紹了STSE教育在探查學生化學前科學概念中的應用，以期能引起相關教育工作者關注STSE教育與概念轉變學習的結合，至