鄧育紅+倪娟

摘要：STSE（科學-技術-社會-環(huán)境）教育是現(xiàn)代理科教育的重要指導思想。德國中學化學教材《今日化學》在內容選擇、案例剖析和方法應用等方面都較好地體現(xiàn)了STSE教育的理念，可資我們的教材編寫及教學借鑒。

關鍵詞：德國教材；STSE理念；教材研究

文章編號：1005-6629（2015）11-0092-05 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

STSE是科學（Science）、技術（Technology）、社會（Society）、環(huán)境（Environment）的英文縮寫。人類發(fā)展的歷史實際上是科學、技術、社會和環(huán)境相互作用的產物?？沙掷m(xù)性發(fā)展本質上就是科學、技術、社會和環(huán)境的協(xié)調發(fā)展，最重要的是人必須具有可持續(xù)性發(fā)展的意識、思想和能力。因此，STSE作為一種科學教育思維模式和價值觀在世界各地全面興起，它不僅關注科學、技術在社會生產、生活中的應用，更要重視和關心環(huán)境和環(huán)保問題，確?？沙掷m(xù)發(fā)展。美國《國家科學教育標準》中提出了STSE教育觀念。加拿大國家《科學學習目標公共綱要》中明確指出：“基于本綱要的豐富多樣的學習經驗將給學生提供許多機會進行探索、分析、評價、綜合和欣賞，并且理解科學、技術、社會以及將影響他們個人的生活、職業(yè)和未來的環(huán)境之間的相互作用?！边@標志著STSE科學教育范型的建立，即旨在通過科學一技術一社會一環(huán)境（STSE）教育學習科學知識，提高公民的科學素養(yǎng)。

理科課程是落實STSE教育理念的重要途徑，教材是重要的課程資源，是教師進行教學的范例，更是落實STSE教育思想的關鍵。本文以德國萊茵蘭-普法爾茨州的中等化學教材《今日化學Ⅰ》（Chemie heute-Sekundarbereich Ⅰ）和《今日化學Ⅱ》（chemie heute-SekundarberichⅡ）為藍本，分析教材內容及編排方式，發(fā)掘其中的STSE教育理念，為我們的教材編寫和使用提供借鑒和參考。

1 《今日化學》教材中STSE理念的體現(xiàn)

1.1整合社會性知識和學科性知識，綜合性強

近年來“整合”已成為基礎教育階段科學課程改革的趨勢。整合的目的在于“通過少數(shù)大概念來統(tǒng)整學科知識，促進學生參與科學工程實踐，實現(xiàn)對重要原理的深入探索，發(fā)展學生的整合理解并在其中滲透科學本質教育和STSE教育”?！督袢栈瘜W》教材有機整合學科性知識和社會性知識，精心組織教材，將學科知識融入其產生的背景以及它在現(xiàn)實社會生活中的應用中加以介紹，兼顧了學科知識的系統(tǒng)性和STSE教育的獨立性，避免了知識學習和情感教育兩張皮的現(xiàn)象，達到了知識與技能、過程與方法以及情感態(tài)度與價值觀三維目標的和諧共贏。

德國的化學工業(yè)領譽全球，染料、藥物更是他們的拳頭產品。因此，《今日化學Ⅱ》教材中各以一章的篇幅分別介紹染料和藥物。“染料”這一章首先從電子波譜和光的吸收及反射角度介紹物質為什么有顏色；第二節(jié)從有機染料的結構和光吸收的角度分析有共軛雙鍵的吸收原理，從而了解染料中發(fā)色基團以及影響發(fā)色的官能團，并且介紹了視覺過程的化學原理；第三節(jié)從靛藍、胭脂紅、胡蘿卜素等天然色素的結構、提取方法、應用發(fā)展等角度學習染料的知識，并以附錄“靛藍專利”為題，介紹了德國及歐洲的專利制度，包括專利的歷史、申請方法、費用及保護期限等，非常詳實（如圖1）；第四節(jié)則是介紹了偶氮類及蒽醌類合成染料，讓學生了解重氮化和偶聯(lián)反應；第五、六節(jié)則從染料與纖維之間的鍵合作用、紡織品的染色工藝等角度展開；最后一節(jié)介紹了指示劑色素：常用指示劑的結構、變色原理。

整章內容綜合性強，以化學學習及生活生產中實際使用的染料為主線，十分注重對染料結構、發(fā)色基團、反應原理及織物與染料的鍵合情況等化學學科知識的深化，同時有很多科技發(fā)展細節(jié)，更有大量的物理、生物等其他學科的知識，在內容的深度、廣度、綜合性方面均達到了一定高度，對學生的學習、生活及未來的職業(yè)生涯具有重要的意義。

阿司匹林是一種廣泛應用的極具代表性的藥物，也是德國科技和產業(yè)界的驕傲?！督袢栈瘜WⅡ》最后一章“藥物”（其內容結構見圖2）中，阿司匹林起了穿針引線的作用。教材首先從石器時代曾用荒誕的“在頭上鉆孔的手術來治療難以忍受的頭痛”歷史事實引入課題，介紹了阿司匹林的發(fā)現(xiàn)史、制備方法、常用藥物分析方法。在第三節(jié)附錄“藥物動力學”中，也是以阿司匹林為例，詳細介紹了藥物在生物體內的攝入、分配、降解和排除（見圖3），這樣讓學生了解藥物在體內的作用時間，在哪些器官中作用、分解代謝，更直觀地理解應按時按量服藥、不能濫用藥物。在第四節(jié)的實驗“藥物的吸收”中，通過實驗觀察不同條件下不同制劑阿司匹林的分解時間?！八幬铩边@一章以藥物的發(fā)現(xiàn)、發(fā)展及其運用和藥物引發(fā)的社會問題為主線，從常用藥、毒品、麻醉劑的結構、性質、作用機理、引發(fā)的社會問題等多角度深入討論，將社會性內容與學科性內容天衣無縫地整合起來，讓學生在學習和運用化學知識的同時產生社會責任感和風險意識。

1.2選取典型案例，進行深入剖析

能源是現(xiàn)代社會發(fā)展的重大問題，由于原子彈爆炸帶來的“原罪”、切爾諾貝利核電站爆炸以及日本地震造成的核泄漏等重大事件的影響，是否使用核能—直是歐洲各國艱難的抉擇?！督袢栈瘜WⅡ》第一章介紹“原子結構”，在第五節(jié)“核裂變”附錄“科學家的責任”開篇即指出：原子彈的開發(fā)令人難忘地展現(xiàn)了科學家在道德上進退兩難的情況下能夠提出什么建議。二戰(zhàn)中愛因斯坦等科學家敦促羅斯福總統(tǒng)研發(fā)原子彈，教材中配有原子彈爆炸后的廣島圖片，并指出：原子彈于1945年8月6日摧毀了日本城市廣島。而在1945年8月9日長崎又被摧毀，在這兩次轟炸中共有十一萬四千人喪命。教材嚴肅指出：“從那時起科學家在他們的職業(yè)所產生的后果中有什么責任的問題，一直引起爭論，現(xiàn)在的問題不只是一次世界核大戰(zhàn)，還有現(xiàn)代技術的錯誤使用?！保弧皭垡蛩固乖趹?zhàn)后說，如果他早知道德國不能制造原子彈，他就不會過問原子彈的事?！苯滩恼浟?939年8月愛因斯坦致美國總統(tǒng)羅斯福的信、節(jié)選了美國國防部部長1945年6月的Franek關于原子彈問題的報告以及1957年4月德國物理學家反對聯(lián)邦國防軍原子武裝的聲明（列出了參與的諾貝爾獎獲得者等很多科學家的姓名、身份），真實的情境、詳細的細節(jié)，會促使學生反思歷史，嚴肅認真地對待如何使用科學技術的問題。

科學技術極大地改善了人類的物質和精神生活，但也將人類帶入了前所未有的困境：能源短缺、環(huán)境惡化、生態(tài)危機?！督袢栈瘜WⅠ》第十四章“日常生活和工業(yè)上的化學”不諱言化學工業(yè)造成的負面影響，在第二節(jié)“從硫到硫酸”后接著第三節(jié)就是“酸雨一一化學化的難題”，詳細地介紹了形成酸雨的形成原因，客觀地分析了酸雨的危害。教材分析了引起酸雨的主要物質含量及來源，用直觀的圖表、具體的數(shù)據(jù)讓學生了解產生污染的原因（見表1和圖4）。

教材對于酸雨給森林造成的危害進行了比較客觀的介紹：“根據(jù)林業(yè)情況報道，我們的森林中20%的樹木受到損害，有^、認為這是由于酸雨所產生的后果。酸雨使土壤中氫離子的濃度升高，氫離子使重金屬離子和鋁離子淋洗出來，樹木的須根在這些離子的影響下受到毒害，失去了吸收水分以及水中所含有的生命必需的鈣離子和鎂離子的能力?！边@樣的分析，比起空泛地說酸雨會使林木枯萎更能引起學生思考，而且也有助于后續(xù)的溶解平衡的學習。教材還用文字、數(shù)據(jù)、化學方程式和工業(yè)生產流程圖等方式詳細介紹脫硫、脫氮的方法以及產生的副產物的用途。最后，用黑體字強調：酸雨是由于二氧化硫和氦氧化物生成的硫酸和硝酸所引起的?；瘜W經由煙道氣凈化和汽車廢氣催化劑為有害物質的減少作出了貢獻?！督袢栈瘜W》教材在介紹化工產業(yè)的原理及貢獻時，正視其造成的環(huán)境問題，詳細介紹化學在防范和減少環(huán)境惡化方面所做的努力。幫助學生做到贊賞化學科學對個人生活和社會的貢獻，關注與化學有關的社會熱點問題，逐步形成可持續(xù)發(fā)展的思想。

《今日化學》通過精心挑選與社會生活密切相關的重大問題以及在世界范圍內有影響的典型事件，提供較為充分的素材，引導學生進行嚴肅的分析與深入的研討，讓學生深刻認識到科學技術的雙刃劍作用，揚善抑惡是每個人都面臨的責任。

1.3重視方法熏陶.注重實踐體驗

在《今日化學I》教材開篇序文中即明確指出“化學并非只限于專業(yè)知識。同樣重要的是對獲取知識的途徑的理解，以及在與化學有關的信息方面進行交流和評價的能力”，并用框圖形式明確呈現(xiàn)了化學學習的途徑和目的（見圖5）。通過直接表述化學學習的目標，體現(xiàn)了STSE教育價值取向：科學和技術是改善社會的工具，是人類文化的一種形式，是個人發(fā)展的文化資本。

教材在章節(jié)開始前首先安排了多個方法欄目：“安全做實驗”、“正確清理廢物”、“如何查閱文獻”、“如何做筆記”；在教材的第一章第一節(jié)安排了如下方法：“正確進行實驗”、“正確進行測試”、“自然科學是如何進行工作的；由觀察到學說”；在后續(xù)教材中又有“正確記錄”、“看圖與制圖”等方法欄目。這樣的編排，讓學生在學習化學知識的同時了解學習和研究化學的具體方法，體現(xiàn)了知識技能與過程方法的高度統(tǒng)一。

在“原子結構”的第六節(jié)“原子能發(fā)電站是這樣運轉的”的化學一檢索欄目“核能的問題”中，詳細介紹了切爾諾貝利核電站事故及其影響（見圖6），并指出周圍地區(qū)的癌癥增多和其他的長期傷害明顯可見，但對全歐洲的健康影響只能由長期的統(tǒng)計調查才能知道。對于2000年聯(lián)邦當局決定有序脫離核能利用的政府結論，教材并不簡單認同，在作業(yè)中要求：

（1）①探詢核電站正常運轉時釋放出來的放射性是多少。

②切爾諾貝利災難中拋射到環(huán)境中的是哪些核素？

（2）調查支持和反對利用核能的理由，并對它們進行評估。

以作業(yè)的形式讓學生去嘗試解決人們生活中最關心的社會現(xiàn)實問題：核能安全嗎？我們應該不應該使用核能？第1題是讓學生學會理性地從科學技術角度去分析和解決問題，用事實和數(shù)據(jù)來說話；第2題鼓勵學生深入調研，了解不同人群對涉及現(xiàn)實生活中重大科技問題的主要觀點及其理由，學會從正反兩方面分析同一個問題，并運用自己所學的知識對這些觀點進行評估。

2 《今日化學》教材給我們的啟示

縱觀德國《今日化學》教材，在基于STSE內容選擇、編排上有很多獨到之處。它不拘泥于化學學科知識，而是從學生的需要出發(fā)，在真實的社會情境中讓學生通過體驗性學習、實踐性學習、研究性學習、設計性學習和反思性學習等多元化的學習途徑和方式，學習真實的化學。教材在化學基礎知識和基本理論、化學實驗、化學技術在生產中的應用、化學對人類生活的影響等各個方面能統(tǒng)籌兼顧、相互聯(lián)系、相互促進，這與我們新課程提倡的“從生活走進化學，從化學走向社會”的理念是吻合的。

教材重視化學基礎知識及其方法技能，讓學生通過科學實踐來學習化學基本原理，了解科學研究的基本方法，形成科學的世界觀。教材注意通過化學科學與技術在應用過程中對環(huán)境產生的不良影響等實例，強化學生對科學風險的認識，同時介紹化學科學與技術在凈化環(huán)境方面中的積極作用，讓學生學會全方位多角度分析和認識問題，形成正確的科技倫理觀。我國現(xiàn)行主流版本的化學教材，均是將化學與生活、化學與技術、物質結構與性質、化學反應原理、有機化學基礎、實驗化學分塊設計，雖然可以滿足不同類別或興趣的學生的需要，但割斷了不同模塊之間的有機聯(lián)系，不利于學生綜合素質的培養(yǎng)。

由于不同地區(qū)對選修模塊的高考要求不同，在功利性的思想指導下，某些省份選擇非理工科方向的學生根本接觸不到“化學與技術”、“實驗化學”的內容，造成了學生知識結構的缺陷和對未來職業(yè)發(fā)展的制約。建議今后的教材編寫中，要強化不同模塊、不同學科知識的整合，并且將其融入社會發(fā)展的整體背景中。

另外，我國現(xiàn)行教材對于化學科學給人類帶來的現(xiàn)實和潛在的危害著墨較少，對科技倫理方面的內容鮮有涉及。建議今后的教材要正視目前我國公眾廣泛存在的化學恐懼癥，對諸如PX項目、三聚氰胺事件等典型案例不回避，可圍繞這些問題的化學原理、形成緣由、防范措施等各方面展開學習，讓學生通過真實的案例更深刻地認識科學、技術和社會之間的相互關系，逐步樹立可持續(xù)發(fā)展的思想。

目前我國教材中對于化學學習和學科研究的方法指導多處于隱性狀態(tài)，建議今后更明確地給予學生學科學習和研究方法的具體指導，更多地結合人類探索物質及其變化的歷史與化學科學發(fā)展的趨勢，以幫助學生加深對核心概念和科學方法的理解，形成科學的價值觀。