董 艷，徐淑華，楊 洋

(1.北京師范大學(xué) 科學(xué)教育研究院，北京 100875；2.上海師范大學(xué)附屬閔行第三中學(xué)，上海 201100；3.北京師范大學(xué) 人文和社會(huì)科學(xué)高等研究院教育科技中心，廣東 珠海 519087)

當(dāng)今時(shí)代，人們的生活已經(jīng)離不開(kāi)科學(xué)技術(shù)。科學(xué)技術(shù)實(shí)質(zhì)上是人類認(rèn)識(shí)世界、改造世界的工具，應(yīng)該如何協(xié)調(diào)人與科學(xué)技術(shù)之間的關(guān)系，科學(xué)教育工作者應(yīng)為此做出何種努力，是科學(xué)教育一直在思考的問(wèn)題。隨著科學(xué)技術(shù)給人們帶來(lái)新的問(wèn)題和新的契機(jī)，科學(xué)教育也不斷隨之調(diào)整自己的方向。其中，SSI教育和STEM教育均是發(fā)源于西方的科學(xué)教育理念，并且都在我國(guó)國(guó)內(nèi)引起了一定反響。兩者從實(shí)踐形式來(lái)看，都是一種跨學(xué)科教育，但在實(shí)際的教學(xué)實(shí)施中，教師可能會(huì)有所困擾，無(wú)法辨析其內(nèi)涵而影響具體的實(shí)踐開(kāi)展。再者，隨著新時(shí)代的到來(lái)，如何回答時(shí)代之問(wèn)，特別是培養(yǎng)什么樣的人，如何培養(yǎng)人，面向未來(lái)的新一代學(xué)習(xí)者是否能夠在科技發(fā)展的當(dāng)前，樹(shù)立正確的人生觀和世界觀，擔(dān)當(dāng)起社會(huì)發(fā)展的重要責(zé)任，也是當(dāng)前跨學(xué)科教育如火如荼發(fā)展的過(guò)程中，需要考慮的。如何將學(xué)科與跨學(xué)科教育融合于立德樹(shù)人的根本任務(wù)，從而在重構(gòu)教學(xué)設(shè)計(jì)或教學(xué)活動(dòng)的時(shí)候，讓學(xué)生們立足課堂，又心向祖國(guó)發(fā)展大業(yè)，科學(xué)教育理應(yīng)承擔(dān)此重任，為祖國(guó)繁榮復(fù)興輸送更多有擔(dān)當(dāng)、有本領(lǐng)的時(shí)代新人。為此，本研究將探索兩種教育形式的融合可操作路徑。

一、研究緣起及開(kāi)展概況

(一)國(guó)際背景

教育是培養(yǎng)人的命題，在不同的歷史背景之下，由于時(shí)代要求的更新，教育自身也不斷革新，以更好地回答“培養(yǎng)什么樣的人”。SSI教育和STEM教育的出現(xiàn)各有其特殊的時(shí)代意義。社會(huì)性科學(xué)議題(Socio-scientific Issues，SSI)，是指那些因科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，而對(duì)社會(huì)產(chǎn)生沖擊和影響的科學(xué)問(wèn)題相關(guān)的爭(zhēng)議性問(wèn)題。由于不同個(gè)體之間所持立場(chǎng)和價(jià)值觀的差異，議題對(duì)社會(huì)所帶來(lái)的影響具有爭(zhēng)議性[1]，SSI教育(Socio-scientific Issues-based Education)，指的就是基于社會(huì)性科學(xué)議題情境的教與學(xué)。STEM是科學(xué)(Science)、技術(shù)(Technology)、工程(Engineering)和數(shù)學(xué)(Mathematics)四門(mén)學(xué)科的簡(jiǎn)稱，強(qiáng)調(diào)多學(xué)科統(tǒng)整。但STEM教育并不是科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)簡(jiǎn)單疊加，而是以統(tǒng)整的視角來(lái)更好地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神與實(shí)踐能力。STEM整合創(chuàng)新的結(jié)果可以是知識(shí)層面的，也可以是實(shí)踐層面的。

科學(xué)、技術(shù)促進(jìn)社會(huì)快速發(fā)展的同時(shí)，所引發(fā)的一系列問(wèn)題也逐漸浮現(xiàn)出來(lái)。工業(yè)革命帶來(lái)大范圍的失業(yè)恐慌，也帶來(lái)環(huán)境污染、生態(tài)失衡、能源枯竭等社會(huì)問(wèn)題。20世紀(jì)60年代，愈演愈烈的核軍備競(jìng)賽則進(jìn)一步加劇了人們對(duì)于科學(xué)技術(shù)的擔(dān)憂，并使人們意識(shí)到，科學(xué)技術(shù)應(yīng)該要受到社會(huì)的需要和價(jià)值觀的牽引，不能信馬由韁。20世紀(jì)70年代，美國(guó)掀起了科學(xué)、技術(shù)與社會(huì)運(yùn)動(dòng)(Science Technology Society，簡(jiǎn)稱STS運(yùn)動(dòng))，在教學(xué)中表現(xiàn)為強(qiáng)調(diào)要將科學(xué)、技術(shù)與社會(huì)三者緊密聯(lián)系。STS教育希望幫助人們理解科學(xué)與技術(shù)的區(qū)別以及技術(shù)發(fā)展的雙面性，反思人與自然的關(guān)系。后來(lái)又出現(xiàn)了STSE，試圖在更廣范圍內(nèi)將科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)和環(huán)境等予以綜合考慮。但是，STS/STSE被指責(zé)沒(méi)有關(guān)注到學(xué)習(xí)者的個(gè)體情感、倫理發(fā)展，造成科學(xué)教育的“倫理缺位”，也阻礙了學(xué)生深入理解科學(xué)的本質(zhì)，因此逐漸淡出了主流的科學(xué)課程，更多情況下是作為學(xué)習(xí)的背景而存在[2]，而這個(gè)時(shí)期社會(huì)民眾對(duì)科技爭(zhēng)議問(wèn)題的關(guān)注有增無(wú)減。隨著論證教學(xué)的興起、建構(gòu)主義教育思想逐漸成熟以及非形式邏輯運(yùn)動(dòng)的發(fā)展，80年代初，正式的SSI教育開(kāi)始誕生于西方發(fā)達(dá)資本主義國(guó)家(美國(guó)、英國(guó))，SSI不僅包含了STS提供的所有內(nèi)容，同時(shí)也考慮了科學(xué)的倫理維度、孩子的道德推理和學(xué)生的情感發(fā)展[3]，涉及的教學(xué)功能更多。

如果說(shuō)SSI是西方科學(xué)教育界試圖減少科學(xué)技術(shù)潛在負(fù)面效果的積極干預(yù)，那么，STEM教育的提出則是美國(guó)對(duì)于保持在科技創(chuàng)新上的全球領(lǐng)先地位的努力與嘗試。二戰(zhàn)后，為爭(zhēng)奪世界霸權(quán)，美國(guó)與蘇聯(lián)開(kāi)始了長(zhǎng)達(dá)44年的冷戰(zhàn)，并展開(kāi)了爭(zhēng)奪太空據(jù)點(diǎn)的較量。蘇聯(lián)率先于1957年成功發(fā)射世界上第一顆人造衛(wèi)星，又于1961年實(shí)現(xiàn)把宇航員送上太空，美國(guó)在這場(chǎng)較量中的頻頻落后引發(fā)了美國(guó)公眾對(duì)學(xué)校教育的深刻反思，他們認(rèn)為這是由于教育投入不足、課程設(shè)置缺乏基礎(chǔ)性和系統(tǒng)性、不重視數(shù)學(xué)和科學(xué)教育所帶來(lái)的惡果。在這種強(qiáng)烈的反思和危機(jī)意識(shí)之下，STEM教育就此萌芽[4]。1986年，美國(guó)國(guó)家科學(xué)理事會(huì)(NSB)發(fā)布《本科的科學(xué)、數(shù)學(xué)和工程教育》，又稱《尼爾報(bào)告》，其中首次明確提出“科學(xué)、數(shù)學(xué)、工程、技術(shù)教育的集成”(SME&T)的綱領(lǐng)性建議，并提到“追求卓越，讓美國(guó)的下一代在科學(xué)技術(shù)上發(fā)揮領(lǐng)導(dǎo)作用”，該報(bào)告也被視為提倡STEM教育開(kāi)端[5]。2001年后，STEM逐漸取代SME&T，成為四門(mén)學(xué)科的統(tǒng)稱。在這之后，美國(guó)政府陸續(xù)出臺(tái)STEM相關(guān)的教育政策和文件，STEM教育思想開(kāi)始成為美國(guó)科學(xué)教育的重要組成部分。2009年，美國(guó)頒布了《美國(guó)振興及投資法案》，將增加財(cái)政投入支持STEM教育寫(xiě)進(jìn)法案；時(shí)任總統(tǒng)奧巴馬提出教育創(chuàng)新運(yùn)動(dòng)，強(qiáng)調(diào)美國(guó)將優(yōu)先發(fā)展STEM。自此，STEM教育受到廣泛關(guān)注，并在國(guó)際傳播。

(二)國(guó)內(nèi)相關(guān)研究的興起

我國(guó)近代科學(xué)教育起步較晚，相應(yīng)的，直到20世紀(jì)80年代中期，我國(guó)的科學(xué)教科書(shū)上一直都沒(méi)有涉及科技爭(zhēng)議的內(nèi)容。90年代之后，隨著科技發(fā)展浮現(xiàn)的一系列負(fù)面問(wèn)題，國(guó)內(nèi)教科書(shū)開(kāi)始嘗試以課后閱讀材料的形式引入一些簡(jiǎn)單的日常科技爭(zhēng)議問(wèn)題。基于我國(guó)存在環(huán)境污染、生態(tài)環(huán)境破壞、發(fā)展失調(diào)等突出問(wèn)題，及社會(huì)大眾科學(xué)素質(zhì)亟待提高的問(wèn)題，社會(huì)性科學(xué)議題的相關(guān)研究自2007年起被學(xué)界關(guān)注[6]。同年STEM教育也進(jìn)入學(xué)術(shù)研究，但之后相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，STEM研究大多止步于對(duì)國(guó)外實(shí)施情況的介紹。2012年11月24—27日，北京師范大學(xué)教育技術(shù)學(xué)院承辦了第二屆STEM國(guó)際教育大會(huì)。2015年，我國(guó)教育部在《關(guān)于“十三五”期間全面深入推進(jìn)教育信息化工作的指導(dǎo)意見(jiàn)》中首次提出要“探索STEM教育、創(chuàng)客教育等新教育模式”，由此引發(fā)了STEM教育研究的熱潮。2017年，教育部印發(fā)《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》，在實(shí)施建議中明確指出“倡導(dǎo)STEM的跨學(xué)科學(xué)習(xí)方式”，STEM教育開(kāi)始以更多元的方式與我國(guó)的教育實(shí)際聯(lián)系起來(lái)。

(三)SSI教育與STEM教育

自我國(guó)學(xué)者開(kāi)始關(guān)注到SSI教育以來(lái)，從學(xué)科教學(xué)的角度來(lái)看，生物學(xué)科對(duì)該主題的關(guān)注最多，其次是化學(xué)學(xué)科，從學(xué)段的角度來(lái)看，中等教育階段對(duì)此的關(guān)注高于高等教育階段。研究主要從兩個(gè)主題展開(kāi)：一是圍繞SSI在國(guó)外的發(fā)展概況；二是SSI在我國(guó)分科教學(xué)中的實(shí)際應(yīng)用，包括在生物、物理、化學(xué)等方面探索SSI教學(xué)。而STEM教育研究的增幅體現(xiàn)在2014—2017年間，至今研究數(shù)量總體仍呈上升趨勢(shì)。研究主要從以下三個(gè)主題展開(kāi)：一是基于國(guó)際經(jīng)驗(yàn)，探討STEM教育內(nèi)涵及其未來(lái)走向；二是STEM教育的本土化路徑思考及實(shí)踐應(yīng)用；三則是通過(guò)STEM研究和實(shí)踐的開(kāi)展過(guò)程中，對(duì)我國(guó)現(xiàn)階段STEM教育現(xiàn)狀的反思。

二、SSI教育與STEM教育的實(shí)踐比較分析

SSI教育與STEM教育既有區(qū)別，也有聯(lián)系。在教學(xué)目標(biāo)上，SSI教育強(qiáng)調(diào)讓學(xué)生了解多元觀點(diǎn)和背后的價(jià)值觀，并在一種綜合的科學(xué)問(wèn)題解決困境中，嘗試做出科學(xué)決策，而STEM教育則強(qiáng)調(diào)整合不同學(xué)科，通過(guò)科學(xué)探究與生活相關(guān)的真實(shí)性問(wèn)題，并予以工程化實(shí)踐，從而達(dá)到可見(jiàn)的創(chuàng)新。兩者的差異和共性如表1所示。

表1 SSI教育與STEM教育的比較

續(xù)表1

SSI教育通過(guò)讓學(xué)生關(guān)注引起社會(huì)爭(zhēng)議的科學(xué)問(wèn)題，來(lái)為學(xué)生提供知識(shí)學(xué)習(xí)環(huán)境的同時(shí)，加強(qiáng)對(duì)科學(xué)、社會(huì)、倫理等維度的思考，發(fā)展批判性思維和面對(duì)沖突時(shí)的科學(xué)決策能力。而STEM教育更多從科學(xué)實(shí)用主義的角度來(lái)考慮，并通過(guò)綜合性解決問(wèn)題來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的高階能力。2016年美國(guó)發(fā)布的《STEM2026：STEM教育創(chuàng)新愿景》指出[7]，STEM課程要注重學(xué)科的交叉整合，不僅要實(shí)現(xiàn)原先四門(mén)學(xué)科之間的融合，還要重視STEM與其他學(xué)科的融合，至少實(shí)現(xiàn)一個(gè)STEM學(xué)科和一個(gè)非STEM學(xué)科的整合。但不管外在的整合科目如何變化，STEM教育的核心就是通過(guò)跨學(xué)科教育，來(lái)實(shí)現(xiàn)學(xué)科之間進(jìn)行靈活地交叉融合，促進(jìn)各個(gè)學(xué)科的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)個(gè)人見(jiàn)解抑或是實(shí)物方面的創(chuàng)新，這一點(diǎn)始終是沒(méi)有異議的。

兩者之間的共性在于兩個(gè)方面。第一，均偏向生成性教學(xué)，注重學(xué)生的自主建構(gòu)。它們與傳統(tǒng)的相對(duì)靜態(tài)的課堂都有著明顯差別。傳統(tǒng)的課堂教學(xué)主要依據(jù)學(xué)科知識(shí)體系結(jié)構(gòu)展開(kāi)，通常有著固定的、客觀的、具有普遍性的答案，而SSI教育和STEM教育更像是動(dòng)態(tài)課程，學(xué)生被提供了更加充分的自主建構(gòu)的空間和可能性，教師則要依據(jù)課堂中的互動(dòng)狀態(tài)及時(shí)地調(diào)整教學(xué)思路和教學(xué)行為，教學(xué)的結(jié)果更依賴于具體教學(xué)過(guò)程中的生成，而不是教師的預(yù)設(shè)。第二，兩者都指向科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)，體現(xiàn)科學(xué)實(shí)踐觀念?？茖W(xué)教育自誕生以來(lái)，教學(xué)觀也不斷在更新，最初，科學(xué)只是被當(dāng)作零散的事實(shí)信息灌輸給學(xué)生，學(xué)生知其然但不知其所以然。后來(lái)，科學(xué)探究在科學(xué)課中上升到了較重要的地位，近年來(lái)，科學(xué)探究正在被科學(xué)實(shí)踐所替代。這期間教學(xué)觀的變化——從“將科學(xué)作為知識(shí)”到“將科學(xué)作為探究”，再到“將科學(xué)作為實(shí)踐”的轉(zhuǎn)變，反映了科學(xué)教育從重視科學(xué)知識(shí)的掌握到重視科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)。

在實(shí)踐模式方面，SSI教育和STEM教育的教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)各有所側(cè)重。SSI教育的探索出現(xiàn)了如決策模式(Decision Making Model)、道德思維模式(Moral Thinking Model)、共識(shí)項(xiàng)目模式(Consensus Project Model)等典型的教學(xué)模式，盡管略有差異，但基本采取的是辯證教學(xué)，學(xué)生需要批判思考、審慎評(píng)估。根據(jù)應(yīng)用成果的不同，STEM教育應(yīng)用模式則可以分為探究、制造和創(chuàng)造型，針對(duì)不同類別，可以歸納出大致的教學(xué)流程[8]，但無(wú)論是哪種STEM教育應(yīng)用模式，都是主要以跨學(xué)科整合的方式，促使學(xué)生通過(guò)多種學(xué)科的學(xué)習(xí)思維過(guò)程，經(jīng)歷運(yùn)用不同學(xué)科知識(shí)進(jìn)行問(wèn)題的多元化解決，尤其是增加了探究之外的，工程實(shí)踐成果產(chǎn)出的模式。STEM的實(shí)踐模式更加體系化，SSI實(shí)踐模式之間還比較獨(dú)立，沒(méi)有形成一個(gè)較系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。STEM教育實(shí)踐的開(kāi)展在我國(guó)十分火熱，本土化成果也逐漸增多，但現(xiàn)階段問(wèn)題也存在，例如，部分STEM課程脫離了學(xué)科課程，缺乏學(xué)科內(nèi)容。STEM課程內(nèi)容不僅要包含跨學(xué)科內(nèi)容，也要包含學(xué)科內(nèi)容[9]，現(xiàn)階段STEM教育項(xiàng)目大多依托機(jī)器人、3D打印、創(chuàng)客等開(kāi)展，有些機(jī)構(gòu)和學(xué)校錯(cuò)誤理解了STEM的教育目標(biāo)，片面強(qiáng)調(diào)動(dòng)手操作，甚至忽視基于學(xué)科內(nèi)容生長(zhǎng)的科學(xué)素養(yǎng)。其次，陷入對(duì)新技術(shù)、新軟件等昂貴教學(xué)資源追求的困局[10]，經(jīng)費(fèi)不充裕的學(xué)校往往因而對(duì)STEM教育望而生畏。此外，據(jù)調(diào)查研究，學(xué)生的STEM職業(yè)興趣整體不高，學(xué)習(xí)態(tài)度仍有待進(jìn)步，尤其是女性[11]。

三、兩模式融合的可行性與必要性分析

SSI教育與STEM教育的提出盡管基于不同的背景，但其最終目標(biāo)都包含培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。探討模式融合對(duì)基礎(chǔ)教育教師的實(shí)踐應(yīng)用具有操作價(jià)值。兩者融合路徑的探索，避免教師因關(guān)注某一種模式，忽略另一種模式在促進(jìn)學(xué)生面對(duì)科學(xué)問(wèn)題解決過(guò)程中的應(yīng)用可能與思維局限。兩者融合的可行性與必要性有以下幾方面。

從歷史發(fā)展來(lái)看，SSI教育與STEM教育將殊途同歸。兩者均誕生于西方科學(xué)教育，與STS(E)有些淵源。SSI是對(duì)STS(E)的超越與發(fā)展，增加了學(xué)生對(duì)社會(huì)倫理道德的關(guān)注，并嘗試使學(xué)生把認(rèn)知與情感進(jìn)行聯(lián)系，做到更大程度的認(rèn)知和情感投入，在科學(xué)困境中做出更明智的科學(xué)決策，旨在希望通過(guò)科學(xué)地權(quán)衡與決策，以減少科學(xué)技術(shù)可能引起潛在的負(fù)面效果。STEM教育則是在一定程度上對(duì)STS(E)的發(fā)展進(jìn)行積極回應(yīng)，旨在通過(guò)跨學(xué)科融合促進(jìn)學(xué)生綜合技能的提升，STEM使得帶著些許“反科技”色彩的STS(E)社會(huì)運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)向看到并創(chuàng)造科技的積極效用的社會(huì)大潮流[12]。

從內(nèi)在邏輯來(lái)看，STEM教育需要與SSI教育元素融合。如果STEM教育是要讓學(xué)生為應(yīng)對(duì)現(xiàn)實(shí)世界中的復(fù)雜問(wèn)題做好準(zhǔn)備，那么問(wèn)題中本就存在的非STEM維度應(yīng)該得到更多關(guān)注。Pleasants[13]探討了STEM問(wèn)題的性質(zhì)，將其分成非STEM問(wèn)題、純粹STEM問(wèn)題、STEM相關(guān)問(wèn)題，并且對(duì)現(xiàn)階段STEM教育通常集中于純粹STEM問(wèn)題表示擔(dān)憂：圍繞STEM的討論經(jīng)常會(huì)引發(fā)社會(huì)、政治等其他非STEM方面的問(wèn)題；強(qiáng)調(diào)純粹STEM可能會(huì)帶給學(xué)生一種STEM足以解決許多世界上嚴(yán)重問(wèn)題的錯(cuò)誤印象。Zeidler也提醒人們反思：“STEM中所嵌入的教育經(jīng)驗(yàn)對(duì)公民的日常生活有什么影響？”，“這種經(jīng)驗(yàn)被期望在公民的終身發(fā)展中發(fā)揮作用，但我們需要思考，這樣的愿景遺漏了什么？”。模糊既定學(xué)科體系和文化邊界的尖銳邊緣是必要的。另外，STEM教育中，對(duì)社會(huì)文化視角和框架的缺失也將造成學(xué)生對(duì)科學(xué)本質(zhì)的誤解[14]。

兩者融合有助于提升學(xué)習(xí)者的動(dòng)機(jī)及投入，進(jìn)而影響學(xué)生對(duì)科學(xué)的理解與技能提升?？茖W(xué)學(xué)習(xí)環(huán)境的真實(shí)性及科學(xué)探究的開(kāi)展會(huì)影響學(xué)習(xí)者的動(dòng)機(jī)和認(rèn)知投入[15]。學(xué)習(xí)環(huán)境的真實(shí)程度需通過(guò)聯(lián)系真實(shí)世界、學(xué)生生活、學(xué)科實(shí)踐這三者來(lái)實(shí)現(xiàn)。學(xué)生常常有校內(nèi)外經(jīng)驗(yàn)割裂的問(wèn)題[16]：他們沒(méi)有意識(shí)到在課堂所學(xué)內(nèi)容與課外問(wèn)題之間存在聯(lián)系。教學(xué)中應(yīng)將科學(xué)現(xiàn)象與日常生活及文化解釋聯(lián)系起來(lái)，例如，在爭(zhēng)論全球變暖話題時(shí)，如果增加對(duì)人和環(huán)境因素、社會(huì)和政策因素的討論，學(xué)生的興趣和認(rèn)知投入會(huì)提升[17]。在科學(xué)探究開(kāi)展過(guò)程中，當(dāng)學(xué)生有機(jī)會(huì)決定收集、分析與解釋信息的方式時(shí)，學(xué)習(xí)自主性會(huì)得到加強(qiáng)；當(dāng)學(xué)生把自己當(dāng)作科學(xué)家、數(shù)學(xué)家或歷史學(xué)家等不同社會(huì)角色時(shí)，探究真實(shí)世界的主題，并與課堂內(nèi)外的人分享成果與結(jié)論，學(xué)生能夠產(chǎn)生更多的價(jià)值感，愿意承擔(dān)更多義務(wù)[18]。SSI與STEM的融合，使得數(shù)據(jù)的分析和呈現(xiàn)有機(jī)會(huì)從更多不同視角展開(kāi)，也能帶給學(xué)生至少包括公民和科學(xué)家等在內(nèi)的多重角色體驗(yàn)，塑造了一個(gè)更為真實(shí)的學(xué)習(xí)環(huán)境。

SSI教育自身固有的跨學(xué)科特性，與STEM教育的跨學(xué)科特性相契合，兩者的融合不僅為科學(xué)教學(xué)提供全新的發(fā)展可能，也可彌補(bǔ)現(xiàn)階段STEM教育的部分不足。針對(duì)部分STEM課程片面強(qiáng)調(diào)動(dòng)手操作、忽視了本應(yīng)包含的學(xué)科內(nèi)容的現(xiàn)象，假如以SSI內(nèi)容來(lái)組織STEM的開(kāi)展，由于解答和推進(jìn)SSI的需要，學(xué)生必然需要學(xué)習(xí)相關(guān)的科學(xué)內(nèi)容知識(shí)，這將從源頭有效減少此類現(xiàn)象的發(fā)生。針對(duì)STEM職業(yè)興趣和學(xué)習(xí)態(tài)度有待提升的現(xiàn)象，兩者的融合可以促進(jìn)學(xué)生對(duì)科學(xué)職業(yè)產(chǎn)生更多元的興趣，比如STEM教育中SSI的融入可能有助于提升女性的科學(xué)興趣，Haste發(fā)現(xiàn)，女孩對(duì)科學(xué)或科學(xué)事業(yè)的興趣并不比男孩低，只是她們更關(guān)注其中的社會(huì)責(zé)任以及與人相關(guān)的內(nèi)容[19]，而不是現(xiàn)下經(jīng)常主導(dǎo)科學(xué)交流的技術(shù)性話語(yǔ)。

四、兩者融合的實(shí)踐模式

結(jié)合上述的分析，SSI模式更加強(qiáng)調(diào)在科學(xué)教學(xué)過(guò)程中的人文情境與社會(huì)情境的探討，以促進(jìn)學(xué)習(xí)者能夠在更廣地視角下學(xué)習(xí)和分析，并通過(guò)科學(xué)論證地方式促進(jìn)學(xué)生的建構(gòu)性與批判性思維。而STEM教育模式則更加強(qiáng)調(diào)科學(xué)教學(xué)內(nèi)容在社會(huì)參與過(guò)程中的具體表現(xiàn)，以突破學(xué)習(xí)者對(duì)科學(xué)知識(shí)的工程性與實(shí)踐性維度的思考。結(jié)合相關(guān)研究，本研究提出三種融合方式：(1)基于SSI教育的多情境縱向拓展模式(以探究為核心)；(2)基于STEM教育的多學(xué)科橫向統(tǒng)整模式(以實(shí)踐為核心)；(3)基于DoPBL設(shè)計(jì)產(chǎn)出的跨學(xué)科項(xiàng)目式之價(jià)值融合模式(以設(shè)計(jì)為核心)。前兩種以其中一種教育模式為主，但考慮到情境的多元化或?qū)W科的多元化進(jìn)行拓展和遷移。第三種則是從跨學(xué)科學(xué)習(xí)的本質(zhì)出發(fā)，強(qiáng)調(diào)以學(xué)為中心的教學(xué)法特質(zhì)，注重誘發(fā)學(xué)生的設(shè)計(jì)思維和行動(dòng)導(dǎo)向，同時(shí)關(guān)注學(xué)生如何去通過(guò)輸出來(lái)達(dá)到建構(gòu)對(duì)科學(xué)問(wèn)題深層理解的目的。

(一)基于SSI教育的多情境縱向拓展模式(以探究為核心)

第一種融合方式，就是以SSI模式為基準(zhǔn)，當(dāng)學(xué)生面對(duì)科學(xué)問(wèn)題時(shí)，去探究科學(xué)問(wèn)題可能所面臨的不同情境，以及情境之間的沖突。影響學(xué)生發(fā)展的情境主要包括課堂情境、班級(jí)情境、學(xué)校情境和社會(huì)情境四個(gè)層次[20]。學(xué)生如果能將在不同情境中進(jìn)行延伸與拓展，以通過(guò)多元化地情境來(lái)理解和解決問(wèn)題，比如從社會(huì)情境出發(fā)，在課堂及班級(jí)情境中構(gòu)建新的理解，最終再回到社會(huì)情境中去，多樣化的情境，更有助于學(xué)生的遷移應(yīng)用。多元情境的維度，為學(xué)生探究科學(xué)問(wèn)題提供了多元的視角與空間，同時(shí)也為科學(xué)問(wèn)題的解決有了多元的實(shí)踐場(chǎng)景。公開(kāi)分享的環(huán)節(jié)，有助于學(xué)生再次梳理和內(nèi)化自己在解決科學(xué)問(wèn)題過(guò)程中的收獲。海外學(xué)者Chowdhury提出了一種情境融合模式[21]，這種模式為學(xué)習(xí)者提供一種情境間的轉(zhuǎn)換思維發(fā)展模式，重在學(xué)生的分析和探究。我們將之稱為T(mén)C模型(Trans-contextualisation)。

Chowdhury提出的情境轉(zhuǎn)換四階段教學(xué)提供了一種融合的思路。這里情境轉(zhuǎn)換主要指的是，從校內(nèi)轉(zhuǎn)向校外，教學(xué)在更廣泛的情境下促進(jìn)學(xué)生的行為發(fā)生變化，而不是僅僅在學(xué)校圍墻內(nèi)對(duì)學(xué)生產(chǎn)生變化。四階段包括初始情境化階段、去情境化階段、再情境化階段、情境轉(zhuǎn)換階段。通過(guò)不同情境的轉(zhuǎn)換，讓學(xué)生能感受到知識(shí)所處的多種環(huán)境。

在初始階段，教師要利用社會(huì)廣泛關(guān)注的、涉及科學(xué)成分的社會(huì)情境，即某種SSI問(wèn)題，激發(fā)學(xué)生的興趣和動(dòng)機(jī)。然后教師要促進(jìn)學(xué)生剝離社會(huì)情境，再聚焦到科學(xué)知識(shí)或?qū)W科情境，獲取相關(guān)科學(xué)能力。教師可以使用結(jié)構(gòu)化、引導(dǎo)式或開(kāi)放式的探究學(xué)習(xí)方法，以適應(yīng)學(xué)生之前的學(xué)習(xí)。為促進(jìn)學(xué)生的理解，教師還應(yīng)該通過(guò)具體的學(xué)習(xí)成果，幫助學(xué)生鏈接科學(xué)概念，以及借助其他有意義的媒介，甚至通過(guò)討論或辯論等途徑，讓學(xué)生進(jìn)行社會(huì)科學(xué)的決策互動(dòng)。在這一過(guò)程中，教師要幫助學(xué)生應(yīng)用已獲得的科學(xué)概念來(lái)處理社會(huì)問(wèn)題；也可以在社會(huì)情境內(nèi)發(fā)展符合教育目標(biāo)的變革性能力(例如論證推理、合理決策等)；以協(xié)商一致、民主的方式促進(jìn)正當(dāng)?shù)?、科學(xué)明智的決策能力。最后，教師再通過(guò)遷移的方式，讓學(xué)習(xí)者能夠再將所學(xué)內(nèi)容遷移到新的社會(huì)情境過(guò)程中去。以科學(xué)的方式促進(jìn)課堂內(nèi)外對(duì)社會(huì)問(wèn)題的參與。這個(gè)階段旨在提高學(xué)生的認(rèn)識(shí)，并促進(jìn)他們積極參與解決地方、國(guó)家或全球SSI問(wèn)題。學(xué)生的學(xué)習(xí)將從教育內(nèi)部情境轉(zhuǎn)移到更廣泛的環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)領(lǐng)域。學(xué)生能夠?qū)π聠?wèn)題提出創(chuàng)新性的解決方案；也可以想出說(shuō)服和影響他人的方法(例如通過(guò)展覽、社交網(wǎng)絡(luò)活動(dòng)等)。

表2呈現(xiàn)了一個(gè)Chowdhury設(shè)計(jì)的情境轉(zhuǎn)換四階段的具體教學(xué)案例，該案例基于10—11年級(jí)的科學(xué)主題：熱塑性塑料和熱固性塑料。

表2 情境轉(zhuǎn)換四階段教學(xué)案例

(二)基于STEM教育的多學(xué)科橫向統(tǒng)整模式(以實(shí)踐為核心)

STEM教育強(qiáng)調(diào)學(xué)科跨越和整合，通過(guò)不同學(xué)科之間的知識(shí)結(jié)構(gòu)與應(yīng)用方式的學(xué)習(xí)來(lái)成就學(xué)生多元能力的發(fā)展。第二種融合可以依托STEM教育的學(xué)科遷移思想，融合SSI教育學(xué)科之間的情境溝通，以通過(guò)實(shí)踐的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)學(xué)科橫向之間的知識(shí)應(yīng)用。假如教師圍繞SSI相關(guān)主題設(shè)計(jì)活動(dòng)，由于真實(shí)情境問(wèn)題的復(fù)雜性，那么活動(dòng)本身就需要不斷轉(zhuǎn)換學(xué)科的學(xué)習(xí)過(guò)程。以環(huán)境問(wèn)題類型為例，從學(xué)生個(gè)人層面，可以討論采取怎樣的環(huán)境友好行為等議題；從地區(qū)或國(guó)家層面，可以討論廢物處理會(huì)帶來(lái)什么影響等議題；從全球?qū)用?，可以討論怎樣保持生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)性等議題。但這種模式更加強(qiáng)調(diào)學(xué)生能夠拓展在多維分析的視角上，從工程角度，能夠進(jìn)行解決模型的設(shè)計(jì)、繪制、制作、測(cè)量、評(píng)估、調(diào)試等。而在此過(guò)程中，學(xué)習(xí)者還可以借助技術(shù)、數(shù)學(xué)等思維加強(qiáng)分析、增強(qiáng)實(shí)踐效率以及解決問(wèn)題的效果呈現(xiàn)等。

由于科學(xué)前進(jìn)發(fā)展的需要，各門(mén)學(xué)科逐漸分開(kāi)，形成了各自相對(duì)獨(dú)立的體系，但是，當(dāng)面對(duì)真實(shí)問(wèn)題時(shí)，學(xué)生需要綜合聯(lián)系多門(mén)學(xué)科，在不斷的學(xué)科轉(zhuǎn)換過(guò)程中，來(lái)應(yīng)用真實(shí)情境問(wèn)題，并對(duì)世界形成更加完整連貫的理解?；赟TEM教育的融合中，SSI的教學(xué)可以在初始教學(xué)引導(dǎo)階段，也可以在學(xué)生的產(chǎn)品設(shè)計(jì)的階段，引導(dǎo)學(xué)生轉(zhuǎn)換不同的學(xué)科角度，更廣泛地思考，比如是否支持可循環(huán)利用，成本效益如何，是否會(huì)產(chǎn)生新的污染，是否會(huì)影響到其他方面，并在設(shè)計(jì)中盡量最大化積極效益，減少或規(guī)避消極結(jié)果。SSI的目的不是渲染消極影響，而是希望學(xué)生發(fā)現(xiàn)科學(xué)風(fēng)險(xiǎn)背后的知識(shí)不確定性、知識(shí)形成過(guò)程的復(fù)雜性和科學(xué)知識(shí)的復(fù)雜性。STEM教育在SSI基礎(chǔ)上，增強(qiáng)了對(duì)學(xué)生向外產(chǎn)出的技術(shù)化途徑、工程化設(shè)計(jì)和實(shí)踐、以及數(shù)學(xué)精細(xì)化思維。

(三)基于DoPBL設(shè)計(jì)產(chǎn)出的跨學(xué)科項(xiàng)目式之價(jià)值融合模式(以設(shè)計(jì)為核心)

DoPBL產(chǎn)出式教學(xué)模式是為了整合基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)和基于問(wèn)題的學(xué)習(xí)兩種教學(xué)模式，并強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者在這樣的創(chuàng)新教學(xué)過(guò)程中，能夠從提出設(shè)計(jì)型問(wèn)題出發(fā)，再圍繞產(chǎn)出具體的實(shí)踐方案，進(jìn)行科學(xué)問(wèn)題有效解決并促進(jìn)學(xué)生能力提升而提出的[22]。面向設(shè)計(jì)的產(chǎn)生式學(xué)習(xí)(DoPBL)作為一種新的教學(xué)模式，旨在破解教師對(duì)兩種建構(gòu)主義教學(xué)模式的應(yīng)用混淆，同時(shí)著重通過(guò)誘導(dǎo)學(xué)生面對(duì)真實(shí)情境下的問(wèn)題，敢于提出大膽設(shè)想，來(lái)應(yīng)對(duì)復(fù)雜問(wèn)題的學(xué)習(xí)。DoPBL不僅整合了項(xiàng)目式學(xué)習(xí)和問(wèn)題式學(xué)習(xí)，同時(shí)因?yàn)檫@種學(xué)習(xí)面對(duì)的是創(chuàng)新解決真實(shí)的問(wèn)題，并產(chǎn)出有效有用的方案，所以通常就離不開(kāi)跨學(xué)科知識(shí)的應(yīng)用與跨學(xué)科情境學(xué)習(xí)，而且也會(huì)以項(xiàng)目方式輸出學(xué)習(xí)成果。

本研究所嘗試的SSI與STEM教育的融合，也可以借助這一模型，將跨學(xué)科項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的融合體現(xiàn)進(jìn)去，SSI與STEM的教學(xué)基礎(chǔ)都是面向真實(shí)的科學(xué)問(wèn)題情境，在這些情境中通過(guò)跨學(xué)科的思維方式和實(shí)踐路徑，再通過(guò)不斷地形成解決方案和評(píng)估方案，產(chǎn)出項(xiàng)目式的成果，以建立科學(xué)知識(shí)、科學(xué)方法、科學(xué)思維的內(nèi)在邏輯，并通過(guò)科學(xué)實(shí)踐、科學(xué)探究、科學(xué)辯論等方式進(jìn)行呈現(xiàn)和表達(dá)，促進(jìn)學(xué)習(xí)者能夠面向情境，提升其設(shè)計(jì)思維和批判性思維，以創(chuàng)新地問(wèn)題解決促進(jìn)學(xué)生科學(xué)能力的實(shí)現(xiàn)。DoPBL強(qiáng)調(diào)學(xué)生自我獨(dú)立性，但也需要通過(guò)小組協(xié)作、成員對(duì)話，以及產(chǎn)生對(duì)科學(xué)問(wèn)題的價(jià)值建構(gòu)，從而達(dá)到科學(xué)問(wèn)題的全面、深入、發(fā)展地理解相關(guān)的問(wèn)題，并積極參與到社會(huì)實(shí)踐過(guò)程中去。

五、結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前，科學(xué)教育的價(jià)值在于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維、科學(xué)責(zé)任與科學(xué)精神；而科學(xué)教育目標(biāo)的達(dá)成需要具有SSI教學(xué)知識(shí)和STEM教學(xué)知識(shí)的教師。在科學(xué)教師對(duì)社會(huì)性科學(xué)議題教學(xué)知識(shí)的理解有限，甚至存在相應(yīng)錯(cuò)誤概念的基礎(chǔ)上[23]，如何加強(qiáng)科學(xué)教師的SSI教學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)或者職后培訓(xùn)仍應(yīng)該成為關(guān)注的重點(diǎn)。同樣，我國(guó)STEM教師也在這方面需要加以學(xué)習(xí)。

無(wú)論SSI還是STEM教育，其實(shí)都只是一種流程模式或聚焦教學(xué)的操作模式。人才培養(yǎng)本身是育人和育才相統(tǒng)一的過(guò)程[24]，科學(xué)教學(xué)的實(shí)施不僅要關(guān)注知識(shí)體系或教學(xué)結(jié)構(gòu)，更要關(guān)注價(jià)值體系的整體結(jié)構(gòu)。比如，當(dāng)前關(guān)注課程思政，課程教學(xué)通過(guò)科學(xué)問(wèn)題所面臨的一種特殊情境，幫助學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)在社會(huì)發(fā)展中的重要價(jià)值，科學(xué)實(shí)踐的學(xué)術(shù)精神，科學(xué)探索的挑戰(zhàn)突破，科學(xué)與人文的融合等，教學(xué)不再是簡(jiǎn)單的知識(shí)講授與操練習(xí)得，應(yīng)蘊(yùn)涵豐富的優(yōu)秀文化以讓學(xué)生浸潤(rùn)其中。每一位從事科學(xué)問(wèn)題解決的未來(lái)接班人，應(yīng)該直面科學(xué)發(fā)展的難題，同樣也應(yīng)該直面科學(xué)發(fā)展所帶來(lái)的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，從而促進(jìn)自身的獨(dú)立精神、民主意識(shí)，更要促進(jìn)自我的社會(huì)責(zé)任和擔(dān)當(dāng)。

正如Hodson強(qiáng)烈呼吁的那樣，“科學(xué)應(yīng)旨在培養(yǎng)積極科學(xué)公民：為正義善良而戰(zhàn)的人；愿意努力讓社會(huì)朝著更加公正的方向發(fā)展的人；為了生物圈的最大利益而努力的人”[25]。探討SSI與STEM教育二者融合的途徑，其本質(zhì)在于科學(xué)教育過(guò)程中，既要關(guān)注整體和全局，也要關(guān)注局部和細(xì)微之處。也就是說(shuō)SSI與STEM的理念和策略整合，在于教師如何通過(guò)充分發(fā)揮它們的優(yōu)勢(shì)，培養(yǎng)積極科學(xué)公民，是科學(xué)教育工作者未來(lái)值得繼續(xù)努力的方向之一。