STS教育视域下的中学生科学素养问题<br/>——以山东省邹城市为例

STS教育视域下的中学生科学素养问题
——以山东省邹城市为例

2014-03-21徐祥运

沈阳师范大学学报（社会科学版） 2014年3期

关键词：科学素养科学技术中学生

徐祥运,曹阳,张岩

（1.北京大学教育学院，北京100871；2.东北财经大学公共管理学院，辽宁大连 116025; 3.东北财经大学马克思主义学院，辽宁大连 116025；4.东北财经大学新闻传播学院，辽宁大连 116025）

【教育学与心理学】

STS教育视域下的中学生科学素养问题
——以山东省邹城市为例

徐祥运1,2,曹阳3,张岩4

一个民族的科学素养是国民素质的一个重要组成部分。科学素养水平的高低，对于一个国家的兴衰起到至关重要的作用。调查表明，中学生的科学素养现状不容乐观。提升中学生的科学素养，应以STS教育思想为指导，立足于基础教育的实际，结合学生自身发展需要，从社会、学校、中学生个人层面，来逐步提升中学生的科学素养。

STS教育；科学素养；中学生

一、问题提出及科学素养的界定

（一）问题的提出

一个民族的科学素养是国民素质的一个重要组成部分。科学素养水平的高低对于一个国家的兴衰起到至关重要的作用，一些发达国家和少数发展中国家都竭尽全力地去发展科学教育，提高公民的科学素养水平。中共中央国务院于2010年7月印发了《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）》，这份文件是“为促进教育事业科学发展，全面提高国民素质，加快社会主义现代化进程”而制定的[1]。根据中国科协第八次中国公民科学素养调查报告，每100个中国公民中，只有不到4人具备一定的科学素养，具体比例只达到3.27%，与发达国家的差距明显，相当于日本、加拿大和欧盟等主要发达国家在20世纪80年代末的水平，这种现状令人担忧。在这样的背景下，对未来的中国公民——中学生科学素养问题的研究就再一次被提到了议事日程。我们将以新的眼光去看待和研究科学素养问题，也就是在STS教育视野下去研究我国中学生的科学素养问题。

常规教育对于提高学生的科学素养虽然很重要，但伴随着现代科技的不断发展，常规教育显示出了它弊端的一面，对于培养学生的科学素养存在一定的不足。审视教育过程中的失与得，我们发现常规教育将书本理论知识摆在了过于重要的地位，忽略了科学研究的一系列过程和传授科学研究的方法。作为弥补，一种科学的改革性和综合性的教育——STS教育应运而生。笔者以STS教育理论为依托，以孟子故里山东省邹城市为例，对中学阶段教育过程中科学素养的培养问题进行分析研究，期望本研究能引起教育理论工作者、政策制定者以及学校和广大教师的注意，以共同努力培养中学生的科学素养。

（二）科学素养的界定

科学素养(ScientificLiteracy)是一个不易清晰界定的概念，其蕴含的内容复杂而丰富。在不同的时代背景和历史时期，科学素养的内涵也是随之而变的。

1966年，美国威斯康星大学科学素养研究中心的佩拉（Pella）等人最早论述了科学素养所包含的具体内容，他认为，具有一定科学素养的人能够理解科学与社会的关系，了解科学的本质，科学的基本含义及科技与人类的关系、科学和技术的关系、理解科学家职业道德等[2]。

20世纪70年代，美国俄亥俄州立大学索尔特（Showalter）进而提出科学素养的七个维度：1.科学的本质；2.科学中的概念；3.科学过程；4.科学的价值；5.科学与社会；6.对科学的兴趣；7.培养与科技有关的实践技能[3]。

20世纪80年代中期，美国在著名的《2061计划》中对科学素养的定义是:“熟悉自然界；尊重自然界的统一性；懂得科学、数学和技术相依赖的一些重要方法；了解科学的一些重大概念和原理；有科学思维的能力；认识到科学、数学和技术是人类共同的事业，认识它们的长处和局限性。同时，还应该能够运用科学知识和思维方法处理个人和社会问题。”[4]

米勒从科技社会的大背景下，依据以往学者对科学素养的定义，提出了科学素养的三个方面的内容:一是理解探究科学过程和探究方法，具备一定的科学思维和科学规范；二是能够理解和熟知主要的科学概念和科学术语；三是知道科技对生活的影响，能够合理的解释生活中出现的科学技术问题[5]。各国对公民科学素养的调查，广泛利用了米勒对于科学素养的含义的概括性的总结，各国的“公众科学素养调查”基本采取这种标准。

二、科学素养培养的理论依据——STS教育

（一）STS教育的涵义

科学技术与社会研究简称为STS研究，诞生于20世纪60年代，最早进行STS研究的国家是美国。对STS的理解主要包括以下几点：第一，它研究的主要内容是科学、技术与社会之间的相互关系，包括这种关系的规律和应用；第二，它涉及到的不是某一学科，而是多学科和多领域，包括科学哲学、科学史、技术哲学、技术史、社会学、科学技术社会学等等；第三，它是一门新兴的综合性的学科[6]。STS研究是人、自然与社会和谐发展的内在要求催生的。

STS研究成果应用于教育领域就产生了STS教育，STS教育最早产生于20世纪80年代的西方发达国家。由于先进的科学技术手段和生产生活方式给人类的生活带来了巨大影响以及困惑，继而产生了一股新的教育思潮——STS教育。STS教育是一种全新的综合性教育，它倡导了一种基本精神：将我们的教育同我们的社会生产、生活实践和社会发展紧密结合，不仅提高受教育者的知识文化水平，还关注他们能力的培养，具体包括能够有意识的参与到社会实践中来，了解现代科学技术及其深刻影响，提高自身的科学素养等。

总之，对于STS教育的含义的理解，应始终围绕科学、技术和社会这三个方面去思考，突出三者之间的相互关系。在此，本文认为，STS教育是科学教育的组成部分，是用科学合理的课程设置、严谨的思维方式让学生去对社会中与科技有关的事物产生兴趣和好奇心，激励他们用科学的态度、科学精神去对待和解决生活实践中的难题，并在这个过程中培养学生的创造力以及与自然和社会和谐相处的能力。

（二）STS教育的内容

培养学生的STS意识，形成STS的价值观，完善知识结构，促进学生STS实践能力的形成，促成素质教育与STS教育的结合，进而培养出科技与人文知识兼备的新型高素质人才，构成了STS教育的目标。为达到这个目标STS教育的内容主要有下列几个方面：第一，培养STS意识。培养STS意识具体来说就是能够用科学的态度去处理社会实践问题，用多元化的思维方式正确理解和处理科学技术与社会的关系，树立正确的科学技术发展观。第二，学习STS知识。STS知识包括科学技术知识、哲学知识、历史知识、社会学知识等，学习STS知识主要通过STS教育完成。其中需要注意的是，开展STS教育要与日常生活紧密联系起来，重视把科学技术相关的重大社会问题作为STS的主要教育内容。第三，培养STS实践能力。STS实践能力就是运用STS知识，以系统整合的STS思维方式综合分析社会实际问题，协调科学、技术与社会发展中的矛盾的能力[7]。具体来讲，STS实践能力是指观察、操作的能力，科学评价科学技术与社会发展的能力，收集信息、处理信息、使用信息的能力，自觉地、独立地、有计划有意识地、科学地观察和分析并解决社会中各种矛盾和问题的能力。第四，树立STS发展观。STS的发展观不同于传统的发展观念，STS发展观认为，虽然科学技术的进步会给我们带来更多的经济效益，但是我们不能为了经济利益而不顾科技给社会带来的一系列负面问题，它主张实现科技、经济和社会的可持续发展。

（三）STS教育的特征

STS教育能更进一步加速了科技、经济与社会三者之间的渗透和融合，三个领域中，任何一个领域与其他领域分开，都不能很好的发挥自身的功能和作用。每个领域不但在自身的范围内得到发展，而且还可以通过与其他两个领域的相互作用得到发展。STS教育同时缩小了科学文化与人文文化的鸿沟、实现了两种文化之间的相互贯通。STS教育通过教师讲授的STS课程，系统化的向学生传授自然科学知识，技术科学知识和人文社会科学知识并帮助学生深刻理解这些知识，使科学技术与社会文化背景结合，这将有利于科学文化和人文文化的融合，使科学文化和人文文化贯通，使当代中学生既理解了科学技术的价值作用和功能，又具备一定的社会敏感度和责任感，能够对现代科技社会面临的各种复杂问题做出正确的判断及寻找到解决的方法和途径。

STS教育也是一种系统的知识教育。它通过教师科学系统讲授，使得学生们不但具备了一定的科学知识，还养成了一定的科学技能，能够利用所学的科学知识解决社会问题。学生们能够看清楚科学技术的实质，不但是认识过程，还是一种社会过程；同学们能够更深层次的理解科学技术与社会的紧密联系及其相互机制，并灵活处理社会实践问题。STS教育通过进行科学技术与政治、经济、文化、社会相互关系的教育，让学生们对科学技术的应用及与社会的相互制约有系统的认识。

STS教育强调学生的分析决策技能，解决科学技术与社会发展的相互制约问题，使科学技术真正服务于社会大众。STS教育着眼于让同学们理解科学、技术和社会真正的内涵以及相互关系，教会学生独立思考，多元化思维去考虑问题，使学生们增强竞争意识，未来意识，从而培养学生的战略性眼光。让学生能够预见到，在未来的社会中如何发挥科学技术的作用，挖掘科学技术对社会发展的潜在正面影响，预防科学技术的种种负面影响，让科学技术发挥更大更好更和谐的作用。

综上所述，STS教育是当代科技大发展背景下产生的一种新型的科学教育思潮，它具备了融合性、系统性和战略性的特点，旨在培养公众的科学素养，强调主体的参与实践精神，是一门集科学、技术和社会于一体的科学教育。

三、中学生科学素养现状

（一）研究设计和研究方法

本文问卷的设计依据的是上文中提到的米勒对科学素养概念的划分，问卷分为三个递进层次的内容，依次是对科学领域基本术语的理解、对科学过程中的探寻能力、能够用所学的科技知识解决生活中与科技相关的难题。问卷以选择题的形式来设计，包括单选和多选，并适当地加以个人想法和意见，这样设计的目的一是为了便于日后研究的方便，另外也是为了适应绝大多数抽样对象的认知倾向性，节约时间、快捷方便。

为了弄清楚中学生科学素养现状，本文选取经济和社会发展水平处于中等程度的山东省邹城市为研究对象。样本的选取采用抽样的方法，抽取邹城市的学校包括：一中（高中）、四中（初中）、八中（初中）、实验中学（高中）、兖矿一中（高中）、兖矿二中（高中）。抽样班级情况：一共有12个班级，分别是所处学校学习成绩综合排名第一和最后的班级。笔者将调查问卷交给被抽样班级的班主任或者主要的任课教师，再由他们发放给班级学生，学生认真填写完毕后立即收回。发放问卷总数为853张，收回问卷851张，有效问卷803张。有效问卷中，初中的有230份，高中的有573份；男生483人，女生320人。

此外，本文研究者在进行问卷调查的同时，还对一些中学生进行了一系列的访谈，进一步了解了他们科学素养的现状，作为对问卷调查方法的补充。

（二）中学生科学素养现状

1.对基础科学知识的理解程度

科学知识是人类在实践经验的基础上，依据客观规律进行的总结和认识，它是科学素养水平的基本元素。本问卷第一部分就是科学知识题，主要考查学生对与生活实践紧密相关的科学术语和科学基本概念的理解程度，这其中涉及的知识领域很广，我们从问卷调查数据发现，同学们的问卷中回答的正确率较高的问题，大多是书本中的知识，这对同学们来说相对简单些，而回答的正确率较低的问题，大多是不能从教科书中直接找出答案的，这需要同学们长期的知识积累，通过多读一些课外书籍或者上网浏览有关网站获知。关于这类问题的考察，问卷参考了国际通用的衡量量表,根据问卷结果，整理情况如下表1所示：

表1 对基础科学知识的理解

另外，还考察了学生们对“科学素养”这一概念本身的理解。如问卷第一题中首先问道：“你是否听说过科学素养”，学生们自己说明听说过这一术语的竟然只有357人，占总人数的44%。表2反映了不同年级，不同性别的被抽样的群体听说过“科学素养”的人数和百分比情况。

表2 了解“科学素养”概念的人数分布

从以上数据可以看出：学生对基本科学知识的了解程度还是很薄弱的，对“科学素养”本身的了解也不是很好，这反映出我们长期以来在STS教育上的疏漏。

2.对科学研究过程和方法的理解

对科学本质的理解体现在学生能够理解科学研究过程和方法。近年来，越来越多的学者将对科学研究过程和方法的理解程度作为科学素养水平高低的评价标准。我们以对“科学研究”的理解为测试题，想以此测试学生们是否了解科学研究的本质；是否有以科学的态度、科学的精神和情感投入到热爱科学探索之中的潜质。通过调查发现，有656名（81.7%）同学表示对这个术语有一定的了解，知道科学研究必须要通过科学实践和推理观察才能够得出正确结论。但在一些具体问题的理解上，同学们还是表现出对科学研究内涵的不甚了解。如问卷中有一个题目：“关于灯泡最亮的说法，你认为谁是正确的?A.甲同学说出了哪个灯泡最亮；B.乙同学不能分辨那个灯泡最亮；C.丙同学说出了判断哪个灯泡最亮的方法；D.丁同学建议用投票的方式来决定”。通过问卷的回答情况来看，46%的同学会赞同甲的看法，仅仅凭自己的感官认识来判断，只有8%的同学选择C，才会想到去寻找一种方法来判断客观事物，可见同学们对科学研究的真正内涵了解不深。

3.关于科学态度和科技行为

科学态度是中学生STS教育中的重要组成部分，是构成一个人科学素养的关键内容。问卷中设计了一些考察学生科学态度的问题，如问卷中题目：“科学技术的发展不仅给我们带来了便利，也带来了一系列的环境问题。你认为：A.我们应有可持续发展的理念；B.这些后果是科技发展的附属品；C.和科技发展没有关系。”针对这一问题，只有29%的学生认为我们在科学技术发展的同时，也应保护大自然，保护环境，实现可持续发展。这说明绝大多数学生还没有树立起一个正确的科学态度。

中学生的科技行为主要是指学生在日常生活和学习中获取科学知识的行为和应用科学技术知识的能力。一般来说中学生的科技行为包括购买阅读科技书籍、参加科技兴趣小组活动、参观博物馆科技馆等等。在问卷第十题中，问到了学生喜爱阅读的书籍，设置这一题目的意图就是了解学生的阅读状况，在STS视角下，制定出有针对性的培养学生科学素养的措施。这一问题的选项有：A.小说类；B.科技知识类；C.漫画类；D.诗歌、散文类；E.国家法律类。从问卷数据得知，小说类的书籍是同学们比较喜欢的，然后为诗歌、散文类，而只有近20%的同学看与科技知识有关的课外书籍、报刊和杂志，这其中男生的人数要大于女生。可见，大多数中学生的科技阅读行为是欠缺的，至于参加科技兴趣小组活动、做科学实验、参观博物馆科技馆等活动，除了由学校统一组织的极少数活动外，在升学的压力下，几乎没有学生有个人科技行为。

四、提高当代中学生科学素养的对策

上述调查表明，中学生的科学素养现状不容乐观。对于中学生的科学素养的提高，应以STS教育思想为指导，首先立足于我国当前基础教育的实际，结合学生自身发展的需要，整合社会和学校两大主要资源，系统的构建起中学生科学素养培养的大框架，这样通过对学校与社会的融合、共享、互补和合作，共同为中学生科学素养的培养提供一个良好的平台。下面从社会、学校和个人层面谈几点对策。

（一）社会层面：构筑有利于科学素养教育的社会环境

有一项调查说明了社会环境与教育的关系：环境与教育的影响比是8：2[8]，同时，相关的研究也显示，中学生的教育效果不理想的重要的原因在于教育环境发生了巨大变化，环境的消极影响方面在增强。中学生的科学素养教育面临着社会环境和科学技术深刻变化所带来的巨大挑战。

加强中学生的科学素养教育,必须要强调教育外环境的过滤与净化。随着经济的飞速发展、伴随着媒体的发展和思想的改变，中学生科学素养的教育与环境之间的关系亟需理顺。提高中学生科学素养，需要过滤掉社会所带给我们的视觉污染、听觉污染和观念污染。中华民族有着五千年的传统文化，悠久的传统文化是我们的“祖传秘方”。从对中学生科学素养状况调查的问卷中我们可以看到，网络给青少年科学素养的获取提供了一条新途径，网络的作用对于中学生的影响十分巨大。面对这一实际，各种社会组织要利用互联网，加强科技信息方面的知识内容，促进网络技术在中学生科学素养培养方面发挥应有的作用，要不断开发包括科学、科学素质、人文教育、技术理论等方面的网络内容，使对中学生科学素养的培养渗透于网络之中。在社会急剧变迁的过程中，构建适合中学生科学素养培养的社会环境，是当务之急。

（二）学校层面：发挥学校教育和教师的主导作用

在学校教育中，应把中学生的学习放置于更广阔的社会、经济、文化背景中，以STS教育理论为指导，进行综合的科技与社会知识的教育。传统的学校教育中，没有将理论知识和社会生活实践联系起来，学生不能够理解科学知识的实质，也就不能在遇到科学问题时去灵活的运用科技知识。学校的基础教育范围很狭窄，目标也很局限，单一地追求学生对知识的获取，忽视了学生科学精神、自主探寻能力、多方面思维和创新能力的培养。其实不仅是孟子故里地区的中学生科学素养水平不尽人意，我国目前的中学生“科学素养”相比发达国家而言要低得多。例如，我国在1990年进行过一次全国性的科技意识调查，结果显示，公众对科学技术的认知水准很低。只有50%的人知道地球公转周期为一年，16%的人知道宇宙大爆炸学说，22%的人知道恐龙在人类以前就灭绝了，31%的人知道牛顿，21%的人知道哥白尼和爱因斯坦。这些都说明，我们的学校的主渠道教育出了问题。切实加强STS教育，促进科学教育与人文教育的相互融合，提升未来公民的科学素养水平已刻不容缓。

学校教育工作者应当充分认识到学生科学素养教育的重要性。中学生是社会发展的后备力量，中学生科学素养水平将直接决定国民科学素养的高低，国民科学素养的低下必然阻碍社会经济的发展。研究表明，学生获取信息的主要途径为学校的课堂上，因此，教师的科学素养水平直接决定了他们学生们的科学素养状况。学校教师应积极主动的扩展自己的新视野，紧随科学发展的动态，从而更利于中学生科学素养的提高和培养。

近年来，国家虽然加大了对教育的关注和扶持力度，特别是加强了对师范生的培养，但我国中学教师队伍的整体水平与一些发达国家相比，仍有着一定的距离，这主要表现在学历和教学水平方面[9]。这就要求我们关注教师队伍的发展状况，进一步提高教师的科学素养水平和教学水平。目前，我国中学教师科学素养提高的途径主要有二：一是提高教师的职前培训。对于各大师范类院校的示范生和广大有意要考取教师职业的大学生和研究生们，应鼓励他们不仅要主修自己的专业，也要选修其他课程；不但在专业领域有建树，也要对其他知识领域有通识；二是加强教师的在职培训。现在科学技术更新速度快，而师范类教师大多为专一学科的毕业生，与其他专业领域的交叉性很少，应要求教师们积极主动的扩展自己专业领域之外的知识，拓展包括科学史、科学哲学史、本专业以外的理科学习和社会科学的学习，中学教师应该有STS教育理念，即将提高中学生科学素养的水平作为自己教学的一个目标追求。

（三）学生层面：树立培养科学素养的自觉性

在科学素养培养过程中，需要注意的是，学生是科学素养培养中的内因，需要认识到学生的主体地位，中学生自身应该加强自身的教育能力，树立一种文化自觉和意识自觉。

要想具备一定的科学素养，首先应该掌握一定的科学知识，这是最基础的要求。科学课程要求掌握的知识，并不仅仅是关于自然界中基本的科学知识，还包括与我们生活实践相关的知识，并且强调对这些知识的灵活运用，在遇到实际问题时能尝试着用所学的科学知识去解决。也就是说，不仅要知道是什么，也应该知道怎么做。因此，学生要增强对知识的求知欲，自觉去分析、去探索和实践，从实践中求得真知。这样做的目的就是能够使自己真正理解所获得的科学知识，并且在遇到问题时能够利用所学的知识去解决。同时在课堂上，不能局限于教师讲授和学生作答的传统教学模式，应强化学生的自学能力和质疑能力。

笔者在调查问卷时访问了一些学生，问了一个简单的问题：“你课余时间看不看关于海洋和宇宙方面的书籍”，他们大多数的回答就是考试不考，不需要去看，只有一小部分学生有意识去查阅课外读物。中学生们要有多读科普书籍，不怕辛苦多参观海洋馆、博物馆、科技馆等的自觉行动。我们发现不少中学生比较懒惰，许多学生没有自己动手动脑的习惯，这是在我们问卷调查过程中观察到的。如上所述，往往面对一个问题，同学们首先想到的是考试考不考、老师问不问，如果不考不问就懒得去寻求答案，而没有想到了解和理解这个问题会利于整体科学素养的提高。

学生们要有了解自然规律了解科技了解社会的内在自觉，要积极去掌握和理解科学的实际研究过程以及科学研究方法，要大胆的猜想，自觉将课堂学习的科学知识内容还原到实际环境中，参加更多的科技与社会实践，提高自身的科学素养。

五、结语

如何在STS教育思想的指导下进行中学生的科学素养教育还是一个需要进一步研究的问题。关于培养中学生科学素养的基本原则，不少有识之士都谈了自己的看法。华东师范大学的袁运开教授认为，培养的原则从大的方向来看，应该首先满足国家的需要，而具体从实际来看的话，应满足中学生自身发展的需要[10]。江泽民同志曾指出，科学素养首先应在马克思主义基本原理的指导下，通过艰苦学习和实践磨练，这样才能够真正培养起来[11]。波普尔认为，科学的态度其实就是批判的态度，这种态度不是去寻找证实，而去找寻批判性的检验[12]。中学生首先具有了批判性的思维能力，才能拥有创新的能力，才能形成国家创新能力。

中学生科学素养的培养并不是简单的理论陈述和案例研究就能解决的，完成这一任务需要长时间的实践探索。我们应将它当成一项长远的事业去对待，这不仅是我们教育工作者的责任，更需要我们充足的社会资源去支持，我们的学校和家庭教育去完善。笔者做这一研究的目地是期望我们能够在未来的基础教育中，以STS教育的视角来审视我们的中学教育，培养具有高科学素养的全方位发展的综合人才来实现中华民族的伟大复兴。

[1]中华人民共和国教育部.国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）[EB/OL].[2010-07-29].http://www.gov. cn/jrzg/2010-07/29/content_1667143.htm.

[2]Pella，M.O.Referents to Scientific Literacy[J].Journal of Research in Science Teaching，1996(4):199-208.

[3]Showalter,V.What is Unified Science education?Program objectivesand scientific literacy[J].Prism,1974(2):1-6.

[4]美国科学促进会.面向全体美国人的科学[M].北京:北京科学普及出版社，2001.

[5]Miller，J.D.The Scientific Literacy:A Conceptual and Empirical Review[J].Daedalus，1983(2):29-48.

[6]殷登祥.科学技术与社会导论[M].西安：陕西人民教育出版社，1997：1.

[7]陈亦人.论STS教育的指向与实践[J].当代教育科学，2010（4）: 48-49.

[8]田建国.社会环境变化——青少年教育的新课题[N].中国教育报，2007-05-08（3）.

[9]吴晓义.九十年代的美国理科教育教育改革[J].教育研究，1993（6）:18.

[10]袁运开，王顺义.应给中学生以什么样的科学素质[J].科学，2001（5）:3-6.

[11]江泽民.论科学技术[M].北京：中央文献出版社，2001:194.

[12]波普尔.无穷的探索——思想自传[M].福州：福建人民出版社，1983:36.