STSE视角下中美初中科学教材比较

蔡依可　李炳伟

摘   要：STSE教育融合了科學、技术、社会、环境四要素，体现可持续发展观念。通过对浙教版《科学》教材与美国《科学探索者》教材“运动与力”主题中STSE内容进行比较，发现两版教材在宏观的主题分布上格局相似，但在微观的内容深度与广度、栏目与插图呈现风格上存在差异。在此基础上对我国教材STSE内容的编写与使用提出参考建议。

关键词：STSE教育;教材比较;内容设计;呈现方式

中图分类号：G633.7 文献标识码：A     文章编号：1003-6148（2022）6-0023-4

随着社会发展与人类文明的进步，人们越发认识到经济与环境和谐发展的重要性，STSE教育正是在这样的背景下提出来的。STSE教育即科学（Science）、技术（Technology）、社会（Society）、环境（Environment）相互融合贯通的一种教育理念和模式。这种教育理念倡导在传授科学知识与技能的同时，也要着眼于体现STSE四要素的相互促进与制约关系，使学生认识可持续发展的重要性。我国颁布的《义务教育初中科学课程标准（2011年版）》将“科学、技术、社会、环境”分别列为课程目标与课程内容的主题之一[1]，新颁布的《义务教育科学课程标准（2022年版）》也将“理解科学、技术、社会、环境的关系”在课程性质与课程目标中多次提及，在“科学观念”“态度责任”的核心素养中进行了强调[2]，足见我国对STSE教育的重视。

教材作为教学活动的媒介，是STSE教育极佳的载体。本文主要从STSE教育的视角对比浙教版《科学》教材与美国《科学探索者》教材中“运动与力”主题的内容，分析两版教材该主题下内容设计与呈现方式的异同，对教材STSE内容的编写与使用提出参考建议。其中，浙教版《科学》教材“运动与力”主题内容分布于七年级下册第三章“运动和力”[3]、八年级上册第一章“水和水的溶液”、第二章“天气与气候”[4]，美国《科学探索者》教材“运动与力”主题内容分布于分册《科学探索者：运动、力与能量》第一章“运动”、第二章“力”、第三章“流体力学”[5]。

1    两版教材“运动与力”主题中STSE内容设计比较

1.1    两版教材STSE内容主题分布比较

STSE内容涉及科学、技术、社会和环境四个要素，四要素间融合形式多样，内容丰富。为了更高效、准确地进行教材分析，本文将教材涉及的STSE内容分为狭义上的科学与技术、科技与生活、科技与社会、科技与环境四个主题[6-7]，具体内涵界定如表1所示。依据这四个主题分别对两版教材中呈现的STSE内容进行主题归类与数量统计，结果如表2和图1所示。

在“运动与力”主题中，两版教材所呈现的STSE内容数量和各主题呈现频率相近。在相关内容的主题分布上两版教材都以“科技与生活”为主，其占比均在50%左右;在“科技与社会”和“科技与环境”两个主题上所涉及的STSE内容相对较少，两版教材中两个主题占比均不到20%。

具体就“科技与生活”主题的内容而言，两版教材都善于创设生活情境，引导学生回忆所学物理知识在生活中的应用，主动将科技与生活相关联，使学生养成观察生活现象、思考物理本质的习惯。

1.2    两版教材STSE内容深度与广度比较

两版教材在STSE内容的主题选择上不尽相同，在内容的广度与深度上呈现出一定差异。为了更具体地描述这些异同，本文以两版教材均涉及的“飞机的升力”内容为例，进行教材STSE内容广度与深度比较。

浙教版《科学》教材将“飞机的升力”内容设置于“科学·技术·社会·环境”栏目，以飞机的发明背景导入，再通过提问的方式引出飞机获得升力的原理[4]。美国《科学探索者》教材对“飞机的升力”的讲解分布于正文中的“飞行器”内容以及“技术与设计”栏目中的“直升机”内容[5]。

两版教材在讲解飞机获得升力的原理时，运用了同样的从理论到应用的思路：飞机上升需要升力，运用伯努利原理将升力条件转换为流速差条件，再应用机翼特殊结构获得流速差从而获得升力。虽然两版教材思路相同，但是在机翼结构与流速关系讲解的深度上有一定差距。美版教材相对清晰地讲解了机翼为什么可以使上方的气流加速。浙教版教材并没有解释该原因，容易造成学生对这一部分内容的理解不足。

在内容广度上，美版教材不局限于飞机升力的讲解，还运用极大的篇幅为学生介绍了直升机的升力，解释了直升机的不同结构通过产生不同方向的力为保持机身的平衡起到无可替代的作用，在此基础上还根据直升机的特性介绍了其适用的场合。美版教材通过“直升机”这一内容，将科学、技术、社会与环境紧密结合，将四者的关系丰富地展现在学生的面前。

2    两版教材“运动与力”主题中STSE内容呈现方式比较

2.1    两版教材STSE内容栏目设置比较

对浙教版《科学》教材和美国《科学探索者》教材“运动与力”主题中涉及STSE内容的栏目数量与类型进行统计，统计结果如表3和表4所示。

通过统计数据的分析可以发现，涉及STSE内容的栏目中，美版教材的栏目类型多于浙教版教材，浙教版教材的栏目数量多于美版教材。

浙教版教材中涉及STSE内容的栏目主要为“思考与讨论”和“练习”。这两个栏目在呈现上以提问为主，相关STSE内容也主要是作为问题背景被引入教材中。在美版教材中STSE内容除大量在“评估”栏目中作为问题背景，还作为操作对象与问题主体在其他栏目中出现，如在“本章课题”栏目中的“制作自己的小客船”与“科学写作”栏目中的“为汽车写广告词”[5]。

进一步对美版教材的栏目名称与栏目内容进行分析，发现美版教材栏目中STSE内容多以“微项目”的形式呈现，学生需要根据项目问题，通过动手操作、小组合作等形式，经历项目的探究过程，最终呈现项目结果。

2.2    两版教材STSE內容插图呈现比较

在“运动与力”主题中，两版教材利用大量插图来呈现生活中涉及到力的场景，使学生在学习时能够及时关联生活，在真实情境中探索力的存在、要素和作用效果。浙教版教材利用这类插图让学生进行受力分析，而美版教材则直接在插图上作出力的图示帮助学生理解力的性质。

在插图的呈现上，浙教版教材的插图形状以矩形为主，美版教材的插图以不同的形状包围文字。在情境插图注释方面，浙教版教材会在图注中对插图内容进行概括;而美版教材会在插图上注释，描绘插图内容，并联系相关知识点在插图上提出问题引发学生深入思考。在这一方面，美版教材对插图的利用程度比浙教版教材更高。

3    结  论

通过对两版教材“运动与力”主题中STSE教育的内容设计、呈现方式两个方面进行宏观与微观上的比较，得出以下结论。

3.1    两版教材STSE内容宏观分布相近，但广度与深度有差异

从宏观的角度，两版教材在STSE内容的呈现频率与主题分布相近，主题都以科技与生活为主。从微观的角度，浙教版教材STSE内容的深度、广度与美版教材相比有优化的空间。浙教版教材以简短干练的文字呈现了骨架，但一定程度上却缺少了内容的丰度;美版教材则在呈现骨架后用大量的文字详细地讲解每一部分内容，为学生呈现了较完整的知识画面。

3.2    两版教材STSE内容呈现方式上风格不同

两版教材STSE内容呈现方式上风格不同，更形象地表述，即美版教材像一本能够指导探究的工具书，浙教版教材像一本穿插插图而充满知识点的著作。美版教材以多元的“微项目”形式在不同类型栏目中运用STSE内容为学生的写作、动手、同伴交流等能力发展提供载体。浙教版教材将STSE内容以阅读资料、讨论主题、问题背景等形式呈现，以拓展学生的知识面与实际情境下的知识应用能力。插图呈现上，浙教版教材严谨，而美版教材灵活。

3.3    两版教材在科技与社会、科技与环境的关系呈现上相对较少

由数据分析可见，两版教材“科技与社会”主题相关内容占比均不到20%，在科技与社会的关系呈现上相对较少。两版教材“科技与环境”主题的相关内容占比更少，可能是“运动与力”主题与环境的关联性相对较小导致的。科技与社会、科技与环境相关内容的呈现能够为学生正确价值观的树立、社会责任感的习得提供材料支持。例如，对相关法案的讲解或职业体验都可以作为学生认识社会、适应社会发展的素材。

4    建  议

通过以上在STSE视角下对中美初中科学教材“运动与力”主题的对比与异同分析，对教材的编写与使用提出以下参考建议：

4.1    对教材编写的建议

项目学习作为一种以学生为主体的探究性学习方式，是STSE理念的极佳载体。在国内项目学习盛行的当下，教材的编写也可以体现项目学习理念，提倡项目教学。如从栏目入手呈现“微项目”，在单元结束呈现大项目，丰富栏目类型，使教材为学生的实践能力发展提供有力支持。在插图的呈现上，可以借鉴美版教材从插图中引出更深入的问题或跨学科的问题引发学生多方面的思考，使插图不再局限于作为辅助学生形成具体画面的工具，而是学生进行深度学习的支点之一[8]。在科技与社会的关系呈现上，教材还可以增添更多的科学性社会议题，使学生能够确立明确的立场进行同学间的辩论;也可以呈现科技的发展为社会带来的好坏变化，使学生亲历时代演变，认识科技发展的利弊，感受科技与社会的相互作用。

4.2    对教材使用的建议

任何教材的价值都是无边界的，这就要求使用者对教材进行二次开发或补充阅读[9-11]。教师在使用教材过程中，要深究教材各部分内容背后编者的深意。教师要关联STSE教育理念，从教材延伸出更宽广的教学内容。可以尝试设计与开展相关的项目教学，以教材为树干，以项目为肥料，让科学、技术、社会与环境四者在其上发芽生长。

使教材内容丰满起来的目标对教师自身的STSE教育素养提出了较高的要求。教师要时刻关注现今的科学性社会议题，熟知生活中常见科技的历史进程等。教师与教材的相互补充，才能使学生全面地认识STSE理念，形成正确的科学价值观。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.义务教育初中科学课程标准（2011年版）[S].北京：北京师范大学出版社，2012：12，45.

[2]中华人民共和国教育部.义务教育科学课程标准（2022年版）[S].北京：北京师范大学出版社，2022.

[3]朱清时.科学七年级下册[M].杭州：浙江教育出版社，2014.

[4]朱清时.科学八年级上册[M].杭州：浙江教育出版社，2014：64.

[5]Padilla，M.J.科学探索者：运动、力与能量 第3版[M]. 万学，夏莉，译.杭州：浙江教育出版社，2013：97，100-101.

[6]黄少楚，王笑君.基于STSE视角下对高中新旧教材课外阅读材料栏目变化的研究——以新旧人教版、新旧粤教版教材（必修一）为例[J].物理教学，2020，42（10）：17-20.

[7]梁晓，王笑君.对高中教材栏目中STSE内容呈现的研究——以人教版、粤教版和沪科版（必修一）教材为例[J].物理教学，2019，41（6）：17-20，56.

[8]LeSTari O，  Anwar S，  Priscylio G， et al. A problem of chemistry book： The need to improve student's science literacy with STSE approach[J]. Journal of Physics Conference Series， 2020， 1567：032102.

[9]张海涛.中、韩初中科学教材中STSE教育比较研究[D].武汉：华中师范大学，2014.

[10]滕艳萍.中美初中物理教科书中STSE内容的比较研究[D].长沙：湖南师范大学，2019.

[11]蔡婷婷.中美日初中科学教科书STEM内容比较研究[D].武汉：华中师范大学，2018.

（栏目编辑    刘   荣）