丁津津

摘 要：STS教育是世界科學(xué)教育改革的新趨勢，對傳統(tǒng)的理科課程改革具有重要的影響。通過列舉物理化學(xué)中體現(xiàn)STS教育理念的案例，闡明在物理化學(xué)教學(xué)中貫徹STS教育理念，有利于學(xué)生引導(dǎo)聯(lián)系實際、學(xué)以致用；有利于學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)；有助于科學(xué)教育與人文教育的有效結(jié)合。

關(guān)鍵詞：STS教育 物理化學(xué)教學(xué) 科學(xué)素養(yǎng)

中圖分類號：G642 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1673-9795（2014）04（a）-0105-02

STS（Science， Technology and Society）教育是對20世紀(jì)80年代初“科學(xué)為大眾”這一科學(xué)教育改革理念的回應(yīng)。在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中STS教育的理論和實踐研究已經(jīng)得到很大的發(fā)展，相對來說大學(xué)化學(xué)教育中提到的相對較少。物理化學(xué)是化學(xué)學(xué)科的重要分支之一，是綜合性大學(xué)本科化學(xué)類專業(yè)的一門重要的基礎(chǔ)主干課。其目的是要求學(xué)生較系統(tǒng)地掌握物理化學(xué)的基本原理和方法，了解化學(xué)變化過程中的一些最普遍的規(guī)律，并初步具備分析和解決在無機化學(xué)、分析化學(xué)、有機化學(xué)中所遇到的一些實際問題的能力。物理化學(xué)其實也有非常豐富的STS教育內(nèi)涵。

1 STS教育的涵義

并非起源于學(xué)校科學(xué)教育領(lǐng)域，20世紀(jì)60年代末70年代初，美國興起一個哲學(xué)社會學(xué)新領(lǐng)域—— 以多學(xué)科交叉為基礎(chǔ)，研究科學(xué)、技術(shù)和社會相互之間關(guān)系，這就是STS研究。所以STS思想是第二次世界大戰(zhàn)后人們對科學(xué)、技術(shù)、社會關(guān)系重新認識的產(chǎn)物。STS教育就是STS研究理論方面的研究成果，目的在于加深學(xué)生對科學(xué)、技術(shù)和社會相互關(guān)系的理解，提高其科學(xué)技術(shù)素養(yǎng)。

關(guān)于STS教育，世界范圍內(nèi)尚未形成權(quán)威性的公認定義。1989年，世界科學(xué)和技術(shù)教育研討會上，將STS教育理解為“在技術(shù)和社會環(huán)境的可靠范圍內(nèi)教授科學(xué)內(nèi)容”； 1991年，美國科學(xué)教師協(xié)會（NSTA）將STS教育教育定義為“在人類經(jīng)驗范圍內(nèi)的科學(xué)教學(xué)和學(xué)習(xí)”；基礎(chǔ)教育新課程提倡的STS教育就是“在STS思想的指導(dǎo)下，為了培養(yǎng)了解科學(xué)技術(shù)后果、能夠積極參與與科學(xué)技術(shù)有關(guān)的社會問題的決策、具有一定科學(xué)素養(yǎng)的公民而進行的一種教育?！盨TS教育以學(xué)生為中心，關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)需要；突出科學(xué)、技術(shù)與社會的相互聯(lián)系，以及科學(xué)技術(shù)在社會生活、生產(chǎn)中的應(yīng)用；為學(xué)生提供廣泛的學(xué)習(xí)科學(xué)的背景，這是STS教育的基本特征。STS教育的要素是科學(xué)、技術(shù)、社會、學(xué)生，其中學(xué)生是STS教育的核心。美國科學(xué)教師協(xié)會在1982年舉行的會議當(dāng)中發(fā)表了一篇名為“科學(xué)—技術(shù)—社會（STS）：80年代的科學(xué)教育的情況報告書”的報告書。這篇報告書的發(fā)表標(biāo)志著STS教育的興起。

STS教育本質(zhì)上是科學(xué)教育領(lǐng)域中實施的一種文化戰(zhàn)略，目的就是改進整個社會的科學(xué)文化。STS教育的背景就是社會文化環(huán)境，它是一種新的科學(xué)教育模式。表現(xiàn)在課程上，STS教育是組織科學(xué)課程的一種新的理念。20世紀(jì)80年代，STS教育獲得世界各國科學(xué)教育工作者的認可，成為世界科學(xué)教育改革的新趨勢，對傳統(tǒng)的理科課程改革產(chǎn)生了重要的影響。

2 教學(xué)中實施STS教育的意義

2.1 有利于學(xué)生引導(dǎo)聯(lián)系實際、學(xué)以致用

化學(xué)教學(xué)中滲透STS教育，能夠使得學(xué)生了解社會了解化學(xué)，能夠?qū)⒒瘜W(xué)課上學(xué)到的內(nèi)容應(yīng)用到社會生活當(dāng)中，能夠?qū)υ谏鐣蜕町?dāng)中遇到的情況作出相應(yīng)的合適的決策，做出自己的選擇和判斷。由此來拉近學(xué)生與化學(xué)知識的距離，把化學(xué)知識同社會實際情況聯(lián)系在一起，體現(xiàn)知識和社會的緊密聯(lián)系，以及化學(xué)知識源自社會生活，并服務(wù)于社會生活的時代主題，培養(yǎng)學(xué)生關(guān)注社會熱點問題，參與國家決策的能力。

2.2 有利于學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)

科學(xué)素養(yǎng)是現(xiàn)代公民必須具備的基本素質(zhì)，也是包括物理化學(xué)在內(nèi)的科學(xué)課程改革的出發(fā)點和重要歸宿。物理化學(xué)教學(xué)中應(yīng)該充分利用STS教育理念滲透科學(xué)素養(yǎng)教育，讓學(xué)生體驗化學(xué)家進行科學(xué)探究的過程，學(xué)習(xí)科學(xué)家研究化學(xué)的科學(xué)思想和科學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究意識與創(chuàng)新精神。

化學(xué)教育的核心就是科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)，大學(xué)化學(xué)教學(xué)中常常以教師講授為主，學(xué)生參與到教學(xué)中的機會不多。這樣的教學(xué)模式很難引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情。而STS教育以學(xué)生為中心，以全面提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)為目的，重視學(xué)生從已有的生活經(jīng)驗出發(fā)。關(guān)注學(xué)生所觸及的與科學(xué)有關(guān)的社會話題以及與當(dāng)代生活密切聯(lián)系的相關(guān)科學(xué)知識，緊密聯(lián)系社會生活實際，更能引起學(xué)生的共鳴和學(xué)習(xí)熱情。學(xué)生感受到利用所學(xué)知識運用到實際生產(chǎn)生活中的巨大作用，從而極大增強學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣和對未來步入社會適應(yīng)社會發(fā)展的信心。對于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)起到極大的推動作用。

2.3 有助于科學(xué)教育與人文教育的有效結(jié)合

人們通常從教育內(nèi)容或教育目的兩個角度把教育區(qū)分為科學(xué)教育與人文教育兩種類型，從教育內(nèi)容角度看科學(xué)教育以科學(xué)知識為主要教育內(nèi)容，人文教育則以人文學(xué)科知識為主要教育內(nèi)容。也可以理解為教育同時具有人文性和科學(xué)性，在學(xué)校教育中既提倡科學(xué)教育，又提倡人文教育，但在兩種提法下經(jīng)常會出現(xiàn)這種情況：無論是基礎(chǔ)教育還是高等教育，提倡科學(xué)教育時便強調(diào)要增加自然科學(xué)課程的分量，提倡人文教育時便強調(diào)增加人文課程的分量，在教育教學(xué)改革中就表現(xiàn)為兩種課程數(shù)量和課時量的爭奪。

我國著名物理化學(xué)家傅鷹教授曾提出：“化學(xué)教育給學(xué)生以知識，化學(xué)史教育給學(xué)生以智慧?！鼻鞍刖鋸娬{(diào)化學(xué)知識與技能的獲得，后半句強調(diào)通過對知識與技能本身得以產(chǎn)生的情景再現(xiàn)，重現(xiàn)科學(xué)發(fā)現(xiàn)之路，讓學(xué)生充分領(lǐng)略科學(xué)思想和方法。STS教育是將科學(xué)教育和人文教育相融合的有效途徑，是綜合課程的一種表現(xiàn)形式。

3 物理化學(xué)中體現(xiàn)STS教育理念的案例

物理化學(xué)中，許多內(nèi)容與化學(xué)現(xiàn)象與衣食住行、環(huán)境能源、材料科學(xué)、醫(yī)療衛(wèi)生等息息相關(guān)，突出體現(xiàn)了化學(xué)與社會、生活和技術(shù)的聯(lián)系。物理化學(xué)教學(xué)中這樣的案例有很多。

3.1 案例1：稀溶液的依數(shù)性

稀溶液的依數(shù)性指的是只依賴溶液中溶質(zhì)分子的數(shù)量，而與溶質(zhì)分子本性無關(guān)的性質(zhì)，它是多組分系統(tǒng)熱力學(xué)的重要內(nèi)容之一。依數(shù)性包括溶液中溶劑的蒸汽壓下降、凝固點降低、沸點升高和滲透壓的數(shù)值。這些性質(zhì)在實際生產(chǎn)中有著重要的實際作用。

利用凝固點下降原理，冬天在室外施工，建筑工人在砂漿中加入食鹽或氯化鈣；汽車駕駛員在散熱水箱中加入乙二醇等等，防止砂漿和散熱水箱結(jié)冰。溶液凝固點下降在冶金工業(yè)中也具有指導(dǎo)意義。一般金屬的凝固點降低系數(shù)都較大，例如Pb的Kf≈130 K kg/mol，說明Pb中加入少量其它金屬，Pb的凝固點會大大下降，利用這種原理可以制備許多低熔點合金。

鋼鐵工件進行氧化熱處理就是應(yīng)用沸點升高原理。用每升含550～650 g NaOH和100～150 g NaNO2的處理液，其沸點高達410～420 K。

溶液的滲透壓在生物學(xué)中有很重要的作用，土壤種水分通過這種滲透作用，送到樹梢。鮮花插在水中，可以數(shù)日不萎縮，海水中的魚不能在淡水中生活，都與滲透壓有關(guān)。工業(yè)上常常利用滲透的對立面-反滲透來為人類服務(wù)。所謂反滲透，就是在溶液上加一個額外的壓力，如果這個壓力超過了溶液的滲透壓，那么溶液中的溶劑分子就會透過半透膜向純?nèi)軇┮环綕B透，使溶劑體積增加，這一過程叫做反滲透。反滲透原理在工業(yè)廢水處理、海水淡化、濃縮溶液等方面都有廣泛應(yīng)用。用反滲透法來淡化海水所需要的能量僅為蒸餾法的30%，已成為一些海島、遠洋客輪、某些缺少飲用淡水的國家獲得淡水的方法。

3.2 案例2：電化學(xué)

電化學(xué)是研究電與化學(xué)反應(yīng)相互關(guān)系的科學(xué)，它主要涉及通過化學(xué)反應(yīng)來產(chǎn)生電能以及通過電流導(dǎo)致化學(xué)變化方面的研究。電化學(xué)包含的內(nèi)容十分廣泛，如化學(xué)電源、電化學(xué)合成、生物電化學(xué)、電催化、電冶金等都屬于電化學(xué)的范疇。比如可充電鋰離子電池就是利用化學(xué)反應(yīng)來產(chǎn)生電能，再利用電能來驅(qū)動化學(xué)反應(yīng)充電，是電化學(xué)在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的成功應(yīng)用。

再比如燃料電池發(fā)電，是將燃料的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換為電能，不需要進行燃燒，不像傳統(tǒng)發(fā)電機需要機械傳動。理論能量轉(zhuǎn)換率為百分之百，無論多大的燃料電池實際發(fā)電效率都可以達到50%左右?？梢詫崿F(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn)聯(lián)用，綜合能源效率能達到百分之八十。燃料電池的結(jié)構(gòu)為積木式，容量非常靈活，既可作為手機的電源，電容量也可以與火力發(fā)電廠相媲美。

人們常說的心電圖，則是生物電化學(xué)領(lǐng)域在實際生活中的一個重要應(yīng)用。由于在病理的情況下產(chǎn)生的電變化與正常情況下不同，因此醫(yī)生們能從中看出由細胞構(gòu)成的器官是否存在著某種疾病，它是用來檢查人的心臟有否疾病的一種儀器。醫(yī)生們只要對心電圖進行分析便可以判斷受檢人的心跳是否規(guī)則、有否心臟肥大、有否心肌梗塞等疾病。

3.3 案例3：界面科學(xué)

界面科學(xué)是化學(xué)、物理、生物、材料和信息等學(xué)科之間相互交叉和滲透的一門重要的邊緣科學(xué)，是當(dāng)前三大科學(xué)技術(shù)（即生命科學(xué)、材料科學(xué)和信息科學(xué)）前沿領(lǐng)域的橋梁。由于在界面上的分子處境特殊，有許多特殊的物理和化學(xué)的性質(zhì)，這些特殊的性質(zhì)可廣泛地應(yīng)用于實際生活中。例如人工降雨的原理，就是當(dāng)云層中的水蒸氣達到飽和或過飽和的狀態(tài)時，在云層中用飛機噴灑微小的AgI顆粒，此時AgI顆粒就成為水的凝結(jié)中心，使新相（水滴）生成時所需要的過飽和程度大大降低，云層中的水蒸氣就容易凝結(jié)成水滴而落向大地。

再比如表面活性劑，指加入少量就能顯著降低溶液表面張力的一類物質(zhì)，通常是指降低水的表面張力。它在生活中有著非常廣泛的應(yīng)用，在紡織工業(yè)中，它可以用作潤濕劑、凈洗劑、勻染劑等；在造紙工業(yè)中可以用作除油劑、軟化劑等；在日常生活中主要用作去污劑等等。

物理化學(xué)是本科教學(xué)中最基礎(chǔ)的內(nèi)容之一，課程的教學(xué)內(nèi)容要著眼于為學(xué)生今后的學(xué)習(xí)和發(fā)展奠定基礎(chǔ)，這與STS教育的基本思想相吻合。以新世紀(jì)基礎(chǔ)教育改革為契機，大學(xué)化學(xué)教育中STS教育也理應(yīng)得到足夠的重視。目前，STS教育已得到我國教育界眾多人士的認可，但真正將STS教育的思想落實到學(xué)校教育中還需要做更多的工作。STS教育是對當(dāng)代科學(xué)教育目標(biāo)的一種理性反映。物理化學(xué)中STS教育內(nèi)容很多，教師應(yīng)該堅持STS教育理念，以取得更好地教學(xué)效果。

參考文獻

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