楊麗嬌　嚴(yán)慧

［摘 要］《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》在內(nèi)容要求和教學(xué)提示中多層面、多角度地強(qiáng)調(diào)了科學(xué)、技術(shù)和社會(huì)的相互關(guān)系教育（STS教育）的重要性。STS教育的主要思想是讓學(xué)生把對(duì)自然界的理解與實(shí)際生活相結(jié)合，這說(shuō)明STS教育與生物學(xué)課程目標(biāo)達(dá)成之間存在密切關(guān)系。文章嘗試對(duì)STS 視域下的不同生物學(xué)課堂教學(xué)的流程進(jìn)行設(shè)計(jì)，使其最終指向?qū)W生生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的培育。

［關(guān)鍵詞］STS教育；生物學(xué)；課堂教學(xué)；流程設(shè)計(jì)

［中圖分類號(hào)］? ? G633.91? ? ? ? ［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］? ? A? ? ? ? ［文章編號(hào)］? ? 1674-6058（2023）14-0082-03

STS教育作為國(guó)際科學(xué)教育改革的新理念，突出科學(xué)、技術(shù)與社會(huì)之間的關(guān)系，旨在通過(guò)教育教學(xué)引導(dǎo)學(xué)生客觀判斷科學(xué)發(fā)現(xiàn)和技術(shù)發(fā)明給社會(huì)帶來(lái)的正負(fù)面效應(yīng)，其本質(zhì)是提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。新教材中不乏STS教育的素材，如“科學(xué)·技術(shù)·社會(huì)”“與生物學(xué)有關(guān)的職業(yè)”“與社會(huì)的聯(lián)系”等，這些素材有助于學(xué)生體會(huì)生物學(xué)知識(shí)向社會(huì)應(yīng)用方面遷移的可行性和重要性，但究竟該如何利用這些STS教育素材使之有效服務(wù)生物學(xué)課堂教學(xué)，助力學(xué)生生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的提升，就十分考驗(yàn)生物學(xué)教師的教學(xué)設(shè)計(jì)能力了。本文對(duì)STS 視域下的不同生物課堂教學(xué)流程設(shè)計(jì)進(jìn)行了有益嘗試，使其最終指向?qū)W生生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的培育。

一、在探究教學(xué)中滲透STS教育，有效促成生命觀念的形成

STS教育強(qiáng)調(diào)將所學(xué)概念和技能作為處理問(wèn)題的工具，鼓勵(lì)學(xué)生運(yùn)用學(xué)科知識(shí)解釋現(xiàn)象或解決問(wèn)題。顯然，在探究教學(xué)中滲透STS教育能有效促成生命觀念的形成。在探究教學(xué)中滲透STS教育的具體流程如圖1所示。

生命觀念中最具生物學(xué)屬性、最具統(tǒng)領(lǐng)作用的是進(jìn)化與適應(yīng)觀。與學(xué)生一起探討耐藥菌的出現(xiàn)與抗生素濫用之間的關(guān)系是滲透STS教育、有效促進(jìn)學(xué)生形成進(jìn)化與適應(yīng)觀的良好素材。以下是具體的教學(xué)流程：（1）導(dǎo)入社會(huì)性議題：碳青霉烯類抗生素是一類抗菌譜廣、抗菌活性強(qiáng)、穩(wěn)定性高且毒性低的β-內(nèi)酰胺類抗生素，它是治療嚴(yán)重細(xì)菌感染的最重要的抗菌藥物之一，然而隨著該類抗生素在臨床治療中的大劑量和不合理應(yīng)用，碳青霉烯類耐藥病原菌已普遍存在。此環(huán)節(jié)以細(xì)菌的抗藥性這一既熟悉又困惑的社會(huì)性議題為背景，激發(fā)學(xué)生的求知欲，提高學(xué)生的課堂參與度和關(guān)注度。（2）呈現(xiàn)碳青霉烯類抗生素2005—2008年在某醫(yī)院住院患者中的人均使用量，以及從患者體內(nèi)分離得到的某種細(xì)菌對(duì)該類抗生素的耐藥率變化圖表，設(shè)置問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生思考：這種細(xì)菌耐藥率的變化與抗生素的使用量之間是否存在關(guān)聯(lián)？依據(jù)是什么？請(qǐng)你從自然選擇的角度解釋細(xì)菌耐藥率升高的原因。同時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生利用所學(xué)的自然選擇的相關(guān)知識(shí)去解釋細(xì)菌出現(xiàn)抗藥性這一生命現(xiàn)象，幫助其學(xué)會(huì)區(qū)分偽科學(xué)及排除偽科學(xué)的干擾。（3）讓學(xué)生針對(duì)“耐藥菌是普遍存在的嗎？”“耐藥菌的產(chǎn)生與抗生素濃度有關(guān)嗎？”等問(wèn)題，分組探究不同種類、不同濃度的抗生素對(duì)細(xì)菌的選擇作用的實(shí)驗(yàn)，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行討論交流。此環(huán)節(jié)主要是從實(shí)踐出發(fā)，促使學(xué)生將所學(xué)的知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能與真實(shí)情境聯(lián)系起來(lái)，這與STS教育強(qiáng)調(diào)要調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，并注重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力的核心要求相吻合。（4）解決細(xì)菌的抗藥性問(wèn)題，滲透STS教育中“科學(xué)、技術(shù)最終都要服務(wù)于社會(huì)”的理念?？股睾图?xì)菌的耐藥性仿佛在進(jìn)行一場(chǎng)進(jìn)化的競(jìng)賽，甚至還出現(xiàn)了超級(jí)細(xì)菌，病人感染超級(jí)細(xì)菌后會(huì)因?yàn)闊o(wú)藥可救而面臨死亡的威脅。針對(duì)這一現(xiàn)狀，你認(rèn)為政府部門、醫(yī)療機(jī)構(gòu)、普通民眾可以做些什么呢？學(xué)生通過(guò)對(duì)一系列問(wèn)題的思考后，真正理解了“抗生素對(duì)細(xì)菌的逐代篩選可以促進(jìn)細(xì)菌耐藥性的進(jìn)化，濫用抗生素會(huì)導(dǎo)致耐藥菌增加”等知識(shí)，從而提出一些減少抗生素濫用的有效措施，如政府部門建立細(xì)菌耐藥監(jiān)測(cè)網(wǎng)，建立細(xì)菌耐藥預(yù)警機(jī)制；醫(yī)療機(jī)構(gòu)真實(shí)、及時(shí)地通報(bào)臨床使用抗生素的數(shù)據(jù)，普及濫用抗生素對(duì)個(gè)人、社會(huì)和環(huán)境帶來(lái)危害的相關(guān)知識(shí)；人們就醫(yī)時(shí)如實(shí)告知病史、遵醫(yī)囑服用抗生素；等等。

STS教育倡導(dǎo)學(xué)生用已習(xí)得的自然選擇學(xué)說(shuō)理論模型作為處理問(wèn)題的工具，結(jié)合自身的知識(shí)儲(chǔ)備和實(shí)驗(yàn)技能，科學(xué)解釋耐藥菌的進(jìn)化過(guò)程，形成合理使用抗生素的意識(shí)。在多角度思考并解決濫用抗生素問(wèn)題的過(guò)程中，“生物的多樣性和適應(yīng)性是進(jìn)化的結(jié)果”這一生命觀念已深深扎根在學(xué)生的腦海里。

二、在科學(xué)史教學(xué)中滲透STS教育，大力發(fā)展科學(xué)思維

生物科學(xué)探究史所表現(xiàn)的是在一定的科學(xué)、技術(shù)與社會(huì)發(fā)展背景下，生物學(xué)家的理性思考、研究方式、實(shí)踐經(jīng)歷等?？茖W(xué)思維的本質(zhì)是理論和證據(jù)的協(xié)調(diào)?？茖W(xué)思維可為科學(xué)探究提供內(nèi)在的邏輯支撐，而科學(xué)探究又進(jìn)一步為科學(xué)思維的發(fā)展提供了過(guò)程性的論證支持與事實(shí)依據(jù)。在科學(xué)史教學(xué)中滲透STS教育，可以幫助學(xué)生更好地了解科學(xué)的事實(shí)與探索的歷程，使他們敢于提出問(wèn)題，以發(fā)展的眼光來(lái)看待科學(xué)，逐步發(fā)展科學(xué)思維，解決人類社會(huì)發(fā)展進(jìn)程中所面臨的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。在科學(xué)史教學(xué)中滲透STS教育的具體流程如圖2所示。

筆者以探究遺傳物質(zhì)的科學(xué)史為主線，滲透STS教育。（1）回顧歷史，引發(fā)認(rèn)知沖突。通過(guò)回顧孟德爾、摩爾根實(shí)驗(yàn)和20世紀(jì)中期科學(xué)家發(fā)現(xiàn)染色體的主要成分等史料，拋出當(dāng)時(shí)的主流觀點(diǎn)——蛋白質(zhì)是遺傳物質(zhì)，引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突。（2）提出問(wèn)題，作出假設(shè)。學(xué)生通過(guò)格里菲思實(shí)驗(yàn)初步得出的結(jié)論——加熱致死的S型細(xì)菌中只有DNA才是促使R型活菌轉(zhuǎn)化為S型活菌的轉(zhuǎn)化因子。（3）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。首先，引導(dǎo)學(xué)生思考：如果你做轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)，應(yīng)該如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)？如何控制自變量？可能會(huì)使用什么技術(shù)？其次，讓學(xué)生討論并陳述為何艾弗里實(shí)驗(yàn)?zāi)茏C明DNA是使R型細(xì)菌產(chǎn)生穩(wěn)定遺傳變化的物質(zhì)。此環(huán)節(jié)主要是讓學(xué)生了解“科學(xué)的生物學(xué)結(jié)論必須有嚴(yán)格的科學(xué)實(shí)驗(yàn)依據(jù)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐评怼?。?）反復(fù)論證。首先請(qǐng)學(xué)生闡述艾弗里的實(shí)驗(yàn)結(jié)論沒(méi)有被科學(xué)界接受的原因，接著通過(guò)視頻展示噬菌體侵染大腸桿菌的過(guò)程，然后提問(wèn)：選擇T2噬菌體作為實(shí)驗(yàn)材料有何優(yōu)點(diǎn)？它的化學(xué)組成是什么？采用什么技術(shù)才能知道T2噬菌體的DNA和蛋白質(zhì)外殼有沒(méi)有進(jìn)入細(xì)菌？這兩種物質(zhì)如何區(qū)分？最后讓學(xué)生用紅筆畫出標(biāo)記物質(zhì)，對(duì)T2噬菌體侵染細(xì)菌時(shí)進(jìn)入到細(xì)菌中的物質(zhì)作出假設(shè)，并畫出被標(biāo)記的噬菌體與細(xì)菌共培養(yǎng)、攪拌和離心后上清液和沉淀物中的放射性物質(zhì)位置的圖示（見圖3）。

此環(huán)節(jié)主要是重現(xiàn)科學(xué)家的推理論證過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。學(xué)生通過(guò)對(duì)比教材的實(shí)驗(yàn)示意圖和手繪圖，能得出T2噬菌體的遺傳物質(zhì)是DNA，而不是蛋白質(zhì)。因?yàn)榍秩炯?xì)菌時(shí)只有噬菌體的DNA進(jìn)入到細(xì)菌，且子代噬菌體含有親代噬菌體的DNA。（5）學(xué)以致用。讓學(xué)生將所學(xué)到的探究遺傳物質(zhì)的思路、技術(shù)路線、科學(xué)預(yù)測(cè)等知識(shí)運(yùn)用到生產(chǎn)生活中，使學(xué)生深刻理解科學(xué)、技術(shù)與社會(huì)之間的緊密聯(lián)系。

學(xué)生在注重證據(jù)和邏輯的科學(xué)史學(xué)習(xí)中，能培養(yǎng)基于生物學(xué)事實(shí)和證據(jù)運(yùn)用歸納與概括、演繹與推理、批判性思維等科學(xué)思維方法，探討、闡釋生命現(xiàn)象及規(guī)律，審視或論證生物學(xué)社會(huì)議題，進(jìn)行形成求真務(wù)實(shí)的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神。

三、在生態(tài)學(xué)教學(xué)中滲透STS教育，培養(yǎng)學(xué)生社會(huì)責(zé)任意識(shí)

作為生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)在價(jià)值層面的追求，社會(huì)責(zé)任表現(xiàn)了學(xué)生相信科學(xué)、善待生命、保護(hù)環(huán)境、健康生活、造福人類的態(tài)度和價(jià)值觀，反映了學(xué)生解決問(wèn)題的意識(shí)和能力，以及學(xué)以致用的學(xué)業(yè)水平，是學(xué)生個(gè)人成長(zhǎng)和社會(huì)進(jìn)步的正能量。由此可見，培養(yǎng)學(xué)生社會(huì)責(zé)任意識(shí)與STS教育理念不謀而合。生態(tài)學(xué)是研究生物與環(huán)境之間關(guān)系的科學(xué)，是生物學(xué)的重要分支，也是生態(tài)文明建設(shè)的科學(xué)支撐。新教材編寫的生態(tài)學(xué)內(nèi)容與生活實(shí)際、生產(chǎn)實(shí)踐聯(lián)系緊密，旨在引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用所學(xué)的生態(tài)學(xué)知識(shí)解決現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任意識(shí)和社會(huì)擔(dān)當(dāng)能力，使學(xué)生形成人與自然和諧共處、可持續(xù)發(fā)展的觀念。在生態(tài)學(xué)教學(xué)中滲透STS教育的具體流程如圖4所示。

人教版高中生物學(xué)選擇性必修2“生態(tài)工程”一節(jié)中介紹了我國(guó)生態(tài)學(xué)巨匠馬世駿院士提出的“自生、循環(huán)、協(xié)調(diào)、整體”的生態(tài)工程基本原理，這是使STS教育的價(jià)值追求得以實(shí)現(xiàn)的典例。具體教學(xué)流程如下：（1）教師展示我國(guó)珠江三角洲一帶水鄉(xiāng)發(fā)展的水陸物質(zhì)和能量交換型生態(tài)工程——桑基魚塘，并補(bǔ)充有關(guān)廣東?；~塘的起源材料：早在明朝初年，南海、中山、順德一帶就因地勢(shì)低洼，農(nóng)民因地制宜將低洼地挖深為塘，把泥土堆于四周成基。池塘養(yǎng)魚，基上栽果或栽桑，形成所謂的“果基魚塘”或“?；~塘”。至嘉靖隆慶年間，商品經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，國(guó)內(nèi)的蠶絲及紡織品大量遠(yuǎn)銷外洋，刺激了佛山等地蠶桑生產(chǎn)的發(fā)展，植桑養(yǎng)蠶比種植水稻獲利更大且集約化程度更高，因此部分果基魚塘逐漸向?；~塘轉(zhuǎn)化。到清朝初期，南海、順德等地興起了“廢稻樹?！薄皬U田筑塘”的熱潮。據(jù)《高明縣志》記載：將洼地挖深，泥復(fù)四周為基，中凹下為塘，基六塘四，基種桑，塘養(yǎng)魚，桑葉飼蠶，蠶屎飼魚，兩利俱全，十倍禾稼。這種農(nóng)、桑、魚、畜緊密結(jié)合的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，是中國(guó)水鄉(xiāng)人民在土地利用方面的一種創(chuàng)造，也是中國(guó)古代勞動(dòng)人民建立的人工生態(tài)農(nóng)業(yè)的開端。此環(huán)節(jié)主要是引導(dǎo)學(xué)生感受并領(lǐng)悟中國(guó)古代勞動(dòng)人民順應(yīng)自然、因地制宜的思想和智慧（通過(guò)桑茂、魚肥、蠶壯的良性循環(huán)提高能量利用率，使人與自然和諧發(fā)展），以激發(fā)學(xué)生的愛國(guó)情感和民族自豪感。（2）教師引導(dǎo)學(xué)生在畫出桑基魚塘模式的食物鏈（網(wǎng)）的基礎(chǔ)上分析討論該模式應(yīng)用了哪些生態(tài)工程原理，且是如何體現(xiàn)的。此環(huán)節(jié)主要是引導(dǎo)學(xué)生利用所學(xué)的生態(tài)學(xué)知識(shí)解決現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，做到理論與實(shí)踐相結(jié)合，加深學(xué)生對(duì)生態(tài)工程價(jià)值和意義的理解。（3）教師追問(wèn)：如今順德、南海等地是否還有與果（桑）基魚塘類似的生態(tài)工程？如果沒(méi)有，請(qǐng)你設(shè)計(jì)一個(gè)適用于當(dāng)?shù)氐娜斯ど鷳B(tài)種植園規(guī)劃圖。此環(huán)節(jié)既能讓學(xué)生通過(guò)搜集資料，了解果（桑）基魚塘等生態(tài)工程消失的原因，也能讓學(xué)生通過(guò)設(shè)計(jì)生態(tài)種植園體會(huì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展與經(jīng)濟(jì)水平、國(guó)家政策、當(dāng)?shù)厮翚夂蛑g的關(guān)系，從而促使學(xué)生樹立人與自然和諧共處的觀念、形成生態(tài)意識(shí)，參與環(huán)境保護(hù)實(shí)踐。

在生態(tài)學(xué)教學(xué)中融合STS教育，通過(guò)對(duì)桑基魚塘的興起和式微的探究，滲透中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化，體現(xiàn)了自然科學(xué)和人文科學(xué)從不同的領(lǐng)域和視角對(duì)國(guó)家前途命運(yùn)和人類社會(huì)發(fā)展的影響，激發(fā)了學(xué)生利用生物科學(xué)技術(shù)進(jìn)行生態(tài)文明建設(shè)的熱情和使命感，培養(yǎng)學(xué)生關(guān)心國(guó)家和人類社會(huì)發(fā)展的責(zé)任感。

綜上，教師應(yīng)將STS教育融入高中生物學(xué)課堂教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)中，結(jié)合具體事例特別是我國(guó)和學(xué)校所在地區(qū)與學(xué)生現(xiàn)實(shí)生活相關(guān)的情境，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注科學(xué)、技術(shù)在實(shí)際生活中的應(yīng)用，重視科學(xué)知識(shí)的實(shí)踐價(jià)值。STS教育能使高中生物學(xué)教學(xué)適應(yīng)科學(xué)、技術(shù)與社會(huì)的發(fā)展需求，能有效培養(yǎng)學(xué)生理性思考、科學(xué)解釋和決策現(xiàn)實(shí)生活中的生物學(xué)問(wèn)題的能力，是培養(yǎng)生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的重要途徑。

［? ?參? ?考? ?文? ?獻(xiàn)? ?］

［1］? 劉恩山，曹保義.普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）解讀［M］.北京：高等教育出版社，2018.

［2］? 中華人民共和國(guó)教育部.普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)：2017年版［M］.北京：人民教育出版社，2018．

［3］? 王健.基于學(xué)生核心素養(yǎng)的生物學(xué)科能力研究［M］.北京：北京師范大學(xué)出版社，2018.

（責(zé)任編輯 黃春香）

［基金項(xiàng)目］廣東省廣州市青少年科技教育項(xiàng)目“人工智能高中生態(tài)種植園的開發(fā)實(shí)踐”（KP 市 2023067）。