《美國國家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》——第六章—科學(xué)與技術(shù)

 

    內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)E：

　　作為9~12年級的活動，所有的學(xué)生應(yīng)該具備：

　　口進行技術(shù)設(shè)計的能力；

　　口對科學(xué)與技術(shù)的理解力。

　　培養(yǎng)學(xué)生的能力和理解力本標(biāo)準(zhǔn)由兩個同樣重要的部分組成，即開發(fā)學(xué)生技術(shù)設(shè)計的能力和開發(fā)學(xué)生對科學(xué)和技術(shù)的理解力。盡管這是科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)，但是科學(xué)與技術(shù)之間的關(guān)系非常密切，如果學(xué)習(xí)科學(xué)時不培養(yǎng)對技術(shù)的理解力，則這種科學(xué)圖景是不準(zhǔn)確的。

　　學(xué)生們在解決問題時試圖在一定的限制下滿足一定的準(zhǔn)則，在此過程中他們會發(fā)現(xiàn)，他們已經(jīng)了解或能夠?qū)W習(xí)到的科學(xué)概念和科學(xué)方法是一種強有力的工具。學(xué)生們還發(fā)現(xiàn)，他們還需要借助其他知識和技能，例如成本、風(fēng)險和效益分析以及批判性思維和創(chuàng)造性的方方面面。與本標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)的學(xué)習(xí)經(jīng)驗，應(yīng)該包括依靠科學(xué)取得技術(shù)成就的例子和技術(shù)進展直接對科學(xué)的進步作出貢獻的例子。

　　學(xué)生能夠理解和運用本標(biāo)準(zhǔn)所介紹的設(shè)計模型。學(xué)生們首先接觸具體的、實用的、以成果為目標(biāo)的設(shè)計問題，然后才能參與許多抽象的、理論性的科學(xué)探究。一般說來，高中學(xué)生還不能夠區(qū)分科學(xué)和技術(shù)的不同作用。本標(biāo)準(zhǔn)的意圖就是幫助他們解決這個問題。學(xué)生們對于科學(xué)的正面看法，會使他們區(qū)別不了科學(xué)與技術(shù)的弱點顯得更加突出，他們之所以持正面看法，是因為他們把科學(xué)與醫(yī)學(xué)研究聯(lián)系起來，因為有“科學(xué)進步”這么一個習(xí)慣說法。不過，一提到技術(shù)，他們常常就聯(lián)想到環(huán)境問題和另一個習(xí)慣說法“技術(shù)問題”。至于科學(xué)與技術(shù)的關(guān)系，學(xué)生及許多成人和科學(xué)教師都相信是科學(xué)影響了技術(shù)。這種信念得到了“技術(shù)屬于應(yīng)用科學(xué)”這一說法的支持，這種說法雖然常見但只在一定程度上正確。很少有學(xué)生能夠理解技術(shù)對科學(xué)的影響。糾正對科學(xué)與技術(shù)的錯誤概念，建立起科學(xué)與技術(shù)的作用、地位、局限性、可能性和兩者之間關(guān)系的準(zhǔn)確概念，是本標(biāo)準(zhǔn)面臨的一個挑戰(zhàn)。

　　設(shè)計任務(wù)和有關(guān)學(xué)習(xí)活動的選擇是實現(xiàn)本標(biāo)準(zhǔn)的一個重要而困難的部分。在選擇技術(shù)性學(xué)習(xí)活動的過程中，科學(xué)教師必須記住一些重要的問題。例如，讓學(xué)生參與部分設(shè)計還是完整設(shè)計？讓他們通過技術(shù)滿足一種需要還是研究他人的技術(shù)成果?另一個問題是如何選擇一項任務(wù)來展示科學(xué)與技術(shù)相互影響的各種方式，以便為學(xué)生在學(xué)習(xí)有關(guān)科學(xué)概念的同時理解技術(shù)的本質(zhì)奠定基礎(chǔ)。

　　9~12年級的設(shè)計任務(wù)應(yīng)該接觸各種各樣的環(huán)境，既包括學(xué)生所熟悉的家庭、學(xué)校和社區(qū)，又包括更為廣泛的地區(qū)、國家和全球環(huán)境。這些任務(wù)應(yīng)該有助于學(xué)生利用不同的方法來解決相同的問題，以便使不同的學(xué)生可以實施不同的設(shè)計方案。要想成功地完成設(shè)計課題，學(xué)生必須在處理相互對立的限制因素的同時滿足一定的標(biāo)準(zhǔn)。在涉及制作時，這些制作可能會依賴于在科學(xué)計劃中培養(yǎng)的技術(shù)技能和理解力，利用在學(xué)校其他課題中培養(yǎng)的技術(shù)技能和手工技能，也許還需要開發(fā)新的技能。

　　高中階段的設(shè)計任務(wù)應(yīng)該覆蓋多種需要、多種材料和科學(xué)的多個側(cè)面。例如，合適的設(shè)計課題可以包括：裝配一些電子元件去控制一系列的操作，通過對不同運動鞋的特征參數(shù)的分析來了解運動、人體解剖和材料所要求的判別準(zhǔn)則和限制。有些任務(wù)應(yīng)該運用多個科學(xué)領(lǐng)域的概念。這些任務(wù)可以很復(fù)雜，例如設(shè)計一臺由機械系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)構(gòu)成的機器。

　　盡管科學(xué)與技術(shù)的某些活動安排重視的是通過產(chǎn)品來解決問題和滿足需要，但是還應(yīng)該有另一些活動安排，它們強調(diào)系統(tǒng)設(shè)計、成本、風(fēng)險、效益和非常重要的利弊權(quán)衡。

　　由于對技術(shù)的這種研究是在科學(xué)課程中進行的，所以必須對這類活動的數(shù)量有所限制。本標(biāo)準(zhǔn)所介紹的細節(jié)是用來判斷少量這類活動的質(zhì)量和平衡的，并不意味著要求大量進行這種活動。本標(biāo)準(zhǔn)所述的許多能力和理解力培養(yǎng)出來后，可以用于為其他內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)而設(shè)計的活動。

　　內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)指南支持本標(biāo)準(zhǔn)的基本能力和概念包括：

　　進行技術(shù)設(shè)計的能力

　　確定一個課題或設(shè)計一個機會。學(xué)生應(yīng)該能夠發(fā)現(xiàn)新的問題或需求，并依此改變和改進現(xiàn)行技術(shù)設(shè)計。

　　提出設(shè)計建議并在各種解決方案中進行選擇。學(xué)生要學(xué)會制定一項技術(shù)或工藝的周密計劃。應(yīng)該向?qū)W生介紹模型和模擬在這些過程中的作用。

　　執(zhí)行所提出的解決方案。在提出一個解決方案的過程中需要各種技能，隨技術(shù)類型而異。制作人工制品可能需要具備切割、造型、處理和粘合常規(guī)材料(例如木頭、金屬、塑料和紡織品)的技能，也可以利用計算機執(zhí)行設(shè)計方案。

　　評價解決方案及其結(jié)果。學(xué)生應(yīng)該根據(jù)待滿足的需要和設(shè)計準(zhǔn)則來檢驗設(shè)計方案。在這一階段，可以評估當(dāng)初沒有考慮到的新的判別準(zhǔn)則。

　　將問題、過程和解決方案交流給大家。學(xué)生應(yīng)該以多種方式(口頭、書面或其他方式，包括模型、圖表和演示)向同學(xué)、教師和其他人介紹他們的結(jié)果。

　　對科學(xué)與技術(shù)的理解力口不同領(lǐng)域的科學(xué)家提出不同的問題，采用不同的研究方法，運用不同類型的證據(jù)來支持他們的解釋。許多科學(xué)研究需要來自不同領(lǐng)域(包括工程)的人的貢獻，新的科學(xué)領(lǐng)域(例如地球物理學(xué)和生物化學(xué))常常出現(xiàn)在兩個古老科學(xué)領(lǐng)域的交界處。

　　口科學(xué)的進步往往是引進新技術(shù)的結(jié)果。解決技術(shù)問題也往往產(chǎn)生新的科學(xué)知識。新技術(shù)的出現(xiàn)往往會提高當(dāng)前的科學(xué)理解水平并產(chǎn)生新的研究領(lǐng)域。

　　口從事科學(xué)和工程工作需要創(chuàng)造性、想象力和良好的知識基礎(chǔ)。

　　口從事科學(xué)和技術(shù)有不同的目的?？茖W(xué)探究受了解自然界的欲望的驅(qū)動，技術(shù)設(shè)計受到滿足人類需要和解決人類問題之需求的驅(qū)動。技術(shù)從本質(zhì)上說比科學(xué)對社會有更直接的影響，因為技術(shù)的目標(biāo)是解決人類的問題，幫助人類適應(yīng)環(huán)境和實現(xiàn)人類的追求。技術(shù)解決方案可能產(chǎn)生新的問題?？茖W(xué)從本質(zhì)上說是回答各種問題的，這些問題可能對人類有直接影響，也可能沒有直接影響。有時候科學(xué)的進步對人的信仰和有關(guān)世界各方面的實際解釋提出了挑戰(zhàn)。

　　口技術(shù)知識往往秘而不宣，這是由于有關(guān)概念或發(fā)明有可能申請為專利，具有營利的潛力。科學(xué)知識則通過在專業(yè)會議上宣讀和在科學(xué)期刊上發(fā)表等方式公布于眾。
 

[上傳時間：2001-09-06 15:16:30]