科学教育新浪潮：社会性科学议题教学-米儿火

“是否应该把狼群重新引入黄石国家公园？”美国密苏里州一所中学的 62 名学生正在课堂上展开一场辩论。他们扮演着不同的角色，从农民、牧场主、美洲原住民、猎人、野生动物学家等多个角度阐述自己的观点，共同讨论管理狼群的方案，以尽可能满足不同群体的利益需求。而在此之前，他们实地考察了黄石国家公园的生态环境，并且和野生动物学家、猎人、公园管理员、执法人员、农民和牧民等不同的群体进行了沟通和交流，阅读了网络和书籍中的各种资料，为这场辩论做好充足的准备。

以上是一个典型的社会性科学议题教学活动案例，是美国密苏里大学（University of Missouri）赫尔曼教授（Benjamin C. Herman）关于社会性科学议题教学研究中的一个实验。在实验中，学生们对于“狼群是否应该重返黄石国家公园”这一备受争议的社会话题展开讨论。20 世纪末以来，社会性科学议题在西方科学教育中占有愈发重要的地位，被认为是推动学生应用科学知识、理解科学本质、形成正确的科学观、培养参与社会决策能力以及个人道德伦理发展的有效途径。

对社会性科学议题的研究最初起源于对科学日益加深的社会属性认识和科学教育实践中出现的问题。现代科学的发展对人类生活产生越来越深刻的影响，科学技术与社会的密切联系也引发了一系列争议，包括关于政治问题的科学（如政府是否有权建立核电站）、关于伦理问题的科学（如用动物进行科学实验）、关于公共安全问题的科学（如转基因食品的潜在危害）以及涉及多个领域的混合性科学问题（如关于优生运动的争议还涉及到种族主义）所引发的社会争论。这类议题反映了科学技术的使用对经济、政治、社会和伦理等方面的双面影响，通常涉及道德两难，没有完美的解决方式。由于公众不同的立场、信仰和思考方式，往往会有对立观点出现，甚至引发不同团体的争议与冲突，这些由于科技在社会中的应用所引起的争议事件称为“社会性科学议题”(Socio-scientific Issues)，简称 SSI。

科学性与社会性的交集

社会性科学议题首先是“社会”的，是与现实社会密切相关的议题。议题或事件来源可以是全球性的问题，如海平面上升，也可以具有区域性特征，还可以是侧重于某一学科知识领域的问题。社会性科学议题其次是“科学”的，它受科学思想和数据影响，并依靠科学手段制定解决方案。但是光靠科学数据无法完全解决这些议题，政治、伦理、经济等社会因素的影响使得社会性科学议题具有挑战性。其社会性与科学性之间也有密切的联系，科学技术的发展在推动社会进步的同时也引发了诸如环境污染等社会性的问题，而这些问题的解决又需要更进步、更为科学的办法。用韦恩图（图 1）可以比较清晰地表明社会性科学议题的定义，它是科学问题或主题与社会议题的交集，是与科学有概念联系的、发生在现实生活中的复杂议题。

社会性科学议题有以下四个特点：（1）开放性：社会性科学议题是开放且劣构的问题，与数理化的演算习题不同，后者提供给学生严谨的条件，要求学生借由已知条件，运用形式逻辑推导获得唯一正确的答案，过程是机械的，而社会性科学议题是开放的、没有绝对正确答案的劣构问题，存在多种合理的解决方案，无法简单地使用算法式的步骤解决；（2）跨学科性：社会性科学议题横跨诸多领域，如政治、经济、社会、历史、文化、法律、伦理道德、生态保护等，人们必须同时考虑议题所蕴含的诸多方面，并进行跨学科和跨领域的思考，才足以反映解决方案的全面性；（3）伦理性：社会性科学议题的解决方案通常会涉及个体的价值判断与权衡，即无论思考的过程还是最终的结果，都会反映出个人的道德推理或伦理上的考量；（4）差异性：社会性科学议题的解决方案往往因所涉群体各自立场的不同而有所差异，而且这些方案的内容往往没有太多交集，多数时候还呈现对立的局面，因此常常在社会不同群体间引发剧烈的争议与冲突。图 2 列举了一些社会性科学议题的案例，这些例子来自于 PreSEES 项目（Preparing Elementary and Secondary Pre-Service Teachers for Everyday Science），主要为科学教学人员准备日常的教学素材。图中的医学与神经科学、生物技术、环境和纳米技术领域中都有很多存在分歧的议题，有些是领域前沿的新问题，且尚无确切定论。

基于 SSI 教学情境的科学教学

社会性科学议题教学（Socio-scientific Issue Teaching and Learning，简称 SSI-TL）是基于 SSI 教学情境的科学教学。教师围绕备受关注的社会问题进行情境设计，让学生思考和参与到对个人和社会群体非常重要的社会问题中，在此基础上开展教学活动。

20 世纪 80 年代初，正式的 SSI 教学开始诞生于美、英等国家。1980 年美国部分大学开始开设带有争议性科技议题的选修课程。1994 年，美国国家科学教育标准与评估委员会（National Committee on Science Education Standards and Assessment，NCSESA）颁布《美国国家科学教育标准》（National Science Education Standards），明确提出要把争议性的科技议题纳入科学教育，首次以国家标准的形式阐释了将争议性科技议题纳入科学课程的意义。此后 SSI 教学在美国广泛发展，到 1996 年美国已经在数百个大学、中学中开展 SSI 教学。英国于 1980 年左右开始在大学中开展 SSI 教学，英国国家教育协会（UK Education Association，UKEA）在 80 年代开始推广社会性科学议题课程，将环境保护、性别歧视、种族等议题纳入教学内容。1988 年全国教育改革法案通过后推出全国统一课程，正式将 SSI 纳入科学课程，作为公民教育的一部分。此后，澳大利亚、加拿大、德国、法国等国家也在科学教育中开展了 SSI 教学的研究与实践，我国台湾地区于 20世纪 90 年代开始引入 SSI 教学，也取得了一定的成效。

（一）SSI 教学教什么？

万延岚等学者开展了一项来自国内高校和科研机构、不同学科背景的 33 位专家参与的德尔菲研究，总结出六类应被纳入 SSI 教学的主题（表 1）。

当然，SSI 教学不仅仅是教议题，更多的是构建一种沉浸式的学术体验，为学生要学习的主题提供一个真实情境。美国南佛罗里达大学教授蔡德勒 (Dana Zeidler) 概括了 SSI 教学作为沉浸式学术体验的特点和意义，通过构建真实、有意义的以及在智识、认知和道德上对学生具有挑战的学习体验，引导学生摆脱传统条块分割的学科内容，用跨学科的视角来思考和讨论社会性科学议题，关注学生创造力的发挥，强调学习过程中的社会文化途径，并且着力于培养学生在未来生活中持续发展的强烈求知欲和科学思维习惯。

（二）从 STS 教学到 SSI 教学

在 SSI 教学兴起之前，STS 教学是人类对科学、技术实践与社会之间关系初步思考的理论和实践成果。20 世纪以来，大众开始思考科学技术发展对生态环境、能源利用、公众道德等一系列社会问题的负面影响，并意识到科学技术应该受到社会需求和价值观的约束和引导。对科学技术态度的转变推动了学校科学教育目标转变为培养学生的科学素养。因此，美国在 20 世纪70 年代掀起了科学、技术与社会（Science Technology Society，简称 STS）运动，强调在教学中将科学、技术与社会紧密联系起来。1981 年英国出台“社会中的科学”教育方案，首次在国家层面推行 STS 教育。随后，加拿大、美国等国家相继颁布科学教育的相关文件政策，更是在随后的发展中融入了环境要素，发展出 STSE（Science Technology Society Environment）教学，代表了科学素养的培育迈向新台阶。

然而在长期的教学实践中，STS 教学的一些问题也逐渐浮现。首先，STS 教学包含的内容宽泛，部分诸如核武器等问题与学生的日常生活距离较远；其次，STS教学过于注重科学与技术对社会产生的正面和负面影响，忽视了科学技术应用中的伦理学意义及学生情感、态度和价值观的发展；最后，STS 教学主要关注科学技术作为一种结果对社会产生的影响，忽略了科学本身的发展性和动态性，且教学过程仍然以教师讲授为主，缺乏学生自主学习的过程。总结来看，传统的 STS 教学局限于提供社会学意义上的两难困境或矛盾，而没有关注到学生在学习过程中对科学本质的理解、对议题的理性探讨以及情感、态度和价值观的发展，因而逐渐被 SSI教学替代。与 STS 教学相比，SSI 教学范围更广，在包含了 STS 的所有内容之外，还将科学的伦理维度、学生的道德推理和情感发展纳入其中，改变了原来科学教育过于注重概念教学的状况，也较好地满足了科学课程对学生科学议题决策能力培养的目标，因此在西方发达国家迅速地流行开来。

新愿景下的科学教育变革

大卫 • 福尔图斯（David Fortus）提出，当下学生希望对全球性议题进行学习的愿望和学校实际教学内容之间的差异，反映出了科学教育的两大缺陷。首先，学生很难感受到科学与自身生活的相关性。其次，学生无法用科学思想来参与解决世界性重大挑战，即缺乏参与科学实践的能力。

SSI 教学首先是应对全球性社会挑战下的科学教育愿景需要。2021 年联合国教科文组织发布的《共同重新构想我们的未来：一种新的教育社会契约》中提出要注重对学生进行科学和环境教育，培养其有效参与行动所需的能力，以应对未来可能发生的环境危机。除了环境危机之外，科学技术的飞速发展还带来了各方面复杂的社会性问题，如贫富差距加剧、民主危机、战争与恐怖主义等。在面临全球性挑战的背景下，如何提升学生的科学素养，培养未来科学家和未来公民，使他们能够参与和应对未来的挑战，成为科学教育的关注重点。

SSI 教学其次是为提升学生核心素养的科学教育本身变革的需要。越来越多的国家和地区将科学素养作为其科学课程的培养目标，而随着时代的发展，对科学素养内涵的理解也从仅关注学生对科学内容和实践知识的理解转变为关注学生在日常生活中运用和迁移科学知识的能力。SSI 教学引入一个社会问题的真实情境，更容易激发学生的学习兴趣，让学生主动搜集和理解更多相关议题的科学知识，促进学生对科学知识的理解。另外，SSI 教学明确关注学生的伦理道德和人格发展，推动学生从伦理道德视角考虑社会问题，增强学生的伦理道德认知。同时，由于 SSI 情境往往是真实复杂的劣构问题，并且通常涉及到多个领域或学科，因此，能够推动学生充分调动和统整各方面的知识，学会像专家一样系统性地思考问题，而不是只聚焦于具体的科学知识。这样的教学方式能有效促进学生对于科学本质的理解，并运用专家思维做出科学的 SSI 决策。

SSI 教学与传统科学教学的区别

威尔姆斯（Wilmes，S.）等人总结了 SSI 教学与传统科学教学在教学目标、课程组织、教学活动和评价方式上的差异。第一，SSI 教学在真实情境中发生，教学建立在个体前知识或经验基础上，这一特征与项目化学习非常相近，但 SSI 教学的独特之处以及与传统教学最显著的区别在于它的教学情境更广泛，并且更加贴近真实生活，可以说就是真实生活。第二，比起传统教学对教授科学知识的关注，SSI 教学往往选择现实生活中的不同群体之间存在分歧的真实社会问题为议题，通过这些复杂的、有挑战性的真实问题，引导学生统整已有的知识，在头脑中组织信息，通过非形式推理和参与课堂社会性讨论等渠道作出决策并加以阐释，包含着一个完整的思维过程。第三，在学习方式上，学生不是作为简单的个体对某些知识进行学习，而是需要广泛调研或代入某个社会群体的立场，更多地以小组合作学习的方式进行探究。第四，传统科学教学的答案往往是单一确定的，而 SSI 教学选择的议题就决定了没有绝对正确的答案，学生需要作出决策、提出观点并利用搜集到的相关证据进行解释和支撑。第五，在评价方式上，传统科学教学更多是总结性评价，更关注学生对科学知识的掌握程度，以结果为导向，而 SSI 教学的评价方式更多元，贯穿学生学习的全过程，评价维度也更全面。

从前文对 SSI 教学与传统科学教学的比较来看，我们不难概括出 SSI 教学最显著的几个特点。首先，SSI教学强调科学与社会的关系。在 SSI 教学中，没有绝对的黑与白、对与错，议题本身的开放性和争议性使得学生对议题作出决定或陈述立场时，必须对各项选择进行比较全面的评估，除了相关科学知识概念和事实证据外，情感因素及价值判断也可能影响决策制定，这与学生在真实生活中遇到的许多争议性问题是一致的。此外，SSI教学在创设情境时往往会选择更贴近学生生活、学生有真实体验的问题，比如学生对转基因工程可能不一定有切身体会，但对于利用动物进行实验的伦理性议题就会相对熟悉。如图 3 所示，学生们对“除臭剂或止汗剂中的铝含量是否会导致乳腺癌”这一话题进行讨论，除臭剂和止汗剂的使用贴近学生真实生活，且在学习过程中学生需要查找和整理相关资料，同时考虑不同问题和立场的利和弊，找到不同观点的支持依据。

其次，SSI 教学更关注科学的本质而非科学的知识。特韦尼（Tweney）将科学本质内容概括为：（1）科学知识的尝试性：知识的主体部分是不变的，而有些科学知识会随着新的实验事实的获得而发生变化；（2）科学证据的属性：科学建立在经验证据的基础之上，但在进行实验获取数据以及对数据加以解释的过程中包含了科学家的创造性活动；（3）科学的社会属性：科学研究和社会文化规范之间具有互动关系，科学的发展涉及到社会伦理和道德问题。人们对科学本质所持的不同观点将会影响到作出决策的水平或结果。在 SSI 教学过程中，学生不仅要学会基本的科学知识和科学研究方法，更要基于自己的价值判断作出决策，在过程中逐渐形成科学研究道德和社会科学道德体系，并不断深化对于科学本质的认识，形成一个全局性理解。

再次，SSI 教学注重培养学生非形式推理和参与课堂社会性讨论的能力。传统的科学教学强调学生以主谓式或三段论形式的逻辑方法得出确定知识，比如从“酸性物质会腐蚀金属”得出结论“金属不应该接触酸性物质”，或是根据第一个前提“所有人类都是哺乳动物”、第二个前提“所有哺乳动物都需要氧气呼吸”，推断出“所有人类都需要氧气呼吸”这一结论。这样数理结构式的逻辑推理比较严密，但也相对死板，往往与日常生活应用脱节，无法解决现实生活中的实际问题。而非形式推理（Informal Reasoning）是指对结构不良、用自然语言表述的、没有固定答案的、需要进行归纳而不是演绎的问题的推理，包括对某一命题或决策的因果、利弊和正反两面的推理。在现实生活中遇到的问题往往无法单纯地用传统科学教学的推理方式解决，人们往往是通过非形式推理解决矛盾问题，这也与科学家理解自然世界的实际过程相一致，因此社会性科学议题能培养学生的非形式推理能力，弥补形式逻辑的局限性，引导学生利用自己的知识和经验，根据情境做出相对合理的推断并形成自己的态度和观点，表明立场并加以阐述。

最后，SSI 教学关注学生的文化背景与情感、态度和价值观。传统科学教学往往忽视不同学生之间的个体差异，而社会性科学议题由于不同的背景差异会导致观点分歧而不得不关注到学生个体的文化背景（如性别、生活环境以及认知能力发展等）在解决问题过程中的作用，同时也重点考虑在非形式推理过程中个人情感、道德伦理以及价值观等非理性因素的影响。比如蔡德勒（Dana Zeidler）通过设计有关人类遗传的 SSI 情境，证明了情感在非形式推理中所起的作用。学生更倾向于将故事中的人物与自己生活中的家庭成员或朋友联系，并表现出强烈的情感特征。

社会性科学议题教学如何开展

（一）教学设计的 9 个步骤

蔡德勒（Dana Zeidler）将设计开发 SSI 课程的过程分为 9 个步骤：（1）确定主题：可以通过专业期刊、新闻节目等找到与教学内容贴合的主题；（2）搜集整理教学资源：整理主题下存在分歧或者争议的话题，可以搜集反映各方利益相关者的关切和观点；（3）引入话题：可以用新闻、广告、文章或模型等引入课程，激发学生学习兴趣；（4）准备讨论：与学生共同讨论制定基本规则，与传统的教学不同的是，在制定讨论规则时应明确要求学生提出观点时要有证据支持和材料来源；（5）提出争议问题：提出贴近学生真实生活、吸引学生的争议性问题，比如“来自脂肪的卡路里和来自糖的卡路里是一样的吗？”“脂肪都是有害的吗？”等问题；（6）开展教学：SSI 教学并非没有正式教学，它也需要适当的讲授，以及科学实验、资料查找、课堂讨论、野外考察等活动；（7）开展小组活动：引导学生以小组为单位充分参与调查、分析和讨论，在小组活动过程中，学生能更好地深化理解，并且初步参与推理和阐明立场的过程；（8）在学生评估一手和二手资料时给予适当指导：在学生搜集信息时，教师需要引导学生认识到不同观点可能因立场不同存在偏见，并有检验信息来源可信度的意识；（9）评价学生的知识和论证能力：最终评价有多种方式，比如小组展示、课堂辩论、模拟论坛、海报、论文、视频等，也可以是书面测试。

（二）教学过程的三个阶段

SSI 教学的过程整体上经历从初步探索、逐渐理解到最终统整的三个阶段。萨德勒（Troy Sadler）等学者基于社会性科学议题的学习周期总结和提出了 SSI教学逻辑。SSI 教学始于让学生了解中心议题，探索议题本身及其与科学知识、社会关切的联系，对议题形成初步的认知，即第一阶段。在第二阶段，让学生通过各种形式的科学实践（比如查阅资料、实验、实地调研、推理、争论等形式）逐渐建立对相关科学概念的理解，两者在互相促进的过程中推动学生对社会性科学议题进行系统性的思考，不仅局限在科学层面，更多从社会层面探讨相关议题。第三阶段，学生整合科学理解和素养，以形成自己的立场或提出解决方案，并能加以阐释。教学整体的基本过程从探索开始，进而深入挖掘科学概念、科学实践以及社会性科学议题，最后通过最终的项目评价进行整合。

基于以上三阶段的教学逻辑，萨德勒进一步概括出 SSI 教学应该涵盖的六个维度，也即学生应有的学习体验，分别是参与科学实践、系统性地思考议题、反思性地提出科学质疑、比较和对比多样观点、阐明立场与解决方案、探索潜在科学现象。不同的维度没有固定的先后顺序，可以在教学的不同时间点开展，投入时间也可以不同，但都应该被包含在教学过程中。通过教学，引导学生用科学的观念来探索潜在现象，并参与一些科学实践（比如推理和论证），这些与科学相联系的实践能有力推动学生理解和思考议题。同时，鼓励学生使用新媒体和信息素养技能来搜集相关议题的资料，有意识地对资料进行甄别，并从多个角度对不同观点进行比较和对比，最终形成和阐明自己的立场及解决方案。

自 20 世纪 80 年代起，国外陆续开发了几十种社会性科学议题的实验及改革性课程，也发展出了一些影响较大的教学模式，如 1992 年沃克斯（Waks）设计了一个循环的五个层次的教学模型（图 4），主要用于培养学生的社会责任感。此外，还有美国生物学课程研究（Biological Sciences Curriculum Study，BSCS）开发的 5E 教学模式、佩德雷蒂（Pedretti）的决策模式、约翰逊（Johnson）等提出的结构性争论模式、萨德勒（Salder）等提出的 SSI-TL（Socio-scientific Issues Teaching and Learning）教学模型等，目前都在 SSI 教学中有着广泛应用。