《美国国家科学教育标准》——第六章—科学与技术

 

    内容标准E：

　　作为9~12年级的活动，所有的学生应该具备：

　　口进行技术设计的能力；

　　口对科学与技术的理解力。

　　培养学生的能力和理解力本标准由两个同样重要的部分组成，即开发学生技术设计的能力和开发学生对科学和技术的理解力。尽管这是科学教育标准，但是科学与技术之间的关系非常密切，如果学习科学时不培养对技术的理解力，则这种科学图景是不准确的。

　　学生们在解决问题时试图在一定的限制下满足一定的准则，在此过程中他们会发现，他们已经了解或能够学习到的科学概念和科学方法是一种强有力的工具。学生们还发现，他们还需要借助其他知识和技能，例如成本、风险和效益分析以及批判性思维和创造性的方方面面。与本标准有关的学习经验，应该包括依靠科学取得技术成就的例子和技术进展直接对科学的进步作出贡献的例子。

　　学生能够理解和运用本标准所介绍的设计模型。学生们首先接触具体的、实用的、以成果为目标的设计问题，然后才能参与许多抽象的、理论性的科学探究。一般说来，高中学生还不能够区分科学和技术的不同作用。本标准的意图就是帮助他们解决这个问题。学生们对于科学的正面看法，会使他们区别不了科学与技术的弱点显得更加突出，他们之所以持正面看法，是因为他们把科学与医学研究联系起来，因为有“科学进步”这么一个习惯说法。不过，一提到技术，他们常常就联想到环境问题和另一个习惯说法“技术问题”。至于科学与技术的关系，学生及许多成人和科学教师都相信是科学影响了技术。这种信念得到了“技术属于应用科学”这一说法的支持，这种说法虽然常见但只在一定程度上正确。很少有学生能够理解技术对科学的影响。纠正对科学与技术的错误概念，建立起科学与技术的作用、地位、局限性、可能性和两者之间关系的准确概念，是本标准面临的一个挑战。

　　设计任务和有关学习活动的选择是实现本标准的一个重要而困难的部分。在选择技术性学习活动的过程中，科学教师必须记住一些重要的问题。例如，让学生参与部分设计还是完整设计？让他们通过技术满足一种需要还是研究他人的技术成果?另一个问题是如何选择一项任务来展示科学与技术相互影响的各种方式，以便为学生在学习有关科学概念的同时理解技术的本质奠定基础。

　　9~12年级的设计任务应该接触各种各样的环境，既包括学生所熟悉的家庭、学校和社区，又包括更为广泛的地区、国家和全球环境。这些任务应该有助于学生利用不同的方法来解决相同的问题，以便使不同的学生可以实施不同的设计方案。要想成功地完成设计课题，学生必须在处理相互对立的限制因素的同时满足一定的标准。在涉及制作时，这些制作可能会依赖于在科学计划中培养的技术技能和理解力，利用在学校其他课题中培养的技术技能和手工技能，也许还需要开发新的技能。

　　高中阶段的设计任务应该覆盖多种需要、多种材料和科学的多个侧面。例如，合适的设计课题可以包括：装配一些电子元件去控制一系列的操作，通过对不同运动鞋的特征参数的分析来了解运动、人体解剖和材料所要求的判别准则和限制。有些任务应该运用多个科学领域的概念。这些任务可以很复杂，例如设计一台由机械系统和电气控制系统构成的机器。

　　尽管科学与技术的某些活动安排重视的是通过产品来解决问题和满足需要，但是还应该有另一些活动安排，它们强调系统设计、成本、风险、效益和非常重要的利弊权衡。

　　由于对技术的这种研究是在科学课程中进行的，所以必须对这类活动的数量有所限制。本标准所介绍的细节是用来判断少量这类活动的质量和平衡的，并不意味着要求大量进行这种活动。本标准所述的许多能力和理解力培养出来后，可以用于为其他内容标准而设计的活动。

　　内容标准指南支持本标准的基本能力和概念包括：

　　进行技术设计的能力

　　确定一个课题或设计一个机会。学生应该能够发现新的问题或需求，并依此改变和改进现行技术设计。

　　提出设计建议并在各种解决方案中进行选择。学生要学会制定一项技术或工艺的周密计划。应该向学生介绍模型和模拟在这些过程中的作用。

　　执行所提出的解决方案。在提出一个解决方案的过程中需要各种技能，随技术类型而异。制作人工制品可能需要具备切割、造型、处理和粘合常规材料(例如木头、金属、塑料和纺织品)的技能，也可以利用计算机执行设计方案。

　　评价解决方案及其结果。学生应该根据待满足的需要和设计准则来检验设计方案。在这一阶段，可以评估当初没有考虑到的新的判别准则。

　　将问题、过程和解决方案交流给大家。学生应该以多种方式(口头、书面或其他方式，包括模型、图表和演示)向同学、教师和其他人介绍他们的结果。

　　对科学与技术的理解力口不同领域的科学家提出不同的问题，采用不同的研究方法，运用不同类型的证据来支持他们的解释。许多科学研究需要来自不同领域(包括工程)的人的贡献，新的科学领域(例如地球物理学和生物化学)常常出现在两个古老科学领域的交界处。

　　口科学的进步往往是引进新技术的结果。解决技术问题也往往产生新的科学知识。新技术的出现往往会提高当前的科学理解水平并产生新的研究领域。

　　口从事科学和工程工作需要创造性、想象力和良好的知识基础。

　　口从事科学和技术有不同的目的。科学探究受了解自然界的欲望的驱动，技术设计受到满足人类需要和解决人类问题之需求的驱动。技术从本质上说比科学对社会有更直接的影响，因为技术的目标是解决人类的问题，帮助人类适应环境和实现人类的追求。技术解决方案可能产生新的问题。科学从本质上说是回答各种问题的，这些问题可能对人类有直接影响，也可能没有直接影响。有时候科学的进步对人的信仰和有关世界各方面的实际解释提出了挑战。

　　口技术知识往往秘而不宣，这是由于有关概念或发明有可能申请为专利，具有营利的潜力。科学知识则通过在专业会议上宣读和在科学期刊上发表等方式公布于众。
 

[上传时间：2001-09-06 15:16:30]