【关键词】生活现象 科学知识 社会应用 教学实践
【中图分类号】G633.59 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2014）08-0159-02
一、背景分析
七年级《科学》课本第一课就指出，科学要研究各种自然现象，寻找它们产生、发展的原因和规律，学习科学可以帮助我们理解、解释和预测各种事物现象及变化。《科学课程标准》要求，通过本课程的学习，学生将保持对自然现象较强的好奇心和求知欲，养成与自然界和谐相处的生活态度，教学要联系实际、创设情景和寻找范例。《初中科学课程标准》2011年版增加了关注人口、资源、环境、发展问题的教育内容，更说明了科学与生活社会的关系。《国家基础教育课程改革纲要》中就基础教育课程改革的具体目标要求：“加强课程内容与学生生活及现代社会和科技的联系……。”科学是以自然界为研究对象的探究活动。自然界中蕴藏着无穷的科学奥秘，生活中的科学现象也妙趣横生。科学发展表明，人类的科学知识来源于生产知识和对自然的观察。由此可见，将科学课程与学生生活、社会相融合具有潜在的优势和可行性。我们科学教学一直重视理论知识在技术中和解释自然现象中的应用，然而教学现状仍然存在某些脱离社会生活的倾向，表现有：一是以知识为中心的模式，强调科学知识的完整性、系统性，教学热萁仙钋叶嘤肷活脱节。二是在考试压力下，教学以教科书鹊母拍睢⒃理学习为主，教学过程过分强调基本知识和基本技能，偏重于公式繁杂的演算和机械训练，科学问题数学化。义务教育阶段的科学课程应贴近学生生活，激发学生探究新知识的强烈欲望，教会学生自主探究，掌握思维技巧，进而不断完善学生的科学意识。学生在科学探究活动中感悟生活、感悟科学。而怎样的教学方式能使科学课程贴近学生生活，符合学生认识特点，能激发并保持学生学习科学的兴趣；怎样才能使学生去探索自然生活中的科学现象，揭示隐藏其中的科学规律，激发学生对科学本性的敏感和探索自然的热情；怎样培养学生把科学知识应用于社会生活生产，是我们值得研究的课题。
二、教学模式
1.情景探究模式
建构主义认为，学生的学习是以已有的经验为基础，通过与外界的相互作用来构建新的理解，建构自己新知识的过程。因此，我们在科学教学中要有意识地把学生的学习活动与日常生活紧密联系起来，营造与教学内容一致的情景氛围，将所要传递的知识设计到相应的情景之中，使学生通过情景发现科学问题，在解决问题胡过程中去发现新的知识和方法。使学生真正领悟科学内涵，提高学生对科学现象的敏感和探索科学规律的热情。
2.课堂教学结构
在教师主导下，根据教学内容和学生认知特征，把学生的生活实例和有关材料引入课堂，以实际事例为背景创设问题情境，激起学生一种似曾相识的亲切感，充分调动学生的积极性、主动性和创造性，去学习科学知识，同时让学生运用获得的知识去分析、解决生活中的实际问题。
3.中学科学“生活到科学再到社会”的教学与传统教学比较
4.课例：
课题《蒸发》
⑴创设情景，提出问题：
学校要求星期一升旗统一穿校服，由于衣服洗了没干，有哪些方法使衣服干得更快些？（创设实际情景，使学生觉得学习的内容是学生熟悉的生活内容，学生有亲近感。）
⑵提取情景中问题（提炼出科学问题）：液体蒸发的快慢跟哪些因素有关？
⑶探究学习：采用教师引导、学生探究，学生交流讨论等多种学习方式学习，得出影响液体蒸发快慢的因素。
⑷知识应用于社会，要求学生利用影响液体蒸发快慢的因素去设计应用。①使衣服干得更快些。②课后让学生设计节水方案。
我们这种“生活――科学――社会”的教学模式，利用创设实际情景，使学生意识到科学源于生活，符合学生认知特点；在学习过程中突出了学生的主体性；同时将所学知识应用于社会体现了科学与社会的密切关系。这样不仅激发了学生探究新知识的强烈欲望，同时提高了学生对科学现象敏感和对科学规律探索热情。
三、操作策略
教学过程是一个十分复杂的过程：从教与学的关系看，主要有教师的引导和学生参与。教师是学习活动的组织者、参与者、指导者与促进者。因此要求教师要根据教育规律和中学生求动、求知、求趣、求异、求新等心理特点，在正常的教育教学活动计划中，挖掘教材、开发资源，精心设计教学。让学生观察自然、生活现象，寻找科学问题，老师指导学生探究科学规律，再引导学生把所学的知识应用于社会。整个教学过程贯穿“生活――科学――社会”这一思想。使科学教学与社会生活实际紧密结合，真正能让学生从生活走向科学，从科学走向社会。
（1）情景引入阶段：学生首先接触到的是生活世界，生活世界是科学世界的根源，是科学课程素材的主要来源。心理学研究表明，中学生的形象思维仍占很大比重，学习的内容与学生的生活背景越接近，学生自觉接纳的程度就越高。而中学生有着自己对生活的感性认识。学生在课堂所学的新知识需要借助学生原有的生活经验才容易被学生接受成为学生自己的知识。而许多抽象的科学知识在生活中都能找到大量的具体原形。因此，我们在科学课堂教学中要打破科学教材的框框，从学生已有的生活经验出发，有意识地把学生的学习活动与日常生活紧密联系起来，使科学问题看得见、摸得着，使学生觉得科学就在自己身边，使学生在创设的生活情景中感受科学问题，使学生体会到学习科学是为实际生活服务的，从而对学习科学产生浓厚的兴趣。如《蒸发》课例是怎样使校服干得更快些的，又如《压强》，老师用网袋装了一个西瓜，用手直接拎着，感到手被勒得很痛，同学们帮老师想想办法，怎样拿，手就不那么痛了。 从学生的生活体验入手，使学生感到学习材料与生活很贴近，减少对科学的畏惧感，同时也认识到科学来源于生活实际，从而以积极的心态投入学习。让学生亲身去体验、去感受，从而接触问题，提高对自然的敏感性。
（2）探究知识阶段：提取情境中的问题，学生在教师所安排的情景中活动，遇到问题，教师及时启发引导学生发现需要解决的问题。此阶段关键是学习“从生活世界到科学世界”的思想方法，培养学生用科学眼光观察世界，用科学头脑思考问题。科学教育一方面要把学生们的一般常识之中的模糊不清之处提升到科学的层次，即从常识走向科学。另一方面要能在这一过程中发展学生的思维能力。因此科学本身就是科学知识、科学过程和思维方法的和谐统一。教育是关键是“激发学生对问题的兴趣和对解决问题的追求”。因此，我们教师要以学生为中心，设法让学生经历科学探究的过程，鼓励学生成为学习主人，学会思考，学会学习。培养学生从生活现象中探究科学规律方法和良好的思维习惯。例如在《变阻器》教学中，我的教学设计：本节课我们不是直接给出变阻器的结构、原理和使用方法，而是让学生自己去探究怎样改变电路中的电流操作简便，整个过程体现以学生为中心，学生在解决问题过程中，形成新的科学概念和方法，掌握规律，启发思维、发展能力，使其学会从“生活现象到科学规律”的方法。在不断地质疑、讨论、总结、交流中获取科学知识，实现科学知识的“再创造”，学会学习。
（3）应用实践阶段：学习科学目的之一是为了进一步学习科学，发展科学，解决生活、生产中的实际问题。学生在掌握有关科学知识后，运用所学知识解决一些日常生活和社会问题，以提高运用科学知识的意识和能力，并在解决实际问题的过程中获得成功的体验，增强后继学习的努力。这个环节我们主要在作业和研究性学习课题中体现。一是以作业为桥梁。在科学教学中除了要发挥作业在巩固、拓展和应用知识与技能外，还应通过作业这一手段，引导学生关心生活，关心社会。因此，我们首先要精心设计与生活、社会密切相关的练习题，引导他们学会自觉运用所学的基础知识和基本方法去分析解决生活中的实际问题，如晒衣服的方法等习题都是；其次可以设计一些具有一定开放性练习，如寻找生活中有关本节课的科学问题，或是针对生活中的一些问题，引导学生用科学的观点去观察事物，解释现象。如在学习《变阻器》后让学生了解油量表或身高测量仪的结构等。二是以研究性学习课题和课外实践为平台。课本后有许多研究性学习课题，科学教学不应仅是局限于课堂教学，而是通过多种形式与课内外、校内外的活动紧密结合，让学生广泛接触生活和社会，联系实际。课外实践作业是课程教学的有机延伸。让学生多做一些有创意的实践作业；开展社会实践活动，让学生自己去收集信息，处理信息，进行课题研究。如社会调查、小制作、小发明、科技系列讲座、科技小创造活动、趣味科学实验表演等。学生可以根据自己兴趣和已有的知识在活动中探索科学问题，让学生感觉到探索科学的奥妙其乐无穷，同时陶冶了学生的情操，发展学生的个性和特长，开发创造力。这样不同程度的学生均有所得，共享成功的快乐，既培养了学生的创造性思维，又促进了学生的交流，又可培养学生的应用能力和创新能力。
科学是一门与生活与社会发展最为广泛联系的课程。科学课程无疑承担着提高未来国民的科学素质的重要任务。“生活――科学――社会”的科学教学方式，贴近学生生活，符合学生认知特点，能让学生在领略自然现象的美妙与和谐中，产生终生探索的乐趣；这种科学教学方式能直接获取科学规律产生的规则，学生总结归纳能力强，可以减轻学生课业负担，提高学业成绩；这种将科学与社会生活联系的教学方式会促使学生学习方式变革，使学生构建自主、合作、探究为特征的现代学习方式，同时能培养学生热爱科学、关心社会的意识，和用正确处理社会问题的能力；在树立素质教育思想的前提下，这种教学方式，体现了以学生为中心，把人的创造力量诱导出来，将生命感、价值感等人格心灵“唤醒”。促使其与社会和谐发展。对学生的终身学习和终身发展将有着深远的影响，一定能达到提高学生综合素质的目的。
参考文献：
[1]中华人民共和国教育部制订：《全日制义务教育科学课程标准（实验稿）》。北京师范大学出版社，2001、7
[2]中华人民共和国教育部制订：《义务教育初中科学课程标准》2011年版。北京师范大学出版社，2011
【关键词】农村初中；科学教学；生活化
从学生已有的生活经验出发，在内容上强调联系生活、社会、学生实际，精选其中对学生生活意义重大的内容；在方法上强调探索、实践、活动，注重与现实生活紧密联系，以生活为中心，在生活中学习，注重从生活走向科学，从科学走向社会，使科学教学走向 “生活化”。
一、“生活化”教学的理论基础
教育家陶行知先生的“生活化”教育理论：在生活里找教育，为生活而教育。生活即教育、社会即学校、教学做合一。活的人，活的问题，活的文化，活的世界，活的变化，都是活的知识宝库，都是活的书——无字书。学生通过无字书潜移默化的认识了自然和社会。科学就在你的身边，生活需要科学。
建构主义学习理论强调情境性学习和在境中认知，他们认为学校常常在人工环境而非自然环境中教学生那些从实际中抽象出来的一般性的知识和技能。实际上这种将知与行分开的做法是错误的。知识只有适应了它所应用的环境，才能达到学习的目的。学生在自然环境中学习或利用生活中的资源进行活动性学习，促进知与行的结合。教师通过创设情境使学生通过活动性的学习达到知与行的完美结合。
科学走进生活，科学教学取材于实际生活中的人、事、物，学生不再感到所学知识的神秘，故而可以轻松大胆地去触摸，去感知，去应用。科学教学“生活化”注重应用，学生会到学有所用，从而认清自身与知识的价值，可以获得学习的动力。有助于发展学生对知识的理解。
二、农村初中科学教学的现状分析
随着新课程改革的深入，以前比较注重科学知识的传授转变为重视引导、启发、探究、帮助、评价学生的学习过程；学生的学习方式也从认真听讲，认真做实验转变为细致的观察、提出问题、带着问题去实践与探究。探究中相互合作，相互促进、取长补短；在合作中进行评价，在评价中提高。但由于是社会的价值取向，以升学率评价学校，以分数衡量教师。随群众期望值的不断增强和优质生源的锐减，学校的压力也越来越大，应试教育愈演愈烈。
1.教师教学现状
（1）课堂教学不同程度地存在着盲目性和随意性。教师讲授得多，教给学生学习方法少；教师讲解分析得多，学生自由活动少；教师问学生答得多，学生自主地向教师发问得少；课堂缺少“生活化”。
（2）在教学中教师最先考虑的是自己如何试图改进教学和提高教学质量，教学环节习惯于在学科知识的范围中规划活动，学生的生活，学生的快乐，学生是否真正需要我们往往不予充分关注，这势必使教学内容局限于教材，与生活实际严重脱节，课堂教学失去了生命的活力，使科学知识失去应有的活性。
（3）学生对生活中的科学不够重视，缺乏运用科学原理解决生活问题的能力。大多数教师虽有“生活化”策略，在教学中也有所运用，但是到底怎样运用，在什么时候运用对学生的成长和发展帮助最大还不明确。
2.学生学习现状
学生不感兴趣根本原因：一是教师讲解太多；二是学生学业负担太重；三是科学概念太抽象；四是所学知识与实际生活相脱离。
如果我们能通过有效整合和合理利用，使科学教学内容源于学生生活；教学过程中的方法、手段贴近学生生活；学生在学习活动中应用生活，不断渗透应用科学的意识。就能逐步让学生学会用科学的眼光去看待周围的世界，从科学的角度提出一些生活问题，用科学的思想和方法去分析和解决问题，用科学的语言去解释得出的答案或结论，从而促进学生情感、态度、价值观的形成以及学生的科学学习能力和生活能力，最终达到提高和完善学生的科学素养的目的。
三、农村初中科学“生活化” 教学的资源
1.农村特色的自然资源
农村的地理位置使学生融入到大自然中，而这些农村学生司空见惯的东西，可以展示具体、形象、生动的认识内容，远远比课堂上的标本、直观教具或多媒体课件更能让他们感兴趣，这些自然资源能更好地激发学生自主观察、自主探究、自主发现和解决问题的欲望。如农村饲养的家禽、家畜、甚至鱼类等，通过对它们的观察和了解，并进行科学探究。
2.农村学生生活中的资源
人们在日常生活中离不开科学。学生对自己身边的各种事物最容易激起学生科学探究的欲望。农村学生日常生活中所接触的各种事物都可以作为科学教学的素材。他们日常生活中观察到的现象如：食物腐败，钢铁生锈等；农村中的一些生活经验如：冬天，天气寒冷，玻璃瓶盖往往拧不开，怎么用力也不能奏效，有经验的人只要把瓶盖放在火上烤烤就能轻而易举的拧开。当老人家穿针费力时，她就把针放在头发上擦擦，就能很容易的穿针了，激发学生的问题能力。利用学生家庭中的一些废旧物资（饮料罐等）制作简易的实验装置。学生通过体验，既有利于理解知识，体验科学与实际生活的联系，又进行了德育教育。
总之，在科学课堂教学中积极引进”生活化”教学资源，让学生在生活实际的情境中体验科学问题，逐步把生活常识科学化；又让学生把科学知识运用到生活实践中，实现科学知识”生活化”，从而达到培养学生创新能力的目的。
四、农村初中科学“生活化”教学的策略
1.情境设置“生活化”，激发学习积极性
科学教学“生活化”课堂教学模式要求学生去体验情境，通过观察、实验和思索，促发学生的探索意向，形成自觉的发现问题和提出问题的习惯。从日常现象入手，让学生通过观察、试验、案例分析、研究图片等，独立发现或经过启发后，提出一些有探究价值的问题。例如：在研究杠杆平衡条件时，创设了这样一个情境引入：农村里有很多小贩用杆秤收购农产品，有些小贩称出的数量比实际要少。他们通过一些手段来达到短斤缺两赚黑心钱的目的。你知道问题在哪？活跃学生的思维，但就是不知其所以然，学生的探究欲望被激发了。在学习杠杆平衡时，学生探究情绪高涨，学了内容后，还主动去解决问题。把知识性的实际情境搬进课堂，能激发学生学习的积极性，始终处于主动的学习情境中，并能有效的提高学生分析问题、解决问题的能力。
2.教学内容“生活化”，培养学生学习兴趣
在课堂教学中，我们应善于联系生活实际、寻找生活中的素材，让科学教学更多地联系实际、贴近生活。同时，我们也应将学生熟悉的、蕴含着科学知识的生活实例引进课堂。学生把生活体验同科学知识结合起来，并且上升为理性认识。用生活实例配合课堂教学，能够让学生切实感受到生活中科学的存在，用科学可以解释生活现象。学生学习起来感到亲切，对知识掌握得更牢固。
3.教学过程”生活化”，提升学习动力
在教学过程中，运用直观语言、实物演示、游戏活动、多媒体教学、实践活动等方法和手段来模拟、再现和创设生活情境，寓生活中的科学问题于教学全过程，促进科学与生活的联系，建立一种与生活相结合的、生动的课堂教学方式。如在燃烧与灭火这一教学中，出示七支燃烧的蜡烛，模拟火灾场面，并给出一些灭火的材料和工具，让学生开动脑筋，展开丰富联想，参与现场灭火。让学生上讲台展示自己的灭火方法，并同时给大家说明自己是运用什么样的原理来灭火的，在学生亲身实践感受中，不知不觉各种灭火的原理自然生成。
4.探究“生活化”， 强化学生的生活体验
“实践出真知，实践是学生学习的重要环节，是知识理解的延伸与升华。只有让学生充分进行生活实践，才能使学生真正明白所学知识的价值。例如，结合酸、碱、盐等内容的学习，组织学生对本地区的环境状况（饮用水、空气、土壤等）、空气的污染状况、污水处理厂的流程和原理、周边农村施用化肥和农药的具体情况等进行调查。实践表明，通过这些实验和调查活动，运用科学原理积极展开思维，不仅使学生树立环保的意识；又可逐步提高分析问题和解决问题的能力。
5.布置作业“生活化”，加深对知识的巩固
学生学习科学需要应用到社会生活实践中去，因此作业不应是为了做题而做题，为了知识点、为了考试而做题，以致脱离学生的生活经验。布置作业时可以把科学知识与生活、学习、活动有机地结合起来，通过收集资料等活动，让学生感受到科学在生活中无处不在，从而提高他们利用科学知识解决实际问题的能力。
6.教学评价“生活化”， 促进学生的和谐发展
教师要以新课改的精神来把握教学，牢记科学教学的目的不是让学生得高分，而是通过科学学习来提高学生适应社会和更好的生活的能力。因此，作为科学老师应该着眼于学生得到更好的发展为最终目的，在对学生的评价中一定要重视学生的应用科学的实践能力，学生在生活中运用科学知识解决实际问题的能力。
总之，在教学中体现STS教育精神，使科学教学”生活化”，生活科学化，更好的推进科学教学。
五、初中科学教学走向“生活化”的意义
学生把课本知识与生活实际和创造未来有机结合，把学到的知识应用于生活实际，不断丰富自己的学习生活，能用已有知识和生活经验创新生活，能把生活中发现的问题，经过独立或合作探究获得检验和新知识，完成知识的新整合和新建构，能让我们的课堂变新、变大、变活；让学校成为知识的殿堂、温馨的家园。学生的学习动机激发了，学生的学习兴趣更浓了。学生对生活更关注了，更热爱了，更有责任感了。
参考文献：
[1]常汝吉.科学（7-9年级）课程标准[M].北京：北京师范大学出版院社，2001年7月第1版
关键词：学校教育；中小学生；科学素养
具有一定的科学素养和人文素养，这是当代社会发展对每一个人提出的新要求。我国历次对教育发展具有建设性意义的教育改革，都包含了对科学素养的追求。2001年，《国务院关于基础教育改革与发展的决定》明确提出培养科学素养。但我国在学生科学素养培养的教育实践上，仍然存在着许多问题。揭示这些问题，探讨其原因，提出改善科学素养培养的建议，应是当前教育研究中的一个紧迫问题。
一、我国中小学生科学素养形成中的问题
1.重科学的实用价值，轻学生的发展价值
学生科学素养的形成，实际上是学生自身的发展。因此，实现学生的有效发展应是学生科学素养形成的根本目的。但在长期的教育实践中，学生科学素养形成的目的不是着眼于学生本身的发展，而是科学在社会生活中的实用价值。一般认为，培养学生的科学素养是为了更好地发挥科学技术在社会主义现代化建设中的作用。这种重科学实用价值、轻学生发展价值的倾向，充分体现在对学生提出的学习目的要求中。人们一般要求学生能熟练地掌握科学知识，并能运用知识去分析解决预先设计好的问题。这个要求，归根结底是为了科学的运用目的，而主要不是学生自身的发展。
2.畸重知识与能力，忽视非认知因素
在学生科学素养的内容上，片面强调知识与能力层面的内容，而忽视非认知因素层面的内容。这表现为三种情况：其一，在课堂学习中仅提出知识和能力要求，不提非认知因素的要求。其二，在实际学习过程中，仅注重考试范围中的知识与接受知识的能力，探究、批判、创造的能力则不在学习的视野中。其三，误解非认知因素，仅把它视为掌握知识的手段，而不是学习的内容。如认真的态度、学习的兴趣被认为是学习和掌握知识的手段。其实以科学旨趣和科学精神为核心的非认知因素，是学生科学素养的核心，也是学生科学素养形成的标志。
3.重理科课程的学习，轻文科课程的运用
人们在日常生活中常常把学校课程分为理科课程与文科课程，由科学的档案记录而形成的学科在学校课程中直接体现为理科课程。在学生科学素养形成的途径上，认为只有理科课程才能形成科学素养，文科课程则少有形成科学素养的价值。新课程改革前的义务教育教学大纲，大都包含着这种思想。综合课是新课程改革的一个新内容，在小学以综合课为主，但在小学综合课中，科学课程以提高学生的科学素养为总目标，其他综合课程中则较少提到科学素养的要求。
4.重课程学习，轻学生生活经验
课程学习主要是以学科教材为依据、受教师课堂教学制约的学习。在学生科学素养的形成方法上，强调课程学习，轻视学生的生活实践经验。这表现在如下几个方面：在认识上，认为学生的发展是教师教的结果，学生科学素养的形成主要是教师课堂教学的结果。在学习时间的安排上，只有课程学习时间，缺少学生独立钻研时间。在学习管理上，对课程学习有严格的管理、指导和检查，对学生课外的学习生活则缺乏足够的关心。学生的生活经验、学生的独立钻研被排除在科学素养的形成方法之外。其实，科学研究能力、科学精神只有在学生直接的钻研活动中才能真正产生和发展。
5.重学习结果，轻钻研过程
科学素养的形成是一个动态的过程。但在科学素养形成的实际评价上，常常只重终结性评价，忽视形成性评价。在终结性评价中，又常常只重知识和在试卷上知识运用的评价，忽视只有在活动过程中才能反映出来的实际能力和非认知因素的评价。在试卷评价上，常常只重解题结果，忽视解题过程，标准化的考试是其典型表现。因此，科学素养的形成最终被看成是一个静止的状态，而不是一个随着学习生活的进行而不断变化的过程。
二、我国中小学生科学素养形成中诸多问题的影响
学生在科学素养形成中存在的问题，导致了许多不良的影响，主要表现在如下三个方面。
1.科学素养被曲解
学生的科学素养应是学生在学校学习生活中形成的以科学文化为来源、以社会发展需要为导向的个体素质。它应是一个以科学文化为支撑、体现着科学文化的事实存在与个体素质的内在逻辑结构系统，包括知识、能力和非认知因素三个层面。前述五种现象，实际上曲解了学生的科学素养。其一，颠倒了学生科学素养培养的目的，将为了学生发展的目的转换成了科学的直接运用。其二，割裂了科学素养的内容，将知识、能力、非认知因素分离，并将作为科学素养核心内容的非认知因素排除在学习生活外。其三，割裂了科学与教育。科学内含着丰富的非认知因素，它们作为思想、观念和情感，既充盈在科学活动中，也表现在人文学科的内容和学习过程中。在科学素养的形成中将理科课程与文科课程分立并对立，客观上造成了理科方向的迷失和科学素养中人文精神的失落。因而，使得学生的学习成为书本知识的记忆，远离学生生活，学习成为一种负担，科学越发展，学习越艰难，厌学越严重。
2.学生发展片面化
对学生科学素养的曲解，实际上将学生视做为了科学的附载体，而不是将科学作为学生发展的原材料。因而导致学生片面发展的结果。这具体表现为两种情况：一是以学科的完整性取代学生发展的完整性，表现为单一强调学科知识的系统性、完整性和内在逻辑性。但是，学科本身的完整性并不等同于学生发展的完整性，学生的多方面发展并不是各门完整学科学习内容之和。二是学生的畸形发展。由于割裂了学生科学素养的内容，学生这种被割裂的科学素养越发展，学生的发展就越畸形，如知识日益丰富，情感日益消失，学习兴趣日益削弱。科学过程本来是一个反复与失败斗争的过程，是一个不怕失败与挫折的过程，由于科学素养中非认知因素被排除，尽管学生的科学知识日益丰富，认知能力日益增强，但学生的抗挫折能力却越来越弱。
3.教育背离社会需要
当代社会是一个充满发展机遇与危机的社会。知识经济的出现，给人类带来了新的发展曙光，但人与自然和谐关系的被破坏，工具理性对价值理性的过分压制，导致人类生存和发展面临着新的困境。不论是满足新的发展需要，还是克服危机，当代社会都需要具有高度科学素养和人文素养的人。从最基本的要求来看，他们应掌握基本的学习工具，能阅读、书写、口头表达、计算和问题解决，具有基本的知识、技能与正确的价值观和态度，能够生存下去，充分发展自己的能力，有尊严地生活和工作，能充分参与发展，改善自己的生活质量，做出有见识的决策并能继续学习。我国学校学习生活中片面强调知识与识记知识能力的科学素养，与当代社会对人的这种需要是不相符合的。它能培养出有知识的人，但不能形成创造性的运用知识解决问题的人；它能培养出学校学习生活中需要的读书能力，但不能让学生学会终身学习；它能培养出工具理性高扬的生产者，但不能形成具有正确的价值观念、情感和态度的社会人。
三、中小学生科学素养形成中产生诸多问题的原因
1.工业经济教育观的支撑
现代学校教育制度是工业经济时代的产物。工业经济下的教育观，以把受教育者培养成为生产者和劳动者、成为生产和消费工具为根本目的，其着眼点在经济的增长，而非人的发展。因此，它强调的是人的劳动力价值，而非人之为人的价值。现代工业生产以科学技术为基础，因此学校教育和学习突出科学的实用价值，学习科学就是为了更好地发挥科学在社会生活中的作用，使科学技术从潜在的生产力变为现实的第一生产力。从劳动者角度来看，知识和能力正是人成为劳动力的重要要素，是劳动力水平高低的评判依据。工业生产中的劳动力，从本质上讲是活的机器，它们获得生产中所需要的自然科学知识，最有效的途径是通过课堂教学学习理科课程。夸美纽斯在论证班级授课制时，也正是从工业生产需要出发，把工业生产模式运用于学校教育中，将人的培养活动转变为劳动力的生产活动，人从本质上转变为“物”，学校中的人被赋予了更多的物的因素。因此，作为整个工业经济的折射，在教育上则形成了科学知识灌输、培养人力的教育观，它内在地忽视了人之为人的要求，强调人之为物的因素；在科学素养的形成上，则必然强调科学知识的获得与运用。
2.科学主义知识观的影响
科学主义知识观认为，知识是对客观事物本质的揭示，真正的知识是实证的知识，与客观事物的本质相符合，是推动现代社会发展的动力；知识是发现的，只有科学家或研究人员通过观察、实验或推理的方式去发现知识，其他人只能学习科学家发现的知识，而不能自己去发现知识；科学家发现的知识是通过概念、范畴、符号和命题加以表述的，是客观、确实和唯一的。科学知识在学校通过教材的形式来呈现，因此，学校教学被认为是知识的授受过程，学生学习的根本目的则是发挥科学知识的作用，学生被视为知识的潜在作用与现实作用之间转化的中介和工具，学习过程就是记住已有知识的过程，学习结果的好坏以知识的再现程度来衡量。
3.教育选拔功能的强化
教育本是培养人的活动，但我国的教育负载着更多的人才选拔功能。自我国学校教育出现以来，人们就将教育与人才选拔相联系。1840年以后的一系列民族屈辱，使得“强国”成为人们一直以来的追求。这种“强国梦”民族情结进一步加强了教育的人才选拔功能。强国需要人才，人才就是较好地掌握着科学知识的人，就是在学校教育系统中能够不断升学的人。因此，整个学校课程定位于精英主义思想和升学取向，侧重于科学知识的学习。这种课程定位，从根本上限制了学习生活在学生科学素养形成中的范围与程度，学生对科学知识的接受得到了突显，而科学旨趣与科学精神的形成则被削弱。
4.教育者科学素养的欠缺
教育者缺乏科学素养，这是我国教师职前教育的一个固有毛病。我国教师培养采取分学科专业方式进行，这有效地提高了培养效率，使得每一门学科的教师在自己学科范围内的技能得以比较熟练。但是，在科学素养的发展上则存在诸多的残缺。其一，文科教师缺乏基本的科学知识和科学研究训练；其二，理科教师也只懂自己的专业领域知识和基本技能；其三，理科教师的科学素养呈现出片面性，表现为有知识而没有科学精神与科学旨趣。因此，从师范教育出来的教育者能够胜任教书的工作，但却难以胜任培养学生科学素养的工作。教师们在新课程改革实践中难以指导学生进行研究性学习，就是一个典型表现。教育者科学素养的欠缺正是成为影响教育实践中学生科学素养培养的最大障碍。
四、当前改善中小学生科学素养形成的基本措施
1.树立正确的学生科学素养观
科学是人类对自然认识的结果，也是人类本质力量的自我印证。科学是以人为依托的，具有一定的科学素养也就是从科学的角度对人自身素质的一种认识。科学素养，就人的精神而言，是一种内心自由的精神，表明人在处理与他者的关系上，在多大程度上是自由的；就人的行动而言，表现为人的创造性，人在行动中能够创造性地解决问题，完成各项任务。因此，内心自由精神和人在行动上的创造性实际上是同一个事物的两个方面。只有创造，才有自由；只有自由的，才有真正意义上的创造。培养学生的科学素养，就是以科学文化为材料来培养学生内心自由的精神和行动上的创造性，而不是让学生臣服于科学。
2.树立恰当的知识观
尽管后现代主义对科学主义的知识观进行了解构，但从学校教育角度来讲，必须要有一个相对明确的知识观。它至少应包括如下要点：其一，知识是人们经验的总结。这种经验既可能是人们解决生产生活中具体问题的经验，也可能是人们观察事物得出的经验。因而，每个人都有自己的经验，都有产生知识的可能性，包括中小学生在内的每一个人都具有潜在的创造性。其二，知识是主客观相互作用的产物。知识总是人的知识，人只有在活动中通过与对象的相互作用才可能产生知识，包括中小学生在内的每个人的创造性只能表现在活动中。其三，知识具有视角性。它是与问题相联系、从某一个视角得出来的一整套方法体系，掌握知识就是掌握与某一个问题相关的一整套方法系统。因此，培养中小学生的科学素养就是培养中小学生拥有或创造新的方法系统的品质。
3.提高教师自身的科学素养
教师的素质影响着学生的发展方向。教师只有自己具备一定的科学素养，才有可能指导学生通过科学研究式的学习形成自己的科学素养。教师要提高自身的科学素养，应实现两个转变。其一，从专业型教师走向综合型教师，实现文理兼顾；其二，从教学者走向教育者，从以知识的传授为目的转变为以学生的全面发展为宗旨。教师要实现这两个转变，必须要走研究型教师之路。通过研究，使自身得以成长，在内心自由与外在创造性上都有新的发展，从而为培养学生的科学素养奠定坚实的基础。
4.创设宽松的学习氛围
学生的科学素养不是老师教出来的，而是在具体的学习活动中养成的。学生没有一定自由度的活动，就没有真正意义的科学素养。因此，学校应建立一个人才选拔与学生发展相结合的宽松的学习氛围，能够让学生在学习中创造性地尝试错误；教师也应从注重活动结果转变为注重活动过程，从而真正促进学生科学素养的形成。
学生科学素养的形成是一个长期而需要付出大量劳动的过程，它既是师生双方共同活动的过程，也是学生亲自钻研的过程。学校教育只有根据实际情况不断调整自己的思想认识和教育行为，才能真正达到有效形成学生科学素养的目的。
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一、充分发挥课堂教学的主渠道作用课堂教学是教师传播物理知识的主要阵地，也是学生获取物理知识的主要途径。加强科技意识教育必须从课堂教学做起，充分发挥课堂教学的主渠道作用。
1.突出知识的实用性物理是一门实用性很强的科学，与工农业生产、日常生活有着极为密切的联系。在教学中教师应结合具体的教学内容，紧密联系生产和生活实际，突出知识的实用性。物理知识。物理规律本身就是对自然现象的总结和抽象。通过这些知识的介绍，使学生更加认识到科学知识在日常生活，工农业生产乃至高科技领域中的地位和作用，从而更加相信科学，热爱科学，树立良好的科技意识和“科学技术是第一生产力”的思想。
2.注重物理史教学物理发展史是物理教学的一项重要内容，通过物理发展史的教学，不仅使学生了解物理发展的历史，一些著名物理学家的典型事迹，同时也能较好地培养学生良好的科技意识。教师在实际教学中一定要强化物理学史的教学，根据具体的教学内容，选用适当的物理学史材料，如“伽利略的自由落体实验”、“牛顿运动定律的创立”、“爱因斯坦创立相对论”等，不失时机地对学生进行物理学史教育；同时，在实际教学中，可适当向学生介绍建国以来，特别是改革开放以来，我国在航天领域和高科技领域中所取得的巨大成就。通过这些知识的介绍，可使学生更加了解科学家们对科学的态度，研究科学的方法以及他们热爱科学、献身科学的精神，了解科学技术给社会发展和四化建设带来的巨大动力，树立民族自尊心和自信心，从中受到良好的科技意识教育。
3.加强实验教学加强实验教学，有助于培养学生的动手操作能力、观察能力、独立分析问题解决问题的能力以及实事求是的科学态度和创新意识和创造能力。同时也使学生受到良好的科技意识教育。根据自己十几年的教学经验，笔者认为加强实验教学可以从以下几个方面入手：
⑴改革课堂演示实验教学，把部分演示实验改成学生上台演示或边讲边实验的形式，给学生提供更多的亲自动手操作机会。
⑵注重学生实验教学。对学生实验的教学，教师要求学生按“预习─实验─观察记录─分析讨论─总结报告”的形式进行，对实验中出现的问题组织学生认真讨论，分析原因，并找出解决问题的方法，并根据实验的实际情况实事求是地写出实验报告，从而培养学生严肃认真，实事求是的科学态度和独立分析问题、解决问题的能力。
⑶加强实验习题的教学。对实验习题的教学，主要采取“自设方案─讨论方案─选择方案─实验验证─总结报告”的程序进行教学，让学生亲自参与实验设计并通过实验验证。这样能较好地培养学生的科研意识以及创新意识和创造能力。
二、积极组织开展物理课外活动物理课外活动也是加强对学生进行科技知识和科技意识教育的重要阵地。与课堂教学相比，课外活动具有更大的灵活性和选择性。
1.趣味外活动中，根据学生的知识基础，精心设计趣味物理实验让学生来完成如“飞机投弹”、“喷气火箭”、“纸锅烧水”、等等。通过这些实验，既能较好地激发学生的学习兴趣，锻炼学生的动手操作能力，又能帮助学生破除迷信，解放思想，树立科学的人生观和价值观。
2.科技小制作根据学校的实际情况，我们积极组织学生利用课外活动时间开展科技制作活动，如自制电铃。自制平行光源。制作针孔照相机。制作潜望镜。自制量筒。楼梯电灯开关电路等，并组织展评。科技活动的开展，既能锻炼学生的科技制作能力，又能为学生将来工作后自制简易教学用具打下良好的基础。
3.指导学生阅读科普读物根据学生的知识基础，教师要指导学生阅读有关的科普读物，使学生更多地了解科技知识和科技发展的新动向，增加学生的科技知识，并定期组织“实用物理知识竞赛”，以调动学生学习、读书的积极性，使学生掌握更多的科学文化知识，培养学生的科技阅读能力。
4.举办科普知识讲座科技知识与社会发展、生产、生活紧密联系在一起，在举办科技讲座时，要认真选择材料，或根据有关资料撰写讲稿，根据平时收集的材料，利用活动课分班级或集中学习，可以收集军事科学、航天技术、通信技术、空间技术、科学家的事例与贡献等材料，对学生进行思想品德和科学素质教育，还可以联系社会生活中的物理，让学生自己搜集资料在班上进行专题介绍，还可以利用板报介绍科普知识及物理知识的应用。
一、充分发挥课堂教学的主阵地作用
课堂是学生获取物理知识的主要途径，更是激发学生热爱科学，培养学生科技意识的主阵地，所以加强科技意识教育必须从课堂入手，充分发挥课堂教学的主渠道作用，让学生在课堂上感受科技发明和创造带来的变化，培养学生的创新精神和实践能力。
1.突出物理知识的实用价值
物理学科是一门实用性很强的科学，教材的设计也密切联系学生的生活，所以我们要充分运用生活中的物理现象，展示物理知识的形成过程。突出物理知识的实用性，通过对生活中的物理现象的观察，让学生总结、概括、抽象出物理概念、定理等。这样不仅能让学生深刻体会科学知识在日常生活、工农业生产乃至高科技领域中的地位和作用，同时避免概念、定理的抽象化，让学生在日常生活中寻找科学、热爱科学，让学生树立良好的科技意识。
2.结合物理学史教学
在平时的教学过程中，结合物理知识以及物理学的发展过程，选择恰当的物理学史材料，以材料中所蕴含的科学思维方法为基础，有机地渗透有关历史、社会和哲学等方面的内容，培养学生严谨求实的精神，同时培养他们科学探究的思维方式。例如“伽利略的自由落体实验”“牛顿运动定律的创立”等，不失时机地对学生进行物理学史教育；同时也可以将物理学发展过程与当代科技进步联系起来，培养学生探究科学的意识。通过这些物理史的介绍，让学生充分了解生活中蕴藏的奥秘，学习科学家们探究科学的方法以及对科学执着追求的精神，知道科学技术对社会发展和人类进步的巨大贡献。
3.强化物理实验教学
物理学是以实验为基础的，很多物理知识也是需要实验验证的。所以，平时教师不仅要做好课堂演示实验，更重要的是要做好分组实验，通过学生自己亲自实验，不仅加强了学生对物理知识的理解，同时有助于培养学生动手、观察以及分析解决问题的能力，使学生受到良好的教育。课堂演示实验，不能停留在教师动手实践上，应尽可能让学生上台演示，为学生提供更多的亲自动手操作的机会；分组实验时，教师可以按“预习——实验——观察记录——分析讨论——总结报告”的实验步骤展开，当实验中出现的问题与书本知识矛盾时，要组织学生认真分析原因，找出解决问题的方法，并根据实验情况填写实验报告，从而培养学生严肃认真，实事求是的科学态度。在实验结束后，根据实验情况设计实验习题，让学生练习。只有这样，才能较好地培养学生的科研意识。
二、积极组织学生开展物理课外活动
物理课外活动有助于提高学生科技意识，也是对课堂教学的有益补充。
1.设计充满趣味性的课外活动
根据教学内容精心设计趣味物理实验，让学生来完成，如“喷气火箭”“纸锅烧水”等，这些实验既能激发学生的学习兴趣，又能开发学生的创造潜能，还能帮助学生树立科学探究的意识。
2.督促学生读些相关的科普读本
科普读本是学生获得物理知识的重要途径之一，也是培养学生科技创新能力的重要载体。物理科技读本很多，教师根据所要教学的内容有选择性地帮助学生选择科普读本，以增强学生的科技意识，使学生更好地了解科技知识和科技发展的新动向，调动学生学习、读书的积极性，使学生掌握更多的科学文化知识，这对培养学生的科技阅读能力大有益处。
3.开展物理科技小制作竞赛活动
物理科技小制作竞赛活动，不仅可以增强科技意识，还能培养学生应用物理知识，解决问题的能力，培养学生的创新精神与实践能力。平时我们可以利用课外活动时间，开展科技制作活动，如自制简易收音机、针孔照相机、望远镜、设计楼梯电灯的开关电路等，这些科技制作活动，既能培养学生动手实践的能力，还能提高学生对科技的认识，让学生在科技制作竞赛中感受科技给生活带来的便利。
1.“社会即学校”的启示
陶行知反对杜威的“学校即社会”，而提倡社会即学校。主张把学校的一切教学活动都延伸到社会上，实现学校教育与社会教育的有机统一，留给学生更加广阔的学习空间和实践空间，提高学生的知识应用意识和知识应用能力，拓宽学生的学习空间和学习视野。这就告诉我们，幼儿园的科学教育，不能拘泥于幼儿园的固有环境和传统的教学内容，而是应当实现学校教育与家庭教育、社会教育的有效衔接，多通过生活中的科学现象开展科学教育，让幼儿充分认识到科学技术知识在现实生活中的价值和重要性，这样才能激发出幼儿学习科学知识的积极性、主动性。
2.“教学做合一”的启示
“教学做合一”的思想，是陶行知“生活教育”理论体系中最富有建设性、最具有可操作性的分支理论。“教学做合一”强调的是“教的法子要根据学的法子，学的法子要根据做的法子”，事情怎么做就怎么学、怎么教，在教学中要正确处理教师与学生之间的关系，教育的目标不是教人学，而是要教会人学做事，实现“教学做”的合一。这就要求幼儿园的教师在“教”与“做”上都要以学生为主体，在科学教育的活动中，多给学生动手实践的空间与时间，让学生实现动手、动脑的有机统一，更好地激发学生的科学意识，提高幼儿对科学知识的应用意识和能力。
二、基于陶行知生活教育理论的幼儿园科学教育策略
1.将幼儿科学教育的内容生活化
学前教育阶段的幼儿，知识理解能力和接受能力还相对较弱，教师单向的知识灌输或强制幼儿进行机械性的记忆，不利于幼儿对科学知识的掌握，甚至会影响到幼儿的学习热情。将科学教育的内容生活化，可以让幼儿更加直接地体验到所学科学知识的价值，感受到科学知识的内在魅力，提高科学知识的学习与应用热情。因此，幼儿教师要多开发和利用幼儿身边的科学事物、科学现象作为教学素材，让幼儿发现周围生活中科技力量的神奇，体验到科学知识就在自己身边，这无疑为幼儿理解科学对人们生活的实际意义提供了直接经验和丰富的教育素材。
2.将科学教育渗透于日常生活当中
幼儿的知识理解能力虽然相对较弱，但是求知欲和好奇心非常强。因此，幼儿科学教育可以在幼儿一日生活中随机生成。在科学教育的实践中，幼儿园教师要敏锐觉察到幼儿随时出现的科学探究兴趣，引导幼儿对生活中的科学知识进行学习和应用。
3.让学生边学边做
关键词:STEI知识链;工程创新;知识经济
Abstract:Viewedfromthestandpointofpracticalepistemology,thescience,technology,engineeringandindustrycorrelatewitheachotherinactualproductionandlifeandareinassociationwiththeformationandapplicationofknowledge,thusmakingtheknowledgeindifferentbutinterrelatedforms.Itimpliesthatthereisanintangibleknowledgechain,namelytheSTEIknowledgechaincomposedofscience,technology,engineeringandindustry.WithrespecttotheSTEIchain,theengineeringinnovationplaysakeyroleintheprocessofofferingthe“artificialimplements”resultingfromengineeringknowledgewhichisincorporatedintotheproductivefunctionsinordertoacquirethefirstapplicationofcommercialization.TheengineeringinnovationintheknowledgeeconomytimesisoftheoreticalandpracticalimportanceintheperspectiveofSTEIknowledgechain.
Keywords:STEIknowledgechain;engineeringinnovation;knowledgeeconomy
在当今知识经济时代,知识创新正在成为创新的核心。工程活动架起了连通科学、技术与产业发展之间的桥梁,是产业革命、经济发展和社会进步的强大杠杆,也成为一个国家综合国力提高的重要现实指标。在我国建设创新型国家的过程中,工程创新已成为创新活动的主战场,是实现新型工业化发展目标的一个关键性环节,事关全面建设小康社会与和谐社会的大局。因此,“工程创新应该成为创新研究的新重点”［1］。目前,对工程创新的研究已受到许多学者关注,并有了诸如工程创新的意义、特点、规律［2］,工程创新与工程人才,工程创新的一般属性［3］,工程范式的创新［4］,工程教育创新［5］等研究成果。作为创新研究的新领域,工程创新研究还需要深入探讨。殷瑞钰院士提出的“四元知识链”概念［6］,为从知识链的角度探讨工程创新提供了新的视野。本文立足于实践的知识论立场,对科学—技术—工程—产业“四元知识链”进行分析,并从“四元知识链”的视角对工程创新进行新的解读。
一、科学—技术—工程—产业的知识链
1.科学、技术、工程、产业四元知识
近代以降在相当长的时间内,人们把科学、技术、工程看做是基于实证主义知识论框架下的认识论范畴,把科学视为认识世界的理性化、系统化的知识,甚至视为认识世界唯一有效的知识,技术和工程只是科学的应用。近年来,国外学者皮特(JosephC.Pitt)、莱顿(EdwinLayton)、文森蒂(WalterVincenti)等对这种认识进行了批判。莱顿和文森蒂都赞同从具有实践导向和深刻反思的工程师的视角来看待工程知识,他们认为:“工程知识和一般的技术知识,组成了一种不同于科学知识普遍性的离散的知识形式”［7］43。皮特也在《工程师知道什么》一文中提出:“科学知识是有理论边界的(theory-bound),而工程知识是任务明确的(task-specific)”,“工程知识被证明要比科学知识更可靠”［8］。国内学者邓波等也对实证主义的知识论立场进行了批判［9］,他们认为,基于实证主义知识论立场下的科学观造成对人的生活世界的遗忘,使得人与世界最原初、最根本的关系表现为主客体二元对立的对象性关系,它是一种认识论的关系而非存在论的关系。这种认识论的关系束缚了人类从生活世界获得知识并应用知识来进行生产和生活实践的能力。要摆脱这种束缚并改变现有的困境,必须改变知识论的立场,即立足于生活实践的知识论立场,依据人与世界的境域化的、存在论的关系,从生活实践来考察科学、技术与工程三种不同知识形态的本质与特征。
笔者赞同从实践的知识论立场对科学、技术、工程三种知识形态进行区分,但更愿意在此基础上进一步拓展开来。由于国内外学者对科学知识、技术知识、工程知识三者的联系未作具体的论述,并且没有提及产业活动过程中的产业知识这一形态。因此,为了本文的目的,笔者基于实践的知识论立场,对科学、技术、工程、产业四种知识形态的区别与联系进行必要的阐述。
实践是人类有意识、有目的地从事生产、生活的探索性活动,正是这种实践使得人类不断获取认识和改造自然以满足人类生存和发展需要的智慧,也正是这种实践才是人类一切知识产生的源泉和动力。科学知识、技术知识、工程知识、产业知识就是在生产和生活实践中生成的彼此不同而又相互联系的知识形态。
李伯聪教授提出的“三元论”与产业哲学所倡导的“四元论”为科学知识、技术知识、工程知识、产业知识成为独立的知识形态的合法性提供了理论基础,从而确证了四元知识的合法性。科学知识、技术知识、工程知识与产业知识都有其自身的本质与特征。概言之,科学知识是描述性知识,旨在描述和解释世界的存在方式;技术知识是作为行动的程序性和规范性知识,旨在解决实践过程中“做什么”和“怎么做”;工程知识是作为造物行动中的情景化知识,旨在成功实现现实人工物的建造［9］;产业知识是作为生产产品或提供服务的社会化知识,旨在通过生产的产品或提供的服务来获得经济利益。它们都是在生活与生产的实践中不断获得并加以运用的。从生活世界的实践来看,科学、技术、工程、产业四元知识的区别主要体现在如下几个方面。
(1)实践对象与实践目的不同。科学是探求自然和社会的构成、本质及其规律的实践性活动。它直接以自然或社会为对象,其特点是探索与发现。科学的实践目的在于揭示规律,发现真理,以描述性的知识形态解释实践对象的存在及其运行方式。技术是这样的一种实践活动,即发明和创造能控制、应用、改进人工自然以满足人类社会需要的手段和方法。它主要以人工自然为实践对象,其特点是发明与创造。技术的实践目的是解决“做什么”、“怎么做”的问题,以多种技术知识的形式来指导程序性和规范性的行动。工程是人类有目的、有计划、有组织地建造某一特殊人工物(或人工物系统)的实践活动。它以人工自然物为实践对象,其特点是建构与创新,目的在于建造具体的人工物(或人工物系统),在造物过程中要运用到情景化、境域化的知识。产业是人类借助科学、技术以及工程等手段和方法,生产产品和提供各种服务以满足人的生产、生活需要的实践活动。它以自然资源(或人工自然物)为实践对象,其特点是生产与市场,实践目的是生产产品或提供服务,以获取经济利益。
(2)存在形态与功能不同。在存在形态上,科学知识是描述性知识,是明言的,可以文字、数字符号、图形等方式存在并传播与共享;技术知识既包括理论形态也包括经验形态,有些是明言的或可以转化为明言的,也有些只能是默会知识(如技能、诀窍);工程知识是科学知识、技术知识以及相关知识的集成与综合,具有复杂性、难言性、不可复制的特性;产业知识则是由同类的或相似的工程专业体系和相关的工程技术相互组织、复合而成的体系知识,具有排他性(如所谓的“隔行如隔山”)。在功能上,科学知识主要在于解释与预测;技术知识在于发明与申请专利;工程知识服务于具体的“造物”;产业知识服务于生产产品与提供服务。
(3)实践评价原则不同。对科学而言,实践评价主要指其真理性检验,其评价原则是坚持逻辑一致性与实证或伪证原则;技术知识则讲求价值性评价与事实性评价两大原则;工程知识讲求优化原则与多元性评价原则;产业知识则是追求产品的创新性、商业效用性、审美原则等。
(4)应用范围存在差异。科学知识的基本单元是科学概念、科学定理或定律,它具有公共性、共享性特征,任何时候任何国家(地区)的任何人都可以拥有和运用。但它又是有理论边界的,超出其理论边界就可能产生谬误。技术知识的基本单元是技术发明和技术诀窍(know-how),它具有私有的特性,即有专利权,这必然限制了它的使用范围。工程知识作为一种情景化、境域化的知识,就某一具体工程而言,它是唯一的,不具有普适性;但工程知识具有可试错性、可传递性等特征［7］48,往往可以适用于某些其他的具体工程领域。产业知识有共性产业知识与专有产业知识之分,共性产业知识的应用范围较广,而专有产业知识往往是商业机密,不外传。
综上可以看出,科学、技术、工程、产业作为人类认识世界和改造世界的实践活动形式,它们从现实的生产、生活实践中同知识的获得与应用相关联,生成彼此相互区别的知识形态。
2.STEI四元知识链
科学、技术、工程、产业四元知识不仅是相互区别的,而且在实践中是相互联系的,这种实践联系使之形成一条无形的科学—技术—工程—产业(STEI)四元知识链。它们之间的实践联系体现在以下几个方面。
(1)就实践目的或手段看,它们蕴涵于实践之目的—手段之间的转化关系中。马克思主义的实践观认为,实践是认识的源泉、动力和目的。认识活动中获得的知识最终要为实践服务。科学作为一种认识世界的实践活动,获得对世界存在方式的认识(科学知识)是目的;但当它以理论或原理的形式进入技术(工程、产业)活动领域,就转化为手段。同样地,技术活动中的技术发明与创造既是目的,又是手段。通过技术发明获得技术知识是目的,把技术发明的物化成果和技术知识应用于工程(或产业)之中,它就转化为手段。对于工程和产业,我们也可以作类似的分析。
(2)就实践过程来看,它体现于知识在科学、技术、工程以及产业等实践活动之间的输入/输出关系中。这主要强调各种知识形态之间的知识供给(knowledgesupply)或运用以及输出或反馈。具体地说,科学知识通常是技术、工程、产业等活动过程的知识供给者(knowledgesupplier),同时经过技术、工程或产业活动过程之后以某种信息的形式(也可能是新的现实问题)予以输出(反馈)。技术作为工程或产业的“单元”使得技术知识成为工程或产业活动的知识供给者;同时技术知识在工程或产业活动过程中也会有信息(或新问题)输出。工程知识、产业知识等也存在类似的情形。
(3)就实践结果来看,它体现于知识在科学、技术、工程、产业等活动中的凝结(或物化)过程中。科学知识、技术知识、工程知识、产业知识最终都以技术发明的物化(或工程所造之“物”,或产业所生产的产品)形式得以凝结。
因此,正是实践促成了科学、技术、工程、产业四元知识链的形成。这种知识链是科学、技术、工程与产业之间的一条无形链,它强调实践过程而非时间—历史意义上的承接,不是一种简单的线性关系,而是一种非线性的(或网络状的)关系。正如殷瑞钰院士所说:“这是很复杂的知识链,是多层次的知识网络,不同环节和层次之间存在丰富多彩、复杂多变的关系。”［10］要阐述它们之间的非线性(或网络)关系,需要打开作为每一知识单元的“黑箱”来进行分析。这有待对它们进行更深入的研究。
二、STEI知识链中工程知识的地位与作用
工程是建造物质世界从未有过的“物”的活动,就此而言,工程知识在工程建造中的作用只能是作为“造物”的手段而发挥作用的,处于从属地位。
1.工程知识作为科学知识、技术知识的集成体
工程知识和科学知识是两类不同性质的知识,不能把工程知识简单地视为科学知识的应用。ThomasTredgold(1788—1829)最早把工程视为科学的应用的观点［11］,以及邦格的技术是科学的应用的观点已经受到越来越多学者的批判。如莱顿、文森蒂、皮特［7］44等人从不同的角度对技术和工程是科学的应用的观点进行了批评。李伯聪教授也明确表示,尽管不能否认现代工程活动确实存在着一定的可以解释为“科学的应用”的成分,但决不意味着工程就是科学的应用［12］226。然后,这些国内外学者都从不同的角度说明了工程(知识)和科学(知识)是两类不同性质的活动(知识)。正如皮特反复强调的:“工程知识和科学知识是两类不同性质的知识,不能认为二者中的每一个必须依靠另一个,更没有事实根据说其中一个是另一个的子集。”［8］
就实践来看,工程知识是科学知识、技术知识以及其他相关知识的集成体。工程是一定边界条件下的有计划、有组织的造物活动,其目的是建造一个自然界不存在而又可带来一定经济效益或社会效益的人工物。在工程“造物”过程中伴随着工程知识的生成。工程是技术性要素与非技术性要素的集成体。技术性要素包括技术设备(机械、工具等),技术原理,技术方法等内容;非技术性要素包括资源、资本、人力、社会与环境条件等因素。而技术性要素(如技术原理、技术方法)中必然包含科学知识,如技术原理是科学原理(知识)与目的性的结合［13］;非技术性要素中包含着资本、人力等属于组织、管理等人文社会科学的知识。因此,工程活动中在对各种因素进行实践集成的同时,也包含着科学知识、技术知识以及其他相关知识的集成。由于每一工程都是情景化的、具体的、唯一的,所以工程知识包含科学知识是相对于某一具体工程而言的,它与皮特所强调的并不矛盾。
2.工程知识作为产业知识的“知识因子”
相对于科学和技术来说,工程往往发挥“集成”的作用;而相对于产业和经济来说,工程往往是“基层单元”和“构成单元”。相应地,工程知识往往作为产业知识的“知识因子”发挥作用。产业知识主要包括产业组织、产业结构、产业政策、市场调研与预测、产品研发、产品的标准与测定、营销策略、产品售后服务制度等内容。而工程知识主要包括工程规划知识、工程设计知识、工程管理知识、工程技术知识、工程安全知识、工程运行知识、工程环境知识等内容。同类工程或不同部类的工程的规划、设计、实施、运行和管理等都在不同程度上影响着产业的组织、结构、管理、产业政策和市场,乃至对产品的研发、生产、销售和服务都有着不可忽视的作用。作为产业知识的“知识因子”,工程知识在产业中的作用不容忽视。
三、工程创新的知识链视角
尽管就工程的实践“造物”而言,工程知识只是作为“造物”(实际目的)的手段而发挥作用,但这并不说明工程知识不重要。相反地,工程知识是人类知识宝库中重要的一部分。从知识分类和知识本质上看,工程知识还是“本位性”的知识而不是“派生性”的知识［12］261。在工程创新成为创新的主战场、知识创新成为创新活动的核心的当今时代,从STEI四元知识链的视角探讨工程创新有着重要意义。
1912年熊彼特提出了创新的概念,他认为,“所谓创新就是一种生产函数的转移,或是一种生产要素与生产条件的重新组合,其目的在于获取潜在的超额利润”,并且他将创新概括为五种形式:①生产新的产品;②引进新的生产方式;③开辟新的市场;④开拓并利用新材料或半成品供给来源;⑤采用新的组织方式［14］。后来他又在《资本主义的非稳定性》(InstabilityofCapitalism)一文中提出了创新是一个过程的观点［15］。针对熊彼特创新概念的界定,从知识角度看,知识在现代社会越来越成为生产函数的转移中一个重要的参数,如追求高科技含量的产品往往成为创新的一种重要手段,这里的“高科技含量”一定意义上反映着知识的“高”与“新”。尤为重要的是,知识也日益作为一种重要的生产要素与生产条件的组合应用越来越受到知识型企业的青睐。知识已成为一种特质性的生产力［16］。因此,从知识的角度看,创新是凝结于产品中的新知识并入生产函数中得以首次商业化应用的过程。
工程设计是工程实践活动的关键环节,在工程活动中有着重要的地位和作用。莱顿对工程设计的重要性作了重要的评价：“从科学的观点看,设计什么也不是;可是,从工程的观点看,一切都是设计。”［12］238下面以工程设计知识为典型,从四元知识链的视角对工程创新进行分析。
在文森蒂看来,工程设计知识包括基本的设计概念(运行原理和常规构型)，设计标准和规格，理论工具(数学、推理、自然规律)，量化数据(描述性和说明性的知识)，实践因素和设计手段(程序性知识)等。他还发现工程设计过程本身也是一种知识的生成活动,工程知识的应用是作为实际目的的手段而发生的［17］。在这里,我们可以理解为,工程设计过程,既是已有的工程设计知识的应用过程,又是新的工程知识的生成过程。工程知识的生产不是目的,而是手段。
就实践的工程活动而言,创新是工程本身的内在要求,是工程活动的灵魂。工程设计作为其关键环节也必然体现和反映着工程创新。从四元知识链的视角来看,这种体现和反映表现在工程设计知识的生产与应用上。工程知识既是科学知识、技术知识及相关技术的集成体,也是产业知识的“知识因子”。在工程设计中,工程师要在一定边界条件下,设计出具体工程的运行原理与常规构型、标准与规格、有关量化数据,并结合其他实际因素(如文化风格等)最终拿出设计方案,描绘设计图纸。在这一过程中,在同时考虑技术性要素和非技术性要素的情况下,科学知识、技术知识及相关知识进行集成,使得这一过程既包含对已有的工程知识的应用,也包含新的知识的生成。新生成的知识作为产业知识的“知识因子”最终凝结于产品的生产中,从而实现创新。实际上,对每一项工程,无论是理念、规划、设计、实施,还是运行和管理,在每个环节上都会发生或大或小、或局部或全局的创新。从知识的角度看,每一项工程发生的创新总伴随新知识的生成,由于新知识的生成在工程活动中不是目的而是手段,所以它只能被并入到一定的生产条件当中,形成新的生产函数,为建造出合目的性的人工物并通过进入产业活动过程实现其潜在的经济利益服务。每一项工程的完成也预示着工程知识的一次创新,新的工程也酝酿着工程知识的再创新。如此循环往复,不断推动工程创新。因此,从四元知识链来看,工程创新是凝结于工程“人工物”中的工程知识被并入到生产函数中以获得首次商业化应用的过程。
从四元知识链的视角分析工程创新,对知识经济时代现实中的工程创新有着重要的理论意义和实践意义。一方面,它为从知识的生成与应用方面探讨工程创新提供了一个符合时代特征的理论视野;另一方面,在实践中按照工程知识如何在工程活动过程中起作用来实现工程创新,进而探寻一种新的生产力,显然是有重要意义的。
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科学课程标准强调：科学教学应与现实生活密切联系，以学生为本，贴近生活。这充分说明了初中科学与生活是紧密联系的。科学教学要让学生感受到科学源于生活，让学生懂得学习科学就是为了更好地体验生活，更好地解决生活中存在的问题，让学生在生活中求知，在求知中生活。正如陶行知先生所说：“我们深信生活是教育的中心。生活教育是给生活以教育，用生活来教育，教育要通过生活才能发出力量而成为真正的教育。”
一、联系生活，增强教学效果
在科学教学中，我们经常发现好多学生学不好科学，原因之一就是在我们的教学中确实存在“从教材中来，到教材中去”的问题，缺少与现实生活结合，使科学教学缺少“绿色”生机。其实科学知识就在我们生活中，“生活中处处有科学，科学知识就在我们的身边”，教师如果能及时有意识地、巧妙地把需要解决的课题渗透于学生熟悉的生活之中，通过引入生活事件，设计丰富多彩的教学活动，让学生感到科学来源于生活，服务于生活，从而增强学好科学的信心。这样就会激起学生的好奇心和求知欲，扩展学生的生活经验，加深学生对抽象知识的理解，也使科学课堂教学真正走进学生的生活世界，同时学生也会体验到学习科学的价值，从而增强科学教学的实效性。
例如，在“身体的防卫”这节内容中，教材尽管用一些图片和文字来讲解和说明，但该部分内容对学生来说还是显得比较抽象。笔者在备课时想到用发生在学生身边的“甲型H1N1流感肆虐的案例”完全能够说明问题，而且效果很好，于是决定就以预防甲型H1N1流感为例，仅保留有教材原有的框架结构。
材料：2009年11月，甲型H1N1流感在全球爆发，后来波及中国，温岭也发生甲型H1N1流感疫情，部分青少年学生也感染了甲型H1N1流感病毒，后来政府有关部门通过宣传预防甲型H1N1流感病毒的有关知识，积极采取措施，最终成功地控制住疫情。
笔者以此材料为背景，引入“身体的防卫”，提出下列问题让学生探究：
①甲型H1N1流感病毒是一种什么样的病毒？
②我们能抵御甲型H1N1流感病毒的进攻吗？我们人体有哪几道防线可以抵御？
③有些青少年学生为什么不能抵御甲型H1N1流感病毒的进攻，请说明。
④有没有更加有效的、特殊的防病措施？
⑤我校在甲型H1N1流感病毒肆虐时，每天都对教室和公共场所进行消毒，那么该怎样配置一定浓度的消毒液呢？
由于上述话题贴近学生的生活实际，激发了学生的学习兴趣，引起了学生的积极讨论，笔者也适时加入到讨论的行列。这时，学生答案的完整与否已显得不是那么重要，重要的是学生已经认识到科学知识就在我们身边，学习科学对学生增强体质、预防疾病具有重要的指导作用和实用价值。这样的案例教学有效地拉近了学生与初中科学课程之间的距离，增强了学生理论联系实际的能力，有效地完成了预期的教学目标。
二、回归生活，体验科学乐趣
科学新课程加入了许多学生感兴趣的内容，更多地让学生回归生活，亲近自然，在实际生活情境中了解更多的科学知识和内容，在实际生活体验中感知知识的乐趣和无穷的奥妙。科学教学就是要让课堂生活化，引导学生把科学知识应用到学生的生活实际中，让学生去体验和感受，使学生充分认识到科学来源于生活又是解决生活问题的基本工具，学习科学的目的最终都要回归生活。因此，科学课堂应该着力体现“小课堂，大生活”的理念，教师要结合学生的生活经验和已有的知识，在科学教学中渗透学生的生活，走科学教学生活化道路，让科学教学回归生活，使学生切实体验到身边存在“大科学”，学好科学知识能够解决生活中的许多问题，从而进一步对科学产生亲切感，增强对科学知识的应用意识，培养探究能力。
