基于STS 教育的大学物理课程教学研究与实践

贾竹君

(湖南科技学院 电子工程系，湖南 永州425199)

大学物理课程是大学理科专业的一门基础必修课。对于大一大二学生来说，基础课程不仅仅是为所学专业提供必要的基础知识，更重要的是从中获得科学素养、科学探究能力和创新能力。STS 是科学(Science)、技术(Technology)和社会(Society)三者的简称，它们之间彼此联系又相互影响［1］。科学指导技术，技术服务社会，社会的进步和技术的发展再次不断创新和完善科学，同时科技又是一把双刃剑，科技最终受惠于社会，而高科技也会带来一些负面影响，这就是STS 教育［2］。大学物理是关于自然界最基本形态的一门学科，它研究物质的结构和相互作用以及它们的运动规律，是其它自然学科的基础，自然界的一切运动都可归结为物理学的研究范畴。物理学的基本概念和技术已被应用到了所有的自然科学领域［3］。把STS 教育融会贯通到大学物理教学之中，是提高课程教学质量和人才培养质量的有效途径，是科学教育回归自然的体现。

1 基于STS 教育的大学物理课程教学实践效果

本教学团队在2006 ～2009年间探究过在大学物理教学中渗透STS 教育的策略和实施步骤，并进行了实践研究［1］，但主要涉及的是师范类非物理专业如数学教育专业、化学教育专业等，这些专业的学生的特点是基础知识比较扎实，思维敏捷，推理能力较强，是未来的初高中教师。实践研究的内容是大学物理(下册)中的电磁学，取得了较好的效果。按照实施计划，我们在电子工程系2013 级电子科学与技术专业2 个班再一次进行了实践研究，内容是大学物理(上册)的力学和热力学部分。在实施实践教学之前和之后对学生进行试卷测试，试卷分别叫前测试卷和后测试卷，每卷均为20 道题，总分100 分。2 个班共89 人，89 份前测试卷全部收回，后测试卷89 份回收86 份。前、后测试卷主要调查学生对科学、技术和社会三者关系和相互影响的认识以及科学意识、科学态度、科学兴趣、科学价值观等的变化。从统计结果来看，由前测试卷中学生对STS 知识了解过少，甚至没听说过，到后测试卷中了解了STS 的内涵这就是一个进步。学生们普遍意识到环境对人们生存和生活的重要性，对后测试卷中提到的是否修建核电站，有20%的学生表示反对，比2009年的问卷偏高(原来是12%)，估计日本的核泄漏事件留下了阴影。与2009年的师范专业学生相比，电子科学与技术专业的学生严谨性不如师范生，数学基础较差，但动手能力更强，做实验时更易入手，对科技的领悟力更快，对科学、技术和社会相互之间的影响更关注。值得欣慰的是，两届学生后测试卷中对学习物理的兴趣都提高了10 个百分点。

我们首先对教材内容进行了深入的研究，了解哪些内容的理论性更强，哪些内容更与实践相关，哪些内容在理论学习的基础上更能与科学、技术和社会相互渗透，然后制订出切实可行的教学计划，最后按计划实施教学，在教学中渗透STS 教育。

2 基于STS 教育的大学物理课程教学内容

我们以《大学物理》(匡乐满主编，北京邮电大学出版社)第一册为例，主要内容是力学和热力学。根据非物理专业《大学物理教学大纲》，经过仔细阅读和讨论得出了基于STS 教育的大学物理教学内容，如表1 所示。

表1 基于STS 教育的大学物理教学内容

3 基于STS 教育的大学物理课程教学设计与实践

找出大学物理教学与STS 教育内容渗透的结合点后，我们制订出了教学计划［4］。除在常规教学中渗透STS教育外，还举办专题讲座，成立科技创新小组，开放实验室，撰写调查报告、问题探究报告等，取得了较好的教学实践效果。

3.1 举办专题讲座

我们首先给学生进行了一次STS 教育专题讲座，向学生介绍STS 教育及信息高速公路对科学、技术和社会经济发展的影响;客观分析“信息高速公路”带来的正反两个方面的社会经济影响，即“信息高速公路”不仅将深刻改变社会经济形态和结构，而且将永久改变人们的生活、工作和相互沟通的方式［5］，但它也可能带来许多明显的社会经济问题，如社会变得更加脆弱、道德沧丧、人的行为异化、隐私权进一步受到严重侵害等。如美国“棱镜门”事件，“人肉搜索”，各种电信和网络诈骗。

3.2 在常规教学中渗透STS 教育

根据表1 中基于STS 教育的大学物理教学内容，我们在常规教学中根据具体内容章节渗透STS 教育，包括理论、实验和习题，贯穿整个学期;重视实验教学，并在教学过程中随时补充新的科技内容，提高学生学习物理的兴趣。比如讲第一章离心运动时，描述其利与弊。联系网络、媒体上报道江西省两女童被洗衣机绞死事件，告诫学生一定要正确、小心用电，使用洗衣机后拔断电源线。第三章狭义相对论中，STS 内容有科学家爱因斯坦的故事、宇宙的奥秘(宇宙速度和膨胀宇宙)、月球探测等，并且结合我国月球车玉兔号成功着陆月球表面这一重大事件，激发学生的爱国热情和科技探究能力。

3.3 成立科技创新开放实验室

我们将“杨氏模量的测量”实验实行开放教学，因为杨氏模量测量仪用到了光杠杆放大原理，还要用望远镜观看平面镜内反射的标尺像，趣味性比较强。此时力学实验室对全校所有学生开放，起到科普教育的作用。同时，针对“转动惯量的测量”实验，我们给学生提供必要的器材，要求学生利用课余时间用两种不同的方法测量，最后写出误差比对实验报告。

3.4 成立兴趣小组

以寝室为单位成立兴趣小组，收集各种科技信息，每两周汇总一次。一学期来，大家收集到很多的科技信息和科技动态，比如有:比特币、智能手表、谷歌眼镜、旋转磁场直流电动机、可穿戴设备、云服务、手机桌面软件、特斯拉汽车公司推出的TeslaModelS 纯电动汽车、苹果两款最新的iPhone 手机，iPhone 5s 和iPhone 5c。“狗币”(Dogecoin)是一种更奇葩的虚拟货币、无人机投递(Prime Air)等等。

3.5 开展问题探究

调整教学计划，选定了2 个题目给学生探究，一个是“在车上体验力和运动”，选自行车、电动车、摩托车、汽车都行，发现力学和动力学原理。另一个把讲座“解读人体的能量来源及其转化”改为问题探究，人为什么要吃饭?冬天为何要烤火取暖?胖子和瘦子是怎么来的?并要求写出研究报告。

3.6 撰写调查报告

联系社会生活实际，了解科技对社会、生产、生活的影响，是STS 教育的精髓所在。我们给出“物理污染知多少”课题，要求学生调查周围环境中的物理污染，远的如某居民区污染调查，某工厂污染调查;近的如校园污染调查，某栋学生宿舍楼污染调查。可以采取实地考察、参观访问、资料查找等形式进行，写出调查及整治报告。从撰写的调查报告看，学生们通过这次调查，对“物理污染”有了很深刻的认识，知道物理污染包括噪声污染、振动污染、放射性污染、电磁辐射污染、热污染和光污染，了解了这些污染的危害以及防治措施，学到了很多与生活实际紧密相关的知识，并明确表示“减少物理污染，从我做起，从现在做起”，以后会更关注自己所处的环境。

4 结论与启示

通过一学期的教学实践，我们发现基于STS 教育的大学物理教学与传统的大学物理教学相比，在教学内容上，更注重物理学知识与其它学科以及技术、社会的内在联系;在教学的时间和空间上，不再局限于指定的时间和教室;在课堂教学形式上，不再是“填鸭式”教学，而是以讨论课、研究课为主;教学的方式和方法由单一性转为综合性的教学方式和方法;教学的主体由教师转为学生，学生主动获取知识，参与教学活动的全过程;学生在学习和实践中不断增强好奇心和兴趣，学生的创造能力、科学探究能力和实践能力大幅度地提高。实施基于STS 的物理教育可以成功地实现科学教育与人文教育的整合，培养具有科学精神与人文精神的新型高素质人才，以填补科学与人文之间的鸿沟。

实施基于STS 教育的物理教学过程中遇到的最大困难和障碍是:实施STS 教育之后，物理教学的容量加大了，这需要教师在课下付出更多的时间和精力用于搜集资料和备课，对教师提出了更高的要求。另外，也要系部领导重视，可适当增加教师的教学工作量，提高教师的积极性。教学评价也要多样化，不再局限卷面评价和实验评价，而要把小论文、小制作、调查报告等纳入评价体系中，实现评价多元化。

目前，我国的STS 教育的探索与实践开展得如火如荼。但在大学物理教学中渗透STS 教育的实践还处于初步阶段，尚有许多问题有待进一步研究，例如有关STS 教育内容的选取、难度的把握、教学过程中使用的度、教学模式的进一步改进、成果的评定、问卷调查的有效性分析等。

［1］付三玲，郭 卫，刘书华，等.STS 教育思想应用于物理教育的探讨［J］.河北农业大学学报，2004(6):8－9.

［2］欧阳虹.理科教学中渗透STS 教育思想的探讨［J］.枣庄学院学报，2000(5):74 －75.

［3］匡乐满.大学物理(第一册)［M］.北京:北京邮电大学出版社，2013.

［4］方丽梅.关于“STS 教育”渗透到大学物理教育中的思考［D］.重庆:四川师范大学，2004.

［5］顾月海.职业学校物理教学中开展STS 教育初探［J］.安徽冶金职业学院学报，2005(3):84 －86.