STSE教育在高中物理教学中的运用策略

邝娉

随着科学技术的发展，人们在研究和使用科技成果时的道德、伦理、文化等价值观取向成为科技推进社会发展的关键因素。教育尤其是面向青少年的科学基础教育，应不仅传承科学知识，还应注重技术能力与科学价值观的培养，从而促进科技不断发展。从20世纪中后期开始，许多国家纷纷将“科学、技术、社会与环境”的内容融入基础科学教育中，在我国的新一轮课程改革中STSE也成了一个重要课题。

一、高中物理教学进行STSE教育的意义

1.STSE教育符合高中物理教学本身的特点

《普通高中物理课程标准》明确指出：“物理的教学内容应该是日常生活和生产的常见、常用知识，是今后学习文化、科学、技术，适应现代化所需要的预备知识。”教学目的也提到：“引导学生学习物理学的初步知识及其实际应用，了解物理学知识在科学技术和社会发展中的重要作用。”由此可见，物理教学不论内容还是目的都蕴涵了STSE教育理念。同时，高中物理教学中的STSE素材也极为丰富，例如交通问题、能源问题、超导体、磁悬浮列车、航天科技、核能与核辐射等，在处理这些有关物理学科技带来的社会、环境问题时，引导学生进行适当思考、讨论、应用、拓展，有利于学生了解科学、技术、社会、环境以及相关知识，提高学生的科学素养和社会责任感，培养科技创新能力和解决环境问题的能力。

2.STSE教育有利于学生的全面发展

越来越多的人认识到，传统教育培养的学生以自我为中心，不关注社会的动态和发展。高中物理只注重科学知识的传授与强化，缺乏引导学生对科学、技术、社会及环境问题进行思考，学生的学习过于狭隘，能力局限于解题，目的直指高考分数。如此培养的学生可能有一定的专业能力和吃苦耐劳的精神，但会渐渐失去社会责任感，他们可能不会在日常生活中节能减排，因为与其自身利益联系不密切，当参与重大问题决策时，更可能唯利是图，缺少社会责任感和可持续发展的意识。

针对这个问题，本项目强调在传授科学知识、锻炼科学技能的同时，帮助学生树立社会价值观和可持续发展的环保意识，促使学生成长为具有科学素养、主动参与有关科技决策并有可持续发展意识的新型公民。

3.加强STSE教学有利于提高学生的学习兴趣

学习物理并不要求人人成为物理学家，但需要人人具备较高的科学素养，懂得如何认识科学、理解科学、对待科学，以更好地尊重科学、应用科学、发展科学，更好地分析、适应迅猛发展变化的时代。然而，高中生的学习负担已经很重，他们在升学的重压下训练答题技巧，拼尽全力争取获得高分。STSE教育会让高中生不胜重负吗？他们有时间和能力顾及时事、关爱公众、放眼世界吗？他们能理解和接受吗？带着这些问题，笔者曾于研究前期对所任教的2013届高三某班级（共46位学生）进行过调查，问题是“学习高中物理的主要目的是什么？”结果如下（图1）：

此调查结果只反映本校学生的情况，不能代表高中生整体，而且欠缺横向（多校调查）和纵向（本校历届学生调查）的数据对比，因此不能说明太多问题，但也能从中发现几个问题：第一，有大约1/3的学生不把应试分数作为学习主要目的;第二，部分学生认识到物理与自然、社会、科技等关系密切，并把物理学习作为了解自然、社会、科技等的重要途径。第二点反映了学生对STSE教育理念有一定的认同和期待。

高中物理注重培养学生严密的逻辑思维，但教学仅局限于抽象模型的深入研究，忽视问题分析的广度和综合度，在社会实际的分析应用方面往往不及文综科目。STSE理念提倡跨学科交叉互补，物理课不仅要帮助学生纵向深度研究模型，教师还应在教授物理知识的同时培养学生的动手实践能力，在讲解原理的同时引导学生思考相关社会问题，拓宽视野。

二、高中物理进行STSE教学的两种策略

1.选取相关的科技社会环境问题逐点拓展STSE教学

如前所述，新课程注重增加有关科技前沿进展的内容。如在《普通高中物理课程标准》必修1“相互作用与运动规律”主题的活动建议中，设计了听讲座、看录像等活动，旨在了解宇航员的生活，了解在人造卫星上进行微重力条件下的实验，尝试设计在人造卫星或宇宙飞船上进行微重力条件下的实验等内容。又如必修2“能源的开发与利用”中，谈到2003年8月美国东部大停电给社会生活带来的影响;必修2的“经典力学的成就与局限性”，介绍了相对论、光电效应、原子光谱和量子论等的基础内容;选修系列中大量有关现代科研装置的介绍（如质谱仪、回旋加速器）等。这些内容有利于学生了解科学家、科学史、现代技术，培养学生的科学研究方法和精神。

与高中物理相关的社会时事很多，如关于日本核电站事故、世田谷通信中断、博帕尔毒气泄漏、切尔诺贝利核电站事故等高科技事故的反思，教师在教学中联系这些社会时事，能使学生更深入了解和体会科技是一把双刃剑，懂得要更好地应用科技、防止危害，强化学生的社会意识、全球意识及未来意识。

总之，在相关社会环境问题内容的教学中，教师要适时而合理地开展STSE教学，让学生了解物理对科学、文化、经济和社会发展所起到的推动作用，不仅提高学生的科学素养，增强创新意识和实践能力，还渗透社会意识、环境意识、发展意识，激发学生的物理学习热情，以适应未来科技进步、社会可持续发展的需求。

2.针对基础知识教学的难点系统运用STSE教学策略

现行的教材中有关社会环境问题的内容虽然不少，但笔者认为这些并不是STSE教学的全部，STSE教学应渗透到基础知识教学中，针对基础知识教学的难点运用STSE教学策略，让渗透的渠道更丰富，同时提高基础知识教学的效率。

如在运动学部分的教学中，学生对区别加速度概念及加速与速度存在困难，其实这些概念与社会环境都有相当紧密的联系，因此，笔者在这部分的教学中进行了STSE教学。

针对学生易产生错误的地方，找一些生活中的现象和事实，或做一些与一般认识相悖的实验使学生产生探究兴趣。这些实验可以是教材中原有的（如平行四边形定则的探究实验），也可以是教师改进的（如设计了双层双轨运动合成演示实验来演示运动的合成与分解），还可以是师生共同设计的（如制作水火箭，进行射程比赛，更清楚地了解抛体运动的规律）。在建立新概念后，应将其反复应用于实际研究中，引导学生发现新概念能更好地解决实际问题，从而加深认识。如在建立了“时间”概念后，可通过“火车时刻表”或者“飞机时刻表”让学生找出从某地到某地所需的时间和到某地的时刻，学生在解决这个实际问题时会加深对“时间”“时刻”的理解。另外，多让学生搜集积累有关的科学史话、科技信息、现代科研成果等资源，引导他们思考物理科学与技术的关系，以及物理对社会、生活、环境的影响。如在学习完必修2第四章后，让学生以能源的开发与利用为主题写一份关于物理与社会、生活关系的议论文。endprint

案例：

（1）运动的合成与分解方面有一些常用的演示实验，为更客观和清晰地演示合运动情况设计了本实验。实验把电学实验加入到力学实验中，采用电动机带动小车做匀速直线运动，而且电动机采用直流电路（单刀单掷开关）控制，基本避免了人为不稳定因素带来的误差，增加可控性。让学生对以下两种情况获得直观清晰的认知：两个分运动都是匀速直线运动时，合运动也是一条匀速直线运动;两个分运动分别是匀速直线运动和匀加速直线运动时，合运动是一条曲线运动。

（2）在探究安培力的方向时，让学生在观察演示实验的基础上，以实物模型的方式，加以记录和总结，促使学生自主发现力的方向规律。

（3）在学习完高一必修部分后，结合学校的校本课程，让学生设计并制作“小型三维模拟地震台”，要求在一个或多个维度上模拟出地震时的地面震动情况。最好的一组学生运用可调速的三个马达带动一块塑胶板，利用齿轮和橡皮筋的推拉实现了三个维度上（上下、左右、前后）的震动，制作过程运用到切、磨、锯、量等技术，通过这次活动，学生的物理学习积极性明显提高。

三、高中物理课堂开展STSE教学的基本模式

通过在物理教学中开展STSE教学，探索如何引导学生以物理视角观察分析自然、社会、环境等问题，笔者总结了“二三三”模式。

1.基本含义

（1）二指STSE教学内容的来源有两种。一是选取相关的社会环境问题逐点拓展，二是基于基础知识教学的难点系统实施。

（2）三种主要的教学策略。课堂实验（演示探究或分组探究）、分组讨论、课外拓展。

（3）三个突出。学中做、学中思、学中用。

2.流程图

3.运用原则

（1）客观性原则

一方面，要根据需要进行STSE教学，不是每堂课都必须开展。另一方面，在引导学生对社会、环境问题进行分析时，素材必须真实，从问题发现到解决都要以客观事实为依据。

（2）综合性原则

STSE教育融合了自然科学、工程技术科学、社会科学、人文科学以及环境科学进行教学，因此教学内容要重视物理学与其他学科的联系和融合，不搞学科本位主义，使学生充分理解科学技术发展的整体化、综合化等特征。

（3）实践性原则

STSE教育提倡联系现实生活。不同于枯燥无味的死记硬背，本模式教学注重开展探究活动，引导学生经历观察、猜想、设计、实验、分析、下结论等过程，同时还采用分组讨论等形式丰富的教学策略，并把教学拓展到课外，充分激发学生的学习兴趣，增加师生之间的对话，培养学生创新精神和实践能力。

（4）发展性原则

STSE教育立足于科学基础知识，致力于培养学生的科技及可持续发展的综合素质，因此，运用本模式教学的目的、内容和方法都应具备发展性，以培育学生对科技、社会、环境的关爱，形成追求社会可持续发展的重要品质。

本文为广东省教育科学“十二五”规划课题“中学天问STSE课程教学模式及有效性的实践研究”（2012ZJK021）的研究成果。

（作者单位：广东省广州市第四十一中学）

（责任编辑：徐晓卿）endprint