基于核心素养的STSE理念下物理课堂教学设计与实施——以《时间位移》为例

●李 铭牛 昱张海丰吴云飞

一、研究背景

STSE分别指科学、技术、社会、环境，而STSE教育理念自然是STSE的拓展，主要强调多方面、多角度之间的相互关系，也尤为强调科学知识与思想在技术革新、社会生产力、社会发展和生活环境中的作用，是物理教育领域中的一个崭新的理念和思想。

STSE教育理念重视学生为教育的主体，主张用学生日常生活中积累的经验以及常见的生活现象为出发点构建学生的物理知识框架，学生由此而学到的知识更加具有生命力和实际意义。学生也更能体会到物理无处不在，进而越发主动地参与到物理学习中来，参与社会实践，能够更好地运用知识，更不会忽视科学对技术、社会、环境所带来的影响。

而我国的STSE教育正处于起步发展阶段，可参考的案例较少，本文以“时间位移”为例，将物理核心素养与STSE教育理念贯穿整个教学过程，帮助学生建构新知识框架，争取在后续的研究中能提供有利素材。

二、教学内容的核心素养

本节课与第一节质点，参考系的知识点相结合，为下一步学习速度奠定基础，位移时间图像更是巧妙地用数学知识来解决物理问题，也与STSE教育理念不谋而合，打点计时器的学习也为后续学习中与时间相关的实验打下基础。学习过程中，通过列举一些生活中的例子，将知识点与社会巧妙结合，使学生更能感受物理与生活息息相关。

三、教学设计思路

本节课的教学设计，学生处在高中学习的初始阶段，从初中过渡到高中这种强度大的学习生活中来存在着不适应。但学生的日常生活中对时间这个概念肯定更为熟悉，但是要在此节课的学习中与时刻的概念作出区分，如第几秒，几秒末等时间时刻问题，学生更易与生活中的时间搞混。路程是中学所学习的知识点，学生更为熟悉，在此节课中，要解析位移与路程的差别，讲解位移的普适性含义。本节知识点较多，在作出教学设计时要更多地根据学生的认知水平以及心理，设好梯度并凿实基础知识点，课程中更要注意把握课堂节奏。

争取能让学生通过此节课的学习学会用科学思维方式看事物，能准确指出过程量与状态量，可以用图象来描述物体的运动，熟悉位移——时间图象，体会作为物理学习和研究工具的数学知识的解题效率及知识结构体系的严谨。课程进行的过程中，可以对班级学生进行分组，让各小组有充分的对问题进行交流讨论，并能联系实际引出时间、时刻、位移、路程等物理概念在生活中的意义及体现，让学生学会抽象问题形象化，用科学的思维思考万物，养成良好的科学表述习惯（课时安排：2学时）。

图1教学过程流程图

四、教学过程

（一）提出生活中常见的问题导入新课

1.说一说同学们对时间时刻的理解，生活中什么是时间的浪费，什么是时刻？

2.说一说玩王者荣耀时，走三个分路时哪个分路花费的时间更长？

3.设计意图：体现出STSE教育理念中学生的主体地位，创建常见的生活情景或提出生活中常见的问题，更能让学生们体会到物理贯穿生活，利用学生爱玩的游戏设置问题，更能吸引学生注意力，提高学生的学习兴趣。

（二）通过多媒体教学学习物理概念

1.通过PPT中列举的生活中经常提及时间以及一些时刻对学生提问，用对比的方法突出二者的区别，引出定义，加深学生的理解。

（1）时刻：就是时间点。在时间数轴上对应的点。

（2）时间：即时间间隔，是两个时刻之间的间隔。

（3）常用单位：分钟（min）、小时（h）、秒（s），国际制单位：秒。

（4）时间轴：用时间数轴表示时间和时刻。

（5）坐标系：为了精准的描述位置，进而引入坐标系，常用的坐标系有一维坐标系，平面直角坐标系和空间坐标系。

教师在讲述知识点后伴随几道练习题。

2.设计意图。明确物理概念使学生更能从物理学角度对时间与时刻进行区分，并且可以纠正学生在生活中的一些错误判断。培养学生们科学严谨的态度。通过练习题，学生能够学以致用，清楚地辨析时间与时刻，联系生活实际寻找练习题，更突出了物理从生活中来，又回归到生活中去的特点，也符合STSE的教育理念。而练习这几个关于时间的习题后，也更能为之后概念的学习打下基础。

3.教师播放关于卫星定位的相关视频，学生观看并举出卫星和全球定位系统在生活中的用处。播放王者荣耀的比赛视频，分析选手走的路线图，分组讨论后问学生的感悟，而后引入新知识点。

（1）位移的定义：由初位置指向末位置的有向线段。

（2）位移的物理意义：表示物体位置变化的物理量。

（3）常用单位：千米（km）、米（m）、厘米（cm）......国际制单位：米（m）。

4.设计意图。学生通过观看卫星定位系统及我国自主研发的北斗系统等相关视频，不仅可以体会到位置等物理知识，更能体会到我国的强大，感受祖国科技的进步，实现科技自信！而后通过观看王者荣耀的比赛视频，不仅能够活跃课堂气氛，更能够吸引学生眼球，刺激学生产生浓厚的学习兴趣，更能充分理解路程与位移的不同之处。通过分组讨论得出结论的方法将学生的主体地位得以充分的体现，更符合STSE的教育理念。

（三）通过板书板画向学生讲授新的物理知识

图2某物体的始末位置

1.例题讲解：某物体的初末位置（如图2），假设物体由A位置运动到B位置，位移的大小和方向如何？如果从B位置运动到A位置呢？位移大小和方向和之前比较有变化吗？

学生对此题的答案标志着新物理概念的引入。

（1）矢量：既有大小又有方向的物理量。

（2）标量：只有大小没有方向的物理量。

图3位移与时间图像

对于矢量的大小只对绝对值进行比较，正负表示的是方向，与标量的正负号有本质上的区别。同时，还要让学生明白，不是所有有方向的量都是矢量，如电流。

2.设计意图。位移是高中阶段接触到的第一个矢量，通过位移与路程的对比学习，学生理解路程与位移的区别的同时，更能了解到高中物理相对于初中物理更为严谨的特点。体会严谨的学习态度。在黑板上作图，注意规范性。

（1）物理意义：描述物体位置随时间变化的图像。

（2）看横纵坐标：明确其物理意义，确定单位；

（3）看斜率（后续学习中详细介绍斜率）；

（4）看交点含义：位置相同即相遇。

3.设计意图。运用数学图像解决物理问题是物理解题中的常用手段，也能体现出STSE教育理念中结合多学科解决物理知识的观点，这种数据处理的方式使得物理解题更为便利，也更能描述出物体的运动状况。

（四）运用实验传授新知识

教师指导学生阅读课本，让学生熟悉打点计时器的构造以及各部分名称。介绍打点计时器的操作步骤：一固二穿三启动。介绍具体实验步骤，学生分好小组，按步骤开始各组实验。

1.位移和时间的测量。注意事项：复写纸不能装反,每使用完一条纸带,应对复写纸的位置进行调整,若点迹不够清晰,应考虑更换复写纸。纸带应捋平,减小摩擦,纸带与打点计时器需垂直,从而起到减小误差的作用。使用打点计时器,应先接通电源,待打点计时器稳定后再放开纸带。

各小组分享实验结果，分析物体的运动情况：

（1）纸带点迹均匀，表明物体做匀速直线运动。

（2）纸带点迹间距离逐渐增大，表明物体做加速运动。

（3）纸带点迹间距离逐渐减小，表明物体做减速运动。

2.设计意图。通过分组实验的方式，不仅能使学生快速活跃起来，还能培养学生的动手能力以及实事求是的科学态度。分组合作实验这种方式也使得STSE教育理念进一步走入中学物理课堂。

（五）布置作业巩固知识

1.完成课后习题；寻找其他的计时装置；整理笔记。

2.设计意图：笔记的整理以及课后习题的完成可以很大程度上帮助学生掌握所学的知识点，并能熟练运用。在寻找其他计时装置时，不免要查阅资料，查阅资料的过程中，学生更能体会到物理的发展为我们的生活带来的便利，体会到物理知识在我们的生活中无处不在。

五、小结及反思

基于STSE的基础上对时间位移这一节课进行了教学设计，发现在此基础上的教学设计更加符合新课改背景下对于学生核心素养养成的要求。对教学、课标和资源都进行了相对应的补充，教学过程对于教师来讲也更顺手，不再拘泥于课本上的形式和目的，导入的形式也更为新颖，结合实际的导入也更能让学生体会到物理在生活中的应用，新颖的上课形式不仅能牢牢抓住学生的眼球，更能使知识结构更容易被学生理解。但现阶段STSE教育理念在我国仍然处于试验阶段，还需要更多的实践和改变来使它更完善，更适合我国国情。