在中学物理教学中渗透“STS”教育试探--大学生毕业论文.doc

【标题】在中学物理教学中渗透“STS”教育试探 【作者】王小菁 【关键词】物理教学“STS”教育素质教育“STS” 【指导老师】唐焕芳 【专业】物理学 【正文】1、引言1.1、问题的提出在深化素质教育的今天，随着现代科学技术的发展，科学的技术与社会的关系越来越紧密，社会的进步要靠科技的动力来推动，科学技术的发展要靠社会的进步来导航。因此，未来社会的人才需要有科学技术与社会的整体观念，要有一定的科学意识和社会价值观。在中学物理教学中渗透“科学、技术、社会”的教育，是培养未来人才的必要要求。1.2、研究的意义“STS”是一门研究关于科学、技术和社会关系的学科。他的基础观念是:现代公民不仅应当具有科学知识、科学方法、科学精神和态度，还应当认识科学与人文的关系、科学与社会、科学与技术的关系，能够运用科学的知识和价值观分析一些社会问题并做出正确决策。因此，现代理科教学不仅要培养理科专家，而且更应该培养理解科学事实并对科学政策具备判断力的公民。总之，在物理教学中渗透“STS”，会给学生以智慧和力量，能使物理教学中的“教书”与“育人”的过程有机地融为一体。2、“STS”的含义近一个多世纪以来，人类在享受近代工业革命和现代科学技术带来的高度物质文明的同时，突然发现自己正亲手制造着对自身生存与发展不利的严重威胁。例如，集最新科学技术成就之大成的原子弹在日本爆炸，造成了人类历史上的空前悲剧；高速发展的工业化带来了大气噪声和江河湖海的严重污染；对自然资源的大量开发，引起的土地沙化、地震、洪水泛滥于是1968年一些世界著名的社会学家组成一个叫做“罗马俱乐部”的国际学术团体，他们对当代出现的危及人类发展的一些重大问题。对诸如人口增长、粮食生产、资源开发的极限以及环境、生态保护等进行了认真研究，其结果是触目惊心的，这些问题是关系着人类的生存与灭亡、文明的发展与毁灭的全球性问题。早在六七十年代，美国许多著名的大学先后成立“STS”研究中心，专门开展对科学、技术和社会三者相互关系的研究，并开设了“STS”课程，其目的在于使学生深刻理解技术本身。“STS”作为一个新概念的出现仅有20多年的历史，进入我国学术界不到10年的时间，但已引起各国学术界、尤其是教育界的广泛关注。科学、技术、社会(Science-Technology-Society由其英语单词缩写为“STS”)是一门研究科学、技术和社会关系的交叉学科，而且是一门应用性很强的实践科学。但是作为一个概念并不是这三个单词的简单排列。概括地说：“STS”是一门研究科学、技术与社会三者相互作用关系的复杂而庞大的系统学科。它体现了一种新的价值观、新的教育观和新的社会观。就我理解，如果说传统的学科只着眼于研究本领域的具体知识，那么，“STS”则是一种新的知识理念，它着眼于研究科学技术与社会政治、经济、文化、教育，各方面的互动关系；研究科学、技术和社会的性质、特点、结构和相互关系以及如何协调发展。它是用科学、技术和社会相互关系原理来研究现实具体问题的一种方法。3、在物理教学中渗透“STS”教育的必要性“STS”教育是近年来世界各国科学教育改革中形成的一个新的科学教育构想，以强调科学、技术与社会的相互关系，科学技术在社会生产、生活和发展中的应用为指导思想而组织实施的科学教育。“STS”教育的基本理论认为：科学是通过它的理论，更是通过它的应用被大多数人所认识，并在社会生活中普及的，学生在学习中学习，应当力图使它在对实际问题研讨过程中认识和掌握科学知识，应尽量让学生在创建的情景中去理解，认识科学概念和规律。这一教育理论的基本特点是：重视科学知识在社会生产和生活中的应用，强调基本理论的实用性和社会价值，强调教学内容的现代化、社会化，注重学生从实际问题出发进行学习。“STS”教育是“STS”学科建设的重要内容，它的发展对理科教育产生了深刻的影响。在物理教学中渗透“STS”教育，已成为广大物理教育工作者的共识。将物理知识教育与“STS”教育有机结合起来，是促进中学物理教学改革，为国家培养高素质人才的重要途径之一。尽管对“STS”问题的研究当前处于开始阶段，人们远未对其做出全面、深刻的论述。但有条件地开设“STS”课程，普及“STS”知识，增强“STS”意识，已经成为全民教育的一种趋势。这主要是因为：（1）人是“STS”系统的主体，科学、技术、社会的发展与相互作用都是通过人的自觉或不自觉的行为来实现的，只有通过教育人们自觉地按照“STS”系统的要求规范自己的行为方向，才能实现“STS”系统最佳状态的形成。（2）“STS”自身的发展要求必须具有一定的社会基础因此，必须向人们普及“STS”知识，建立“STS”发展的社会基础。目前，我国正处在经济高速发展时期，科学技术正发挥着越来越重要的作用。新技术的应用带来了经济的大幅度增长但同时也在重复着西方国家工业化给社会带来的负面影响，如环境污染，资源的破坏等。为了实现可持续性发展，在我国普及“STS”知识，推进“STS”研究势在必行。普及“STS”知识，增强“STS”意识，必须通过教育来实现，而学校教育是最直接最有效的途径。然而，目前中小学教学中“STS”教育的内容涉及却很少，因此设置有关课程进行“STS”教育或在已有的相关课程中增加“STS”内容是非常必要的。物理教学中要加强科学、技术与社会的教育。作为社会的一分子，要让学生认识到科学和技术对于社会发展及人类生活的影响，认识到除了掌握科学的基本知识和基本技能外，还要学会关心人，关心人类，理解科学的社会价值，树立正确的科学利弊观。物理学的知识渗透在科学、技术、社会的方方面面，是学生日常生活和社会活动中经常会遇到的相关问题，为了使学生理解物理学与技术、社会的关系，以渗透的方式将“STS”的思想散布在整个教材中，让学生关注并参与和物理学技术有关的社会问题的讨论和决策，培养他们的物理素养。物理教学中渗透“STS”教育的一个重要方面，是将“STS”融入中学物理教材内容中，“STS”与教材内容的有机融会，既是进行“STS”教育的需要，也是教材自身现代化建设发展的需要。对于“STS”的要求，在九年义务教育初中物理教学大纲中已明确指出：“引导学生学习物理的初步知识及其实际应用，了解物理知识对提高人民生活，促进科学技术的发展以及社会主义建设中的主要作用。”“要以初中学生能够接受的形式，适当介绍与物理有关的能源，环境保护等重要社会问题和科学技术新成就。介绍物理知识在解决这些问题和取得这些成就中的作用。”九年义务教育物理教材的编写也试图体现这一思想。例如：初中物理第一册“噪声危害和控制”一节，从环境保护这一社会课题出发（社会），从物理知识来讨论噪声的来源（科学）及噪声控制的办法（技术）。又如：初中物理第二册“能源的开发和利用”一节，从开发和利用能源这一关系到人类生存与发展的重大社会问题（社会），简要介绍了人类开发，利用能源的途径（科学），结合经济发展提出提高利用率及节能等许多技术问题（技术），再如第二册的阅读材料我国小水电资源的开发和利用、热机的发展等等无不反映了“STS”基本观点：“科学解决理论问题，技术解决实际问题。”科学和技术的结合最受益的是社会，是人类生活的改善和提高。科学、技术、社会相互作用推动社会进步和发展，蒸汽机、内燃机、发电机、电动机的应用，计算机飞速发展无一不是科学、技术、社会相互作用的结果。4、“STS”教育渗透对物理教师的要求以往教师们都认为只要自己有一桶水对一杯水的优势，就能自如地驾御课堂教学。当今，我们正处于高科技时代，新的科学技术层出不穷，新的知识迅猛发展，新的信息与日俱增。尤其在“STS”教育渗透的今天，学生接触新事物的机率和渠道很多，比如实习时有学生曾经问我：动能表达式用E=1/2mv2表示，为什么质能方程用E=mc2表示；黑洞为什么一定要是恒星晚期塌缩成的一个很小的球体；什么是纳米技术，它有什么用途等此类一些问题。这就对教师们提出了更高的要求。要求为人师者首先要转变教育观念，跟上时代的潮流，要使我们的知识赶上时代的要求，要使我们的认知结构能适应新的变化，就必须不断地更新知识，优化认知结构，博采现代科技的应用，才能不断充实教学内容，使物理课具有时代的气息。对于初中学生来说，他们每个人都是天生的科学家，他们对周围的事物，组成这个世界的一切物质和其他有生命的东西都具有强烈的好奇心。一些学生始终保持着这种好奇，有强烈的对物理的求知欲望，因而他们能不断的提出问题，积极的创造思维，大胆请教老师，从小就在科学不平坦的道路中努力跋涉和前进。但不难看出也有另外一些学生因为感到科学太深奥、太空洞，或因感觉离他们的生活太远，枯燥乏味，因而失去兴趣，丧失学习的信心，所以被动的为应试物理而学习。作为教师，我们必须善于利用教材及其插图，小标题，小实验，阅读材料，实验，习题把物理知识的教学与科学、技术、社会时时紧密结合起来，引导他们明确学习物理的目的，引导他们了解科学物理就在他们身边，以促进他们学好物理，将来更好地用科学技术来报效社会，报效祖国。对于渗透的深度、广度应根据现行教学大纲、教材的需要，未来社会实践中的生活需要，并非眉毛胡子一把抓。随着社会的不断发展，“STS”教育已成为广大教育工作者面临的一项艰巨任务。我们大家要共同重视“STS”教育，促进教学工作的进一步改革。特定的时代对教育有特定的要求，特定的教育对教师的素质也有特定的规范。实施“STS”教育对中学物理教师素质至少提出如下新要求。4.1、具有全新的教育理念现代教师，不论是新教师还是在职教师，都应具有独特的教育思想、教育风格、教育能力，应该对教育活动有自己独立的见解，有自己独特的事业追求，有一种全新的教育理念，包括对现代教育发展功能的全新认识，对教育对象(学生)本质的全新认识，对教与学的关系以及师生关系的全新认识。4.2、具有创新精神和创造能力要使今天的教育为明天的创造服务，必须有一大批具备创新意识，掌握科学的教学规律，把创造教育贯穿于方方面面的创造型教师。创造型教师应具有创造教育思想、创造性思维能力和创造性人格，善于根据具体的教育情景，运用各种教育方法，发现、培养创造性人才。他在教学中，更注重创造民主、和谐、宽容、理解的教学气氛，更注重讨论式、发现法、问题式等教学方法。同时，他还能以创造性人格，诸如自主性、开放性、好奇心以及坚定的信心、顽强的意志去影响学生。4.3、具有终身学习的能力今天，知识更新速度的加快，教师要给学生一杯水，自己需要条常流常新的小溪。联合国教科文组织的重要报告学习财富蕴藏其中中强调：“今天，世界整体上的演变如此迅速，以致教师和大部分其他职业的成员从此不得不接受这一事实，即他们的入门培训对他们的余生来说是不够用的，他们必须在整个生存期间更新和改进自己的知识和技术。”因此，在知识经济时代，不仅要求教育内容的不断更新，更要求教师不断学习，具有自我深造的能力。4.4、具有应用现代信息技术的能力现代信息技术在教育领域中的广泛运用，对教师的专业技能有了更新更高的要求，教师应具有此项能力。4.5、具有强烈科研意识和能力时代呼唤科研型教师。校本课程的开发、研究性学习有效进行、德育工作的实效性探索、教育教学方法的改革，都离不开广大教师参与的教育科研，这就要求教师有强烈的教育科研意识，有较强的开展教育科研的能力，有分析和解决教育问题的能力。4.6、具有健全人格关心学生，热爱学生；待人诚恳，对真、善、美有执着的追求；胸怀坦荡，能采纳不同的意见，勇于改正错误和承担责任；淡泊名利，甘为人梯；性格开朗，愉快，幽默。5、“STS”教育的主要几种教学方法由于实施“STS”教育是与传统教育不同的一种新的教学模式，其教学方法也应有新的独特要求，在教学实践中，我们根据“STS”教育的教学内容和学生实际，一般采用以下六种教学方法。5.1、问题探究法在教学过程中，紧密结合学生的日常生活、工农业生产提出的一系列实际问题，引导学生根据原有的知识及生活体验进行探究，最后解决提出的实际问题。例如，在讲“大气压”时，首先提出问题：疏通下水道用的橡皮吸盘为什么能疏通下水道？带有挂钩的塑料吸盘为什么能挂起很重的衣服？通过这两个问题激发学生求知探索的兴趣，使他们积极主动地学习知识，然后应用所学的知识解决教师提出的问题。5.2、问题讨论法教师提出某一社会问题让学生根据已学的知识展开讨论，培养学生灵活应用物理知识解决实际问题的能力。例如，在讲“惯性”后教师提出下列问题：造成交通事故的主要原因有哪些？我们可以采用哪些有效措施避免交通事故的发生？让学生展开充分的讨论，寻求最佳解决问题的办法。5.3、现场调查法要求学生通过到现场实地观察调查来增加他们的科学知识与技能，增强他们的社会责任感。例如，学生学了安全用电后，要求学生调查家里和附近违反安全用电的事例以及造成的严重后果，并提出解决的办法。在学了内能的利用和环境保护后，让学生到附近工厂、农村调查环境污染问题，并提出改进措施。在学了噪声以后，组织学生到木工车间现场体验、调查噪声带来的严重后果，并帮助木工师傅提出减少噪声的有效措施。5.4、决策模拟法就某一社会问题让学生扮演决策者的角色，应用所学的知识提出解决的方案，以培养和提高学生运用科学知识解决个人和社会问题的能力。例如，在学了物态变化以后，教师联系本地蕴藏着有待开发的冶金矿石，要求学生扮演成21世纪的工程师，主持设计个现代化的冶炼厂。同学们从如何选厂址，如何减少各种污染，如何进行废气废物的综合利用，如何提高工厂的经济效益等进行了大胆的设计和构想，提高了学生正确应用知识的能力和决策能力。5.5、实验操作法在教学过程中，尽可能多地给学生提供动脑、动手的机会，使学生通过自己设计实验方案、实验操作来解决某一实际问题。例如，在学了密度知识的应用后，让学生通过实验来鉴别一件小工艺品是不是纯金。要求学生先设计出实验方案，再动手进行操作，然后讨论有几种鉴别方法，比较哪一种实验可信度最高等。5.6、数据分析法物理学是和数学紧密相联的，教学时要注重引导学生通过定量计算和数据分析比较、说明某一实际问题。例如，学了浮力以后，可提出问题：打捞某一沉船时，应选用多大的浮筒？引导学生通过计算说明。又如，学习安全用电后，可引导学生通过比较家庭电能表的功率与家用电器全部工作的总功率，判别家庭电器中总功率是否过大，用电是否安全。6、物理教学中如何渗透“STS”教育物理学本身就是和自然现象、科学技术、社会生产和日常生活紧密相联系的。在物理教学中“STS”的渗透要结合所讲内容从以下几个方向进行：6.1、创设和采集“STS”教育素材，运用物理知识，培养学生解决实际问题的能力。众所周知，一般情况下，学生解决实际问题的能力高低与知识学得是否活、理解得是否深透是成正比的，因此首先要求学生学好理论知识，接着用实践活动来检验。、例如初三的“电功，电功率”这一章，涉及到物理学家焦耳花了40多年的时间，用各种不同的方法，测定了热功当量，为能量的转化和守恒定律奠定了基础。他在实验物理中取得了重大的成就，发表了97篇论文，但在他成功的背后，包含着无数次的失败，一生的心血。教学中我们应补充介绍焦耳的事迹内容，告诉学生任何一个科学理论上的成功都来之不易，成功只能属于那些不畏艰难，永远攀登的人，培养他们坚忍不拔的毅力和为科学勇于献身的人（科学研究）。、在讲述“电热的作用”那一节，启发学生一起从生活中，生产中和国防科研等方面中列举电热器的广泛应用，畅谈科学知识一旦为人们所掌握，就将产生巨大的经济效益，加深对科学就是生产力以及党中央提出的“科学强帮”的伟大战略的理解（科学和技术、科学和社会的作用）。在讨论1度电的作用时，引导学生算一笔经济帐。全国11.8亿人口，如果平均每人每年节约1度电，用这些电可以炼钢188万吨，生产化肥826000吨，采掘原煤1.2亿吨，庞大的数据，生动地告诉学生，节电对我国经济建设有何等的重大意义，从而培养他们的节电意识，经济意识和主人翁的责任感（科学报效社会）。、又比如，在讲到功率及其应用时，可以给学生列出某种型号轿车的部分数据，要求学生根据表中数据回答下列问题：（）该车以最大功率和最高速度运行时轿车的牵引力为多大？（）给出轿车中用于改变车速的排档图，让学生分析轿车起步和上桥时变速杆应推至哪一档？在学习气体压强与体积关系中，让学生去研究大客车制动系统和车门开关的原理，学生们通过查阅资料，走访汽车修理厂等途径，绘制大客车的制动系统和车门开关的结构图，并能正确分析出其工作原理。在讲到电能的输送问题时，又可以给学生讲解工厂供电设备，让学生自己总结各类输电方法并比较它们优缺点，同时会提出诸如为什么高压线要架那么高？输电线为什么要用铜材料？等此类问题让学生讨论解决。像英国SATIS(Science and Technology in Society)教材中有关物理教学中“STS”渗透很有特色。他们在讲“电”的产生和输送时，主要介绍有关电力网的知识，如要得到电压稳定、价格低廉的电力供应，为什么要把许多电站联成电力网，以及核电站、火力电站及水电站的各自的特点，还具体给出了英国西北电网中各个电站的功率和每兆瓦小时的成本，以及冬季夏季各一天24小时预期的用电曲线，让学生设想自己是电力网的调度员，以5小时为一个时间段，根据各时间段预期的用电量，做出把哪些电站接入电网的计划。教材中的这类内容和作业，并不在于给学生许多实际知识，而在于使学生形成“成本效益”观念。、学习密度及其应用后，可给学生提出一个问题：农民选稻种时需用密度为1.1103kg/m3的盐水，今配制2L盐水，称得质量24kg，请你检验这样的盐水是否合乎要求。若不合要求，是加盐还是加水？每2kg原来的盐水应加多少盐或水？这是一个与农业生产联系紧密的问题，解决的过程中必然用到混合物质的密度知识，在知识的迁移过程里，无形中培养了能力。、学习热学有关内容及大气压后，有一位老师提出下面的问题：有人想买一个腌菜的坛子，要求密闭性良好，不然里面的菜容易变质，怎样才能快速选出一个不漏气的坛子？这个问题一提出，引起学生极大的兴趣，因为它是生活中的实际例子。过了一天，有一位同学在全班讲了他的最佳选择办法：先在坛子边缘的水槽中灌上水，然后将一张点燃的纸丢进坛中，稍等一会儿合上坛子盖，若槽中的水能被吸进坛子里面，说明坛子不漏气，否则坛子漏气，并谈了他的选择原理。而且第二天他真的拿了一个这样的坛子在班上演示，很成功。全班学生看了无不拍手叫绝，此后同学们学习物理的热情十分高涨。、此外，可以开设物理活动课。将活动课与物理教学有机结合起来，从而让学生在愉快的气氛中获取更多的实用知识。例如：在学习声的现象这一章，物理教师与音乐教师配合，在各班组织一节“音乐晚会”，让学生们从节日中，从歌声中，从不同的音调、不同响度、不同的音色，了解发声的原理，实现了寓教于乐。、还可以开设物理劳技课。物理教师可以与劳技课教师配合。在劳技课上进行物理小实验、小制作、小设计等。如：“楼梯电灯开关电路的安装”、“自制针孔照相机”、“制作潜望镜”、“自制滑动变阻器”、“自制指南针”、“自制电铃”、“自制报警的安装”等等，让学生有充足的时间，通过老师的指导，学生的实际操作，既培养了实用技能，又巩固了物理知识，真是一举两得。这些丰富的素材为学生展示了科技有趣又有用的奇妙世界，而这些科技成就与物理知识息息相关，通过这些使学生体会到物理知识的实用性和重要性，开阔了学生的视野、陶冶情操、启迪思维、激发学生的学习物理的兴趣。6.2充分挖掘物理教材，有机地介绍一些物理科学技术的新发展、新成果、新成就，向学生讲解与工业、农业、医学等密切相关的知识和技术，拓宽学生知识面，提高科学素养。、依据教学大纲，结合教学内容向学生介绍物理科学技术的新发展、新成果、新成就。如新兴材料的研制及应用；超导体的获得及应用；现代航空航天技术、信息技术、通讯技术的发展状况及趋势；大型及超大型集成电路在社会生产和生活中的应用；激光、激光全息摄影、防伪技术等等。使物理课具有时代的气息。如在热学中向学生讲解低温的获得以及在医学中的应用；在电学中向学生讲解工厂供电设备情况，电磁场对农作物生长的影响，日常家用电路的改进设计等。、现代科技发展日新月异，一日千里。通过知识讲座，使学生树立现代科技意识，使其了解现代物理知识及其价值，对当今国际、国内的科技动向更为关注，对热点科技领域的新成就、新技术有大致的了解。如学完了引言部分后，举办物理知识在实际生活中的应用；学完了超导体后举办“超导体材料及其应用磁悬浮高速列车”讲座；学完了热机后举办“多级火箭”讲座；学完了激光通信后举办“光纤通信”讲座；学完了有用的电子元件后举办“计算机及其网络”讲座；学完了火箭后举办“航天技术发展史”讲座。通过举办科普知识的讲座，既可让学生了解物理发展的前沿和前景，又可拓宽他们视野，展望物理知识和现代科学技术中的广泛的应用。例如：在“电热的利用”这一课后可结合“液体压强，大气压”等知识，以“潜水服与宇航服”为题，教师可让学生去寻找有关海洋探测和天际邀游的等方面的资料，让学生进行这方面的讲座、探讨和研究，激发他们求学的兴趣，激励他们为祖国的尖端科学作贡献而努力。、利用多种媒体传播科技信息。讲演法是过去应试教育的一件“法宝”，而随着社会对实用人才的需求。迫使教育走向素质教育转变，这就要求我们不仅从思想上进行更新，更应从方法和手段加以改进。利用多种媒体是我们实施“STS”教育中必要的手段。我们要随时采用电化教学，适时观看教学录像，定时走进微机室。比如，教育台的中学物理实验等节目，教师适时结合课本知识安排和引导成为学生们非常感兴趣的“课外读物”。学校进行电脑联网，让学生们参与，让他们从中轻松获取课堂和生活中所不能获得的物理知识和最新的科技信息。6.3、鼓励学生参与重大社会问题的研究，如环境保护、能源危机、噪声污染、水土流失、就业和失业问题，鼓励学生运用所学的物理知识，尝试解决这些实际问题。、开展科普写作活动，与语文教师联合，在作文课上布置撰写物理小论文，创办物理小科技报，也是实施“STS”教育的方法之一。例如：在“电能的优越性”这一节中通过对