【《STSE（科学、技术、社会、环境）视阈下高中物理情境教学可行性分析》5500字】

STSE（科学、技术、社会、环境）视阈下高中物理情境教学可行性分析1.1STSE视阈下开展高中物理教学依据1.1.1课标中的STSE《普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）》（以下简称新课标）是普通高中物理课程标准修订组在落实立德树人根本任务指导下，针对十余年课程改革实践中存在的问题，在2003年颁布的《普通高中物理课程标准（实验）》（以下简称旧课标）基础之上修订完善的国家课程基本纲领性文件。通过新课标与旧课标在课程性质、基本理念、课程目标、课程内容与实施建议等方面的对比，发现关于STSE的描述新课标发生了很大变化。从课程性质上看，新课标指出高中物理课程要引领学生认识科学·技术·社会·环境的关系，并在旧课标基础上提出科学态度和社会责任感的养成。在从基本理念上看，新课标注重课程的时代性，关注科技进步和社会发展，正确认识物理技术与社会发展的关系培养学生社会参与意识和社会责任感。从课程目标上来看，新课标凝练了物理学科核心素养，并提出认识STSE关系是科学态度与责任的重要体现，强调保护环境和可持续发展的重要性。旧课标中着重体现科学技术对社会发展的促进作用，对环境有关描述则是一笔带过。从课程内容和实施建议来看，旧课标在选修模块提出关注STS教育的要求，对环境教育没有要求，而新课标在各个模块都包含涉及STSE的教学内容，明确环境保护的重要性[29]。1.1.2教材STSE内容梳理分析《鲁科版高中物理教科书（2019）版》（以下简称教材）是依据物理新课程标准编制的、系统反映物理学科内容的教学用书，是学生获取系统物理知识的来源、教师进行教学的主要依据。新课标调整了课程结构，由必修、选择性必修、选修三个模块组成，其中必修模块是对全体高中学生的共同要求，选择性必修和选修模块在教学内容上有所重叠，选择性必修内容是为将来学习理工科的学生开设，选修模块是学生自主选择的物理课程，对人文感兴趣的学生可以在完成物理必修基础上选择学习。基于研究时间和精力有限，选择必修模块、选择性必修（共计6本书）模块展开教材STSE内容梳理分析。新课标指导下鲁科版教材STSE内容呈现方式分析教材主体部分为物理知识，而STSE内容则是以非主体的方式分散在各个章节。内容不仅确保了学生应掌握基本的物理知识，而且注重基础知识与日常生活和社会生产的有机结合。STSE方面呈现出的是多种多样、易于渗透的内容。表1.1教材STSE内容呈现方式分析表教材结构呈现方式STSE教育分析主要涉及维度正文学科知识物理教材中的科学知识科学、技术社会、环境专栏拓展一步基本要求的课外延伸，如互感现象、检波的介绍等。科学、技术物理聊吧在学生形成物理概念，掌握规律后提出相关论题供学生相互辩论。科学、技术社会迷你实验室有助于学生形成物理观念的趣味小实验，实验往往便于从生活中取材，适合所有学生动手操作。科学、社会实验与探究有助于观察物理现象验证实验、探究实验，通常由教师进行演示实验。科学科学书屋拓展视野的科技信息。科学、技术DIS实验室利用DIS技术进行实验，通常用于测量物体的运动、受力等方面。科学、技术习题包括例题和课后习题科学、技术社会、环境章末总结章末练习学生完成整章学习后，对知识的综合考察科学、技术社会、环境（2）新课标指导下鲁科版教材STSE内容统计与分析STSE教育包含科学、技术、社会、环境四个维度，四个维度的影响并不是彼此孤立的，往往体现出融合的特点，具有更丰富的内涵。为了便于对STSE教育内容在教材中呈现进行统计和分析，结合其余学者相关研究成果，以STSE为四个维度为一级指标，划分9个二级指标，具体如表1.2。表1.2教材STSE内容呈现方式分析表一级指标二级指标1物理与科学科学知识：已被充分证明且不受怀疑的物理知识。2科学探究：基于观察和实验进行的探究过程。3物理学史：物理学发展过程中历史故事。4物理与技术技术应用：技术在社会生活的应用。5技术发展：技术更新迭代继承发展。6物理与社会日常生活：学生日常生活中经历体验。7社会发展：物理对社会发展的促进作用。8物理与环境环境保护：人类为解决环境问题而采取的保护措施。9节约资源：减少能源消耗的意识和行为。以下就先以选择性必修二为例来呈现新鲁科版版高中物理教材中的STSE教育内容统计情况，其余教材中STSE教育内容的统计见附录。表1.3选择性必修二教材STSE内容统计表教学章节栏目STSE相关教学内容STSE相关要素第1章：安培力与洛伦兹力1.1安培力及其应用迷你实验室会动的铝箔“天桥”科学探究习题架设直流高压输电线计算地磁场对导线作用力日常生活技术应用正文安培力在生活中的应用日常生活1.2洛伦兹力实验与探究磁场对运动电荷作用科学探究科学书屋极光的形成科学知识拓展一步霍尔效应科学知识1.3洛伦兹力的应用正文显像管、质谱仪、回旋加速器技术应用科学书屋电磁流量计技术应用习题福岛核电站泄露碘的同位素，用质谱仪分析碘的各种同位素社会生活环境保护技术发展章末总结章末练习抽血电磁泵技术应用日常生活章末练习电磁炮轨道技术应用章末练习城市探测金属管线位置技术应用日常生活章末练习音圈电机技术应用社会生活第2章：电磁感应及其应用2.1科学探究：感应电流的方向迷你实验室探索感应电流方向强磁体在铝管和铁管中下落科学探究科学书屋楞次物理学史习题法拉第圆盘发电机应用技术发展2.2法拉第电磁感应定律实验与探究感应电动势与磁通量变化关系科学探究迷你实验室观察发光二极管亮度变化科学探究拓展一步感生电动势和动生电动势科学知识习题无线传输电力技术应用1.3自感与涡流实验与探究开关闭合、断开时小灯泡发光情况科学探究正文收音机里的自感线圈电焊技术应用迷你实验室电池也能产生电火花涡流加热科学探究科学书屋安检门日常生活技术应用章末总结章末练习无轨电车日常生活章末练习电磁推动加喷气火箭发射装置技术应用第3章：交变电流和远距离输电1.1交流电的特点实验与探究观察电压的图像科学观察迷你实验室通交变电流的灯丝在磁场中的抖动科学实验物理聊吧保险丝熔断日常生活1.2交变电流的产生迷你实验室用发电机产生交变电流科学实验拓展一步交变电流的相位科学知识1.3科学探究：变压器拓展一步互感现象科学知识物理聊吧自耦变压器技术应用科学书屋火花塞如何点火技术应用1.4电能的远距离输送正文变电站社会生活拓展一步电容与电感对交流输电线路的影响科学知识正文交流电输电过程示意图日常生活技术应用正文电能的利用与社会发展社会生活节约能源章末总结章末练习汽油发动机火花塞点火电压社会生活科学知识章末练习扶贫供电社会发展技术应用第4章：电磁波4.1电磁波的产生正文麦克斯韦的预言物理学史科学书屋涡旋电场、位移电流与麦克斯韦方程组的意义技术应用科学知识实验与探究电磁振荡科学探究科学书屋谐振腔与石英石晶体振荡器技术应用4.2电磁波的发射、传播与接收实验与探究电磁波的发射科学实验正文电磁波的传播技术应用实验与探究电磁波的接收科学实验拓展一步检波科学知识4.3电磁波普正文各波段电磁波应用案例社会生活技术应用科学书屋气象卫星科学知识章末总结章末练习雷达发射荧光屏波形技术应用科学前沿章末练习红外线、紫外线生活中的使用社会生活第5章：传感器及其应用5.1常见传感器的工作原理正文传感器应用案例技术应用实验与探究观察光敏电阻的特性科学观察科学书屋一种简易水污染检测器技术应用环境保护实验与探究热敏电阻的热敏特性技术应用5.2科学制作：简单的自动控制装置习题街道路灯自动控制系统力电转换器温度转换器技术应用日常生活5.3大显身手的传感器正文火星探测器装有传感器的儿童玩具自动感应门洗衣机水位控制指纹识别器技术应用日常生活章末总结章末练习电容传感器社会生活技术应用章末练习数码相机耦合器社会生活技术应用章末练习旋球式加速仪技术应用对六本教材中STSE内容涉及的9个呈现形式和STSE四个一级指标频次进性统计（以下以选择性必修二为例，其余教材分析见附录），并计算该本教材节密度（频数/节数）。表1.4选择性必修二中STSE相关内容频次分布表要素栏目 科学（S）技术（T）社会（S）环境（E）合计/次正文17611515专栏拓展一步6000635物理聊吧01102迷你实验室60006实验与探究81009科学书屋560112DIS实验室00000习题053199章末总结210902121总计/次283019380选择性必修二共：5章16节节密度（次/节）：5从以上统计分析可以看出教材中蕴含丰富的STSE教育素材，在6本教材总计32章126节内容中有120节涉及STSE内容，高达95.24%。每本书在正文、专栏、习题、章末复习版块出现频次各不相同，在专栏部分所占比例最高。而专栏部分在现实教学中由于课时紧迫和学习内容繁多的限制，常常轮为选学内容，由学生自主阅读完成学习，成为角落中知识的配角，从而使得STSE内容无法发挥其独特的教育功能。表1.5鲁科版各教材中STSE相关内容频次分布表要素栏目 科学（S）技术（T）社会（S）环境（E）合计/次节密度次/节必修一3415120611.05必修二398120591.17必修三2325129692.56选择性必修一4915100741.36选择性必修二2830193805.00选择性必修三5110612791.00总计/次2241037124422图1.1鲁科版教材中STSE内容占比图图1.2教材中STSE内容分布频次图从以上统计分析可以看出，六本教材中各版块在STSE四个维度均有涉及，但频次和占有比例各不相同，其中科学维度出现频次最多达224次，占比53%，社会和环境占比较少，分别为17%、6%。通过对教材的梳理分析统计发现：选择性必修模块总体占比高于必修模块，其中频次最低的是必修二为59次，节密度最低为必修三2.56次/节，选择性必修二出现频次最高达80次，节密度为5次/节。这与教材中物理知识所涉及力、热、电、光、原子物理主题与STSE联系的紧密程度存在一定关系。通过以上对鲁科版教材中STSE内容的统计和分析，获得以下结论：教材与STSE各维度都有一定联系，蕴含丰富STSE教育素材。教材中STSE内容主要以专栏形式呈现。教材中STSE内容偏重与科学与技术，对于社会和环境涉及较少。1.1.3总结通过对课标的分析和教材中STSE内容的统计和分析，可以发现课标中多个方向都体现STSE教育理念，教材与STSE教育素材联系紧密，蕴含丰富的STSE教育素材。因此，在STSE视阈下开展高中物理教学是符合新课标要求，发掘物理教材教育价值的有意义尝试。但在实际中存在以下情况：（1）由于课时紧迫、内容繁多、难度增加、升学压力等客观条件的存在，专栏版块很大程度被教师放弃，成为冷冰冰的阅读材料，学生无法亲身体验，产生情感上的共鸣，使教学效果大打折扣。（2）对社会、环境维度涉及较少。基础教育是培养合格的社会公民做准备，学生作为社会中的一份子有必要关注社会发展，参与社会活动，应加大社会维度的涉猎。STSE是STS的继承与发展，环境作为后来者还未得到广泛关注，这也体现了教学实践相较于理论成果的滞后性。基于以上，笔者认为寻找与STSE理念适配的教学方式并进行教学实践，最大程度发挥STSE教育价值，使学生清晰认识STSE之间的内在联系，从而提升科学素养是一项亟待开展的有意义的工作。同时要注重社会、环境相关教育素材的发掘，使物理课堂贴近学生生活，帮助形成绿色生活方式和可持续发展的观念和行动。1.2以情境教学开展STSE视阈下高中物理教学的优势1.2.1物理情境是沟通物理知识和现实问题桥梁物理学发展过程中的每一个新发现是物理学家长期观察、实验、推论、假设等方式实现与现实世界的互动，从而认识事物本质和发展规律的成果。学生在中学物理课程中学习的知识是人类已经认识的，被普遍验证的科学知识。虽然已被普遍证实，但想要真正掌握知识理解物理概念、规律掌握物理学习方法，同样需要经历观察、实验、假设、推理等“再加工”过程。不同的是学生认识物理世界的过程是在教师预设目标、提供指导下进行的，因此学生认识活动的内容和步骤被大大简化，难度也有所降低。基于以上分析，在教学过程中教师应通过创设物理情境，让学生在情境之中经历发现问题，分析问题，推理假设等过程，从而形成科学观念、锻炼科学思维、掌握科学探究方法、提升科学态度与社会责任。科学、技术、社会、环境中各个维度都体现了事物本质以及发展规律，如果只是单纯的描述现象，学生无法将其与物理知识相联系，无法发挥STSE的教育功能。教师依据教学目的通过发掘其中与物理知识相关联的部分，通过语言、问题、实验等形式创设情境，唤起学生的疑问和表象，引导学生分析、综合、应用，开展情境教学，才能帮助学生实现物理世界与STSE世界的互动。1.2.2情境教学以情感为动力，强化教学有效性高中物理课程是很多人严重最“难”学的科目，想要学好物理，需要学生具备一定的理解能力和逻辑思维，进行大量的脑力劳动和科学探究过程。兴趣是最好的教师，一个没有兴趣学习和探索世界的人，是不可能把物理学好的。无论在学习还是生活中，情感的作用是不容忽视的，对喜欢的工作人们常常不惧幸苦、废寝忘食，且能取得较好的成果。对于厌恶的工作，常常觉得异常压抑痛苦，付出很多努力也收效甚微。情境教学中教师通过关联科技前沿、社会生活创设生动活泼的情境激发学生的好奇心和求知兴趣，以情感激发学生学习兴趣，从而强化物理教学的有效性。1.1.3情境教学是科学性和人文性相结合的体现教学的对象是学生，根本目的是促进学生全面发展，因此在物理教学中教师不仅要通