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摘 要 ：通过探索STS教育在中学物理课程改革中的作用,将STS教育理念践行于中学物理教学中,以“课内渗透,开展活动课教学,开展社会实践活动,编写STS教材及开设STS选修课程”等途径促进中学物理教学改革,从而实现了学生兴趣的激发、知识建构能力的提升,促进了物理教师的专业成长,师生科学素养与对科学本质理解的提升.
关 键 词 ：教育改革：中学物理教学；STS教育
中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2013）8（S）-0005-5
STS教育在20世纪60年代萌芽于欧美地区,经过70年代的发展,到80年代成为科学教育改革的主流之一.中学物理教学中实施STS教育.它要求学生懂得科学知识的应用,知道科学技术与社会之间的相互影响和作用.培养学生关注社会的意识,并能以正确的价值观和方法去解决科技发展所带来的社会问题.这些都是现代公民必不可少的基本素质.在物理教学中实施STS教育,是物理教学适应社会发展的需要,是当前推行素质教育的需要.根据中学物理学科的特点,结合STS教育中科学教育、技术教育和社会教育三者的关系,在中学物理教学中实施STS教育有着得天独厚的条件,反过来,实施STS教育对中学物理教学有很大的促进作用.它既能丰富中学物理教学的内容.又能活跃教学气氛.更能进一步激发学生学习物理的兴趣,并能提高师生的能力.
1.STS教育渗透于中学物理教育的意义
1.1 STS教育为素质教育实施提供了一个新途径
当前,教育面临着由应试教育向素质教育的转轨,实施素质教育是教育改革的大方向.但是素质教育到底是怎样的模式,大家正在积极探索.中学物理教学中应用性知识拓展的研究把科学教育与当今的社会发展、社会生产和社会生活紧密地结合起来,培养了解社会、懂得科学技术,又关注技术应用产生的社会影响.致力于社会进步的高素质人才.中学物理教学中应用性知识拓展的研究改变物理教学仅限于教材内容的封闭状况,注重拓宽学生的知识视野：改变封闭的课堂教学单一形式,促进物理教学逐步构成一个由课内外、校内外、学校与社会和家庭所组成的开放的教学空间,为学生参与社会实践活动创造条件；改变学生学物理只是为了解题的片面认识.使学生不仅学习系统的物理知识,而且懂得这些知识在其它科学、技术和社会生产中的应用；教会学生用综合的观点去分析问题,增强学生了解社会、关心社会、服务社会的自觉性,从而全面提高学生的思想品德素质、科学素质、心理素质和身体素质.因此,中学物理教学中实施STS教育将有助于探索出一条符合我国国情的实施素质教育的途径.
1.2 激发学生学习科学技术的内在动机,提高物理认知水平
在中学物理教学中实施STS教育.开辟第二课堂.让学生学习物理知识的活动更加丰富多彩,既避免了教师枯燥无味的说教,又避免了学生学习物理知识的单调性,丰富了学习内容,使学生获得了成功的喜悦和体验,因而激发了学生学习物理知识的兴趣.这样,使学生在学习活动中高度集中注意力,对事物积极思考,并能以顽强的意志克服学习中的困难,保持旺盛的学习热情,更加深入、牢固地掌握知识,从而进一步提高学生的知识水平.
1.3 开阔学生视野,提高学生分析问题和解决实际问题的能力
中学物理教学中实施STS教育.要求教师在认真搞好常规教育的基础上.开辟好第二课堂.让学生到广阔的天地获得新知识,提高能力.
例如,在讲授完“照相机”这一节后,组织学生到野外进行实地拍摄景物.学习一些简单而实用的摄影知识.如根据天气情况选取光圈数和时间,光圈大小与景深的关系等.这样做,同样可以开阔学生视野,获得新知识,对学生今后步入社会从事摄影活动做了一个铺垫、同时,对提高学生分析问题、解决实际问题以及观察能力都是十分有利的.
1.4 促进教师的再学习,提升教师的专业素养
教学是一个双边活动.教师是教学中的设计者和指导者,学生多数的学习活动都是在教师的指导下进行的.因此,在实施STS教育过程中,教师个人的知识水平和业务能力就至关重要,只有教师有较高的知识水平和较强的业务能力,才能实施好STS教育.才能开展好丰富多彩的第二课堂教学.
2.中学物理教育中实施STS教育的方法
任何一种教育目标都要通过实际有效的方法,使其得以具体化、明确化,才可能有效达成.该课题的研究试图通过以下四种途径开展.
2.1 注重课内渗透
课堂教学作为学校教学活动的主体.面向全体学生,教育对象广泛,便于我们从普及的角度大面积地开展STS教育.同时,中学物理的教学内容包括了力、热、光、声、电及原子物理等知识,内容覆盖面广.为我们多渠道、多层次地开展STS教育创造了有利条件.在实践中,我们充分挖掘教材中STS教育的因素,更新教学内容.体现STS教育的精神,使之和中学物理教学有机地结合起来.在此基础上,我们编写了浙师大附中高中物理STS教育的计划,包括拓展知识点、拓展内容、拓展方式、拓展成果等,使课堂教学实施STS教育的操作具体落到实处.在课内渗透的教学中,要求教师本着源于课本而又不囿于课本的精神.捕捉进行STS教育的时机.既要注意联系日常生活、生产实际,又要注意适当渗透现代科技方面的内容.
2.1.1 深挖教材,在教材中寻找实施STS教育的结合点
中学物理教材中编写了大量的实验、插图、想想议议、小实验、阅读材料等内容,编入了大量与科学、技术和社会紧密相联的物理知识.为中学物理教学中实施STS教育提供了丰富的素材.我们在进行传统的物理知识教学的同时.注重了挖掘教材中实施STS教育的素材.从以下几个方面选定了中学物理教学中实施STS教育的内容：一是介绍物理科学技术新发展、新成果、新成就.例如新型电池、超导体、激光、现代航空航天技术等.结合课本上这部分内容,向学生简单介绍卫星发射、超大规模集成电路、磁卡、激光通讯等,来扩大学生的知识面,激发学生的求知欲.二是介绍与工农业生产密切相关的知识和技能.例如太阳能综合利用、船闸、浮力打捞沉船、低温的获得及其在医学上的应用等.结合这部分内容,可以组织学生实地参观考察,通过观察.不仅开阔了学生的眼界,更重要的是加深学生对知识的理解.认识了物理知识在工农业生产中的重要作用.三是介绍与个人、家庭生活密切相关的知识和技能,例如电冰箱、致冷设备、照明电路、安全用电知识等.结合这部分内容,可以培养学生的实际操作技能、技术改造技能和创造能力.四是与人们生活息息相关的社会问题.了解技术发展的负面影响和克服途径.例如水污染、噪声污染、大气污染、固体废物的污染等,结合这部分内容,可以增强学生社会责任感,提高对社会问题的预测、决策能力. 在物理教学中结合教材实施STS教育可采用以下形式：
（1）采用小组讨论方式.鼓励学生发表个人意见,增强他们处理问题的自信心.
（2）开展辩论.以此培养学生批判性思考能力、帮助他们探讨争议性的问题.
（3）利用传媒（电视、网络、报刊、杂志）帮助学生获取最新资料.
（4）角色扮演.将学生置于规定的情境中,使他们对这些问题的出现产生兴趣,对问题的某一方面有更深的思索.
（5）开展专题研讨.让学生遵循自己的兴趣,对某一问题依照自己的方法进行研讨.
总之.我们在教学中应结合教材,合理选择实施STS教育的内容,并灵活运用丰富多彩的教学方式和手段,这对提高学生素质和教学质量都有很大作用.
2.1.2 加强实验教学.在实验教学中实施STS教育
实验教学既能使学生深刻理解物理概念,又能使学生掌握操作技能,这些技能是他们进一步学习现代科学技术,在工农业生产中进行科学实验和技术革新的重要基础.通过实验教学可以培养学生以下几个方面的能力：①目测能力；②画图识图能力：③使用测量仪器的能力；④实验操作能力；⑤观察和分析能力.因而在教学过程中,除了要求学生认真观察每一个演示实验并做好每一个分组实验外,还应想方设法创造机会让学生从实验室走向社会.例如在做“测量平均速度”实验的基础上,带领学生到操场上测人的正常步行的速度.骑自行车的速度.并根据所测速度估算出学生每天上学时所需要的时间：在实验室组装了串、并联电路后.让学生观察教室内照明电路的线路.观察家庭电路的组装.看懂简单家用电器的原理图.训练学生根据需要设计简单电路等等.这不仅为学生提供了丰富的真实的感性认识.也为理论认识打下了基础,同时训练了学生进行科技实验的技能,培养了勤于动手、勇于实践、团结协作的精神.总之,这对提高学生的科技素质是非常有益的.
2.1.3 加强中学物理STS试题研究.提高整体素质
随着中学物理教学中实施STS教育的深入进行,对中学物理STS试题的研究就显得非常重要.近年来,有关中学物理STS试题在各级物理考试中占据了重要的地位.其分值呈逐年上升的趋势,我们就中学物理中的STS试题的题型做了浅析.其中有：①知识介绍型；②自然现象型；③日常生活型；④实际应用型；⑤实例评析型；⑥数据计算型；⑦信息迁移型等等.
结合自然、生活、科研等实际设计物理应用性试题,其题型的分类是相对的,它们互相包容,共同构建成物理应用性试题的大厦.而且随着科学、技术、社会的发展物理应用性试题的形式也要发展.应用性物理试题的共同特点是：立意新、物理条件隐蔽.要求考生对试题所展示的实际情景,进行分析判断,弄清物理图象,建立物理模型.然后运用相应的物理知识和物理规律进行解答.这不仅考查学生分析问题、解决问题的能力,更能检验出学生抽象思维的能力和理论联系实际的能力.
实践证明.我们把高中物理教学与STS教育相结合.不但没有降低教学质量,而且使教学质量明显提高,我校物理高考成绩、物理竞赛成绩均有较大提高,学生各方面能力有显著提高.
2.2 开展活动课教学
物理课外活动是综合运用所学知识.开展以学生为主体,以实践性、自主性、创造性、趣味性为主要特征的多种活动内容的课程.它是中学课程体系的重要组织部分.由于课外活动具有时间上比较充裕、形式上灵活多样、能照顾到学生的兴趣爱好等特点,从而为我们开展灵活多样的物理应用性知识拓展创造了条件.为了使物理课外活动内容系列化,并取得良好的实效.我们分别对活动课的内容、设计的基本思路以及实施的原则进行了探讨.首先我们结合教材和学生本地、本校的实际,确定活动课的内容；其次,对每次活动课进行设计,其基本思路是采取活动方案式.一个具体的活动方案包括：活动标题、活动目标、活动内容、器材准备、活动过程和活动小结等.在实践中.我们主要进行了以下几种课外活动：
2.2.1 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实用知识.我校在这方面取得许多成功的经验.比如：在新设《劳技》课程的安排中要与物理教师协调,从而在大量涉及物理知识的课程中与物理教学同步实施.如在《配电板的安装》、《自动报警的安装》等课中,学生通过实际操作,既培养了实用技能、又巩固了物理知识,真是一举两得.
2.2.2 开展“五小”活动
在课外组织学生进行小实验、小制作、小设计、撰写小论文、创办小板报,也是进行物理应用性知识拓展实施STS教育的方式之一.比如,在“内能的利用”一节.通过对学校和家庭中取暖方式的回顾与展望,引导学生决策、改进,并写出小论文；再如,由于“电冰箱”可联系的知识点较多：物态变化、压强、热传递、电功、电功率等,由工作原理到电能测定、由环境保护到节能措施.素材广泛.指导学生以板报的形式进行探讨和研究.从而将书本知识与社会话题结合起来.
开展小实验、小制作活动.将学生课堂实验和课外小实验、小制作、小发明有机地结合起来,培养学生的动手能力和创造能力.例如：引导学生利用废旧材料制作针孔照相机、潜望镜、小天平、杠杆、潜水艇、太阳能热水器等实验器材或模型；对原有的器材或装置进行改造等.
2.2.3 举办科普知识讲座
通过举办科普知识讲座,既可让学生了解物理发展的前沿和前景,又可拓宽他们的视野、展望物理知识在现代科学技术中广泛的应用.同时提高学生的科学素养、创新精神与积极的科学情感、态度与价值观.
2.2.4 用多种媒体传播信息
讲授法是过去应试教育的一件“法宝”.但随着社会对实用人才的需求.迫使教育向素质教育转变,这就要求我们不仅从思想上进行更新.更应从方法和手段上加以改进.利用多媒体是我们进行物理教学中应用性知识拓展的研究必要的手段.我们的做法是：随时采用现代教育技术,适时观看教学录像,定时走进微机室.比如：电视台的《不可能的任务》和《趣味小实验》等节目,在教师的安排和引导下成为学生们非常感兴趣的“课外读物”. 2.3 开展社会实践活动——参观与学习,调查与研究,实践操作
物理教学中实施STS教育的最终目的之一就是培养学生正确运用知识解决实际问题的能力和社会决策能力.为了使学生能学以致用,充分显示他们的才华.我们在开展课外活动课的基础上,有目的、有计划地开展了社会实践活动.新大纲中关于教学目的的规定中,知识与知识应用列为同等重要的地位.这就要求我们在教学过程中注重理论联系实际,注重知识的实用性教育.为此.我们采取了以下做法：
2.3.1 收集与整理
要求学生按章节用物理知识和规律考察身边相应的物理现象和事物,并由专题小组收集整理,与知识过关同步进行.比如,有位学生回家看到母亲把孵化一段时间的鸡蛋放到盛水的盆中观察和检验,他起初大惑不解.便写了篇观察记录.并经小组讨论弄懂了其中的奥妙,事后他在日记中风趣地写道：“原来我母亲也懂得运用物理知识呢!”
2.3.2 参观与学习
结合各地实际.将学生带出校门,进行实地考察,也是改进教学行之有效的一种方法.例如学习了能源的开发和利用以后.组织学生参观太阳能和运用红外线综合加热沥青装置等：学习了发电机以后.组织学生参观新安江电厂.使学生了解各种能源的开发和利用,懂得开发新能源.在学习了环境污染与保护后,组织学生到油漆厂、水泥厂、造纸厂、木材加工厂等进行访问,使学生切身体会到大气污染、水污染、噪声污染给人们带来的危害,增强社会责任感.
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.3 调查与研究有些知识规律,在课堂上反复讲、多次练,其效果不如学生在实践中认识的效果好.比如电学中关于“路灯、小彩灯”的知识.学生在实际调查研究后.对它们的连接方式和工作情况有了较为深刻的印象.例如：学生学习了安全用电后,要求学生调查家庭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.再如《内能》一章中.关于“灌水育秧”的问题,学生在经过社会调查后,不但加深了对其中道理的理解.而且加深了对物理知识的有用性的认识.
2.3.4 实践操作
例如：安装家庭照明电路,修理各种电器,改造家庭炉灶,以达到节能的目的等.为了使学生的社会实践活动落到实处.取得实效,必须坚持乡土化原则.因为社会实践活动的实施,要受到物质条件的制约,如设施、场地、图书资料、实验器材等.参观、访问、实践操作等都要有相应的接收单位.要解决这些问题,最有效的途径是因地制宜,从实际出发,根据本校的条件、本地区的特点开展活动,充分调动和利用社会力量.加强学校与工厂、农村、部队、社会服务部门的联系,发挥社区优势.争取家长的支持.建立校外活动基地.由于我们树立了事在人为的思想观念,充分发挥主观能动性.破除了物质条件的限制,使社会实践活动取得了明显实效.
2.4 编写STS教材——基于学生不同层次需要,选择STS内容编写校本教材
物理教材虽然为我们提供了广泛的进行中学物理教学中实施STS教育的内容,但由于教学内容、时间等因素的制约及教材的相对稳定性与科技高速发展之间的矛盾,决定了教材中不可能反映很多的进行中学物理教学中实施STS教育内容.所以我们在搞好课堂渗透的基础上,结合教材内容和本地实际情况.组织教师编写专门实施STS教育教材供学生选修.STS教材与以广泛性见长的物理教材相比,其STS教育在具有较大选择性的同时更具层次性.这种层次性主要表现在以下两个方面：
（1）可以根据学生的科技素质、兴趣、爱好等.安排适合不同层次学生需要的STS教育内容.
（2）由于STS教材在时间安排、内容选择及实验场地等方面所具有的灵活性,可以弥补课堂教学中零星渗透的不足.能够集中精力和时间就有关问题进行一些较深层次的讨论研究.例如：我们编写了《超声波及其应用》、《纳米技术及其应用》、《关于地磁场》、《》、《超导体、超导技术及其应用》等资料.这样就将学生的视野从书本延伸到书外,从学校延伸到社会,从基础物理延伸到现代科技前沿.
在编写STS教材时.要注意层次恰当,既要有别于课堂渗透中的“毛毛雨”.又要防止不顾学生接受水平一味追求高、精、尖的倾向,把握“广、新、浅”的原则,努力通过深入浅出、生动具体的讨论,促进层次性与实效性的和谐统一.
高中物理课程标准明确规定,要落实课题研究.这是全面培养学生综合运用所学知识的能力、收集和处理信息的能力、分析和解决问题的能力、语言文字表达能力以及团结协作能力的重要环节.实践的过程中,我们必须加强研究性学习,因为它是培养学生创新精神和创造能力的最好途径.长期以来,我们学生的主要学习模式是“听讲、看书、做练习、考试”,几乎与生动的实践隔绝,在这样情况下.培养出来的人的知识能力结构十分不完善.科学素养比较差.这对学生的发展十分不利,将使他们难以面对未来社会的挑战.因此,改变被动的学习模式,已成为亟待解决的问题.加强研究性学习,正是改革这种状况的途径,在研究的过程中,从学生生活和社会生活中选择研究专题,把物理知识与现代生活、社会生产、科学技术广泛的联系起来进行探索,通过亲身实践获取直接经验,使他们受到科学作风的熏陶,掌握科学研究方法,提高科学研究能力,养成科学的态度和精神.从而最终达到全面提高学生科学素养的目标.
综合以上四种教学形式开展中学物理教育中实施STS教育.我们构建STS教育教学模式,以便使物理教学与STS教育有机结合.
（1）同步实施两个计划.即以中学物理教学大纲和教学计划为主线.结合教材及我校实际以及高中生心理、智力特征,制定与物理教学同行的STS教育计划为补充,全面安排物理教学.
（2）恰当运用三种课型.根据两个教学计划、教材内容特点和学校实际,将课堂教学、科技活动和社会实践活动优化组合,形成广阔的、多功能的物理教学空间.
（3）做好四个结合,做到物理知识教学与科学技术、社会实践相结合,物理学科教学与其它学科相结合.教学活动与社会实践活动相结合.学校与家庭社会相结合.
3.开展STS教学实践调查结果分析
针对国内一百多所中学的理科学生,开展STS教学实践前后学生的三个调查情况看,针对STS教育活动的兴趣,有近81%的学生表示喜欢.特别是针对高一学生就物理学习能力水平量表与物理学习焦虑程度水平量表的前后测调查统计分析结果看.呈现了学生在物理学习兴趣上前后测差异显著,学生普遍对物理学习的兴趣提高,其自觉主动学习占了主要成分.其次,学生在学习能力上,前后测呈现显著差异.即通过STS教学活动的开展.学生的自主学习能力得以提高,学生学习物理的焦虑水平也由42.65降低为34.59,呈显著差异.
在对学生的个案访谈中,我们也可以看到学生在物理学习兴趣与学习能力方面的提高、学习焦虑的降低等.
在后一阶段的研究与实践中,不管是基于HPS的视角还是SSI议题的引入,其目标都是通过STS教育实施促进中学物理教学的改革,聚焦于师生对科学本质的理解与科学素养的提升.因而,教学实践的成果需要评价师生对科学本质的理解——基于对师生的“科学本质观量表”的前后测调查分析（其中“科学本质观调查”量表采用MeComas对科学本质的内涵界定进行设计.预测的α为0.746.满足Nunnally于1978年提出的“内部一致性”标准）.测量总体而言,学生就关于科学知识、科学结论与科学家的科研活动的关系、科学、技术与社会的关系、科学定律与科学理论的区别等科学本质内涵认识模糊.这些对科学本质的认识有待通过科学（物理）教学中开展STS教育（包括STS教学模式的开发、STS内容或SSI议题的选择等）得到改善与提高.
后测的访谈中涉及的三个开放题,主要呈现科学是发展的、科学的主观性与客观性、科学、技术与社会的关系等科学本质内涵.对于第一个问题.学生与教师基本认识到随着科学技术的发展或对原有证据的重新解释.人们对事物的认识也会发生变化.对于第二个问题,学生与教师基本都能认识到对同一科学事实.不同科学家可能会有不同的解释,并能分析不同解释存在的原因.特别是针对“科学、技术与社会的关系”这一层面的认识,STS内容与SSI议题的教学.多数学生认同科学研究受到社会的影响.认为科学研究一方面需要社会的支持,另一方面科学对社会产生的影响是多方面的、复杂的.
（栏目编辑 赵保钢）