小議高中物理教學(xué)中STS教育的滲透策略

王進(jìn)

新課標(biāo)倡導(dǎo)高中物理教學(xué)應(yīng)該讓學(xué)生“從生活走進(jìn)物理，再?gòu)奈锢碜哌M(jìn)社會(huì)”。這一理念與STS教育的相關(guān)理論不謀而合。什么是STS教育呢？STS教育就是教學(xué)中突出科學(xué)、技術(shù)和社會(huì)三者的聯(lián)系，強(qiáng)調(diào)在教學(xué)中讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到物理知識(shí)對(duì)科技進(jìn)步和社會(huì)發(fā)展的影響。那么，怎樣在物理教學(xué)中滲透STS教育呢？筆者認(rèn)為可以從以下幾個(gè)方面著手。

1以物理學(xué)史為素材實(shí)施STS教育

物理學(xué)史記錄的是物理學(xué)發(fā)展的歷程，蘊(yùn)含著豐富的科學(xué)精神以及人文精神，可以從中發(fā)掘很多STS教育的素材。科學(xué)精神在物理學(xué)史中的體現(xiàn)得非常之廣泛，充分加以利用能培養(yǎng)學(xué)生堅(jiān)持真理、敢于質(zhì)疑、銳意進(jìn)取、注重實(shí)驗(yàn)和團(tuán)隊(duì)合作的科學(xué)素質(zhì)；物理學(xué)史中的人文精神是指物理學(xué)家在進(jìn)行科學(xué)探究過(guò)程中對(duì)人生價(jià)值的領(lǐng)悟以及科學(xué)價(jià)值的思考。由遠(yuǎn)古人類(lèi)對(duì)大自然的頂禮膜拜，到對(duì)自然規(guī)律的探索和認(rèn)知；由人類(lèi)對(duì)自然界的大肆掠奪，到人們對(duì)自然的重新認(rèn)知并探尋和諧發(fā)展之路，這一切都伴隨著物理學(xué)者研究過(guò)程中不斷的總結(jié)和反思，有著豐富的人文內(nèi)涵。在人類(lèi)認(rèn)知不斷進(jìn)步的過(guò)程中，物理學(xué)界的每一項(xiàng)重大突破都給人類(lèi)社會(huì)的進(jìn)步和發(fā)展產(chǎn)生強(qiáng)大的推動(dòng)作用，當(dāng)然人類(lèi)在享受科技進(jìn)步所帶來(lái)的紅利的同時(shí)，也吞下任意妄為所導(dǎo)致的惡果：環(huán)境污染、水土流失、地質(zhì)災(zāi)害、生態(tài)失衡、核泄漏危機(jī)等等都對(duì)人類(lèi)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展帶來(lái)負(fù)面的影響。因此，教師在教學(xué)中通過(guò)物理學(xué)史進(jìn)行STS教育的時(shí)候，要引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)到科技發(fā)展這把“雙刃劍”的兩面性，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)科技文化的同時(shí)，能關(guān)注科技發(fā)展與社會(huì)進(jìn)步的關(guān)系，把握物理學(xué)科的人文價(jià)值，進(jìn)而幫助學(xué)生構(gòu)建正確的價(jià)值觀(guān)、人生觀(guān)和世界觀(guān)。

例如，在《行星的運(yùn)動(dòng)》一節(jié)的教學(xué)中，和學(xué)生回顧人類(lèi)宇宙觀(guān)的構(gòu)建歷程。給學(xué)生提供一段有關(guān)布魯諾的文字素材，讓學(xué)生自我閱讀，并對(duì)其中的人文精神進(jìn)行感悟，激起他們崇尚科學(xué)、堅(jiān)持真理的信念。

2通過(guò)買(mǎi)驗(yàn)演示來(lái)開(kāi)展STS教育

實(shí)驗(yàn)是教師引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)物理規(guī)律和分析物理問(wèn)題的有效手段。實(shí)驗(yàn)為學(xué)生提供了較為真實(shí)的物理情境，讓他們能通過(guò)設(shè)身處地地觀(guān)察而獲得最為直接而真實(shí)的感性認(rèn)知，有助學(xué)生概念的認(rèn)識(shí)和規(guī)律的發(fā)現(xiàn)，而且很多實(shí)驗(yàn)還拉近了理論和實(shí)際的距離，鍛煉了學(xué)生的發(fā)散思維。通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行STS教育時(shí)，可以將物理學(xué)上某些技術(shù)性的應(yīng)用以實(shí)驗(yàn)的方式搬到課堂上，以此鍛煉學(xué)生運(yùn)用物理知識(shí)解決生活實(shí)際問(wèn)題的能力，讓學(xué)生感受到物理不是陽(yáng)春白雪，它和我們的生活如此貼近。

例如，講解《傳感器的應(yīng)用》這一節(jié)時(shí)，筆者拿著一個(gè)電飯鍋進(jìn)入教室（內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖l所示），以此和學(xué)生分析電飯鍋里的溫控原理。

筆者會(huì)和學(xué)生通過(guò)對(duì)煮飯過(guò)程的具體操作，來(lái)熟悉溫控裝置的工作原理：（1）觸點(diǎn)就是一組開(kāi)關(guān)，通過(guò)接線(xiàn)螺絲實(shí)現(xiàn)對(duì)加熱電路的控制。常態(tài)下是斷開(kāi)的，按下開(kāi)關(guān)按鈕的動(dòng)作，通過(guò)轉(zhuǎn)軸，左邊發(fā)生了兩個(gè)分解動(dòng)作：觸點(diǎn)接通，加熱電路開(kāi)始工作；最左側(cè)的永磁鐵上頂后與常溫下的感溫磁體相吸，使加熱電路保持接通；（2）水因?yàn)榧訜岫序v，但是其溫度會(huì)限定在100℃，因此感溫磁體依然呈現(xiàn)鐵磁性，從而保持和永磁體的吸附狀態(tài)，也就保持加熱的繼續(xù)，使得米飯得以煮熟；（3）當(dāng)米飯中的水分被吸收之后，鍋底的米飯逐漸要起鍋巴時(shí)，也就使得溫度超過(guò)100℃，進(jìn)而突破感溫磁體的居里點(diǎn)，使其失去鐵磁性，則原本壓縮的彈簧將永磁體下推，進(jìn)而使得觸點(diǎn)分離，停止加熱。三個(gè)步驟講清電飯鍋溫控原理之后，教師提出幾個(gè)問(wèn)題：①煮飯時(shí)，只是將米洗凈之后倒入鍋中，不做其它操作，飯能熟嗎？②用久之后的電飯鍋出現(xiàn)彈簧因老化而失靈的情況，對(duì)煮飯有沒(méi)有影響？③能用電飯鍋燒水嗎？對(duì)于這三個(gè)很實(shí)際化的問(wèn)題，學(xué)生結(jié)合有關(guān)知識(shí)討論起來(lái)熱火朝天，當(dāng)他們將問(wèn)題解決的時(shí)候，也就是徹底掌握知識(shí)的時(shí)候。

3通過(guò)習(xí)題講解來(lái)開(kāi)展STS教育

習(xí)題是幫助學(xué)生對(duì)概念和規(guī)律進(jìn)行深化認(rèn)識(shí)的工具。隨著新課改的不斷深入，當(dāng)前的物理習(xí)題已經(jīng)不再僅僅只是一個(gè)問(wèn)題，完整的物理題目必須要有一個(gè)基于真實(shí)物理事實(shí)的情境。而很多時(shí)候，物理情境的構(gòu)建就是依托物理知識(shí)在生產(chǎn)生活中實(shí)際應(yīng)用來(lái)進(jìn)行的。很多高考題更是與實(shí)際密切相連，將時(shí)下的科技熱點(diǎn)和社會(huì)話(huà)題滲透到物理題目中，例如，霧霾現(xiàn)象中的PM2.5，核磁共振，遠(yuǎn)距離輸電等等都可以在高考題中找到他們的身影。因此通過(guò)物理習(xí)題的練習(xí)不僅可以加深學(xué)生知識(shí)和概念的理解，也讓學(xué)生看到物理知識(shí)學(xué)有所用的魅力。

例1 當(dāng)今社會(huì)，水資源短缺是一個(gè)不容忽視的問(wèn)題。作為一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，我國(guó)政府一直注重農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的用水問(wèn)題，并一再加大對(duì)應(yīng)方面的技術(shù)投入。有的地區(qū)已經(jīng)開(kāi)始使用轉(zhuǎn)動(dòng)噴水技術(shù)，具體裝置如圖2所示。已知出水口距離地面的高度是h，地面以下深度為H的水泵與它直接相通。出水口將水以相同大小的速度水平噴出，若每分鐘噴出水的質(zhì)量為m，噴出水的落點(diǎn)半徑大小為10h，水泵的工作效率為η，忽略空氣阻力的影響。求解：（1）水被出水口噴出時(shí)的初速度；（2）地下水泵每一分鐘里對(duì)水所做的功；（3）地下水泵的電動(dòng)機(jī)的輸出功率的最小值。

設(shè)計(jì)意圖本題講的就是物理知識(shí)和技術(shù)的聯(lián)系，還放在了水資源嚴(yán)重短缺的中國(guó)社會(huì)這樣一個(gè)大背景下，正是STS教育的充分體現(xiàn)。STS教育的實(shí)質(zhì)就是要學(xué)生了解到物理科學(xué)與技術(shù)、物理科學(xué)與社會(huì)的關(guān)系。在本題的評(píng)講過(guò)程中，教師要有意識(shí)地引發(fā)學(xué)生對(duì)當(dāng)前某些社會(huì)問(wèn)題的思考和討論，如水資源危機(jī)等等，同時(shí)讓學(xué)生從決策者角度來(lái)思考怎樣應(yīng)對(duì)這些問(wèn)題，以此來(lái)增強(qiáng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感，幫助他們樹(shù)立起正確的人生觀(guān)。

例2 某種變速自行車(chē)，有六個(gè)飛輪和三個(gè)鏈輪，如圖3所示，鏈輪和飛輪的齒數(shù)如表1所示，前、后輪直徑均為660 mm，人騎該車(chē)行進(jìn)的速度為4 m/s時(shí)，腳踩踏板做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的角速度最小值約為多少？

設(shè)計(jì)意圖變速自行車(chē)對(duì)于高中生而言是“稀罕物”，也有很多學(xué)生擁有，但是這么熟悉的物品與物理學(xué)習(xí)有什么關(guān)系呢？這樣問(wèn)題情境的設(shè)置比起我們?cè)O(shè)置2種傳動(dòng)模型，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)傳動(dòng)模型進(jìn)行分析要有價(jià)值的多，更能激發(fā)學(xué)生的思維，例如，學(xué)生會(huì)聯(lián)系自行車(chē)的行進(jìn)實(shí)際進(jìn)行思考，很自然地聯(lián)系到自行車(chē)行進(jìn)的速度與前、后輪邊緣的線(xiàn)速度相等，繼而找到后輪邊緣的線(xiàn)速度大小，然后再去觀(guān)察發(fā)現(xiàn)后輪和飛輪具有角速度相等，如此一來(lái)分析變得越來(lái)越全面，最終實(shí)現(xiàn)問(wèn)題的解決，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)習(xí)的興趣。高中物理教學(xué)中實(shí)施STS教育能讓學(xué)生在學(xué)習(xí)物理知識(shí)的同時(shí)，也充分感悟到科學(xué)精神和科學(xué)價(jià)值，能了解到物理知識(shí)和生活生產(chǎn)實(shí)際的聯(lián)系，從而進(jìn)一步認(rèn)清物理概念和規(guī)律的本質(zhì)，而這一切都有助于學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的提升，這也正是我們物理教師的追求。