基于核心素養的STSE理念下物理課堂教學設計與實施
——以《時間位移》為例

●李 銘牛 昱張海豐吳云飛

一、研究背景

STSE分別指科學、技術、社會、環境，而STSE教育理念自然是STSE的拓展，主要強調多方面、多角度之間的相互關系，也尤為強調科學知識與思想在技術革新、社會生產力、社會發展和生活環境中的作用，是物理教育領域中的一個嶄新的理念和思想。

STSE教育理念重視學生為教育的主體，主張用學生日常生活中積累的經驗以及常見的生活現象為出發點構建學生的物理知識框架，學生由此而學到的知識更加具有生命力和實際意義。學生也更能體會到物理無處不在，進而越發主動地參與到物理學習中來，參與社會實踐，能夠更好地運用知識，更不會忽視科學對技術、社會、環境所帶來的影響。

而我國的STSE教育正處于起步發展階段，可參考的案例較少，本文以“時間位移”為例，將物理核心素養與STSE教育理念貫穿整個教學過程，幫助學生建構新知識框架，爭取在后續的研究中能提供有利素材。

二、教學內容的核心素養

本節課與第一節質點，參考系的知識點相結合，為下一步學習速度奠定基礎，位移時間圖像更是巧妙地用數學知識來解決物理問題，也與STSE教育理念不謀而合，打點計時器的學習也為后續學習中與時間相關的實驗打下基礎。學習過程中，通過列舉一些生活中的例子，將知識點與社會巧妙結合，使學生更能感受物理與生活息息相關。

三、教學設計思路

本節課的教學設計，學生處在高中學習的初始階段，從初中過渡到高中這種強度大的學習生活中來存在著不適應。但學生的日常生活中對時間這個概念肯定更為熟悉，但是要在此節課的學習中與時刻的概念作出區分，如第幾秒，幾秒末等時間時刻問題，學生更易與生活中的時間搞混。路程是中學所學習的知識點，學生更為熟悉，在此節課中，要解析位移與路程的差別，講解位移的普適性含義。本節知識點較多，在作出教學設計時要更多地根據學生的認知水平以及心理，設好梯度并鑿實基礎知識點，課程中更要注意把握課堂節奏。

爭取能讓學生通過此節課的學習學會用科學思維方式看事物，能準確指出過程量與狀態量，可以用圖象來描述物體的運動，熟悉位移——時間圖象，體會作為物理學習和研究工具的數學知識的解題效率及知識結構體系的嚴謹。課程進行的過程中，可以對班級學生進行分組，讓各小組有充分的對問題進行交流討論，并能聯系實際引出時間、時刻、位移、路程等物理概念在生活中的意義及體現，讓學生學會抽象問題形象化，用科學的思維思考萬物，養成良好的科學表述習慣（課時安排：2學時）。

圖1教學過程流程圖

四、教學過程

（一）提出生活中常見的問題導入新課

1.說一說同學們對時間時刻的理解，生活中什么是時間的浪費，什么是時刻？

2.說一說玩王者榮耀時，走三個分路時哪個分路花費的時間更長？

3.設計意圖：體現出STSE教育理念中學生的主體地位，創建常見的生活情景或提出生活中常見的問題，更能讓學生們體會到物理貫穿生活，利用學生愛玩的游戲設置問題，更能吸引學生注意力，提高學生的學習興趣。

（二）通過多媒體教學學習物理概念

1.通過PPT中列舉的生活中經常提及時間以及一些時刻對學生提問，用對比的方法突出二者的區別，引出定義，加深學生的理解。

（1）時刻：就是時間點。在時間數軸上對應的點。

（2）時間：即時間間隔，是兩個時刻之間的間隔。

（3）常用單位：分鐘（min）、小時（h）、秒（s），國際制單位：秒。

（4）時間軸：用時間數軸表示時間和時刻。

（5）坐標系：為了精準的描述位置，進而引入坐標系，常用的坐標系有一維坐標系，平面直角坐標系和空間坐標系。

教師在講述知識點后伴隨幾道練習題。

2.設計意圖。明確物理概念使學生更能從物理學角度對時間與時刻進行區分，并且可以糾正學生在生活中的一些錯誤判斷。培養學生們科學嚴謹的態度。通過練習題，學生能夠學以致用，清楚地辨析時間與時刻，聯系生活實際尋找練習題，更突出了物理從生活中來，又回歸到生活中去的特點，也符合STSE的教育理念。而練習這幾個關于時間的習題后，也更能為之后概念的學習打下基礎。

3.教師播放關于衛星定位的相關視頻，學生觀看并舉出衛星和全球定位系統在生活中的用處。播放王者榮耀的比賽視頻，分析選手走的路線圖，分組討論后問學生的感悟，而后引入新知識點。

（1）位移的定義：由初位置指向末位置的有向線段。

（2）位移的物理意義：表示物體位置變化的物理量。

（3）常用單位：千米（km）、米（m）、厘米（cm）......國際制單位：米（m）。

4.設計意圖。學生通過觀看衛星定位系統及我國自主研發的北斗系統等相關視頻，不僅可以體會到位置等物理知識，更能體會到我國的強大，感受祖國科技的進步，實現科技自信！而后通過觀看王者榮耀的比賽視頻，不僅能夠活躍課堂氣氛，更能夠吸引學生眼球，刺激學生產生濃厚的學習興趣，更能充分理解路程與位移的不同之處。通過分組討論得出結論的方法將學生的主體地位得以充分的體現，更符合STSE的教育理念。

（三）通過板書板畫向學生講授新的物理知識

圖2某物體的始末位置

1.例題講解：某物體的初末位置（如圖2），假設物體由A位置運動到B位置，位移的大小和方向如何？如果從B位置運動到A位置呢？位移大小和方向和之前比較有變化嗎？

學生對此題的答案標志著新物理概念的引入。

（1）矢量：既有大小又有方向的物理量。

（2）標量：只有大小沒有方向的物理量。

圖3位移與時間圖像

對于矢量的大小只對絕對值進行比較，正負表示的是方向，與標量的正負號有本質上的區別。同時，還要讓學生明白，不是所有有方向的量都是矢量，如電流。

2.設計意圖。位移是高中階段接觸到的第一個矢量，通過位移與路程的對比學習，學生理解路程與位移的區別的同時，更能了解到高中物理相對于初中物理更為嚴謹的特點。體會嚴謹的學習態度。在黑板上作圖，注意規范性。

（1）物理意義：描述物體位置隨時間變化的圖像。

（2）看橫縱坐標：明確其物理意義，確定單位；

（3）看斜率（后續學習中詳細介紹斜率）；

（4）看交點含義：位置相同即相遇。

3.設計意圖。運用數學圖像解決物理問題是物理解題中的常用手段，也能體現出STSE教育理念中結合多學科解決物理知識的觀點，這種數據處理的方式使得物理解題更為便利，也更能描述出物體的運動狀況。

（四）運用實驗傳授新知識

教師指導學生閱讀課本，讓學生熟悉打點計時器的構造以及各部分名稱。介紹打點計時器的操作步驟：一固二穿三啟動。介紹具體實驗步驟，學生分好小組，按步驟開始各組實驗。

1.位移和時間的測量。注意事項：復寫紙不能裝反,每使用完一條紙帶,應對復寫紙的位置進行調整,若點跡不夠清晰,應考慮更換復寫紙。紙帶應捋平,減小摩擦,紙帶與打點計時器需垂直,從而起到減小誤差的作用。使用打點計時器,應先接通電源,待打點計時器穩定后再放開紙帶。

各小組分享實驗結果，分析物體的運動情況：

（1）紙帶點跡均勻，表明物體做勻速直線運動。

（2）紙帶點跡間距離逐漸增大，表明物體做加速運動。

（3）紙帶點跡間距離逐漸減小，表明物體做減速運動。

2.設計意圖。通過分組實驗的方式，不僅能使學生快速活躍起來，還能培養學生的動手能力以及實事求是的科學態度。分組合作實驗這種方式也使得STSE教育理念進一步走入中學物理課堂。

（五）布置作業鞏固知識

1.完成課后習題；尋找其他的計時裝置；整理筆記。

2.設計意圖：筆記的整理以及課后習題的完成可以很大程度上幫助學生掌握所學的知識點，并能熟練運用。在尋找其他計時裝置時，不免要查閱資料，查閱資料的過程中，學生更能體會到物理的發展為我們的生活帶來的便利，體會到物理知識在我們的生活中無處不在。

五、小結及反思

基于STSE的基礎上對時間位移這一節課進行了教學設計，發現在此基礎上的教學設計更加符合新課改背景下對于學生核心素養養成的要求。對教學、課標和資源都進行了相對應的補充，教學過程對于教師來講也更順手，不再拘泥于課本上的形式和目的，導入的形式也更為新穎，結合實際的導入也更能讓學生體會到物理在生活中的應用，新穎的上課形式不僅能牢牢抓住學生的眼球，更能使知識結構更容易被學生理解。但現階段STSE教育理念在我國仍然處于試驗階段，還需要更多的實踐和改變來使它更完善，更適合我國國情。