基于STSE教學(xué)理念的粵教版高中物理教學(xué)研究

【摘要】本文探討基于STSE（科學(xué)、技術(shù)、社會、環(huán)境）教學(xué)理念的粵教版高中物理教學(xué)策略，明確STSE教育在高中物理教學(xué)中的實施目標(biāo)，包括模塊化發(fā)展和核心素養(yǎng)的培養(yǎng).設(shè)計理念以新課標(biāo)需求、社會發(fā)展需求和STSE理念為指導(dǎo)，提出具體的教學(xué)策略.通過將物理知識與生活實際相結(jié)合、開展實踐活動和融合科學(xué)素養(yǎng)等方式，激發(fā)學(xué)生的社會責(zé)任感和實踐意識，提升他們的解決問題能力.

【關(guān)鍵詞】STSE教學(xué)理念;高中物理;教學(xué)策略

隨著全球教育理念的不斷進(jìn)步和社會對綜合素養(yǎng)的日益重視，STSE（科學(xué)、技術(shù)、社會、環(huán)境）教學(xué)理念應(yīng)運而生，并成為教育改革的重要方向.在高中物理教學(xué)中，傳統(tǒng)的知識傳授模式往往忽視了科學(xué)與社會的實際聯(lián)系，導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和實際應(yīng)用能力不足.粵教版高中物理教材是我國高中物理教學(xué)的重要資源，而如何將STSE理念有效融入其中，成為提升教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生綜合素養(yǎng)的關(guān)鍵問題.

1 高中物理教學(xué)STSE教育的實施目標(biāo)

1.1 以STSE教育理念為導(dǎo)向，實現(xiàn)教學(xué)的模塊式發(fā)展

STSE教育理念強調(diào)科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、社會（Society）和環(huán)境（Environment）的綜合融合，要求在高中物理教學(xué)中實現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的模塊式發(fā)展.這種模塊化設(shè)計，要求教師將物理知識與現(xiàn)實生活中的技術(shù)應(yīng)用、社會問題和環(huán)境挑戰(zhàn)緊密結(jié)合[1].例如，教師圍繞“力學(xué)”模塊設(shè)計課程，講解牛頓定律和機械能守恒等基本概念，引入與技術(shù)相關(guān)的應(yīng)用場景，如汽車安全設(shè)計中的力學(xué)原理、風(fēng)力發(fā)電機的設(shè)計等.在社會和環(huán)境模塊中，教師引導(dǎo)學(xué)生探討物理現(xiàn)象對社會發(fā)展的影響，以及如何通過物理知識解決環(huán)境問題，如怎樣減少能源消耗或應(yīng)對氣候變化.

1.2 以STSE教育理念為抓手，提升學(xué)生的物理核心素養(yǎng)

STSE教育理念在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用，旨在促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的全面提升.物理核心素養(yǎng)包括科學(xué)物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和科學(xué)態(tài)度與責(zé)任.以STSE理念為抓手，開展多樣化的教學(xué)活動和項目，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和自主探究精神.例如，在學(xué)習(xí)“電磁學(xué)”模塊時，教師安排學(xué)生進(jìn)行實際的電路設(shè)計實驗，鼓勵他們探討如何利用電磁技術(shù)解決日常生活中的問題，如設(shè)計節(jié)能燈具或優(yōu)化電池使用方式.教師引導(dǎo)學(xué)生分析電磁技術(shù)對社會和環(huán)境的影響，如電子垃圾處理和資源回收等.學(xué)生掌握物理知識和技術(shù)技能，認(rèn)識到技術(shù)應(yīng)用對社會和環(huán)境的影響，提高他們的社會責(zé)任感和環(huán)境意識.總之，將STSE理念融入教學(xué)中，有助于全面提升學(xué)生的物理核心素養(yǎng)，使其在未來的學(xué)習(xí)和生活中能更加有效地運用所學(xué)知識應(yīng)對各種挑戰(zhàn).

2 高中物理教學(xué)落實STSE教育的設(shè)計理念

2.1 以落實新課標(biāo)需求為基準(zhǔn)

落實新課標(biāo)需求是高中物理教學(xué)設(shè)計的基礎(chǔ).新課程標(biāo)準(zhǔn)強調(diào)了學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)以及學(xué)科知識的實際應(yīng)用.在這一背景下，STSE教育理念為物理教學(xué)提供了新的方向.新課標(biāo)要求物理教學(xué)不僅要關(guān)注學(xué)科知識的傳授，還要注重學(xué)生科學(xué)探究能力、創(chuàng)新能力和解決實際問題的能力的培養(yǎng).因此，教學(xué)設(shè)計必須圍繞新課標(biāo)的核心目標(biāo)展開，融入STSE理念，通過模塊化設(shè)計和情境導(dǎo)入，使課程內(nèi)容與新課標(biāo)的要求緊密結(jié)合[2].例如，在教學(xué)“光學(xué)”模塊時，教師不僅要講解光的傳播和折射等基本原理，還要設(shè)計實驗和項目，讓學(xué)生探索光學(xué)技術(shù)在現(xiàn)代社會中的應(yīng)用，如光纖通信和激光技術(shù)等.這樣不僅能符合新課標(biāo)對科學(xué)探究和技術(shù)應(yīng)用的要求，也能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和自主探究精神，提高他們的綜合素養(yǎng).

2.2 以適應(yīng)社會發(fā)展需求為方向

適應(yīng)社會發(fā)展需求是高中物理教學(xué)設(shè)計的重要方向.隨著科技進(jìn)步和社會變革，物理學(xué)科的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴展，物理知識的實際應(yīng)用成為教育的重要目標(biāo).STSE教學(xué)理念的應(yīng)用正是為了解決社會發(fā)展的實際問題，其將物理知識與社會需求緊密結(jié)合，提升學(xué)生的實際應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力.在教學(xué)設(shè)計中，教師結(jié)合社會熱點問題和科技前沿，如智能交通、綠色能源等，設(shè)計相關(guān)的教學(xué)活動和項目.例如，在學(xué)習(xí)“熱學(xué)”模塊時，教師組織學(xué)生研究節(jié)能技術(shù)和可再生能源的應(yīng)用，探討如何利用物理知識解決能源危機和環(huán)境污染問題.教學(xué)關(guān)注知識的傳授，注重培養(yǎng)學(xué)生對社會需求的敏感度和問題解決能力，以使其更好地適應(yīng)社會發(fā)展的要求.

2.3 以契合STSE教育理念為主旨

契合STSE教育理念是高中物理教學(xué)設(shè)計的核心主旨.STSE教育理念強調(diào)科學(xué)、技術(shù)、社會和環(huán)境的綜合視角，要求物理教學(xué)不僅關(guān)注科學(xué)知識的傳授，還要培養(yǎng)學(xué)生的綜合素養(yǎng)和實際應(yīng)用能力.在教學(xué)設(shè)計中，教師應(yīng)以STSE理念為主線，將科學(xué)知識與技術(shù)應(yīng)用、社會責(zé)任和環(huán)境保護(hù)等方面相結(jié)合.例如，在教學(xué)“電磁學(xué)”模塊時，教師引導(dǎo)學(xué)生探討電磁技術(shù)在社會生活中的應(yīng)用，如醫(yī)療設(shè)備中的磁共振成像技術(shù)；同時分析電磁技術(shù)對環(huán)境的影響，如電子垃圾的處理問題.通過這種綜合性的教學(xué)設(shè)計，學(xué)生不僅掌握了物理學(xué)科的基本知識，還認(rèn)識到技術(shù)應(yīng)用對社會和環(huán)境的影響，能培養(yǎng)他們的綜合思維能力和社會責(zé)任感.契合STSE理念的教學(xué)設(shè)計能提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，使其在未來的學(xué)習(xí)和生活中更加有效地應(yīng)對各種挑戰(zhàn).

3 基于STSE教學(xué)理念的粵教版高中物理教學(xué)策略

3.1 與生活實際結(jié)合，激發(fā)學(xué)生的社會責(zé)任感

在物理教學(xué)中將STSE理念與生活實際結(jié)合，能有效激發(fā)學(xué)生的社會責(zé)任感.將物理原理應(yīng)用于真實世界的問題中，學(xué)生能更好地理解知識，還能意識到這些知識在社會中的重要作用[3].

例如 以牛頓定律為例，牛頓第一定律也稱為慣性定律，描述了物體在沒有外力作用下保持靜止或勻速直線運動的狀態(tài).教師分析日常生活中的例子來講解這一原理，例如在高速公路上汽車急剎車時，車內(nèi)乘客會因慣性繼續(xù)向前移動.再由這種現(xiàn)象引入汽車安全設(shè)計的話題，如安全帶的作用，并討論汽車安全帶如何提供向后的摩擦力來減小慣性帶來的危險.這樣學(xué)生不僅理解了物理原理，還認(rèn)識到安全設(shè)計在保護(hù)人們生命中的重要作用，激發(fā)他們的社會責(zé)任感.

牛頓第二定律描述了物體的加速度與施加在其上的外力成正比，與物體的質(zhì)量成反比.教師討論日常生活中的運動現(xiàn)象來講解這一原理，例如在運動員比賽中，如何提高力量和技術(shù)來加速跑步.還引入實際應(yīng)用，如運動裝備的設(shè)計，探討如何改進(jìn)運動鞋和運動器材來減少運動傷害.這些討論，讓學(xué)生意識到物理知識在提升運動表現(xiàn)和保障運動安全中的應(yīng)用，增強他們對運動科學(xué)的社會責(zé)任感.

牛頓第三定律也稱為作用與反作用定律，其指出每個作用力都有一個大小相等、方向相反的反作用力.教師解釋日常生活中的相互作用來講解這一原理，如人走路時腳對地面的作用力與地面對腳的反作用力.進(jìn)一步地，探討如何將這一原理應(yīng)用于環(huán)保技術(shù)，例如設(shè)計更高效的水下推進(jìn)器來減少海洋污染.這種方式，讓學(xué)生認(rèn)識到物理原理在促進(jìn)環(huán)保技術(shù)和減少環(huán)境污染中的作用，激發(fā)他們對環(huán)境保護(hù)的社會責(zé)任感.

3.2 利用實踐活動，增強學(xué)生的社會實踐意識

利用實踐活動來教授機械能守恒定律有效地增強學(xué)生的社會實踐意識.機械能守恒定律表明，在沒有外力（如摩擦力）做功的情況下，物體的機械能（動能和勢能的總和）保持不變.這一理論不僅在物理學(xué)中具有基礎(chǔ)性意義，而且在解決實際問題時也具有重要應(yīng)用.以下是教授這一理論的幾種方法及其社會實踐意義：

3.2.1 實驗活動：滑梯上的小球?qū)嶒?/p>

教師設(shè)計一個實驗，讓學(xué)生使用滑梯和小球來驗證機械能守恒定律.學(xué)生測量小球從不同高度滑下的速度，并計算其動能和勢能的變化.在比較小球從滑梯頂部到達(dá)底部的過程中的機械能變化中，學(xué)生觀察到：在理想條件下，機械能的總量保持不變.教師進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生思考其在實際生活中的應(yīng)用，例如滑梯設(shè)計中的能量轉(zhuǎn)換，以及如何優(yōu)化滑梯的設(shè)計以減少能量損失，提高使用安全性.這能幫助學(xué)生理解物理原理，還能激發(fā)他們對將物理知識應(yīng)用于實際問題中的興趣，增強他們的社會實踐意識.

3.2.2 項目活動：優(yōu)化建筑物的能效

另一個實踐活動是讓學(xué)生設(shè)計一個節(jié)能型建筑模型.學(xué)生應(yīng)用機械能守恒定律來分析建筑物中的能量使用情況，例如如何利用重力勢能轉(zhuǎn)換來優(yōu)化建筑物的能源系統(tǒng).學(xué)生將物理知識與現(xiàn)代建筑設(shè)計相結(jié)合，探索如何在建筑設(shè)計中實現(xiàn)能量的高效利用，更好地理解機械能守恒定律的實際應(yīng)用，提高了他們在社會實際問題中運用科學(xué)知識的能力，增強了他們對環(huán)境保護(hù)和節(jié)能減排的社會責(zé)任感.

3.2.3 實踐項目：設(shè)計和測試運動器材

學(xué)生參與一個項目，設(shè)計和測試一款運動器材（如彈簧跳床或滑板）.實際操作時，學(xué)生測量器材的動能和勢能，分析如何通過設(shè)計優(yōu)化來提升器材的性能.比如，在測試彈簧跳床時，學(xué)生研究如何調(diào)整彈簧的硬度，以使在使用過程中實現(xiàn)最佳的能量轉(zhuǎn)化和提升舒適度.這幫助學(xué)生深入理解機械能守恒定律的應(yīng)用，還讓他們認(rèn)識到科技產(chǎn)品設(shè)計中涉及的實際問題，激發(fā)了他們對技術(shù)創(chuàng)新和實際應(yīng)用的興趣.

3.3 融合物理科學(xué)素養(yǎng)，增強解決問題能力

在高中物理教學(xué)中，融合物理科學(xué)素養(yǎng)，尤其是在教授平拋運動時，能顯著增強學(xué)生的解決問題能力.平拋運動是一個經(jīng)典的物理現(xiàn)象，涉及水平運動和豎直自由落體的結(jié)合，是理解多種物理現(xiàn)象的基礎(chǔ).將平拋運動與實際問題相結(jié)合，學(xué)生能更好地運用物理知識解決實際問題，提升綜合素養(yǎng)[4].

3.3.1 實驗活動：設(shè)計和分析彈射裝置

教師設(shè)計一個實驗活動，讓學(xué)生使用彈射裝置（如彈弓或氣動發(fā)射器）進(jìn)行平拋運動實驗.學(xué)生需要測量發(fā)射物體的初速度、發(fā)射角度和飛行時間，并計算其水平和豎直方向的位移.通過實驗，學(xué)生驗證了平拋運動的基本公式，如水平位移.此活動不僅幫助學(xué)生理解理論知識，還培養(yǎng)了他們的數(shù)據(jù)分析和實驗設(shè)計能力.例如，學(xué)生在分析彈射器的設(shè)計時，考慮如何優(yōu)化發(fā)射角度以提高投射距離，進(jìn)而在實際應(yīng)用中提升設(shè)計效率和效果.

3.3.2 解決實際問題：設(shè)計運動軌跡

在實際生活中，平拋運動的應(yīng)用廣泛，如體育比賽中的投擲項目或工程中的物料搬運.教師安排一個項目，讓學(xué)生設(shè)計一個運動軌跡的模擬方案，例如規(guī)劃一個籃球投籃的最佳角度和力度，或者計算一個擲石機的投擲角度以達(dá)到特定目標(biāo).學(xué)生需要將平拋運動的物理原理應(yīng)用于問題解決過程中，并通過計算和模擬，找到最佳方案，加深了對平拋運動的理解，提高了他們在實際情境中運用物理知識解決問題的能力.

3.3.3 創(chuàng)新應(yīng)用：分析運動安全

還可利用平拋運動分析日常生活中的安全問題.例如，在設(shè)計一個安全的滑道或游樂設(shè)施時，學(xué)生應(yīng)用平拋運動的原理來確保運動軌跡和速度在安全范圍內(nèi).通過計算不同高度、角度和速度下的運動軌跡，學(xué)生預(yù)測可能出現(xiàn)的危險情況，并提出改進(jìn)措施.這提升了學(xué)生的物理科學(xué)素養(yǎng)，增強了他們在實際工程和安全設(shè)計中運用物理知識的能力，培養(yǎng)了他們的創(chuàng)新思維和問題解決能力.

4 結(jié)語

將STSE理念融入物理教學(xué)，能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強他們的社會責(zé)任感和實踐意識，提升其解決問題的能力.未來的研究和實踐中，應(yīng)繼續(xù)探索和完善STSE教學(xué)模式，以期在不斷變化的社會需求中，為學(xué)生的全面發(fā)展提供更為有效的支持.

【基金項目：廣東省教育科學(xué)2025年度規(guī)劃一般項目“基于大概念的高中物理單元學(xué)習(xí)過程設(shè)計與實踐研究”（課題批準(zhǔn)號：2025YQJK0889）的階段性成果】

參考文獻(xiàn)：

[1]李佳錦，白文超.STSE教育理念下初中物理智慧課堂實施路徑[J].湖南教育（B版），2024（07）：52-53.

[2]張東明.STSE理念與初中物理教學(xué)融合的有效途徑[J].湖北教育（政務(wù)宣傳），2024（06）：84.

[3]陳銘儀.新課標(biāo)指導(dǎo)下初中物理課堂滲透STSE教育的嘗試[J].中學(xué)物理，2024，42（04）：29-31.

[4]朱雋儀，劉玉柱，王璐，等.在STSE教學(xué)理念視角下的高中物理教學(xué)——以“天宮課堂”實驗為例[J].物理之友，2024（01）：3-5+8.