在ＳＴＳ理念下的物理教學設計案例

摘要：本文簡單介紹了STS教育理念及新一輪課程改革內容呈現的多樣化趨勢，并根據此結合高中物理新教材設計了有關“放射性與核衰變”一節的課堂教學設計。

關鍵詞：新課改；STS；教學設計

中圖分類號：G633.7文獻標識碼：A文章編號：1003-6148(2006)11(S)-0008-3

我國一直十分重視公眾科學素養的提高，數次基礎教育改革都將提高學生的科學素養做為培養目標之一。我國有關學者認為素養的內涵應該包含以下四個方面:一是科學知識與技能；二是科學過程、方法與能力，也就是科學探究；三是科學態度、情感與價值觀，也就是科學精神；四是對科學、技術與社會關系的認識sup>①。可見科學、技術、社會之間的關系是科學素養的重要方面，如果學生能夠正確看待科學的價值，正確處理科學、技術、社會之間的關系無疑是學生科學素養提高的重要表現，這已經引起了我國學者的重視。

1新一輪課程改革內容呈現多樣化趨勢

在新一輪的課程改革中，新教材融入了較多物理學在技術中的應用以及對經濟、社會的影響，不僅如此新的高中物理課程還打破傳統，第一次采用了必修加選修的模式，必修課旨在引導學生學習基本的物理內容，了解物理學的思想和研究方法，而選修課則為學生的個性發展提供了選擇的空間。三個選修系列各具特色，一系列側重物理學與社會的相互關聯和相互作用，突出物理學的人文特色，注重物理學與日常生活、社會科學以及人文學科的融合，強調物理學對人類文明的影響；二系列側重從技術應用的角度展示物理學，強調物理學與技術的結合，著重體現物理學的應用性、實踐性，可較好的提高學生的動手能力以及生活能力；而三系列側重讓學生較系統地學習物理學的基本內容，進一步了解物理學的思想和方法，較為深入地認識物理學在技術中的應用以及對經濟、社會的影響。

2STS教育理念

STS就是英文“科學”（science），“技術”（technology），“社會”（society）三個詞的縮寫，倡導把科學教育與當前社會發展、社會生活緊密結合起來。一般認為，STS理念起源于美國，這與其社會化及社會的科學技術化密切相關。在美國.對于STS常見的觀點有廣義與狹義兩種。在廣義的理解中，STS體現為一個學科群，是科學史、技術史、科學哲學、技術哲學、科學社會學、技術社會學、科技政策研究等學科對科學、技術與社會的相互關系之研究的總稱。至少在美國，大多數學者持此看法。在狹義的理解中.STS則是以傳統的科學史、技術史、科學哲學、技術哲學、科學社會學、技術社會學等學科為基礎在更高的水平上進行理論綜合，并由此而形成的融合了上述傳統學科之基本內容、追求對科學、技術與社會之間相互關系的新理解的一門新興的交叉學科。在某種意義上.狹義的STS可以視為是廣義的STS進一步發展。^②

我國專門研究STS的學者對STS給出了如下的狹義的定義:STS是一門研究科學、技術和社會相互關系的新興學科。它把科學技術看作是一個滲透價值的復雜的社會事業，研究作為社會子系統的科學和技術的性質、結構、功能及它們之間的相互關系;研究科學技術與社會其他子系統如政治、經濟、文化、教育等之間的互動關系;還要研究科學、技術和社會在整體上的性質、特點、結構和相互關系及其協調發展的動力學機制。^③

筆者認為STS理念與物理教材選修二系列的編寫意圖十分吻合，如果將二者結合起來，可以更充分的實現選修二系列的培養目標。下面就以司南版高中物理教材《選修2－3》第5章第2節“放射性與核衰變”為例，展示STS理念在實際教學中的應用。

3教學案例

課前思考:本節內容分為“從x射線到天然放射性的發現”、“原子核的衰變”、“原子核的半衰期”三個內容。記憶的內容居多，考試分值也不多，一直以來這部分內容都不被老師和學生所重視，多數教師只注重概念的教學，給學生說了什么叫α射線、什么叫β射線、γ射線、α衰變等，學生也只是記住公式應付考試而已，課堂枯燥無味，學生記憶效果不佳。筆者認為如果將射線、元素衰變的應用以及優點和害處融入教學當中，將會大大提高教學效果并使學生掌握知識的外延，更好的達到學習此知識的最終目的。

教學設計：

（1）創設問題情景，提出問題，激起學生興趣

師：大家在醫院檢查胸部的時候經常會在一個暗室里做胸透，你們知道為什么醫生可以看見你們身體里面的器官嗎？

生甲：可能是激光吧。

生乙：可能是根據身體的溫度吧……

師：大家知道在考古工作中是如何確定文物或者化石的年齡嗎？

學生面面相覷，討論激烈……

（2）激起了學生興趣，這時候教師可以從倫琴發現α射線的科學史講起，指出“物質發出射線的性質稱為放射性”，并進一步講解 α射線、β射線、γ射線的定義和各自的特點，它們都有極強的穿透性，不僅可以使密封的照相底片感光，而且還能穿透金屬片。在學生理解之后進一步講解α衰變、β衰變的定義和公式，并介紹什么是半衰期。

（3）半衰期的定義對于學生來講有點抽象，不易理解，為了更形象的演示半衰期，教材上設計了這樣一個實驗（如圖），教師可以做演示實驗或者請同學做實驗，調動課堂氣氛，使學生可以更直觀的體會到什么是半衰期。



（傳統的教學一般到此就結束了，學了以上內容基本已經可以達到考試的要求了，但是學生其實只是學到了一些概念和公式，對它們的應用，以及如何使用它們卻還并不知道。如果只講到這里，不免使學生感到枯燥無味，甚至覺得學的這些知識離生活太遠，根本沒有什么用。物理學離開了生活應用也就失去了光環。因此下面應該重點介紹以上所學知識在社會和生活中的應用，以及如何利用它們才可以造福人們。）

（4）重點介紹射線和衰變的應用。

師：射線和放射性同位素在工業和醫療等方面應用非常廣泛，現在大家想一想我們上課開始的兩個問題，誰能回答？

（5）給學生留一定的時間思考，鼓勵學生回答問題，即使回答不對也不要打擊學生的積極性。

（6）教師解答這兩個問題，胸透正是利用了α射線具有極強穿透性的特點，身體受α射線照射，醫生就可以看到身體里面的器官。而第二個問題是因為元素的半衰期是一定的，比如⁴⁰₁₉K衰變為穩定的⁴⁰₁₈Ar，半衰期為1.25×10⁹年，通過測定化石中⁴⁰₁₉K和⁴⁰₁₈Ar之比，就可以測出化石的年齡了 。為使學生有更全面的了解，教師在講解完這兩個問題后可講射線和放射性同位素的其他應用。如α射線定向儀；CT；γ射線可改變聚合物的性質；提高材料的抗熱性；在農業上同位素輻射技術用于食品保鮮和滅菌；在環境保護方面利用放射性同位素探測煙塵等。

(7)為了使學生能夠正確的看待科學，擁有正確的科學價值觀，還要對射線和放射性同位素給人類帶來的危害進行詳細講解，這樣學生才能全面了解射線和放射性同位素應如何應用，使用的條件等，在以后的使用中才不至于危害社會。如射線會抑制細胞的生長；放射性廢物不能亂仍；小計量的輻射對人體的損傷使緩慢的，應采取防護措施阻止射線對人體的危害，比如戴口罩、穿工作服等等。

(8)全部知識講解完畢之后教師可讓同學以小組為單位討論“切爾諾貝利核電站泄漏事故給我們的啟示”，讓學生自己分析，討論，運用今天所學的知識，以便加深對知識的理解。

（9）布置作業：讓學生調查一下當地的廠礦、醫院、防疫站、良種培育場等單位放射性同位素的使用情況，然后進行分類整理，提出自己的建議，寫出調查報告。

4總結

從上面的教學設計可以看出，STS理念將技術、社會與科學知識有機的結合在一起，提高了學生的動手能力和應用能力，同時通過聯系實際，加深了對書本知識的理解，對知識有了全面的認識，對形成正確的科學價值觀起到推動作用。使學生體會到“從生活走進物理，從物理走向社會”，這也是本教材編寫的特點之一。但值得注意的是，并不是所有的內容都適合用STS理論進行教學，所以，在應用此種理論進行教學設計時，要根據具體內容的不同進行不同的選擇，教師且不可生搬硬套，為了表面華麗而勉強加入STS理論。

參考文獻：

［1］袁運開.厘清觀念塑就新人——在養成教育中全面提高青少年科學素養，當代青年研究，2004年第6期

［2］劉兵.STS與基礎科學教育.內蒙古大學學報（人文社會科學版）2006年第6期

［3］殷登祥.時代的呼喚:科學技術與社會導論［M］.西安:陜西人民教育出版社.1997

［4］廖伯琴主編.司南版高中物理教材《選修2－3》山東科學技術出版社，2004.8.

(欄目編輯趙保鋼)

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文