基于STS 教育的大學物理課程教學研究與實踐

賈竹君

(湖南科技學院 電子工程系，湖南 永州425199)

大學物理課程是大學理科專業的一門基礎必修課。對于大一大二學生來說，基礎課程不僅僅是為所學專業提供必要的基礎知識，更重要的是從中獲得科學素養、科學探究能力和創新能力。STS 是科學(Science)、技術(Technology)和社會(Society)三者的簡稱，它們之間彼此聯系又相互影響［1］。科學指導技術，技術服務社會，社會的進步和技術的發展再次不斷創新和完善科學，同時科技又是一把雙刃劍，科技最終受惠于社會，而高科技也會帶來一些負面影響，這就是STS 教育［2］。大學物理是關于自然界最基本形態的一門學科，它研究物質的結構和相互作用以及它們的運動規律，是其它自然學科的基礎，自然界的一切運動都可歸結為物理學的研究范疇。物理學的基本概念和技術已被應用到了所有的自然科學領域［3］。把STS 教育融會貫通到大學物理教學之中，是提高課程教學質量和人才培養質量的有效途徑，是科學教育回歸自然的體現。

1 基于STS 教育的大學物理課程教學實踐效果

本教學團隊在2006 ～2009年間探究過在大學物理教學中滲透STS 教育的策略和實施步驟，并進行了實踐研究［1］，但主要涉及的是師范類非物理專業如數學教育專業、化學教育專業等，這些專業的學生的特點是基礎知識比較扎實，思維敏捷，推理能力較強，是未來的初高中教師。實踐研究的內容是大學物理(下冊)中的電磁學，取得了較好的效果。按照實施計劃，我們在電子工程系2013 級電子科學與技術專業2 個班再一次進行了實踐研究，內容是大學物理(上冊)的力學和熱力學部分。在實施實踐教學之前和之后對學生進行試卷測試，試卷分別叫前測試卷和后測試卷，每卷均為20 道題，總分100 分。2 個班共89 人，89 份前測試卷全部收回，后測試卷89 份回收86 份。前、后測試卷主要調查學生對科學、技術和社會三者關系和相互影響的認識以及科學意識、科學態度、科學興趣、科學價值觀等的變化。從統計結果來看，由前測試卷中學生對STS 知識了解過少，甚至沒聽說過，到后測試卷中了解了STS 的內涵這就是一個進步。學生們普遍意識到環境對人們生存和生活的重要性，對后測試卷中提到的是否修建核電站，有20%的學生表示反對，比2009年的問卷偏高(原來是12%)，估計日本的核泄漏事件留下了陰影。與2009年的師范專業學生相比，電子科學與技術專業的學生嚴謹性不如師范生，數學基礎較差，但動手能力更強，做實驗時更易入手，對科技的領悟力更快，對科學、技術和社會相互之間的影響更關注。值得欣慰的是，兩屆學生后測試卷中對學習物理的興趣都提高了10 個百分點。

我們首先對教材內容進行了深入的研究，了解哪些內容的理論性更強，哪些內容更與實踐相關，哪些內容在理論學習的基礎上更能與科學、技術和社會相互滲透，然后制訂出切實可行的教學計劃，最后按計劃實施教學，在教學中滲透STS 教育。

2 基于STS 教育的大學物理課程教學內容

我們以《大學物理》(匡樂滿主編，北京郵電大學出版社)第一冊為例，主要內容是力學和熱力學。根據非物理專業《大學物理教學大綱》，經過仔細閱讀和討論得出了基于STS 教育的大學物理教學內容，如表1 所示。

表1 基于STS 教育的大學物理教學內容

3 基于STS 教育的大學物理課程教學設計與實踐

找出大學物理教學與STS 教育內容滲透的結合點后，我們制訂出了教學計劃［4］。除在常規教學中滲透STS教育外，還舉辦專題講座，成立科技創新小組，開放實驗室，撰寫調查報告、問題探究報告等，取得了較好的教學實踐效果。

3.1 舉辦專題講座

我們首先給學生進行了一次STS 教育專題講座，向學生介紹STS 教育及信息高速公路對科學、技術和社會經濟發展的影響;客觀分析“信息高速公路”帶來的正反兩個方面的社會經濟影響，即“信息高速公路”不僅將深刻改變社會經濟形態和結構，而且將永久改變人們的生活、工作和相互溝通的方式［5］，但它也可能帶來許多明顯的社會經濟問題，如社會變得更加脆弱、道德滄喪、人的行為異化、隱私權進一步受到嚴重侵害等。如美國“棱鏡門”事件，“人肉搜索”，各種電信和網絡詐騙。

3.2 在常規教學中滲透STS 教育

根據表1 中基于STS 教育的大學物理教學內容，我們在常規教學中根據具體內容章節滲透STS 教育，包括理論、實驗和習題，貫穿整個學期;重視實驗教學，并在教學過程中隨時補充新的科技內容，提高學生學習物理的興趣。比如講第一章離心運動時，描述其利與弊。聯系網絡、媒體上報道江西省兩女童被洗衣機絞死事件，告誡學生一定要正確、小心用電，使用洗衣機后拔斷電源線。第三章狹義相對論中，STS 內容有科學家愛因斯坦的故事、宇宙的奧秘(宇宙速度和膨脹宇宙)、月球探測等，并且結合我國月球車玉兔號成功著陸月球表面這一重大事件，激發學生的愛國熱情和科技探究能力。

3.3 成立科技創新開放實驗室

我們將“楊氏模量的測量”實驗實行開放教學，因為楊氏模量測量儀用到了光杠桿放大原理，還要用望遠鏡觀看平面鏡內反射的標尺像，趣味性比較強。此時力學實驗室對全校所有學生開放，起到科普教育的作用。同時，針對“轉動慣量的測量”實驗，我們給學生提供必要的器材，要求學生利用課余時間用兩種不同的方法測量，最后寫出誤差比對實驗報告。

3.4 成立興趣小組

以寢室為單位成立興趣小組，收集各種科技信息，每兩周匯總一次。一學期來，大家收集到很多的科技信息和科技動態，比如有:比特幣、智能手表、谷歌眼鏡、旋轉磁場直流電動機、可穿戴設備、云服務、手機桌面軟件、特斯拉汽車公司推出的TeslaModelS 純電動汽車、蘋果兩款最新的iPhone 手機，iPhone 5s 和iPhone 5c。“狗幣”(Dogecoin)是一種更奇葩的虛擬貨幣、無人機投遞(Prime Air)等等。

3.5 開展問題探究

調整教學計劃，選定了2 個題目給學生探究，一個是“在車上體驗力和運動”，選自行車、電動車、摩托車、汽車都行，發現力學和動力學原理。另一個把講座“解讀人體的能量來源及其轉化”改為問題探究，人為什么要吃飯?冬天為何要烤火取暖?胖子和瘦子是怎么來的?并要求寫出研究報告。

3.6 撰寫調查報告

聯系社會生活實際，了解科技對社會、生產、生活的影響，是STS 教育的精髓所在。我們給出“物理污染知多少”課題，要求學生調查周圍環境中的物理污染，遠的如某居民區污染調查，某工廠污染調查;近的如校園污染調查，某棟學生宿舍樓污染調查。可以采取實地考察、參觀訪問、資料查找等形式進行，寫出調查及整治報告。從撰寫的調查報告看，學生們通過這次調查，對“物理污染”有了很深刻的認識，知道物理污染包括噪聲污染、振動污染、放射性污染、電磁輻射污染、熱污染和光污染，了解了這些污染的危害以及防治措施，學到了很多與生活實際緊密相關的知識，并明確表示“減少物理污染，從我做起，從現在做起”，以后會更關注自己所處的環境。

4 結論與啟示

通過一學期的教學實踐，我們發現基于STS 教育的大學物理教學與傳統的大學物理教學相比，在教學內容上，更注重物理學知識與其它學科以及技術、社會的內在聯系;在教學的時間和空間上，不再局限于指定的時間和教室;在課堂教學形式上，不再是“填鴨式”教學，而是以討論課、研究課為主;教學的方式和方法由單一性轉為綜合性的教學方式和方法;教學的主體由教師轉為學生，學生主動獲取知識，參與教學活動的全過程;學生在學習和實踐中不斷增強好奇心和興趣，學生的創造能力、科學探究能力和實踐能力大幅度地提高。實施基于STS 的物理教育可以成功地實現科學教育與人文教育的整合，培養具有科學精神與人文精神的新型高素質人才，以填補科學與人文之間的鴻溝。

實施基于STS 教育的物理教學過程中遇到的最大困難和障礙是:實施STS 教育之后，物理教學的容量加大了，這需要教師在課下付出更多的時間和精力用于搜集資料和備課，對教師提出了更高的要求。另外，也要系部領導重視，可適當增加教師的教學工作量，提高教師的積極性。教學評價也要多樣化，不再局限卷面評價和實驗評價，而要把小論文、小制作、調查報告等納入評價體系中，實現評價多元化。

目前，我國的STS 教育的探索與實踐開展得如火如荼。但在大學物理教學中滲透STS 教育的實踐還處于初步階段，尚有許多問題有待進一步研究，例如有關STS 教育內容的選取、難度的把握、教學過程中使用的度、教學模式的進一步改進、成果的評定、問卷調查的有效性分析等。

［1］付三玲，郭 衛，劉書華，等.STS 教育思想應用于物理教育的探討［J］.河北農業大學學報，2004(6):8－9.

［2］歐陽虹.理科教學中滲透STS 教育思想的探討［J］.棗莊學院學報，2000(5):74 －75.

［3］匡樂滿.大學物理(第一冊)［M］.北京:北京郵電大學出版社，2013.

［4］方麗梅.關于“STS 教育”滲透到大學物理教育中的思考［D］.重慶:四川師范大學，2004.

［5］顧月海.職業學校物理教學中開展STS 教育初探［J］.安徽冶金職業學院學報，2005(3):84 －86.