基于STSE視角的高中熱學物理教材對比分析

王銀會 胡經國

【摘要】以STSE視角對人教版高中物理新舊教材其熱學內容的欄目設置、內容組織、插圖等進行了對比分析。發現新教材與社會、科技前沿、日常生活的聯系更加緊密，更加與時俱進，更利于學生物理核心素養的培養。

【關鍵詞】STSE教育? 新舊教材比較? 核心素養

【中圖分類號】G633.7 ? 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2021）25-0147-03

STSE教育是一種教育模式和價值觀，將科學知識與科技發展、日常生活、社會進步、生態環境緊密結合，STSE教育理念也是培養學生學科核心素養的重要途徑[1]。物理核心素養包括四個方面的基本內容，其中“科學態度與責任”主要包括科學本質、科學態度、社會責任等要素[2]。STSE不僅是作為新教材的重要欄目內容，更是核心素養中責任與態度的重要組成部分。本文選取人教版高中《物理》（2019）選擇性必修二和舊版《物理》（2005）選修3-3的熱學內容部分為例進行對比分析。

一、欄目設置

表1? 新舊教材欄目對比

通過比較發現，新教材共設12個欄目，比舊教材多了4個欄目，新增添了問題、STSE、科學與方法、復習與提高四個欄目，而刪去了說一說欄目。較之于舊教材的欄目設置，新教材的欄目更加豐富，更適合當下教學。科學始于問題，從問題出發，引導學生展開想象的翅膀，提出各種可供檢驗的猜想和假說，再經過分析和驗證，直到問題的解決[3]。問題的存在給予學生直接的啟發與思考，新教材每章節都設有一個問題。科學方法是一種程序性知識，通過科學方法可以很快地幫助學生找出問題、解決問題、創造問題。科學方法欄目的設置有助于知識技能的遷移。朗道說過：“方法比發現更為重要，因為正確的研究方法能夠帶來更有價值的新發現。無論什么時候，我們都應當心無旁騖地工作，不能為了獲得偉大的發現或者為了出名而工作，那樣終會一無所獲”[4]。STSE欄目由STS欄目演變而來，增加了環境這一主題，體現了更加重視物理對環境的改變和影響，更加注重對學生愛護環境的責任和意識的培養。復習與提高欄目對于習題的編制，在每章末都設有A、B兩組，A組為基礎題，屬于共同必修內容，B組題屬于提高題，供所需學生選做，習題組的設置更加能滿足不同層次的學生的需求。在標題中一般含有“科學”“技術”“社會”字眼，是STSE教育內容最直接的體現[5]。

二、欄目主題分析

由于課標要求及新教材課時的縮短，新教材將原來的科學足跡與科學漫步欄目整合到科學漫步欄目。數量上來看，新教材STSE欄目設置數量減少了，從欄目內容上來看，有增有減也有調整。例如，新教材保留了“形形色色的溫度計”與“探索熱的本質”這兩塊內容，這兩塊內容是在原來的基礎上做了取舍和調整。新教材欄目內容覆蓋物理前沿、科學發展、科學方法與思想主題，較之舊教材欄目內容更為簡潔和有邏輯，并融入現代相關科技，因此新教材欄目的內容更加與時俱進。

從欄目內容來看，新教材刪掉了原來舊教材中第二章、第三章及第四章的最后兩個欄目內容，這部分內容恰好是科學發展史和已不再是當下科技前沿研相關主題的內容，例如“像絕對零度逼近”和“汽車和能源”等。而新教材在STSE欄目內容增添了“液晶顯示”內容，液晶在日常生活中的應用隨處可見，比如計算機這一類的許多高信息量電子器件;且與之相關的液晶生物膜研究是當下生物學家和物理學家至力科技前沿研究的方向。由此可見，新教材STSE欄目主題內容的選取和設置與日常生活關聯緊密，關注科技前沿發展。人們日常的生活是教學中“豐富多彩”的“活教材”，教材取之于生活，學生學習后用之于生活，這也是物理來源于生活，用之于生活的教育理念。現代科技就是社會、國家乃至人類向未來更快逼近動力的中流砥柱，科技要“前瞻”，百年大計教育為先，經國大業人才為強;教材中對科技前沿的關注，使學生了解新時代科技發展狀態，激發他們對未來的想象和憧憬，增強民族自豪感。

三、教材內容分析

根據新舊教材正文中的內容可劃分為科學發展、物理原理、物理前沿、物理與社會、物理與環境、物理與技術、日常生活七個主題，新教材正文STSE內容主題分布數量與舊教材相差不大，《物理》選擇性必修三只在物理原理與物理與技術這兩個主題上數量有差異，其余欄目數量基本相同。從下面的圖1可見新教材除物理原理和物理技術這兩個主題占比比舊教材低以外，其余主題占比都比舊教材高，特別是日常生活這一主題，這是由于熱學素材來源與日常生活中聯系緊密，例如分子的熱運動這一節中“醬油的色素分子擴散到雞蛋清里”現象。STSE主題數量分布較大的是科學發展、物理原理和物理與技術，這體現新教材重視不僅將物理知識內化于心、外化于行的特點;而STSE主題中也加入了物理與社會和物理與環境的內容，例如能源的使用及能源的發展，讓學生在認識科學·技術·社會·環境關系的基礎上，逐漸形成的探索自然的內在動力，嚴謹認真、實事求是和持之以恒的科學態度，以及遵守道德規范，保護環境并推動可持續發展的責任感[5]。這是STSE教育理念的體現，也是新課標物理核心素養中科學責任與態度的要求。

新教材的知識結構更有邏輯性。在實驗探究環節，整個探究過程分為“實驗思路”“物理量的測量”“數據分析”三個步驟。例如“用油膜法估測油酸分子的大小”，學生在三個環節的逐步引導下經歷抽象表征、圖像表征、賦值表征、物理表征、方法表征、數學表征過程完成實驗探究，這不僅起到讓學生學會如何進行實驗探究和掌握正確的探究過程，更能刺激學生思考、啟迪思維、提高學生思維發展能力。新教材在科學發展主題這一塊內容的組織上與舊教材有較大的不同，新教材中的重大科學知識的發現及重要的科學人物都會以時間軸圖的形式列出，例如，“能量守恒定律”這一節。對于科學知識發現來龍去脈的了解，學生不僅對科學知識有更加清晰的認識，更能激勵他們對未知的探索和對科學的熱情與興趣。

四、圖像比較

根據教材中的圖片素材，新教材中的圖像表征可分為寫實圖、卡通圖、示意圖。教材中的圖片素材不僅豐富了課堂的教學資源，它還將教學所涉及的內容真實、直觀、趣味、科學地呈現出來，當教師教學時，就能創設一個客觀真實，但又不失趣，富有科學真理的物理情景。《物理》選修3-3正文中共計71幅圖片，《物理》選擇性必修三正文中共計56幅圖片。從數量上來看新教材比舊教材少了15幅，新教材正文中只保留了舊教材正文中的25幅圖片，約占新教材的總量45%，可見新教材對圖片素材的選取變動較大。新教材舍去了大量圖表，而增加了較多寫實圖片素材，這樣能為學生創設更加真實的物理情境。

新教材中的圖片素材來源可將其分為四類，即概念規律、日常生活、探究活動和科學技術這四類。而概念規律和探究活動類圖像占比大，可知其注重基本科學知識掌握及探究能力的培養。日常生活類的圖像來源豐富，例如“液體的表面張力”這一節中“水黽可以停在水上”一圖對于學生來說是司空見慣的現象，但至于為什么會發生這樣的現象學生并不知道緣由，對于這種見怪不怪但又不知其所以然的現象更能激發學生的學習動機，使其主動積極地探究、學習;新教材中科學技術類圖像的選取，能讓學生了解當下科學技術的發展狀況，并感受科學技術給社會生活帶來的巨大改變，這會讓學生在這中潛移默化的情景中增強他們的社會責任感。

五、總結和展望

新教材在欄目設置上的變動是順應當下課改的，其每一塊的學習內容在有限的課時內得到了合理適當的分配，既能保證基本教學任務的完成，又能提供學生學習任務之外的需求。此外新教材熱學部分的核心內容在保持其基本內容之外，有的地方做了恰當的刪減、增加和調整，使之與時俱進，其“前后關聯”也為今后大學熱學的學習埋下種子。新教材更能體現以核心素養作為STSE教育目標，將STSE教育更好地與課堂結合，創設出優質的課堂教學，這是我們教師應該努力的方向。

參考文獻：

[1]張海銀.從STS到STSE和STSEM：世界理科教育從理念到課程的演繹[J].中學生物教學，2012（9）：10-12.

[2]中華人民共和國教育部.普通物理課程標準（2017 版本）[M].北京：人民教育出版社，2017：9.

[3]蘇江洪. 新課標下的教法研究——談談設問教學引領科學探究[J].新課程：上旬，2012（2）：117

[4]邁婭.比薩拉比.朗道傳[M].高等教育出版社，2018（11）：153

[5]吳佳峰，于萬堂，楊玉平.核心素養視角下熱學新舊教材比較研究[J].中國多媒體與網絡教學學報，2020（12）：245.

[6]惠宇潔，陳嫻.從美國主流教科書插圖看物理核心素養的滲透——以“動量”為例[J].物理教師，2018，39（8）：77-80.