基于STSE理念與初中物理教學(xué)融合的有效途徑

摘 要：STSE是“Science，Technology，Society and Environment”的英文縮寫(xiě)，強(qiáng)調(diào)科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)、環(huán)境的相互關(guān)系，重視科學(xué)在社會(huì)生產(chǎn)、所處環(huán)境和技術(shù)發(fā)展中的應(yīng)用。在初中物理教學(xué)中融入STSE理念，能夠提供新的教學(xué)思路，推動(dòng)物理教學(xué)改革。對(duì)STSE理念與初中物理教學(xué)的融合途徑進(jìn)行研究，提出強(qiáng)化知識(shí)關(guān)聯(lián)、開(kāi)展小組合作、設(shè)計(jì)探究實(shí)驗(yàn)、合理編制習(xí)題等措施，以期提高物理教學(xué)質(zhì)量，促進(jìn)學(xué)生能力發(fā)展。

關(guān)鍵詞：STSE理念；初中物理；融合教學(xué)

作者簡(jiǎn)介：張志艷（1975—），女，江蘇省連云港市新海初級(jí)中學(xué)。

《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》指出，物理課程教學(xué)應(yīng)以提升學(xué)生綜合素養(yǎng)為宗旨，促使學(xué)生形成對(duì)科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)和環(huán)境的正確認(rèn)識(shí)，理解物理概念間的內(nèi)在聯(lián)系，樹(shù)立正確的科學(xué)態(tài)度，培養(yǎng)社會(huì)責(zé)任感。因此，在新課標(biāo)背景下，初中物理教師應(yīng)注重STSE理念在教學(xué)中的有效融入，結(jié)合學(xué)生的學(xué)習(xí)需要優(yōu)化教學(xué)模式，創(chuàng)設(shè)真實(shí)的教學(xué)情境，從而為學(xué)生的核心素養(yǎng)發(fā)展提供助力。

一、STSE理念與初中物理教學(xué)融合的意義

（一）滿(mǎn)足物理課程需求

新課標(biāo)背景下，物理教師應(yīng)以培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)為核心任務(wù)，注重提升學(xué)生的可持續(xù)發(fā)展意識(shí)，使其成長(zhǎng)為適應(yīng)社會(huì)發(fā)展需要的復(fù)合型人才。將STSE理念融入教學(xué)，能使學(xué)生體會(huì)物理知識(shí)在生活中的應(yīng)用。教師可以在這一理念的指導(dǎo)下，向?qū)W生介紹先進(jìn)的科技成果，加深其對(duì)物理知識(shí)的理解。這不僅有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還能培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

（二）增強(qiáng)學(xué)生的環(huán)境意識(shí)

物理知識(shí)與環(huán)境保護(hù)之間有著緊密的聯(lián)系。在初中物理教學(xué)中，教師可基于STSE理念，將環(huán)境保護(hù)知識(shí)融入教學(xué)內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生探索物理現(xiàn)象與環(huán)境之間的聯(lián)系［1］。通過(guò)這樣的教學(xué)活動(dòng)，學(xué)生不僅能夠掌握相關(guān)物理知識(shí)，還能養(yǎng)成節(jié)能減排的良好生活習(xí)慣，增強(qiáng)環(huán)境保護(hù)意識(shí)，為可持續(xù)發(fā)展貢獻(xiàn)力量。

（三）培養(yǎng)學(xué)生的跨學(xué)科意識(shí)

物理學(xué)科與數(shù)學(xué)、化學(xué)、生物等多個(gè)學(xué)科有著緊密聯(lián)系。將STSE理念融入物理教學(xué)，能夠打破學(xué)科壁壘，培養(yǎng)學(xué)生的跨學(xué)科學(xué)習(xí)能力。教師可以設(shè)計(jì)跨學(xué)科項(xiàng)目，鼓勵(lì)學(xué)生在實(shí)踐中綜合運(yùn)用多學(xué)科知識(shí)，完成項(xiàng)目任務(wù)［2］。這一過(guò)程不僅能加深學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解，還能讓他們學(xué)會(huì)將物理知識(shí)與其他學(xué)科知識(shí)相結(jié)合的方法，有助于促進(jìn)學(xué)生跨學(xué)科思維和創(chuàng)新能力的發(fā)展。

二、STSE理念在初中物理教學(xué)中的融合原則

（一）客觀性原則

物理學(xué)以客觀、科學(xué)的方式認(rèn)識(shí)自然現(xiàn)象。在STSE教育理念下，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生以客觀的視角分析問(wèn)題，多維度、多層次地探索問(wèn)題的解決方案，使學(xué)生養(yǎng)成科學(xué)的思維方式，理性看待科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)和環(huán)境之間的復(fù)雜關(guān)系。這不但可以提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，還能幫助他們形成正確的世界觀。

（二）實(shí)用性原則

STSE理念要求學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題，注重培養(yǎng)學(xué)生的知識(shí)應(yīng)用能力和實(shí)踐能力［3］。為此，初中物理教師應(yīng)加強(qiáng)對(duì)學(xué)生應(yīng)用意識(shí)的培養(yǎng)，基于教學(xué)內(nèi)容創(chuàng)設(shè)真實(shí)的應(yīng)用情境，讓學(xué)生帶著問(wèn)題去學(xué)習(xí)，或是將社會(huì)熱點(diǎn)、科技動(dòng)態(tài)等融入教學(xué)，降低新知識(shí)的理解難度，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感。

（三）人本性原則

STSE理念強(qiáng)調(diào)學(xué)生在課堂上的主體地位，注重學(xué)生的自主探究與全面發(fā)展。在教學(xué)中，教師應(yīng)提高學(xué)生的課堂參與度，尊重學(xué)生的個(gè)人觀點(diǎn)，促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新和實(shí)踐能力的發(fā)展。同時(shí)，教師需關(guān)注學(xué)生的情感需求，促使學(xué)生形成積極的學(xué)習(xí)態(tài)度，在學(xué)習(xí)過(guò)程中培養(yǎng)良好的道德品質(zhì)。

三、STSE理念與初中物理教學(xué)的融合策略

（一）強(qiáng)化知識(shí)聯(lián)系，培養(yǎng)學(xué)生的綜合思維

物理課程知識(shí)覆蓋面較廣，且與多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域密切相關(guān)，為跨學(xué)科教學(xué)和知識(shí)整合提供了良好的基礎(chǔ)。教師應(yīng)注重強(qiáng)化不同知識(shí)點(diǎn)之間的內(nèi)在聯(lián)系，幫助學(xué)生建構(gòu)完善的知識(shí)體系。通過(guò)這種教學(xué)方式，學(xué)生能夠深入地理解物理概念之間的關(guān)聯(lián)，提升綜合思維能力，為核心素養(yǎng)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

1.加強(qiáng)新舊知識(shí)間的聯(lián)系

在初中物理課程中，不同階段的知識(shí)具有一定的遞進(jìn)性和關(guān)聯(lián)性，教師應(yīng)善于利用這一特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)新舊知識(shí)的有機(jī)銜接［4］。教師可以引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)新舊知識(shí)之間的聯(lián)系，通過(guò)比較，構(gòu)建知識(shí)間的橋梁。這不僅能加深學(xué)生對(duì)物理概念的理解，還有助于學(xué)生構(gòu)建系統(tǒng)化的知識(shí)體系，培養(yǎng)自主復(fù)習(xí)的良好習(xí)慣。

例如，在學(xué)習(xí)蘇科版物理八年級(jí)下冊(cè)第九章“力與運(yùn)動(dòng)”時(shí)，對(duì)于牛頓第一定律這一知識(shí)點(diǎn)，教師可以將其與直線運(yùn)動(dòng)、運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性等內(nèi)容相聯(lián)系，再結(jié)合學(xué)生的日常生活經(jīng)歷，如騎自行車(chē)、玩滑板車(chē)，啟發(fā)學(xué)生思考這些運(yùn)動(dòng)過(guò)程中力的作用。為進(jìn)一步加深學(xué)生的知識(shí)理解，教師可以組織學(xué)生開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，比如準(zhǔn)備如圖1所示的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景，讓小車(chē)在同一高度由靜止?fàn)顟B(tài)自由滑下，觀察木板、毛巾、玻璃等不同平面對(duì)小車(chē)滑動(dòng)距離的影響。

實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，教師可指導(dǎo)學(xué)生分析小車(chē)在水平面上的受力情況，如小車(chē)在豎直方向上受相互平衡的重力和支持力，水平方向受阻力，因此小車(chē)做減速直線運(yùn)動(dòng)。通過(guò)分析，學(xué)生能夠得出“力是使物體改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因”這一結(jié)論。在此基礎(chǔ)上，教師還可設(shè)計(jì)隨堂練習(xí)，如“在乘坐火車(chē)時(shí)，小明發(fā)現(xiàn)地面上一個(gè)空易拉罐突然向前滾動(dòng)，請(qǐng)問(wèn)此時(shí)火車(chē)處于什么狀態(tài)？”學(xué)生經(jīng)過(guò)分析可知，空易拉罐突然滾動(dòng)表示因慣性產(chǎn)生的速度大于火車(chē)本身的速度，證明火車(chē)此時(shí)正處于減速前進(jìn)的狀態(tài)。在這一系列教學(xué)活動(dòng)中，學(xué)生不僅能對(duì)牛頓第一定律的實(shí)際應(yīng)用有更深入的理解，還能提高運(yùn)用物理知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，有助于培養(yǎng)他們的綜合素養(yǎng)與創(chuàng)新思維。

2.將所學(xué)知識(shí)與社會(huì)生活相關(guān)聯(lián)

物理知識(shí)與社會(huì)生活有著緊密的聯(lián)系。在初中物理教學(xué)中，教師應(yīng)基于STSE理念，利用具體的物理現(xiàn)象引導(dǎo)學(xué)生探究背后的科學(xué)原理和規(guī)律，幫助他們將所學(xué)知識(shí)與社會(huì)生活聯(lián)系起來(lái)。同時(shí)，教師還需注重教學(xué)內(nèi)容的趣味性和實(shí)用性，營(yíng)造良好的學(xué)習(xí)氛圍，切實(shí)展現(xiàn)物理知識(shí)在實(shí)際生活中的應(yīng)用價(jià)值，從而培養(yǎng)學(xué)生對(duì)物理知識(shí)的探究興趣，促使學(xué)生關(guān)注社會(huì)和環(huán)境問(wèn)題，為他們的全面發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

例如，在蘇科版物理八年級(jí)下冊(cè)第六章“物質(zhì)的物理屬性”中，學(xué)習(xí)測(cè)量物體的質(zhì)量是重點(diǎn)內(nèi)容，要求學(xué)生掌握天平和砝碼的使用方法，并能夠應(yīng)用這些工具準(zhǔn)確測(cè)量物體質(zhì)量。在STSE理念下，教師可以選取生活中與環(huán)境保護(hù)或資源節(jié)約相關(guān)的主題作為實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，例如測(cè)量回收塑料瓶中殘留水的質(zhì)量，以評(píng)估家庭用水浪費(fèi)情況或推廣節(jié)水意識(shí)。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生可以利用天平和砝碼設(shè)計(jì)多樣化的測(cè)量方法，如先測(cè)量空塑料瓶的質(zhì)量m1，再測(cè)量瓶與水的總質(zhì)量m2，通過(guò)差值計(jì)算出殘留水的質(zhì)量m3=m2-m1。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，教師可引導(dǎo)學(xué)生討論這些現(xiàn)象對(duì)資源利用的影響，比如向?qū)W生提問(wèn)：“如果每個(gè)家庭每天節(jié)約22.5 g的水，全國(guó)范圍內(nèi)將節(jié)約多少水資源？這對(duì)社會(huì)和環(huán)境有何意義？”學(xué)生通過(guò)計(jì)算可以直觀地感受到節(jié)水在環(huán)境保護(hù)中的重要性。

（二）開(kāi)展小組學(xué)習(xí)，培養(yǎng)合作精神

合作學(xué)習(xí)是培養(yǎng)初中生互動(dòng)與合作能力的重要方式。在STSE教學(xué)實(shí)踐中，教師要注重引導(dǎo)學(xué)生探究物理知識(shí)及其與科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)和環(huán)境的關(guān)系。然而，由于初中生的探究能力較弱，單靠自學(xué)難以取得理想效果，因此教師可以通過(guò)設(shè)計(jì)小組合作學(xué)習(xí)活動(dòng)，如小組實(shí)驗(yàn)和項(xiàng)目研究，提升學(xué)生的探究能力和合作意識(shí)。

例如，在學(xué)習(xí)蘇科版物理八年級(jí)下冊(cè)中的“摩擦力”小節(jié)時(shí)，教師可以組織學(xué)生進(jìn)行小組實(shí)驗(yàn)，探究摩擦力的產(chǎn)生條件以及摩擦力對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的影響。實(shí)驗(yàn)任務(wù)以控制變量法為基礎(chǔ)，要求學(xué)生分工合作完成以下步驟：第一，將待測(cè)物體放在水平桌面上，用彈簧測(cè)力計(jì)沿水平方向拉動(dòng)，使物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)（如圖2所示），記錄彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)，確定滑動(dòng)摩擦力的大小；第二，保持其他條件不變，調(diào)整接觸面粗糙程度、接觸面壓力、物體接觸面積等變量，觀察摩擦力的變化情況；第三，記錄和匯總實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，直觀感受摩擦力的影響因素，通過(guò)分析得出結(jié)論“滑動(dòng)摩擦力的大小與接觸面的粗糙程度、壓力大小等因素有關(guān)”。

為了將物理知識(shí)與社會(huì)和環(huán)境問(wèn)題相結(jié)合，教師還可以設(shè)計(jì)生活化項(xiàng)目。例如，讓學(xué)生使用不同材料搭建滑梯，探究不同表面材料對(duì)滑梯摩擦力的影響。學(xué)生可以結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論哪些材料既能減少摩擦力，提高滑梯的實(shí)用性和趣味性，又能滿(mǎn)足環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的要求，從而培養(yǎng)創(chuàng)新能力和環(huán)保意識(shí)，提升核心素養(yǎng)。

（三）設(shè)計(jì)探究性實(shí)驗(yàn)，增強(qiáng)實(shí)踐能力

STSE理念強(qiáng)調(diào)科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)和物理知識(shí)與社會(huì)、技術(shù)、環(huán)境的有機(jī)結(jié)合。在物理教學(xué)中，教師可以通過(guò)設(shè)計(jì)探究性實(shí)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生對(duì)科學(xué)知識(shí)的興趣，引導(dǎo)其探究實(shí)驗(yàn)背后的原理和規(guī)律。這種方式不僅能發(fā)展學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，增強(qiáng)他們的實(shí)踐能力，還能促進(jìn)他們將所學(xué)知識(shí)與社會(huì)、科技、環(huán)境聯(lián)系起來(lái)，構(gòu)建整體性的知識(shí)體系。

例如，在學(xué)習(xí)蘇科版物理八年級(jí)下冊(cè)第六章“物質(zhì)的物理屬性”時(shí)，為幫助學(xué)生掌握測(cè)量物體密度的方法，教師可以設(shè)計(jì)如下問(wèn)題情境：“現(xiàn)有一塊形狀不規(guī)則且密度小于水的石蠟，如何測(cè)量它的密度？請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方法并說(shuō)明步驟。”這一問(wèn)題考查學(xué)生對(duì)固體密度測(cè)量的理解，在討論過(guò)程中，有學(xué)生提出以下方案：首先，在量筒倒入體積為V1的水，將石蠟放入水中，測(cè)得體積V2；因石蠟密度小于水，無(wú)法完全浸入，可用細(xì)探針將石蠟壓入水中，記錄此時(shí)的體積V3；隨后，利用公式計(jì)算石蠟的密度。為體現(xiàn)STSE理念，教師還可以結(jié)合實(shí)驗(yàn)探討石蠟在社會(huì)和環(huán)境中的應(yīng)用問(wèn)題。例如，石蠟是否可以用作保溫材料？溫度變化如何影響其性能？通過(guò)對(duì)這些實(shí)際問(wèn)題的討論，學(xué)生能夠理解物理知識(shí)在技術(shù)開(kāi)發(fā)和環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用價(jià)值。

在探究性實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生能夠在動(dòng)手實(shí)踐中深入理解物理概念，將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于解決實(shí)際問(wèn)題，建立起科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)和環(huán)境相互關(guān)聯(lián)的整體觀念，提升自身的科學(xué)素養(yǎng)和實(shí)踐能力。

（四）合理編制習(xí)題，滲透STSE理念

初中物理教材中蘊(yùn)含大量與STSE理念相關(guān)的教育資源，教師可以結(jié)合教材內(nèi)容創(chuàng)設(shè)具有現(xiàn)實(shí)意義的習(xí)題情境，將社會(huì)、科技、環(huán)境等主題融入其中。以滲透STSE理念的富有教育意義的習(xí)題，幫助學(xué)生掌握物理知識(shí)，引導(dǎo)他們正確認(rèn)識(shí)科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)和環(huán)境之間的關(guān)系，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

例如，在教學(xué)蘇科版物理八年級(jí)下冊(cè)第十章“壓強(qiáng)和浮力”時(shí)，教師可以設(shè)計(jì)如下習(xí)題：將帶有彈簧測(cè)力計(jì)的圓柱體緩慢浸入水中，整個(gè)過(guò)程中彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)F與下降高度h的變化關(guān)系如圖3所示，請(qǐng)問(wèn)圓柱體受到的最大浮力和圓柱體的密度是多少？

在解題過(guò)程中，首先要分析圖像：從圖中得知，當(dāng)下降高度h = 0 cm時(shí)，測(cè)力計(jì)示數(shù)為15 N，當(dāng)hgt;10 cm時(shí)，測(cè)力計(jì)示數(shù)為5 N且不再變化。根據(jù)浮力公式，圓柱體受到的最大浮力為15-5=10 N。在測(cè)量圓柱體密度時(shí)，學(xué)生可根據(jù)浮力的數(shù)學(xué)表達(dá)式，得出圓柱體體積為=10-3 m3。再根據(jù)G=mg得出圓柱體質(zhì)量為。因此，圓柱體密度為=1.5×103 kg/m3。

以上述探究題為基礎(chǔ)，教師可以拓展融入體現(xiàn)STSE理念的習(xí)題，如“船只設(shè)計(jì)如何減小密度以保證浮力足夠大”“浮力技術(shù)如何運(yùn)用于水下機(jī)器人或海洋探測(cè)器”等，結(jié)合科技熱點(diǎn)延展知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)科學(xué)技術(shù)的興趣與對(duì)環(huán)境保護(hù)的責(zé)任感。這種結(jié)合STSE理念的習(xí)題設(shè)計(jì)，可以在激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣的同時(shí)，使學(xué)生感知科學(xué)技術(shù)在社會(huì)中的應(yīng)用，促進(jìn)其科學(xué)素養(yǎng)與實(shí)踐能力的發(fā)展，為培養(yǎng)全面發(fā)展的社會(huì)型人才奠定基礎(chǔ)。

當(dāng)前教育改革背景下，初中物理教師應(yīng)基于STSE理念創(chuàng)新教學(xué)模式，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，打造高質(zhì)量的物理課堂，培養(yǎng)學(xué)生的物理探究興趣，促進(jìn)其核心素養(yǎng)發(fā)展。

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