基于STSE教學理念的粵教版高中物理教學研究

【摘要】本文探討基于STSE（科學、技術、社會、環境）教學理念的粵教版高中物理教學策略，明確STSE教育在高中物理教學中的實施目標，包括模塊化發展和核心素養的培養.設計理念以新課標需求、社會發展需求和STSE理念為指導，提出具體的教學策略.通過將物理知識與生活實際相結合、開展實踐活動和融合科學素養等方式，激發學生的社會責任感和實踐意識，提升他們的解決問題能力.

【關鍵詞】STSE教學理念;高中物理;教學策略

隨著全球教育理念的不斷進步和社會對綜合素養的日益重視，STSE（科學、技術、社會、環境）教學理念應運而生，并成為教育改革的重要方向.在高中物理教學中，傳統的知識傳授模式往往忽視了科學與社會的實際聯系，導致學生的學習興趣和實際應用能力不足.粵教版高中物理教材是我國高中物理教學的重要資源，而如何將STSE理念有效融入其中，成為提升教學質量和學生綜合素養的關鍵問題.

1 高中物理教學STSE教育的實施目標

1.1 以STSE教育理念為導向，實現教學的模塊式發展

STSE教育理念強調科學（Science）、技術（Technology）、社會（Society）和環境（Environment）的綜合融合，要求在高中物理教學中實現教學內容的模塊式發展.這種模塊化設計，要求教師將物理知識與現實生活中的技術應用、社會問題和環境挑戰緊密結合[1].例如，教師圍繞“力學”模塊設計課程，講解牛頓定律和機械能守恒等基本概念，引入與技術相關的應用場景，如汽車安全設計中的力學原理、風力發電機的設計等.在社會和環境模塊中，教師引導學生探討物理現象對社會發展的影響，以及如何通過物理知識解決環境問題，如怎樣減少能源消耗或應對氣候變化.

1.2 以STSE教育理念為抓手，提升學生的物理核心素養

STSE教育理念在高中物理教學中的應用，旨在促進學生核心素養的全面提升.物理核心素養包括科學物理觀念、科學思維、科學探究和科學態度與責任.以STSE理念為抓手，開展多樣化的教學活動和項目，激發學生的學習興趣和自主探究精神.例如，在學習“電磁學”模塊時，教師安排學生進行實際的電路設計實驗，鼓勵他們探討如何利用電磁技術解決日常生活中的問題，如設計節能燈具或優化電池使用方式.教師引導學生分析電磁技術對社會和環境的影響，如電子垃圾處理和資源回收等.學生掌握物理知識和技術技能，認識到技術應用對社會和環境的影響，提高他們的社會責任感和環境意識.總之，將STSE理念融入教學中，有助于全面提升學生的物理核心素養，使其在未來的學習和生活中能更加有效地運用所學知識應對各種挑戰.

2 高中物理教學落實STSE教育的設計理念

2.1 以落實新課標需求為基準

落實新課標需求是高中物理教學設計的基礎.新課程標準強調了學生核心素養的培養以及學科知識的實際應用.在這一背景下，STSE教育理念為物理教學提供了新的方向.新課標要求物理教學不僅要關注學科知識的傳授，還要注重學生科學探究能力、創新能力和解決實際問題的能力的培養.因此，教學設計必須圍繞新課標的核心目標展開，融入STSE理念，通過模塊化設計和情境導入，使課程內容與新課標的要求緊密結合[2].例如，在教學“光學”模塊時，教師不僅要講解光的傳播和折射等基本原理，還要設計實驗和項目，讓學生探索光學技術在現代社會中的應用，如光纖通信和激光技術等.這樣不僅能符合新課標對科學探究和技術應用的要求，也能激發學生的學習興趣和自主探究精神，提高他們的綜合素養.

2.2 以適應社會發展需求為方向

適應社會發展需求是高中物理教學設計的重要方向.隨著科技進步和社會變革，物理學科的應用領域不斷擴展，物理知識的實際應用成為教育的重要目標.STSE教學理念的應用正是為了解決社會發展的實際問題，其將物理知識與社會需求緊密結合，提升學生的實際應用能力和創新能力.在教學設計中，教師結合社會熱點問題和科技前沿，如智能交通、綠色能源等，設計相關的教學活動和項目.例如，在學習“熱學”模塊時，教師組織學生研究節能技術和可再生能源的應用，探討如何利用物理知識解決能源危機和環境污染問題.教學關注知識的傳授，注重培養學生對社會需求的敏感度和問題解決能力，以使其更好地適應社會發展的要求.

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設計的核心主旨.STSE教育理念強調科學、技術、社會和環境的綜合視角，要求物理教學不僅關注科學知識的傳授，還要培養學生的綜合素養和實際應用能力.在教學設計中，教師應以STSE理念為主線，將科學知識與技術應用、社會責任和環境保護等方面相結合.例如，在教學“電磁學”模塊時，教師引導學生探討電磁技術在社會生活中的應用，如醫療設備中的磁共振成像技術；同時分析電磁技術對環境的影響，如電子垃圾的處理問題.通過這種綜合性的教學設計，學生不僅掌握了物理學科的基本知識，還認識到技術應用對社會和環境的影響，能培養他們的綜合思維能力和社會責任感.契合STSE理念的教學設計能提升學生的科學素養，使其在未來的學習和生活中更加有效地應對各種挑戰.

3 基于STSE教學理念的粵教版高中物理教學策略

3.1 與生活實際結合，激發學生的社會責任感

在物理教學中將STSE理念與生活實際結合，能有效激發學生的社會責任感.將物理原理應用于真實世界的問題中，學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.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，車內乘客會因慣性繼續向前移動.再由這種現象引入汽車安全設計的話題，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.這樣學生不僅理解了物理原理，還認識到安全設計在保護人們生命中的重要作用，激發他們的社會責任感.

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，與物體的質量成反比.教師討論日常生活中的運動現象來講解這一原理，例如在運動員比賽中，如何提高力量和技術來加速跑步.還引入實際應用，如運動裝備的設計，探討如何改進運動鞋和運動器材來減少運動傷害.這些討論，讓學生意識到物理知識在提升運動表現和保障運動安全中的應用，增強他們對運動科學的社會責任感.

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.進一步地，探討如何將這一原理應用于環保技術，例如設計更高效的水下推進器來減少海洋污染.這種方式，讓學生認識到物理原理在促進環保技術和減少環境污染中的作用，激發他們對環境保護的社會責任感.

3.2 利用實踐活動，增強學生的社會實踐意識

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中具有基礎性意義，而且在解決實際問題時也具有重要應用.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：滑梯上的小球實驗

教師設計一個實驗，讓學生使用滑梯和小球來驗證機械能守恒定律.學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底部的過程中的機械能變化中，學生觀察到：在理想條件下，機械能的總量保持不變.教師進一步引導學生思考其在實際生活中的應用，例如滑梯設計中的能量轉換，以及如何優化滑梯的設計以減少能量損失，提高使用安全性.這能幫助學生理解物理原理，還能激發他們對將物理知識應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：優化建筑物的能效

另一個實踐活動是讓學生設計一個節能型建筑模型.學生應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換來優化建筑物的能源系統.學生將物理知識與現代建筑設計相結合，探索如何在建筑設計中實現能量的高效利用，更好地理解機械能守恒定律的實際應用，提高了他們在社會實際問題中運用科學知識的能力，增強了他們對環境保護和節能減排的社會責任感.

3.2.3 實踐項目：設計和測試運動器材

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

3.3 融合物理科學素養，增強解決問題能力

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

3.3.1 實驗活動：設計和分析彈射裝置

教師設計一個實驗活動，讓學生使用彈射裝置（如彈弓或氣動發射器）進行平拋運動實驗.學生需要測量發射物體的初速度、發射角度和飛行時間，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.此活動不僅幫助學生理解理論知識，還培養了他們的數據分析和實驗設計能力.例如，學生在分析彈射器的設計時，考慮如何優化發射角度以提高投射距離，進而在實際應用中提升設計效率和效果.

3.3.2 解決實際問題：設計運動軌跡

在實際生活中，平拋運動的應用廣泛，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，讓學生設計一個運動軌跡的模擬方案，例如規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到特定目標.學生需要將平拋運動的物理原理應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 創新應用：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，在設計一個安全的滑道或游樂設施時，學生應用平拋運動的原理來確保運動軌跡和速度在安全范圍內.通過計算不同高度、角度和速度下的運動軌跡，學生預測可能出現的危險情況，并提出改進措施.這提升了學生的物理科學素養，增強了他們在實際工程和安全設計中運用物理知識的能力，培養了他們的創新思維和問題解決能力.

4 結語

將STSE理念融入物理教學，能激發學生的學習興趣，增強他們的社會責任感和實踐意識，提升其解決問題的能力.未來的研究和實踐中，應繼續探索和完善STSE教學模式，以期在不斷變化的社會需求中，為學生的全面發展提供更為有效的支持.

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

參考文獻：

[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融合的有效途徑[J].湖北教育（政務宣傳），2024（06）：84.

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

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