科學(xué)態(tài)度和責(zé)任素養(yǎng)觀點下有效實施STSE教學(xué)的課程探索

“科學(xué)態(tài)度和責(zé)任”素養(yǎng)觀點下有效實施STSE教學(xué)的課程探索上海市南洋中學(xué)許美新摘要：無論科學(xué)、技術(shù)、社會、環(huán)境的聯(lián)系及其和諧發(fā)展，還是人、自然、社會的和諧統(tǒng)一，都是現(xiàn)代文明所崇尚和追求的，更是教育改革的一種前沿理念。高中物理課程應(yīng)在義務(wù)教育的基礎(chǔ)上，進一步促進學(xué)生物理核心素養(yǎng)的養(yǎng)成和發(fā)展。正確認識科學(xué)的本質(zhì)，構(gòu)建更完整的科學(xué)知識，有助于深化自己所學(xué)到的知識；改善學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度，提高他們的興趣，對于學(xué)科的態(tài)度往往貫穿學(xué)習(xí)的所有方面，覺得是一門真實的科學(xué)，符合實際；在處理實際問題時更優(yōu)于以往的學(xué)生；學(xué)生學(xué)會用高觀點看待問題；學(xué)生有積極的態(tài)度對待科學(xué)和技術(shù)的發(fā)展，有積極改進的向往，對于社會的發(fā)展更具責(zé)任感和使命感。關(guān)鍵詞：物理核心素養(yǎng)科學(xué)態(tài)度責(zé)任STSE高中物理課程作為高中自然科學(xué)領(lǐng)域基礎(chǔ)課程，旨在落實“立德樹人”根本任務(wù)，進一步提升學(xué)生的物理核心素養(yǎng)[1]中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)[M].北京：[1]中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)[M].北京：人民教育出版社，2018.[1]中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)[M].北京：人民教育出版社，2018.“科學(xué)態(tài)度和責(zé)任”是指在認識科學(xué)本質(zhì)，理解科學(xué)、技術(shù)、社會、環(huán)境關(guān)系的基礎(chǔ)上，逐漸形成的對科學(xué)和技術(shù)應(yīng)有的正確態(tài)度和責(zé)任感。[1]中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)[M].北京：人民教育出版社，2018.1][1]中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)[M].北京：人民教育出版社，2018.STSE教育是一個新的、跨學(xué)科的領(lǐng)域。對教師提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，教師必須首先要從教學(xué)觀念上改變，受應(yīng)試教育影響，有的教師擔(dān)心在不增加課時的情況下，STSE的教育將會占用正常的物理教學(xué)時間，而學(xué)生正常的物理學(xué)習(xí)時間將會受到影響，從而影響學(xué)習(xí)成績，所以需真正確立起與新課程相適應(yīng)的體現(xiàn)素質(zhì)教育的教學(xué)觀念；其次教師本身的知識結(jié)構(gòu)也要做出相應(yīng)的補充完善，否則很難適應(yīng)自然科學(xué)與人文科學(xué)、社會科學(xué)、生產(chǎn)技術(shù)相聯(lián)系的教育教學(xué)。所以教師自身要先領(lǐng)悟在STSE教學(xué)中要強調(diào)哪些內(nèi)容，對物理教材分析透徹，然后思考如何進行STSE教育?！镀胀ǜ咧形锢碚n程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》中提出高中物理課程結(jié)構(gòu)分為：必修課程、選擇性必修課程和選修課程。上海市教育委員會關(guān)于印發(fā)《上海市高中2018學(xué)年度課程計劃及其說明》中指出課程設(shè)置分為“基礎(chǔ)型課程”、“拓展型課程”和“研究型課程”。其中拓展型課程中的“學(xué)科類”、“活動類”科目為自主拓展，學(xué)?？筛鶕?jù)學(xué)生選課情況，為已完成相關(guān)學(xué)科基礎(chǔ)型課程且準(zhǔn)備參加高中學(xué)業(yè)水平等級性考試的學(xué)生開設(shè)學(xué)科拓展型課程。上海市教育委員會．上海市教育委員會．上海市高中2018學(xué)年度課程計劃及其說明[M].上海，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2018.一、基礎(chǔ)型課程中STSE的教學(xué)實例1．物理學(xué)史中體會“科學(xué)態(tài)度和責(zé)任”素養(yǎng)因為物理學(xué)的發(fā)展永無止境，從牛頓到愛因斯坦，當(dāng)學(xué)生了解到物理學(xué)家們巧妙的研究方法，敏銳的洞察力，鍥而不舍的研究精神時，看到物理學(xué)大家們這份科學(xué)態(tài)度和責(zé)任，投身這個智慧接力賽的熱情也會油然而生。例如高二第一學(xué)期第七章內(nèi)能上?？茖W(xué)技術(shù)出版社．高級中學(xué)課本?物理（高一、高二）（試用本）[M].上海，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2007.上?？茖W(xué)技術(shù)出版社．高級中學(xué)課本?物理（高一、高二）（試用本）[M].上海，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2007.2．物理生活實踐感悟“科學(xué)態(tài)度和責(zé)任”素養(yǎng)。我們知道，物理學(xué)重要的原因，就在于它是一門從現(xiàn)實生活與自然中獨立出的專門學(xué)科。將物理學(xué)與社會現(xiàn)象以及日常生活相結(jié)合有利物理知識的學(xué)習(xí)和物理規(guī)律的理解，有利于解決實際問題能力的提高。例如高二第一學(xué)期第八章電場2]靜電的利用和防范介紹了靜電的利用三種形式為靜電除塵靜電噴涂靜電復(fù)印，靜電的防范的三種形式為保持空氣濕度，使用避雷針和良好接地。因為隨著各種用電器的普及，靜電與人的關(guān)系也越來越密切。所以在這節(jié)課程開始前可以讓同學(xué)們自行預(yù)習(xí)，在課前做一些準(zhǔn)備工作，在生產(chǎn)生活中除了書本上還有哪些利用靜電的實例。在生活中，靜電給你帶來的怎樣的麻煩？你是如何處置的？學(xué)生們經(jīng)過準(zhǔn)備后的課堂又是與以往不同的，學(xué)生的例子很多很有趣很新穎，而且學(xué)生與學(xué)生之間可以互相補充解答。有一名女生提到了塑料包裝袋和米粒的現(xiàn)象，她還特地從家里帶來2物理學(xué)注重的是觀察質(zhì)疑和反思。有人說：“像牛頓愛因斯坦這類天才成為天才的真正原因是，他們問很明白很天真的問題，但結(jié)果是，問題的答案驚天動地?！蔽覀兊膶W(xué)生也鼓勵他們有一雙善于發(fā)現(xiàn)的眼睛，才能有思考和探索。還有一名同學(xué)提到行駛的小車停下后，下車關(guān)門，車門與手指尖會有電火花，在冬天這一現(xiàn)象非常明顯而在夏天卻不會發(fā)生。同學(xué)提到了不同環(huán)境產(chǎn)生不同的現(xiàn)象，還能夠?qū)Υ爽F(xiàn)象進行防護解決。其中有同學(xué)提到小車車頂?shù)碾娋€屬于靜電防范，這時出現(xiàn)不同意見，各部分意見不能彼此說服，可以建議學(xué)生留余課下，繼續(xù)收集資料來解決。在這一過程中學(xué)生廣泛收集資料，領(lǐng)悟所學(xué)物理知識，培養(yǎng)他們解決問題的能力和知識遷移的能力。對于隨時應(yīng)運而生的新興科技，教師在課堂應(yīng)該當(dāng)做現(xiàn)實案例，分析并講解給學(xué)生。將學(xué)科理論與實際生活的距離縮短，更新陳舊的數(shù)據(jù)和技術(shù)知識。動態(tài)地指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)和探索，幫助學(xué)生建立起結(jié)構(gòu)清晰的社會科學(xué)知識體系，從而讓學(xué)生們更有責(zé)任意識，實現(xiàn)STSE教育思想滲透。二、拓展型課程中STSE的探究實例我校拓展課中活動類課程是與研究課合成兩個課時，高一和高二每周都安排一個小時的課時，可以安排垂直選課，即每周的拓研課安排同一時間段開展拓研課，所以有些科目高一和高二學(xué)生可以同時選擇，而且可以一名以上教師共同開設(shè)一門課程，這樣開展研究的過程中，教師與教師，教師與學(xué)生，學(xué)生與學(xué)生等各方面起到了積極作用。也非常有利于STSE教育多元知識和學(xué)科交叉的特點。1．實踐操作培養(yǎng)“科學(xué)態(tài)度和責(zé)任”素養(yǎng)拓研課上關(guān)于動手制作，以自動控制與模塊機器人舉例，學(xué)習(xí)要求:了解到自動控制裝置組成的過程、模式，從實驗中認識到，如何進行模塊機器人的組裝，增強學(xué)生的自主探知能力，提高學(xué)習(xí)動力積極性。還可以感受到理論成果對社會應(yīng)用的廣泛影響。模塊機器人中的“模塊”概念，在實際生產(chǎn)生活中已被廣泛的采用。我們通過了解各模塊的功能及彼此之間的聯(lián)系就可進行任意組合到達創(chuàng)新目的。機器人一般由傳感器、控制器和執(zhí)行器三部分組成。傳感器是一種將各種外界信號轉(zhuǎn)化成電信號的功能模塊，它是實現(xiàn)自動化控制的首要環(huán)節(jié)。一個國家現(xiàn)代化的程度，在一定意義上可用自動化水平來衡量，而自動化水平的高低取決于傳感技術(shù)，世界眾多國家都把傳感技術(shù)作為重點發(fā)展項目?？刂破骷从嬎銠C，實驗中機器人等自動控制裝置中采用微控制器即單片機，是自動控制中的核心部件。在家用電器中（智能化家電）一般都采用單片機。模塊機器人作為物理教學(xué)用具，有別于市場上的各種機器人，模塊機器人不復(fù)雜，也不需要高深的編程技巧，更不是少數(shù)學(xué)生的實驗項目。要求每一位學(xué)生都要參與其中，先學(xué)習(xí)簡單邏輯電路的相關(guān)知識，了解光敏電阻，熱敏電阻等通過元件的特性和電路元件的串并聯(lián)，熟練電路的組裝，實驗了解自動控制的組成部分，并通過實際操作學(xué)會如何去獲取知識，解決問題。再將學(xué)生分成4人一組，將此章節(jié)內(nèi)容分成若干課題小組例如運用模塊電路組合電路路，設(shè)計生活中簡單的自動控制電路。如下圖1所示，此類防盜報警器的構(gòu)造原理，是利用門電路、按鈕開關(guān)、蜂鳴器，在光敏電阻的連接下，形成的具有簡單功能的系統(tǒng)。其功能為：當(dāng)設(shè)置在保險柜地毯下的開關(guān)S出現(xiàn)壓力閉合，保險柜內(nèi)光敏電阻R0就會受到光線刺激，從而引起蜂鳴器發(fā)聲。繪制電路圖并組裝。思考若為了提高報警器的靈敏度，應(yīng)如何調(diào)節(jié)可調(diào)電阻R2的阻值。圖1防盜報警器用這些器材還可完成哪些簡單自動控制的電路。家里的熱水器構(gòu)成中，恒溫器集成電路也同樣適用此種電路。溫度低的水對熱敏電阻造成的阻值很大，反之就小，所以在水溫很低時，發(fā)熱器會自動開啟并加熱；當(dāng)水溫達到要求時，就會切斷發(fā)熱器聯(lián)通。用溫度傳感器和紅外線傳感器加與門控制方式可進行感應(yīng)風(fēng)扇運行模擬，空氣溫度升高，同時有人接近的話，風(fēng)扇會受到指令開始轉(zhuǎn)動。用聲音傳感器和光敏電阻加與門控制方式，可以進行聲控?zé)裟M，到了夜晚，樓道中有腳步聲響燈會自動照明。還有家用滾筒式洗衣機的控制電路，其模擬方式也適用，比如在洗衣機上蓋與電源同時關(guān)閉的情況下，電動機系統(tǒng)才開始運行。設(shè)計形式多種多樣，感受模塊化設(shè)計的思想方法，將生活與物理學(xué)理論緊密結(jié)合，通過日常觀察尋找物理知識的應(yīng)用，建立“個人－小組－全班”、“學(xué)生－教師－學(xué)生”三維一體的動態(tài)過程，體驗團隊協(xié)作的重要性。2．自主實驗助推“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”素養(yǎng)例如電磁波學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)要求：對于電磁波概念有所認識，了解其傳播空間和變化方式，對于其特點可以達到熟悉的程度。了解電磁波在科技和社會生活中的應(yīng)用，如電話、廣播、電視等等。電磁波在給了人類社會帶來便捷的同時，也會對人類的生存環(huán)境造成不利影響，要增強環(huán)境保護意識。根據(jù)家庭情況，選做課本上的幾個小實驗，如電磁波的發(fā)射與接收、屏蔽、反射、干擾、紫外線激發(fā)熒光、微波的熱效應(yīng)等。雖然實驗簡單，但驗證了電磁波一些重要性質(zhì)。還可自己設(shè)計新的實驗，探究電磁波其他特性。例如，利用手機可以研究電磁波與聲波的傳播有什么不同？手機既是電磁波的發(fā)射裝置，又是電磁波的接收裝置，手機的鈴聲是聲波的波源。如果將手機調(diào)到振動并響鈴擋，置于一只透明的真空保溫杯中，蓋上杯蓋。如果給該手機撥號，發(fā)現(xiàn)手機振動，但聽不見鈴聲。這現(xiàn)象表明，聲波是機械波，它的傳播需要及介質(zhì)，真空保溫杯夾層是真空的，聲波不能傳播，所以鈴聲聽不見，而電磁波可以在真空中傳播，所以手機接收到信號，發(fā)生振動。實驗方法的不斷創(chuàng)新是自主學(xué)習(xí)的重要特點，只要不斷關(guān)注周圍生活，把與生活中密切相關(guān)事物引入物理課程，可以增加學(xué)生對物理課的親切感，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)積極性與主動性，提高用實驗來探索客觀事物的能力,不僅強調(diào)學(xué)習(xí)知識，更重要的是將學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)方法和思維方法三者有機結(jié)合起來，這種科學(xué)的思想方法使學(xué)生終身受用。三、研究型課程中STSE的活動實例1．任務(wù)驅(qū)動型研究生成“科學(xué)態(tài)度和責(zé)任”素養(yǎng)對于活動式教學(xué)，結(jié)合STSE的運用，能夠更好地開展物理活動。學(xué)校里經(jīng)常會有科技節(jié)的活動，學(xué)生們經(jīng)常處于走個過場的狀態(tài)，會因為課業(yè)壓力而無心投入其中。而教師也苦于不知如何開展學(xué)生能夠很好參與其中的活動。那不妨將STSE結(jié)合到活動中，讓學(xué)生清楚地了解到自己所學(xué)的知識是可以學(xué)以致用的?？梢苑乓恍┛茖W(xué)技術(shù)的物理片，讓學(xué)生討論其中的物理原理。此外，還可以舉辦一些比賽，比如拋蛋比賽，機器人組裝大賽等等，讓學(xué)生動起手來，感受理論和實際的差距，然后再用所學(xué)知識解決困難。讓課堂走出教室，寓教于樂。午休吃飯期間，也可以放一些科學(xué)類節(jié)目，做一些科學(xué)和技術(shù)的普及，讓同學(xué)們緊跟時代的步伐。不知不覺，STSE的思想會成為同學(xué)們茶余飯后談?wù)摰脑掝}，STSE不知不覺就融入到同學(xué)們的生活中了。2．社會實踐型研究達成“科學(xué)態(tài)度和責(zé)任”素養(yǎng)學(xué)校一直組織學(xué)生進行社會考察實踐活動，讓學(xué)生走出課堂走出校園。整個社會都是我們學(xué)習(xí)的課堂，書本上的知識與生活息息相關(guān)。在這些活動中我們給學(xué)生提供社會考察實踐課題，如用物理方法測定中山陵的高度等等，并在活動前作指導(dǎo)，審閱學(xué)生《課題申請表》，對課題的研究目的、研究內(nèi)容、研究方法、問卷設(shè)計、分工等方面進行詳細指導(dǎo)，幫助完善整個研究方案，確保學(xué)生課題研究方案的有效性、可行性。對課題組提出研究過程中的相關(guān)要求，注意事項等，尤其是安全教育。指導(dǎo)學(xué)生課題研究報告的書寫要求。明確課題評價的標(biāo)準(zhǔn)、評價等第，通過誠信教育培養(yǎng)學(xué)生實事求是的科學(xué)態(tài)度。通過組織學(xué)生社會實踐活動，遵守道德規(guī)范，培養(yǎng)社會責(zé)任感，讓學(xué)生無時無刻感受社會中的科學(xué)和技術(shù)，感受STSE思想。通過這三種類型的課程，基于“科學(xué)態(tài)度和責(zé)任”素養(yǎng)觀點下有效實施STSE教學(xué)，可以讓學(xué)生用科學(xué)的方式改善自己的生活，必然能夠更好地理解和應(yīng)對日益科技社會。使學(xué)生進一步以負責(zé)任的態(tài)度處理處理社會問題和處理連接科學(xué)與社會，科學(xué)與環(huán)境的問題。通過自主學(xué)習(xí)，課程與他們的生活密切相關(guān)，加強概念的理解，學(xué)生有積極的態(tài)度對待學(xué)生有積極的態(tài)度對待科學(xué)和技術(shù)的發(fā)展，有積極改進的向往，對于社會的發(fā)展更具責(zé)任感和使命感，在未來成為有能力利用科學(xué)和技術(shù)來為社會作出貢獻的人。進一步獲取知識，理論聯(lián)系實際，了解某一領(lǐng)域的就業(yè)機會，使學(xué)生理解職業(yè)