小議高中物理教學(xué)中STS教育的滲透策略

王進(jìn)

新課標(biāo)倡導(dǎo)高中物理教學(xué)應(yīng)該讓學(xué)生“從生活走進(jìn)物理，再從物理走進(jìn)社會”。這一理念與STS教育的相關(guān)理論不謀而合。什么是STS教育呢？STS教育就是教學(xué)中突出科學(xué)、技術(shù)和社會三者的聯(lián)系，強(qiáng)調(diào)在教學(xué)中讓學(xué)生認(rèn)識到物理知識對科技進(jìn)步和社會發(fā)展的影響。那么，怎樣在物理教學(xué)中滲透STS教育呢？筆者認(rèn)為可以從以下幾個方面著手。

1以物理學(xué)史為素材實施STS教育

物理學(xué)史記錄的是物理學(xué)發(fā)展的歷程，蘊(yùn)含著豐富的科學(xué)精神以及人文精神，可以從中發(fā)掘很多STS教育的素材?？茖W(xué)精神在物理學(xué)史中的體現(xiàn)得非常之廣泛，充分加以利用能培養(yǎng)學(xué)生堅持真理、敢于質(zhì)疑、銳意進(jìn)取、注重實驗和團(tuán)隊合作的科學(xué)素質(zhì)；物理學(xué)史中的人文精神是指物理學(xué)家在進(jìn)行科學(xué)探究過程中對人生價值的領(lǐng)悟以及科學(xué)價值的思考。由遠(yuǎn)古人類對大自然的頂禮膜拜，到對自然規(guī)律的探索和認(rèn)知；由人類對自然界的大肆掠奪，到人們對自然的重新認(rèn)知并探尋和諧發(fā)展之路，這一切都伴隨著物理學(xué)者研究過程中不斷的總結(jié)和反思，有著豐富的人文內(nèi)涵。在人類認(rèn)知不斷進(jìn)步的過程中，物理學(xué)界的每一項重大突破都給人類社會的進(jìn)步和發(fā)展產(chǎn)生強(qiáng)大的推動作用，當(dāng)然人類在享受科技進(jìn)步所帶來的紅利的同時，也吞下任意妄為所導(dǎo)致的惡果：環(huán)境污染、水土流失、地質(zhì)災(zāi)害、生態(tài)失衡、核泄漏危機(jī)等等都對人類社會的可持續(xù)發(fā)展帶來負(fù)面的影響。因此，教師在教學(xué)中通過物理學(xué)史進(jìn)行STS教育的時候，要引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識到科技發(fā)展這把“雙刃劍”的兩面性，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)科技文化的同時，能關(guān)注科技發(fā)展與社會進(jìn)步的關(guān)系，把握物理學(xué)科的人文價值，進(jìn)而幫助學(xué)生構(gòu)建正確的價值觀、人生觀和世界觀。

例如，在《行星的運動》一節(jié)的教學(xué)中，和學(xué)生回顧人類宇宙觀的構(gòu)建歷程。給學(xué)生提供一段有關(guān)布魯諾的文字素材，讓學(xué)生自我閱讀，并對其中的人文精神進(jìn)行感悟，激起他們崇尚科學(xué)、堅持真理的信念。

2通過買驗演示來開展STS教育

實驗是教師引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識物理規(guī)律和分析物理問題的有效手段。實驗為學(xué)生提供了較為真實的物理情境，讓他們能通過設(shè)身處地地觀察而獲得最為直接而真實的感性認(rèn)知，有助學(xué)生概念的認(rèn)識和規(guī)律的發(fā)現(xiàn)，而且很多實驗還拉近了理論和實際的距離，鍛煉了學(xué)生的發(fā)散思維。通過實驗來進(jìn)行STS教育時，可以將物理學(xué)上某些技術(shù)性的應(yīng)用以實驗的方式搬到課堂上，以此鍛煉學(xué)生運用物理知識解決生活實際問題的能力，讓學(xué)生感受到物理不是陽春白雪，它和我們的生活如此貼近。

例如，講解《傳感器的應(yīng)用》這一節(jié)時，筆者拿著一個電飯鍋進(jìn)入教室（內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖l所示），以此和學(xué)生分析電飯鍋里的溫控原理。

筆者會和學(xué)生通過對煮飯過程的具體操作，來熟悉溫控裝置的工作原理：（1）觸點就是一組開關(guān)，通過接線螺絲實現(xiàn)對加熱電路的控制。常態(tài)下是斷開的，按下開關(guān)按鈕的動作，通過轉(zhuǎn)軸，左邊發(fā)生了兩個分解動作：觸點接通，加熱電路開始工作；最左側(cè)的永磁鐵上頂后與常溫下的感溫磁體相吸，使加熱電路保持接通；（2）水因為加熱而沸騰，但是其溫度會限定在100℃，因此感溫磁體依然呈現(xiàn)鐵磁性，從而保持和永磁體的吸附狀態(tài)，也就保持加熱的繼續(xù)，使得米飯得以煮熟；（3）當(dāng)米飯中的水分被吸收之后，鍋底的米飯逐漸要起鍋巴時，也就使得溫度超過100℃，進(jìn)而突破感溫磁體的居里點，使其失去鐵磁性，則原本壓縮的彈簧將永磁體下推，進(jìn)而使得觸點分離，停止加熱。三個步驟講清電飯鍋溫控原理之后，教師提出幾個問題：①煮飯時，只是將米洗凈之后倒入鍋中，不做其它操作，飯能熟嗎？②用久之后的電飯鍋出現(xiàn)彈簧因老化而失靈的情況，對煮飯有沒有影響？③能用電飯鍋燒水嗎？對于這三個很實際化的問題，學(xué)生結(jié)合有關(guān)知識討論起來熱火朝天，當(dāng)他們將問題解決的時候，也就是徹底掌握知識的時候。

3通過習(xí)題講解來開展STS教育

習(xí)題是幫助學(xué)生對概念和規(guī)律進(jìn)行深化認(rèn)識的工具。隨著新課改的不斷深入，當(dāng)前的物理習(xí)題已經(jīng)不再僅僅只是一個問題，完整的物理題目必須要有一個基于真實物理事實的情境。而很多時候，物理情境的構(gòu)建就是依托物理知識在生產(chǎn)生活中實際應(yīng)用來進(jìn)行的。很多高考題更是與實際密切相連，將時下的科技熱點和社會話題滲透到物理題目中，例如，霧霾現(xiàn)象中的PM2.5，核磁共振，遠(yuǎn)距離輸電等等都可以在高考題中找到他們的身影。因此通過物理習(xí)題的練習(xí)不僅可以加深學(xué)生知識和概念的理解，也讓學(xué)生看到物理知識學(xué)有所用的魅力。

例1 當(dāng)今社會，水資源短缺是一個不容忽視的問題。作為一個農(nóng)業(yè)大國，我國政府一直注重農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的用水問題，并一再加大對應(yīng)方面的技術(shù)投入。有的地區(qū)已經(jīng)開始使用轉(zhuǎn)動噴水技術(shù)，具體裝置如圖2所示。已知出水口距離地面的高度是h，地面以下深度為H的水泵與它直接相通。出水口將水以相同大小的速度水平噴出，若每分鐘噴出水的質(zhì)量為m，噴出水的落點半徑大小為10h，水泵的工作效率為η，忽略空氣阻力的影響。求解：（1）水被出水口噴出時的初速度；（2）地下水泵每一分鐘里對水所做的功；（3）地下水泵的電動機(jī)的輸出功率的最小值。

設(shè)計意圖本題講的就是物理知識和技術(shù)的聯(lián)系，還放在了水資源嚴(yán)重短缺的中國社會這樣一個大背景下，正是STS教育的充分體現(xiàn)。STS教育的實質(zhì)就是要學(xué)生了解到物理科學(xué)與技術(shù)、物理科學(xué)與社會的關(guān)系。在本題的評講過程中，教師要有意識地引發(fā)學(xué)生對當(dāng)前某些社會問題的思考和討論，如水資源危機(jī)等等，同時讓學(xué)生從決策者角度來思考怎樣應(yīng)對這些問題，以此來增強(qiáng)學(xué)生的社會責(zé)任感，幫助他們樹立起正確的人生觀。

例2 某種變速自行車，有六個飛輪和三個鏈輪，如圖3所示，鏈輪和飛輪的齒數(shù)如表1所示，前、后輪直徑均為660 mm，人騎該車行進(jìn)的速度為4 m/s時，腳踩踏板做勻速圓周運動的角速度最小值約為多少？

設(shè)計意圖變速自行車對于高中生而言是“稀罕物”，也有很多學(xué)生擁有，但是這么熟悉的物品與物理學(xué)習(xí)有什么關(guān)系呢？這樣問題情境的設(shè)置比起我們設(shè)置2種傳動模型，引導(dǎo)學(xué)生對傳動模型進(jìn)行分析要有價值的多，更能激發(fā)學(xué)生的思維，例如，學(xué)生會聯(lián)系自行車的行進(jìn)實際進(jìn)行思考，很自然地聯(lián)系到自行車行進(jìn)的速度與前、后輪邊緣的線速度相等，繼而找到后輪邊緣的線速度大小，然后再去觀察發(fā)現(xiàn)后輪和飛輪具有角速度相等，如此一來分析變得越來越全面，最終實現(xiàn)問題的解決，同時培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)習(xí)的興趣。高中物理教學(xué)中實施STS教育能讓學(xué)生在學(xué)習(xí)物理知識的同時，也充分感悟到科學(xué)精神和科學(xué)價值，能了解到物理知識和生活生產(chǎn)實際的聯(lián)系，從而進(jìn)一步認(rèn)清物理概念和規(guī)律的本質(zhì)，而這一切都有助于學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的提升，這也正是我們物理教師的追求。