胡光磊

(泰州市姜堰區(qū)張甸中學(xué) 江蘇 泰州 225527)

STS一詞是科學(xué)-技術(shù)-社會(huì)(Science-Technology-Society)的簡稱.STS教育就是要把科學(xué)教育和當(dāng)前社會(huì)發(fā)展、社會(huì)生活緊密結(jié)合起來，既要考慮當(dāng)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展對教育提出的要求，又要研究社會(huì)成員對現(xiàn)代和未來社會(huì)生產(chǎn)、生活的發(fā)展作出的決策[1].STS教育突出了科學(xué)和技術(shù)的社會(huì)環(huán)境，強(qiáng)調(diào)知識(shí)的應(yīng)用，重視解決問題的技能和邏輯推理與做決策能力的培養(yǎng).《普通物理課程標(biāo)準(zhǔn)(實(shí)驗(yàn))》中提出“從生活走進(jìn)物理，從物理走向社會(huì)”的基本理念，強(qiáng)調(diào)物理教學(xué)應(yīng)“加強(qiáng)與學(xué)生生活、現(xiàn)代社會(huì)及科技發(fā)展的聯(lián)系，反映當(dāng)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要成果和新的科學(xué)思想，關(guān)注物理學(xué)的技術(shù)應(yīng)用所帶來的社會(huì)問題，培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)參與意識(shí)和對社會(huì)負(fù)責(zé)任的態(tài)度.”[2]從這一點(diǎn)看，STS教育與新課標(biāo)提出的高中物理教學(xué)的基本理念不謀而合.

本文擬談?wù)劰P者在高中物理教學(xué)中滲透STS教育的一些做法.

1 展現(xiàn)物理實(shí)驗(yàn)原理的技術(shù)價(jià)值 讓學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)的聯(lián)系

物理學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，我們設(shè)計(jì)相關(guān)物理實(shí)驗(yàn)時(shí)，如果在揭示新現(xiàn)象、探究新規(guī)律的同時(shí)，注意展示科學(xué)原理的技術(shù)價(jià)值，就能夠讓學(xué)生較好地理解科學(xué)與技術(shù)的聯(lián)系.

例如，講授“全反射”時(shí)，筆者將激光筆發(fā)出的帶有卡通畫信息的光射入一根彎曲的有機(jī)玻璃棒一端，學(xué)生不僅可以觀察到光在玻璃棒中發(fā)生全反射的傳播路線，還可以觀察到跟玻璃棒末端相隔一定距離的光屏上的卡通畫的形象.此時(shí)，學(xué)生不只是對光的全反射有了進(jìn)一步理解，對基于全反射的光纖通信技術(shù)也有了直觀認(rèn)識(shí).再如，在教學(xué)“自感現(xiàn)象”時(shí)，通過實(shí)驗(yàn)，學(xué)生很容易觀察到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，理解實(shí)驗(yàn)原理，但學(xué)生可能并不清楚這一原理有哪些應(yīng)用.此時(shí)筆者再向?qū)W生介紹這個(gè)實(shí)驗(yàn)原理在我們周圍生活中就有應(yīng)用——日光燈中的鎮(zhèn)流器，介紹日光燈的工作原理.這樣激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，使學(xué)生領(lǐng)略格物致知的真諦，科學(xué)和技術(shù)在此得到了融合.

技術(shù)與社會(huì)的聯(lián)系學(xué)生容易理解，科學(xué)與技術(shù)的聯(lián)系卻較難建立.實(shí)驗(yàn)是促進(jìn)學(xué)生理解科學(xué)與技術(shù)聯(lián)系的有效手段，如果我們設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)是原汁原味的科學(xué)，又能體現(xiàn)比較好的技術(shù)性能，學(xué)生一看就能知道是某一個(gè)科學(xué)原理在技術(shù)上的應(yīng)用，這樣我們就能夠讓學(xué)生理解科學(xué)與技術(shù)的聯(lián)系.

2 激活物理學(xué)史的價(jià)值 通過探究活動(dòng) 提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)

高中物理教材涉及到多位物理學(xué)家，正是因?yàn)樗麄兪炀毝擅畹剡\(yùn)用科學(xué)的研究方法，才取得了偉大成就.教學(xué)中教師不應(yīng)漠然視之，而應(yīng)抓住契機(jī)融合在物理知識(shí)的教學(xué)中，通過歷史重演，體驗(yàn)探究的過程，從而提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng).

例如，講授“自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律”時(shí)，筆者采用這樣的教學(xué)方式.

(1)演示大小石頭、粉筆、羽毛、紙片、紙團(tuán)等物體的下落.觀察這些物體下落的快慢，提出：“物體下落的規(guī)律？”

(2)歷史上亞里士多德有關(guān)于落體問題的經(jīng)驗(yàn)論述.后來伽利略又有對這個(gè)問題的思辨和研究.得出物體只受重力作用下，重物和輕物下落是一樣快的.這個(gè)運(yùn)動(dòng)到底具有什么規(guī)律？

(3)伽利略認(rèn)為，自然界是簡單的，自然的規(guī)律也是簡單的，落體也一定是一種最簡單的變速運(yùn)動(dòng)，而最簡單的變速運(yùn)動(dòng)，它的速度應(yīng)該是均勻變化的.在當(dāng)時(shí)的條件下，如果要證明這個(gè)結(jié)論，需得“沖淡”重力放大時(shí)間，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)出斜面實(shí)驗(yàn)，并進(jìn)行驗(yàn)證.記錄數(shù)據(jù)，得出結(jié)論.最后還可采用光電門，或利用頻閃照相準(zhǔn)確證明.

(4)通過動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生親身感受，只受重力作用下或阻力可以忽略的情況下，重物和輕物下落是一樣快的.這個(gè)運(yùn)動(dòng)的確是勻加速直線運(yùn)動(dòng).

(5)感受方法，運(yùn)用規(guī)律.讓學(xué)生置身于歷史背景下，從提出問題、回顧歷史、重演歷史、實(shí)驗(yàn)探究、得出概念、規(guī)律運(yùn)用等環(huán)節(jié)，經(jīng)歷一次自己“發(fā)現(xiàn)”自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律之旅，能讓學(xué)生充分感受物理的學(xué)科特征——理性和實(shí)證.

雖然歷史上的東西都已成為過去，但歷史重演的過程中蘊(yùn)涵了大量的方法和哲學(xué)思想，通過實(shí)驗(yàn)，用鐵的事實(shí)告訴學(xué)生正確的科學(xué)規(guī)律.歷史的重演和探究性實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生感受了物理的發(fā)展歷程，這對學(xué)生能力和科學(xué)素養(yǎng)的提高具有積極意義.

3 滲透物理知識(shí)的技術(shù)應(yīng)用 從生活走進(jìn)物理

物理學(xué)是一門與日常生活聯(lián)系十分緊密的科學(xué)，從物理學(xué)的產(chǎn)生、發(fā)展到進(jìn)一步完善都是為了解決生活實(shí)際問題而出現(xiàn)，并為推動(dòng)人類社會(huì)進(jìn)步而不斷向前發(fā)展的.高中物理教學(xué)中選擇一些基于物理學(xué)原理的、跟生產(chǎn)和生活緊密關(guān)聯(lián)的內(nèi)容，可以提高學(xué)生運(yùn)用物理知識(shí)分析和解決生活中的實(shí)際問題的能力，讓學(xué)生感受到生活中處處有物理.

例如，講授“串并聯(lián)電路”時(shí)，筆者選用了這樣一道例題:如圖1所示是電飯煲的電路圖，S1是一個(gè)限溫開關(guān)，手動(dòng)閉合，當(dāng)此開關(guān)的溫度達(dá)到居里點(diǎn)(103 ℃)時(shí)會(huì)自動(dòng)斷開，S2是一個(gè)自動(dòng)溫控開關(guān)，當(dāng)溫度低于約70 ℃時(shí)會(huì)自動(dòng)閉合，溫度高于80 ℃時(shí)會(huì)自動(dòng)斷開，紅燈是加熱狀態(tài)的指示燈，黃燈是保溫狀態(tài)時(shí)的指示燈，限流電阻R1=R2=500 Ω，加熱電阻絲R3=50 Ω，兩燈電阻不計(jì)，試計(jì)算加熱和保溫兩種狀態(tài)下，電飯煲消耗的功率之比.在分清電路結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，用電路規(guī)律即可求得結(jié)果為12∶1[3].

圖1

再如，在學(xué)習(xí)了“勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移與速度的關(guān)系”后，讓學(xué)生了解一下，他的親人中，誰在開車.然后根據(jù)其車的規(guī)格，查閱資料，篩選出有關(guān)的參數(shù).對該車的限開最高時(shí)速進(jìn)行計(jì)算，并設(shè)法向開車的親人說明不能超速行車的道理.利用學(xué)生熟悉的生活事例作為背景，結(jié)合學(xué)生已有的生活經(jīng)驗(yàn)，幫助學(xué)生以積極地態(tài)度投入到物理學(xué)習(xí)中去，開拓學(xué)生的視野.

利用物理知識(shí)分析和解決生產(chǎn)、生活中的實(shí)例可以舉出很多很多，將物理和生活緊密聯(lián)系，使學(xué)生不再認(rèn)為學(xué)習(xí)物理枯燥無味，讓理解物理知識(shí)的技術(shù)應(yīng)用價(jià)值，為今后的學(xué)生生活奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，這將使學(xué)生終身受益.

4 適度對接基礎(chǔ)與前沿 激發(fā)學(xué)生探索的興趣 從物理走向社會(huì)

《普通物理課程標(biāo)準(zhǔn)(實(shí)驗(yàn))》強(qiáng)調(diào)“讓學(xué)生關(guān)心科技發(fā)展的動(dòng)態(tài)，關(guān)注技術(shù)應(yīng)用帶來的社會(huì)進(jìn)步和問題，樹立正確的科學(xué)觀.”[2]很多前沿物理科技內(nèi)容依據(jù)的基本原理是中學(xué)階段學(xué)生學(xué)習(xí)的基本規(guī)律，它們是基礎(chǔ)物理學(xué)原理與現(xiàn)當(dāng)代先進(jìn)科學(xué)技術(shù)手段和創(chuàng)造發(fā)明技法相結(jié)合的產(chǎn)物.高中物理課本中的知識(shí)越來越注重與實(shí)際生活和現(xiàn)代科技知識(shí)的聯(lián)系和結(jié)合，處理教材跟現(xiàn)代的前沿發(fā)展有關(guān)聯(lián)內(nèi)容時(shí)，可以滲透由此延伸出去的課題或領(lǐng)域，以實(shí)現(xiàn)高中物理與當(dāng)代物理前沿的適度對接.例如，在學(xué)習(xí)高一物理“失重與超重”知識(shí)后，可以和學(xué)生一起討論前沿科技領(lǐng)域的相關(guān)知識(shí)應(yīng)用：航天器中微重力實(shí)驗(yàn)，從錢毛管實(shí)驗(yàn)到航天模擬的落塔實(shí)驗(yàn)，月球中的蘋果與羽毛同時(shí)落地實(shí)驗(yàn)，從伽利略實(shí)驗(yàn)室拓展到太空實(shí)驗(yàn)室等.在學(xué)習(xí)圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)后，介紹在“人造重力”方面的前沿應(yīng)用——旋轉(zhuǎn)空間站；微重力科學(xué)已成令人注目的前沿陣地.在學(xué)習(xí)電磁學(xué)知識(shí)后，介紹一種采用電磁力來平衡電泳溶液所受地球重力，以實(shí)現(xiàn)微重力環(huán)境的理想方法.在地面附近的大氣中，時(shí)刻存在著一種指向地表的電場強(qiáng)度，這種電場的強(qiáng)度可達(dá)10 V/m，如果采用等電勢伸長電極的方法獲取其靜電勢用以抵消重力，便可構(gòu)成微重力環(huán)境等等.這些前沿物理知識(shí)的介紹，可以拓寬學(xué)生的知識(shí)面，對學(xué)生的成長大有裨益.

現(xiàn)代科技知識(shí)反映了現(xiàn)代科學(xué)的最新成果，是人類的寶貴財(cái)富，平時(shí)教學(xué)中適當(dāng)對接基礎(chǔ)與前沿，能夠激發(fā)學(xué)生的探索欲，使學(xué)生體驗(yàn)和感受到基礎(chǔ)理論的生命力和時(shí)代氣息，理解蘊(yùn)含其中的創(chuàng)造發(fā)明技法，突破創(chuàng)造發(fā)明的神秘感和激發(fā)學(xué)習(xí)基礎(chǔ)物理理論的熱忱，真正實(shí)現(xiàn)了從物理走向社會(huì).

物理學(xué)是現(xiàn)代生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)，教育要面向世界，面向社會(huì)，面向未來[2]，這就要求我們在高中物理教學(xué)中，在讓學(xué)生掌握一定的物理知識(shí)的同時(shí)，了解當(dāng)今科學(xué)技術(shù)的發(fā)展、獲得從事社會(huì)建設(shè)的基本技能.在高中物理教學(xué)中滲透STS教育可以使學(xué)生在獲得物理基礎(chǔ)知識(shí)的同時(shí)，能初步領(lǐng)會(huì)科學(xué)研究的思維和方法，并能運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)參與對生活和生產(chǎn)技術(shù)的研究、決策與改進(jìn)，從而實(shí)現(xiàn)從應(yīng)試教育向素質(zhì)教育的順利轉(zhuǎn)軌.

參考文獻(xiàn)

1 戴建華.在中學(xué)物理教學(xué)中滲透STS 教育的思考.黑龍江科技信息，2011(13):132

2 中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(實(shí)驗(yàn)).北京：人民教育出版社，2006.1～9

3 王杰祥.在高中物理教學(xué)中滲透STS教育.成都教育學(xué)院學(xué)報(bào)，2003(4):53