李聰　李輝　劉小標(biāo)

摘要：大學(xué)物理是高等院校的基礎(chǔ)必修課，將STS教育理念融合于物理教學(xué)中，教學(xué)目標(biāo)由個(gè)體認(rèn)知的發(fā)展、知識的掌握，轉(zhuǎn)向包括認(rèn)知、情感、態(tài)度在內(nèi)的科學(xué)素養(yǎng)和人文情懷的普遍提高，使學(xué)生在創(chuàng)建的實(shí)際技術(shù)情景和社會(huì)背景下去學(xué)習(xí)和利用物理知識和技術(shù)，即讓物理知識融于技術(shù)、融于社會(huì)，這是以學(xué)生發(fā)展為本的綜合性教育。

關(guān)鍵詞：STS教育;大學(xué)物理;課程改革

中圖分類號：G642.0? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ?文章編號：1674-9324（2020）13-0178-03

大學(xué)物理是高等院校大部分理工、農(nóng)林、醫(yī)學(xué)專業(yè)的基礎(chǔ)必修課，然而長期以來，教學(xué)內(nèi)容過分強(qiáng)調(diào)學(xué)科的系統(tǒng)性、完整性，課程教學(xué)目標(biāo)陳舊，仍然側(cè)重于基礎(chǔ)知識的理解掌握、學(xué)科體系內(nèi)的應(yīng)用，使得科學(xué)脫離了技術(shù)、科學(xué)和技術(shù)脫離了社會(huì)，學(xué)生只有固化的知識，而沒有得到應(yīng)有的能力鍛煉，人才培養(yǎng)質(zhì)量堪憂。將STS理念融合于大學(xué)物理課程改革，重新定義課程教學(xué)目標(biāo)，以目標(biāo)為導(dǎo)向，進(jìn)行評價(jià)體系、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式的改革，讓物理知識更好地融于技術(shù)、融于社會(huì)，達(dá)到提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)，培養(yǎng)人文情懷的目的。

一、STS教育理念的提出與重要性

隨著社會(huì)的現(xiàn)代化發(fā)展，科學(xué)逐漸由邊緣走向中心，科技的社會(huì)化、社會(huì)的科技化使人們逐漸意識到，科學(xué)、技術(shù)與社會(huì)是一個(gè)統(tǒng)一的整體，三者相互作用、共同發(fā)展。STS（“Science，Technology，and Society”的縮寫）成了一個(gè)新興的研究領(lǐng)域，它旨在使人類深入了解科學(xué)、技術(shù)與社會(huì)的本質(zhì)和關(guān)系，體現(xiàn)了科技與社會(huì)、人與自然協(xié)調(diào)發(fā)展的新的價(jià)值觀和思維模式，其目的是要改變科學(xué)和技術(shù)分離，科學(xué)、技術(shù)和社會(huì)脫節(jié)的狀態(tài)，使科學(xué)、技術(shù)更好地造福于人類。

STS這一新興領(lǐng)域的研究對人才的知識結(jié)構(gòu)和素質(zhì)結(jié)構(gòu)提出了新的要求，STS教育理念在此形勢下應(yīng)運(yùn)而生。STS教育的宗旨是培養(yǎng)具有科學(xué)素養(yǎng)的公民，重視科學(xué)、技術(shù)在社會(huì)生產(chǎn)、人們生活中的應(yīng)用，使人們建立科學(xué)的價(jià)值取向。

STS教育理念的提出，面向大眾、面向全社會(huì)，有助于人們樹立正確的、與時(shí)俱進(jìn)的科學(xué)價(jià)值觀，有助于科學(xué)、技術(shù)和社會(huì)的融合，有助于國民素質(zhì)的普遍提升，是現(xiàn)代科學(xué)素養(yǎng)教育的需要。

二、融合STS教育理念的大學(xué)物理教學(xué)目標(biāo)與評價(jià)體系

1.教學(xué)目標(biāo)。長期以來，大學(xué)物理課程教學(xué)內(nèi)容過分強(qiáng)調(diào)學(xué)科的系統(tǒng)性、完整性，課程教學(xué)目標(biāo)陳舊，片面追求個(gè)體認(rèn)知的發(fā)展、知識的掌握，在STS教育理念下，課程的教學(xué)目標(biāo)轉(zhuǎn)向包括認(rèn)知、情感、態(tài)度在內(nèi)的科學(xué)素養(yǎng)和人文情懷的普遍提高，擴(kuò)展了科學(xué)教育的目標(biāo)。因此，我們希望學(xué)生在物理學(xué)的學(xué)習(xí)當(dāng)中，不僅掌握基本知識和規(guī)律，而且培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和人文情懷。即，培養(yǎng)學(xué)生適應(yīng)未來的學(xué)習(xí)能力，提高對科技的興趣與動(dòng)機(jī)，提高對科技議題的決策能力，發(fā)展科學(xué)的價(jià)值與倫理觀念，同時(shí)擴(kuò)展學(xué)生對社會(huì)的理解，理解社會(huì)生活中的合作關(guān)系，增強(qiáng)社會(huì)責(zé)任感與同情心。

2.評價(jià)體系。針對更加多維的教學(xué)目標(biāo)，需要更加多維的評價(jià)體系。在評價(jià)內(nèi)容和手段上，除了常規(guī)的考試來評價(jià)學(xué)生對知識的理解、運(yùn)用之外，我們通過課堂討論評價(jià)學(xué)生的科學(xué)思維能力、溝通表達(dá)能力;通過小組的項(xiàng)目作業(yè)，評價(jià)學(xué)生的PPT和視頻制作能力、團(tuán)隊(duì)合作能力、對物理學(xué)與其他專業(yè)融會(huì)貫通的能力;通過作業(yè)互評，評價(jià)學(xué)生客觀思辨和反思的能力、認(rèn)識自我與他人的能力;通過創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，評價(jià)學(xué)生掌握科學(xué)方法和技能的能力、解決實(shí)際問題的能力。評價(jià)內(nèi)容與手段更加綜合全面。

三、融合STS教育理念的大學(xué)物理混合式教學(xué)

新的大學(xué)物理教學(xué)目標(biāo)將科學(xué)教育從知識導(dǎo)向轉(zhuǎn)為能力導(dǎo)向，以繼承為中心轉(zhuǎn)為以創(chuàng)新為中心，也應(yīng)運(yùn)而生了新的評價(jià)體系，那么，必然需要?jiǎng)?chuàng)新教學(xué)手段、優(yōu)化設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)，來更好地適應(yīng)評價(jià)體系，最終達(dá)成我們的教學(xué)目標(biāo)。因此，我們的教學(xué)方式由傳統(tǒng)的課堂教學(xué)逐步轉(zhuǎn)變?yōu)楦幼⒅靥骄颗c體驗(yàn)的混合式教學(xué)。

（一）MOOC+翻轉(zhuǎn)課堂

（1）我們借助學(xué)校在“愛課程”網(wǎng)站上的云平臺，建設(shè)大學(xué)物理在線開放課程，同時(shí)實(shí)施翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，實(shí)現(xiàn)線上和線下互動(dòng)。學(xué)習(xí)的主動(dòng)權(quán)交給了學(xué)生，學(xué)生們不再單純地依賴授課老師去教授知識，而是在課下通過網(wǎng)絡(luò)平臺觀看視頻、課件來學(xué)習(xí)知識。而課堂和老師的角色也發(fā)生了變化，課堂變成了師生、生生交流互動(dòng)的空間，老師從教書匠變?yōu)閷?dǎo)師，更多的責(zé)任是去為學(xué)生釋疑解惑和引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用知識。

在混合式的教學(xué)模式中，重點(diǎn)是教學(xué)設(shè)計(jì)，課前先推送自學(xué)預(yù)習(xí)內(nèi)容;課中若翻轉(zhuǎn)課堂（學(xué)生講），需提前布置翻轉(zhuǎn)題目;課后推送復(fù)習(xí)總結(jié)等。除了重視在線課程建設(shè)外，課堂互動(dòng)才是教學(xué)的真正關(guān)鍵。針對課堂的答疑和討論，教師們在課前做了精心的設(shè)計(jì)準(zhǔn)備，結(jié)合不同專業(yè)特色和需求，提供相應(yīng)的翻轉(zhuǎn)題目，真正做到因材施教，同時(shí)達(dá)到物理學(xué)和其他專業(yè)領(lǐng)域、生產(chǎn)生活的融會(huì)貫通。

（2）分組討論。MOOC在線開放課程為我們實(shí)施混合式教學(xué)提供了軟件支撐，而學(xué)校最新建設(shè)投入使用的智慧教室，為我們實(shí)施混合式教學(xué)提供了更豐富堅(jiān)實(shí)的硬件支持。學(xué)生分組坐，有更多機(jī)會(huì)參與討論，有助于活躍課堂氣氛，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。同時(shí)，先進(jìn)的現(xiàn)代教育技術(shù)手段、新穎的形式，又激發(fā)了學(xué)生的主觀能動(dòng)性，讓學(xué)生把握主動(dòng)權(quán)，變“教”為“導(dǎo)”。比如在講楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，在屏幕上投影干涉條紋圖片，提出討論主題：“把實(shí)驗(yàn)裝置移到水里后，干涉條紋怎么變化？把光源平行上移或下移，干涉條紋怎么變？”給大家一定的分組討論時(shí)間。討論結(jié)束后，可由小組代表分享討論結(jié)果并分析原因，大家認(rèn)真傾聽、客觀思考、對比他人、反思自己，老師再適時(shí)地引導(dǎo)大家抓住問題本質(zhì)，運(yùn)用現(xiàn)有知識解決問題，得出最后結(jié)論。經(jīng)過這種方式的討論后，學(xué)生加深了對干涉現(xiàn)象的了解，提高了自身學(xué)習(xí)能力，促進(jìn)提升了學(xué)生對知識的“吸收內(nèi)化”過程。

（二）玩轉(zhuǎn)超星學(xué)習(xí)通

（1）便于建課，管理班級。在超星學(xué)習(xí)通平臺上，教師能夠利用云盤資源快速建立一門課程，并通過復(fù)制課程來建立班級并進(jìn)行管理。學(xué)生通過掃描二維碼加入班級，即可學(xué)習(xí)老師發(fā)布的課程、參與討論區(qū)討論、完成作業(yè)。學(xué)生通過手機(jī)端簽到，免除了教師點(diǎn)名的煩瑣。教師可通過“課堂報(bào)告”“學(xué)情統(tǒng)計(jì)”“成績統(tǒng)計(jì)”等功能來了解班級學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，評價(jià)手段更多維，班級管理更清晰有序、方便快捷。

（2）多手段推動(dòng)課堂教學(xué)。學(xué)習(xí)通平臺強(qiáng)大的功能，推進(jìn)了混合式教學(xué)活動(dòng)的開展。教師可在課前發(fā)布任務(wù)，用于翻轉(zhuǎn)課堂的分組討論;分組討論后，可通過直播由小組發(fā)言人向全班發(fā)布，或通過電腦投屏展示小組討論成果;教師可在班級群發(fā)起課堂討論、投票調(diào)查;學(xué)生可以通過作業(yè)的互評，了解認(rèn)知他人。這些教學(xué)活動(dòng)，既調(diào)動(dòng)了課堂情緒，又多維度評價(jià)了學(xué)生的學(xué)習(xí)和能力培養(yǎng)。

（3）建立個(gè)人課程文件夾。學(xué)生可在學(xué)習(xí)通平臺的個(gè)人賬戶下建立課程文件夾，要求學(xué)生撰寫學(xué)習(xí)周報(bào)，將課程作業(yè)、小組項(xiàng)目、文件資料歸檔，并允許任課老師回訪。這既可以促進(jìn)學(xué)生對課程的整體把握、溫故而知新、鍛煉學(xué)生整理管理文檔的能力，又可以通過老師訪問學(xué)生的課程文件夾，了解學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度、發(fā)現(xiàn)問題、檢查評價(jià)項(xiàng)目作業(yè)。

（三）推廣微信公眾號

（1）多板塊拓展知識。我們申請了“物理學(xué)之美”微信公眾號，設(shè)置了“物理與情商”“物理與藝術(shù)”“物理與生活”“學(xué)生微課堂”等板塊，定期發(fā)布更新內(nèi)容，從多角度拓展學(xué)生的知識領(lǐng)域，培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)與人文情懷。公眾號由學(xué)生管理，老師審核。公眾號內(nèi)容的編輯發(fā)布，都由學(xué)生來操作，推送文章除了我們固定板塊主題外，還可以是科普講堂中的優(yōu)秀作業(yè)，甚至學(xué)生投稿。學(xué)生們看到自己的科普作業(yè)或投稿被收錄推送，被老師同學(xué)肯定，自信心和積極性大增，進(jìn)一步更加激勵(lì)自己、提高自己，逐步進(jìn)入主動(dòng)學(xué)習(xí)的良性循環(huán)。

（2）學(xué)生微課堂展示。我們將“科普小講堂”作為學(xué)生的小組項(xiàng)目作業(yè)，內(nèi)容可以延伸至有趣的生活現(xiàn)象、科技前沿領(lǐng)域的新發(fā)現(xiàn)新技術(shù)、物理學(xué)在工農(nóng)牧醫(yī)各領(lǐng)域的應(yīng)用等。每組學(xué)生需要合作完成查找資料、制作PPT、上臺講解報(bào)告、回答同學(xué)疑問、錄制視頻等一系列工作。不論是小組成員制作PPT和講解答疑過程，還是其他學(xué)生的聽講提問過程，都使他們更大程度地參與進(jìn)來，加深了學(xué)生對課堂理論知識的理解，也調(diào)動(dòng)了他們的學(xué)習(xí)積極性，較好地發(fā)揮了學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的主體作用。最后將學(xué)生的“科普小講堂”優(yōu)秀作業(yè)視頻發(fā)布至微信公眾號，推送給全校學(xué)生。因?yàn)橹鹘?、攝像、編輯都是身邊同學(xué)，形式新穎潮流，所以作者用心盡力，觀者興趣盎然。

（3）附加趣味小程序。我們把物理知識做成答題競賽的小程序，學(xué)生們可以參與答題對抗，根據(jù)積分獲得不同等級稱號，兼具競爭性和趣味性，使原本枯燥乏味的知識記憶過程，變成了輕松愉快的游戲過程，在游戲中玩，在玩中學(xué)。學(xué)生們利用課余刷手機(jī)時(shí)娛樂放松的間隙，就可以通過微信、小程序、小視頻了解到很多物理知識。

四、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺

1.課前充分有效預(yù)習(xí)。以往實(shí)驗(yàn)課前，學(xué)生大部分不預(yù)習(xí)，即使預(yù)習(xí)，也只能對照課本上的文字、圖片進(jìn)行大致的課前了解，對實(shí)驗(yàn)儀器和操作步驟沒有直觀的感受。而在仿真實(shí)驗(yàn)平臺上進(jìn)行課前預(yù)習(xí)，學(xué)生可以先觀看理論知識講授（基本原理、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及相關(guān)要求），然后進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)操作，對儀器調(diào)節(jié)、操作步驟進(jìn)一步熟悉，直觀且具有可操作性，預(yù)習(xí)效果大大提升。

2.提高課堂教學(xué)效果。線上預(yù)習(xí)完畢后進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)行線下教學(xué)與實(shí)際操作。因?yàn)橛辛吮容^充分的預(yù)習(xí)，可以省略對基本原理和要求的贅述，將更多的時(shí)間用于對學(xué)生有疑問的地方重點(diǎn)講解，加深對實(shí)驗(yàn)過程重點(diǎn)和難點(diǎn)的認(rèn)識，或者根據(jù)學(xué)生操作中出現(xiàn)的具體問題進(jìn)行小組討論，更大程度鍛煉學(xué)生科學(xué)思考、獨(dú)立判斷、懷疑反思、團(tuán)隊(duì)合作的能力。

3.補(bǔ)充創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)時(shí)間。在基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)之上，我們還開設(shè)有一些綜合性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，每個(gè)小組2—3名學(xué)生，任務(wù)包括，A、熟悉儀器、查閱資料;B、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟，完成實(shí)驗(yàn);C、完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告或課程論文;D、以小組形式參加答辯;E、修改并提交課程論文，鼓勵(lì)學(xué)生繼續(xù)完善和深入研究相關(guān)工作，并將成果發(fā)表到專業(yè)雜志或者做成實(shí)體成果。這類實(shí)驗(yàn)內(nèi)容要求本身較為復(fù)雜，若學(xué)生又沒有充分預(yù)習(xí)，要在規(guī)定時(shí)間內(nèi)學(xué)習(xí)原理、掌握要點(diǎn)、設(shè)計(jì)方案，操作分析并進(jìn)行反思，常規(guī)實(shí)驗(yàn)的2小時(shí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。學(xué)生可能會(huì)為了完成任務(wù)而出現(xiàn)拼湊數(shù)據(jù)、潦草操作、失敗放棄等問題。仿真實(shí)驗(yàn)平臺相當(dāng)于實(shí)驗(yàn)時(shí)間和空間的有益延伸，學(xué)生有充足的時(shí)間，可以更好地完成團(tuán)隊(duì)配合;實(shí)驗(yàn)嘗試失敗時(shí)，有時(shí)間反思問題所在，而不是造假或輕言放棄;老師可以給予適當(dāng)引導(dǎo)，學(xué)生調(diào)整方案，再試一次。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺保證了大型綜合、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)?zāi)苷嬲鋵?shí)，起到應(yīng)有的作用。

4.開展近代大型實(shí)驗(yàn)。近代物理實(shí)驗(yàn)具有涉及知識面廣、綜合性強(qiáng)、多學(xué)科交叉的特點(diǎn)，是物理實(shí)驗(yàn)的重要組成部分，能夠促使非物理類專業(yè)的本科生了解近代物理巧妙的思想和先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)手段，激發(fā)學(xué)生對近代物理學(xué)的興趣，進(jìn)一步了解相關(guān)的新技術(shù)和新方法，從而開拓思路，實(shí)現(xiàn)學(xué)科交叉，更好地解決在專業(yè)中所面臨的問題。但是出于大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課時(shí)限制、場地限制、綜合性高、成本高、危險(xiǎn)性高等原因，一些大型近代物理實(shí)驗(yàn)沒有條件對全校所有選課專業(yè)學(xué)生開放，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺恰好能彌補(bǔ)這一問題。例如，我們開設(shè)了近代物理實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目“γ能譜及γ射線的吸收的研究”，涉及很多物理過程等方面的系統(tǒng)知識，又是高危放射源投入，是一項(xiàng)高度綜合和危險(xiǎn)的研究項(xiàng)目。把此實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行仿真用于相關(guān)專業(yè)的本科教學(xué)中，既能滿足各種層次學(xué)生的求知需求、拓展視野，又可使高額成本運(yùn)行的實(shí)驗(yàn)桌面窗口化，同時(shí)極大降低實(shí)驗(yàn)操作的風(fēng)險(xiǎn)。

五、結(jié)語

通過將STS教育理念融于大學(xué)物理教學(xué)，我們重新定義了課程教學(xué)目標(biāo)，建立了綜合全面的評價(jià)體系，結(jié)合現(xiàn)代化的信息技術(shù)，設(shè)計(jì)開展各種課堂內(nèi)外、線上與線下的教學(xué)活動(dòng)，極大地推動(dòng)了混合式教學(xué)的改革發(fā)展，收到了初步的成效。當(dāng)然，在改革中，也出現(xiàn)了一些問題，如學(xué)校需要在信息技術(shù)硬件設(shè)施及網(wǎng)絡(luò)平臺建設(shè)方面投入更多的人力和資金支持;混合式教學(xué)需要教師轉(zhuǎn)變觀念，付出更多的精力來設(shè)計(jì)探究和體驗(yàn)教學(xué)活動(dòng);學(xué)生要正確使用新型信息技術(shù)為學(xué)習(xí)服務(wù)，積極主動(dòng)參與教學(xué)活動(dòng)。這些問題都需要我們教育工作者持續(xù)不斷地努力，進(jìn)一步推動(dòng)大學(xué)物理教學(xué)的改革。

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[3]李輝，李聰.大學(xué)物理改革與大學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的提升[J].電子制作，2013，5.

Exploration of College Physics Curriculum Reform under STS Educational Concept

LI Cong，LI Hui，LIU Xiao-biao

（College of Science，Henan Agricultural University，Zhengzhou，Henan 450002，China）

Abstract：College Physics is a basic compulsory course in Colleges and universities.It integrates STS educational concepts into physics teaching.The teaching objectives are changed from the development of individual cognition and knowledge mastery to the general improvement of scientific literacy and humanistic feelings，including cognition，emotion and attitude，so as to enable students to create practical technical situations and feelings.Under the social background，learning and utilizing physical knowledge and technology，that is，integrating physical knowledge into technology and society，is a comprehensive education based on students'development.

Key words：STS education;College physics;curriculum reform