林慶偉

摘 要：教育服務于社會科學發(fā)展，教育不能脫離社會科學的實際發(fā)展現狀。新課標、新教材、新課程、新高考的“四新”以各自方式強調教育與社會科學發(fā)展之間應加強聯系，教師卻對此有些束手無策。STS教育的應用契合教育行業(yè)需求，通過設計STS情境分層教學及作業(yè)設計能夠有效培養(yǎng)學生的物理核心素養(yǎng)。本文從新高考人才選拔模式、STS教育、高中物理之間的關系入手，分析STS情境分層教學及作業(yè)設計要點，探討STS情境分層教學及作業(yè)設計策略，為提升高中生的物理課堂學習效果提供思路。

關鍵詞：新高考；STS情境；分層教學；作業(yè)設計

新高考背景下，如何在教學中落實立德樹人根本任務、如何有效培養(yǎng)學生核心素養(yǎng)成為高中各學科教師的研究重點。但高中物理課堂長期存在著社會情境與物理知識契合淺表化、學習過程缺乏探索等問題。STS教育是多年探索之下找尋到的比較契合新高考要求、契合高中物理教學要求的教學模式，能夠解決高中物理教學當前問題的方式之一[1]。

一、新高考背景下的高中物理STS教育

（一）新高考背景下的高中物理

新高考：取消傳統(tǒng)高考文理分科采用3+3或3+1+2模式進行選科，2021年福建省實行“3+1+2”選科新高考模式。在高考模式優(yōu)化的同時，高考評價體系也發(fā)生著轉變，可概括為“一核四層四翼”?！耙缓恕敝嘎鋵嵙⒌聵淙说母救蝿?，為高中學科建設和教學提供引導；“四層”指高考考查學生對于學科核心價值、學科素養(yǎng)、關鍵能力、必備知識的掌握；“四翼”指高考考試劃分成四個部分，基礎、綜合、應用、創(chuàng)新。新高考評價體系為高中課程改革優(yōu)化提供了重要的指引和影響[2]?；谛赂呖寄Ｊ胶驮u價體系的調整，福建省魯科版高中物理課后作業(yè)設計進行跟隨調整，在幫助學生鞏固、反饋學習情況的基礎上保持學生對學科學習的興趣，強化學生的物理學習能力，使學生能夠更好地迎接高考。

（二）STS教育與高中物理

STS教育誕生于第二次世界大戰(zhàn)期間。世界大范圍戰(zhàn)爭使各國各界人士意識到科技發(fā)展、社會進步之間的密切關系，逐漸發(fā)展出一種新的教育思想，即通過引入社會問題情境來促使科學技術的發(fā)展，通過科學發(fā)展解決社會問題，通過二者的引入優(yōu)化教育成果，以教育來促進科學技術發(fā)展和社會進步。STS是Science、Technology、Social的首字母組合，這是一種為了促進人類社會發(fā)展、科學技術進步而誕生的教育思想[3]。在高中物理教學中引入STS教育，可使物理課程與科技、社會、其他學科產生緊密聯系，有利于學生對知識產生整體認知，有利于學生跨學科應用物理知識解決問題，有利于培養(yǎng)學生的科學態(tài)度和社會責任感，使學生向著綜合性人才的方向發(fā)展。

（三）新高考與STS教育

新高考強調發(fā)展學生的核心素養(yǎng)，為促進人類科學事業(yè)的傳承與社會的發(fā)展而努力；STS教育強調將科學技術、社會問題情境與教育相結合，培養(yǎng)綜合性人才，以教育促進科學技術的發(fā)展和人類社會的進步。新高考和STS教育從目標上來看具有一致性，從手段上來看具有相似性，能夠在高中物理教學陣地上進行融合應用，共同促進高中物理教學質量的提升，共同促使高中生進行有效的、深度的物理學習。

二、基于新高考的高中物理STS情境分層教學和作業(yè)設計目的

新高考對學生學科核心素養(yǎng)進行針對性考查，出題組所編制的題目與社會生活、科技發(fā)展關系較為密切。高中生的物理基礎和學習水平有較大的層次差異，分層教學能夠滿足不同層次學生的學習需求，能夠推動學生盡量向新高考選拔要求方向靠攏。作業(yè)是教育教學的重要組成環(huán)節(jié)，與課堂教學和學生自學之間存在銜接性關系。通過作業(yè)能夠反饋學生的課堂學習情況，通過作業(yè)能夠鞏固學生的學科知識學習成果，通過作業(yè)能夠鍛煉學生的學科學習能力，通過作業(yè)能夠為學生自主學習提供明確指引方向?；谛赂呖己蚐TS教育進行高中物理進行分層教學和作業(yè)設計，提升不同層次學生物理學習質量，強化學生對物理知識的遷移應用能力。教師需要將單元、課程教學知識與社會生活中的具體情境相結合，為學生提供應用性、針對性、操作性更強的作業(yè)內容，強化學生物理學習能力，提升學生的科學思維和創(chuàng)新能力。基于新高考和STS教育的高中物理校本作業(yè)包含調查、體驗、實踐等多種形式，新奇有趣且充滿挑戰(zhàn)，可在動手探索、嘗試中增強學生對物理知識點的理解，調動學生對物理知識的學習興趣，培養(yǎng)學生的物理學科核心素養(yǎng)。

三、基于新高考的高中物理STS情境分層教學策略

（一）清晰教學目標要求

課堂教學、作業(yè)設計建立在教學目標之上，教學目標來源于課程標準[4]。教師必須通過仔細研讀、分析課程標準來確定具體教學目標，參照教學目標進行課堂教學設計和作業(yè)設計。

以“自由落體運動”為例，這是高中物理機械運動、物理模型主題下的重要組成。《普通高中物理課程標準（2017年版2020年修訂）》中對“自由落體運動”部分內容的描述為：①通過史實了解近代實驗科學產生的背景，認識實驗對物理學的推動作用；②通過認識質點，了解物理學研究中物理模型的特點，體會物理模型在探索自然規(guī)律中的作用；③經歷勻變速直線運動的實驗研究過程，理解位移、速度、加速度，了解勻變速直線運動的規(guī)律，體會實驗在發(fā)現規(guī)律中的作用；④能夠使用公式、圖像描述勻變速直線運動，能體會數學在物理研究中發(fā)揮的重要作用。根據新課標的要求可以明確教學目標的分類，了解物理實驗背景和推動作用，可以培養(yǎng)學生持之以恒的科學探究態(tài)度，可以培養(yǎng)學生的科學探究能力；認識質點、體會物理模型的特點和作用，可以培養(yǎng)學生的建模觀念和意識；勻變速直線運動實驗研究，可以用來培養(yǎng)學生的實驗能力；用公式、圖像描述勻變速直線運動，可以培養(yǎng)學生處理實驗數據、解釋實驗現象的能力。

匯總新高中物理課程標準的要求，可形成“自由落體運動”課程的清晰教學目標：①要求學生可以認識自由落體運動是豎直方向上的勻變速直線運動，了解影響物體勻變速運動快慢的因素；②可以借助打點計時器等相關實驗儀器，總結出相應的運動軌跡；③通過自由落體實驗結果，可以總結出自由落體運動的規(guī)律，并用總結出的規(guī)律解決生活中的實際問題；④促使學生通過課程學習體驗掌握探索自然規(guī)律的科學方法，強化學生物理知識學習能力、物理實驗能力。

在掌握清晰的教學目標要求基礎上進行情境分層教學和校本作業(yè)設計，既能夠明確考查的重點，又能夠兼顧學生的興趣、態(tài)度，可為學生設計出合理的課堂練習題目和作業(yè)，更好地為高中物理教學服務。

（二）明確教材內容資源

教材是學科知識、資料的重要載體，教材中所包含的STS內容資源可在一定程度上為情境分層教學和校本作業(yè)設計提供幫助，助力學生的學科核心素養(yǎng)發(fā)展。以魯科版高中物理教材為例，魯科版雖然沒有明確標明STS教育字眼的板塊，但“科學書屋”“拓展一步”“迷你實驗室”“物理聊吧”四個欄目中都含有STS教育內容，STS教育資源較為豐富[5]。其中，“科學書屋”欄目在魯科版必修、選修高中物理教材中的數量分布較多，主要包括物理學史、近代經典物理科學實驗、現代先進物理實驗儀器等知識，屬于物理學科歷史發(fā)展過程、前沿成果的展示欄目?！巴卣挂徊健睓谀恐幸陨钗锢憩F象為主，借生活現象解釋物理知識，調動學生對物理學習的興趣?！懊阅銓嶒炇摇睓谀恐幸粤私鈱嶒瀮x器、生活產品為主，鼓勵學生通過模擬實驗了解實驗所用器材，幫助學生認識物理對生活的影響。“物理聊吧”欄目中以介紹生活物理知識為主，以物理知識指導學生生活。在掌握教材STS教育內容資源的基礎上，進行情境分層教學和校本作業(yè)設計事半功倍。教師可以借助教材中已有的STS情境資源，也可以教材資源為中心進行拓展輻射，促使學生在社會情境、科技情境、應用情境中遷移應用所掌握的物理知識，提升學生的物理學習質量，培養(yǎng)學生的物理學科核心素養(yǎng)。

（三）掌握本校物理學情

學情是情境分層教學和校本作業(yè)設計的重要基礎之一。本校學生物理學習水平處于同期學生群體的位置、對物理知識的掌握程度、所具備的物理學習能力和實驗能力，決定了情境分層教學和校本作業(yè)設計難度。若學生整體水平偏低，而課堂教學難度和課后作業(yè)難度偏高，則有相當部分的學生會因為挑戰(zhàn)高難度失敗而被消磨自信心，教師也較難通過作業(yè)完成情況了解學生對物理知識的實際掌握情況。若課堂教學難度和課后作業(yè)難度與學生整體水平相互契合，不僅教師能夠通過作業(yè)了解學生實際掌握知識的程度，而且學生也能夠在情境作業(yè)的完成過程中收獲物理學習的興趣和自信心。教師需將學生劃分成學困、中等、學優(yōu)三個層次。學困生普遍物理知識薄弱、缺乏物理學習自信心、學習主動性差；中等生普遍存在物理知識掌握不夠扎實的問題，日常預習、課堂學習、課后作業(yè)完成情況比較積極，但物理思維能力有限，對知識的靈活應用效果較差。學優(yōu)生普遍物理知識基礎扎實、對物理的學習興趣較高、學習積極主動，且能夠靈活應用所掌握的知識，具備自我提升和拔高能力。

四、基于新高考的高中物理STS情境課后作業(yè)設計策略

教師需在明確新高考下物理教學目標的基礎上，結合學情為學生匹配難度適當的課后作業(yè)。并根據原題內核選用適宜的社會情境、社會問題、前沿科技發(fā)展成果，形成STS情境校本作業(yè)。

（一）匹配作業(yè)難度

教師需為三個層次的學生匹配相應難度的作業(yè)。學困生作業(yè)以基礎題為主，趣味性相對偏高一些，作業(yè)完成情況較好，能夠調動學生的積極性，讓學生收獲自信心。中等生作業(yè)以基礎題、綜合題、應用題為主，可以由教師按照適當比例進行搭配，也可設置作業(yè)超市，由學生根據自身情況進行選擇。學優(yōu)生作業(yè)以綜合題、應用題、創(chuàng)新題為主，契合其學習能力和水平，給學生一定的挑戰(zhàn)性題目助力學生成長。

（二）劃分作業(yè)層級

作業(yè)層級劃分按照新高考高中物理試卷出題層級進行，實現高中物理教學與新高考對標。為使作業(yè)難度層級更加一目了然，選用同一單元物理知識進行STS情境校本作業(yè)設計，選用對象為魯科版高中物理必修1“力與運動”。

①基礎類。例：2023年10月31日神舟十六號載人飛船返回地球，進入大氣層后依賴大氣阻力逐漸減速，距離地面約10km、速度降至200m/s時打開降落傘，經歷一系列豎直向下的減速運動后平安降落。在此過程中，航天員所在的返回艙速度減小，所受大氣阻力減小，加速度大小會發(fā)生怎樣的變化？

根據題意可知，返回艙做豎直向下的減速運動，過程受豎直向下重力和向上大氣阻力影響。調用牛頓第二定律可知加速度公式為，。返回艙質量不變，地球上單一地點的不變，返回艙下降速度越慢向上的大氣阻力越小，則加速度越小。這一題借用了2023年返回的神舟載人飛船作為情境，利用載人飛船返回艙落地前的減速運動，情境信息量較小，單一使用牛頓第二定律即可完成解題。情境包含我國航空航天科技知識，既能夠考查學生對牛二定律在實際科學實踐中的應用情況，又能夠向學生滲透愛國思想，是一道基礎類情境作業(yè)。

②綜合類。例：某城際高速公路上，司機以72km/h的速度駕駛一輛m=5000kg的卡車做勻速直線運動。突然，司機發(fā)現前方存在障礙物，在0.6s內做出反應立刻進行剎車制動。假設剎車后卡車受到的阻力F恒為15000N，求：從發(fā)現障礙物到最終停車，卡車的總前進距離？說一說影響卡車剎車距離的因素及其影響方式。

根據題意可知，卡車在剎車反應期間做勻速直線運動，0.6s后進行勻變速運動，阻力F=15000N，質量m=5000kg，初始速度v0=72km/h。在解決第一問時，學生需要用到兩個典型的運動模型中的多個知識點，表現出了明顯的綜合類題目的特征。綜合類題目難度高于基礎類題目，解題過程中并非使用單一物理知識點可以得出正確結果，需要用到多個知識點的銜接進行求解；同時難度低于應用類題目，所以運動過程較為清晰、模型應用較容易判斷，更多考查學生面對交叉綜合問題的知識應用能力。而第二問則體現出STS情境校本作業(yè)的亮點，將物理與生活相聯系，從第一問中求剎車距離S的過程入手去探究，交通管理部門為什么提出不能超載、不能超速、不能疲勞駕駛、不能酒駕、與前車保持安全距離、地面濕滑要減速等一系列要求，使學生從物理知識的角度去認識社會問題，強化學生尊重交通規(guī)則的意識，達到高中物理學科育人的目的。

③應用類。例：在蹦極運動中，蹦極人從蹦極臺跳下的初始速度為0，下落到A點時蹦極彈力繩恰好伸直，人繼續(xù)下落達到最低點B，AB點之間位置關系如下圖所示。在蹦極過程中，彈力繩的彈力大小滿足公式F=kx，其中k是彈力系數，x是彈力繩的形變量。求：分析從A到B過程中蹦極人運動情況；分析人從A到B過程中加速度a隨位移l變化而發(fā)生的變化，嘗試繪出加速度與位移之間的變化曲線圖，并嘗試解讀自己所畫變化曲線圖中圖像與坐標軸之間的關系或物理意義；假設有一個新的蹦極人，體重大于原蹦極人，分析新蹦極人最低點位置與原B點之間的位置關系，并說明原因。

根據題意可知，蹦極人在A點與B點之間受到豎直向下的重力和豎直向上的繩彈力作用，發(fā)生變速運動，需要學生將蹦極人視為質點，分析質點的受力以及因受力而出現的運動變化。第一問屬于較為簡單的運動變化分析，需要用到力和運動兩方面多個知識點，表現出明顯的綜合性；第二問要求學生用圖像來表示加速度與位移之間的變化曲線，并闡述曲線的物理意義，明顯在考查學生用圖像表示運動過程的能力以及結合具體情境讀圖的能力，使得這道題超出了綜合類試題的范疇，偏向于應用類；第三問更改原本受力分析、運動過程分析中的m，要求學生分析運動結果變化并說明原因，又是在具體的情境中要求學生運用物理知識解釋物理過程，呈現出明顯的應用類題目特征。解決這一題，學生可以用橡皮筋、小球等工具自行制作簡易的蹦極裝置，觀察實際的物體運動過程輔助分析。

圖1 蹦極情境圖

④創(chuàng)新類。例：沙塵暴是每年春天都有可能在我國北方地區(qū)出現的惡劣天氣情況，大量沙子在空氣中被風吹動，使空氣質量下降。假設沙子顆粒為球形，半徑為r，密度為。沙子顆粒在空中時受到流體力學的影響，空氣對沙子顆粒的作用力公式為，其中是流體力學系數，是空氣密度，A是物體截面積，v是物體速度。求：沙子顆粒在空氣中從靜止開始下落，寫出下落過程中最大速度vmax與半徑r之間的關系表達式；為我國的沙塵暴治理提出你的建議。

分析題意可以發(fā)現，雖然題干給出一個復雜的流體力學公式，但實際上沙子顆粒在空中從靜止開始下落時所受的依然是豎直向下的重力和向上的空氣阻力，只不過空氣阻力需要用新獲得的流體力學表達式。在沙子顆粒下落運動中可用牛二定律判斷加速度變化，在沙子加速度為0時達到最大速度，此時沙子顆粒上的受力平衡可根據流體力學中的A引出與半徑之間的關系。第一問不僅涉及高中物理教材中的牛頓第二定律問題，還涉及新的流體力學知識及公式，只要學生發(fā)現流體力學公式與已有牛二定律、加速度之間的關系，就可以進行應用解題，難度并不高。但如果學生并未能扎實掌握牛二定律，且看到復雜的流體力學公式就慌了手腳，則很難找到正確的解題思路。而且，從牛二定律、加速度、最大速度到半徑之間的關系表達式推導過程確實較為復雜，對學生的耐心、扎實程度有較高要求，難度在應用類題目之上。這一題中出現了學生并未接觸過的新知識，為學生提供了社會問題的情境，要求學生進行物理條件關系式的推導，表現出明顯的創(chuàng)新類題目特征，對學生的信息獲取能力、分析應用能力、邏輯思考能力、推導能力均有較高的要求。

（三）豐富課后作業(yè)形式

課后作業(yè)的形式多樣，可以選擇常見的選擇、填空、簡答、計算等形式，也可以選擇探究應用、生活小實驗等實踐形式。

從前一個板塊中的基礎類、綜合類、應用類、創(chuàng)新類題目中可以發(fā)現，隨著作業(yè)題目難度的增加，作業(yè)的形式也在趨于多樣化。基礎類題用計算即可解決神舟返回艙的減速問題，可設計為選擇或計算皆可；綜合類題包含了計算和簡答兩部分，教師在布置作業(yè)時也可要求學生用思維導圖形式來呈現剎車與交通規(guī)則部分的內容，豐富作業(yè)形式；應用類題包含了推導、繪圖、計算多個部分；創(chuàng)新類題以推導為主，重點在于學生的信息獲取、應用和邏輯思考。

除此外，教師還可為學生布置探究應用類作業(yè)。比如組織學生將錫紙包裹在水杯的內側和外側，制成簡易的萊頓瓶，從生活用具向物理實驗器材轉變，使學生在感受觸電感覺的過程中加強對電容器的理解。又比如，要求學生通過上網查找說明書、專利資料等途徑，認識照相機的閃光燈、靜電容鍵盤、手機重力感應器的作用原理，用學生身邊切實存在的電容器來輔助學生加強對物理知識的掌握，使學生感受到物理技術在推動人類社會科技化進步中發(fā)揮的作用。

結束語

新高考人才選拔出題模式和STS教育在以社會情境、社會問題輔助學生掌握科學知識方面具有一致性。高中物理STS情境分層教學及作業(yè)設計應充分發(fā)揮社會情境、生活情境的作用，充分貼合新高考在教學和育人方面提出的要求，為學生設計貼合其實際水平和需求的分層教學，為學生提供難度貼近其物理水平、形式豐富多樣的情境作業(yè)，整合課內、課外資源助力學生的成長。

參考文獻

[1]金阿鵬.新高考背景下高中物理作業(yè)設計的實踐[J].數理天地（高中版），2023（6）：26-28.

[2]伍戶琪.高中物理必修教材中STSE教育內容融入情況研究[D].重慶：西南大學，2023.

[3]譚國武.推廣高中物理拓展型作業(yè) 促進學科素養(yǎng)培養(yǎng)[J].湖南中學物理，2023，38（1）：14-17.

[4]歐鐵強.新課程下高中物理作業(yè)設計：問題、原因與對策[J].湖南中學物理，2022，37（9）：9-11.

[5]戴亮.高中物理真實情境問題的教學策略研究[D].蘇州：蘇州大學，2022.

本文系2022年泉州市基礎教育教學改革專項課題“‘四新背景下高中物理STS情境校本作業(yè)設計的實踐研究”（課題編號：QJYKT2022-68）的階段性成果。