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标题: 今日要闻核心素养下高中物理新教材中 STSE、STEM 理念的应用 [打印本页]

作者: 乘胜追击 时间: 2022-2-5 21:20
标题: 今日要闻核心素养下高中物理新教材中 STSE、STEM 理念的应用

在提出物理学科的核心素养，以便于适应速发展的教学大环境下，笔者就新教材进行了解读，侧重分析 STSE、STEM 理念的应用，并结合教材中的典型章节，予以举例分析，以便于教师使用新教材时参考，并呼吁教材中更多 STEM 理念的加入。时至今日，人们对教育论文也有着很多的依赖性，对产品的预期也越来越高。

关键词：核心素养；新教材；STSE、STEM 理念；举例分析

1背景及意义

进入 21 世纪，随着社会和科技的日新月异的发展，世界各国的人们不断思考着

该如何学习，探讨哪些技能是在这个时代必备的。经合组织（OECD）在 21 世纪初提出了“核心素养”，而我国则根据国情，制定了相关核心素养体系，物理学科的核心素养主要由“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”四个方面的要素构成，使学生逐步形成适应个人发展的价值、品格和关键能力，这是与国际接轨的。

过去数十年，课程、教学环境、教学评价等方面都发生了天翻地覆的变化，传统教育已法满足创新人才培养的需求。另外，在我国缺乏核心科学竞争力、核心科学技术和核心科技人才，及国民的创造能力薄弱的大环境下，更需要“以人为本”新理念的高中物理教材。

2021 年开始，教育部启动了对《普通高中物理课程标准（验）》的施情况开展调研，发现了课改过程中的一些急需解决的问题，比如科学探究、综合践活动和研究性课程践程度不一；《普通高中物理课程标准（验）》文本的可操作性与指导性有待完善等等［1］，本文就最新人教版高中物理新教材进行分析、讨论。

2 相关概念

21 人教版高中物理新教材的课程结构

在“立德树人”教育理论指导下，新教材（普通高中课程标准 2021 版）中课程结构如下：

（图 1）

图 1 2021 版课程标准课程结构

本文中，针对必修部分展开讨论。必修本书中，学生必做验共 12 个，其中

探究性验共 5 个，接近一半的比例，体现了教材编写时侧重让学生在真情境中提取变量、建立模型、分析综合、并解决问题，有利于“科学探究”能力的形成。

22 STSE 教育思想

STSE 是科学(S)，技术(T)，社会(S)，环境(E)的英文缩写。STSE 教育思想是对 STS 的延伸。STSE 教育是用一种新的理念和践指导人们正确认识并应对社会和环境的变化，从而促进社会的可持续性发展，也是贯彻落科学发展观的重要手段和途径。［2］该理论认为“科学探究是科学与科学学习的核

心”,重视学生对科学家研究方法和一般程序的体验,强调以自我发现问题、探究问题为主,使学生体验活动与思维过程的相互作用,强调让学生在践中学会认识世界,在探究中学会科学方法、锻炼科学思维,养成科学品质和科学态度因此,STSE 教育有利于学生科学素养的提高

2 STEM 教育理念

STEM 是科学（S）、技术（T）、工程（E）和数学

（M）四门学科的简称，强调多学科的交叉融合。STEM 教育并不是科学、技术、工程和数学教育的简单叠加，而是要将四门学科内容组合形成有机整体，以更好地培养学生的创新精神与践能力。

在美国的带动下，STEM 教育成为国际教育的研究热潮，不少更是从战略高度制定了 STEM 教育的政策与措施。2021 年，《 STEM 教育白皮书》的正式发布标志着 STEM 教育开始走向更加全面、专业、成熟的发展道路。现在，清华附中、人大附中、十一学校等在内的全国 600 所中学开设了 STEM 教育，人大附小、中关村小等很多重点小学都开设了机器人社团。目前，全国有 1000 万学生在接受 STEM 教育，预计 2021 年会增长到 5000 万。

在 STEM 课程中，学生将科学原理和知识与技术、工程、数学结合起来，用它们来解决所面临的挑战和现世界的问题。往往是展示了一个真、有趣的任务或工程难题，运用工程设计过程为解决问题的途径（最重要特征、不可缺）。

24 浅谈 STSE 与 STEM 的联系

笔者认为， STSE 与 STEM 均指向对于人的科学思维的培养。而 STEM 教育更强调在真的问题情境中，通过 STEM 把已有知识串联起来，强调多学科的交叉融合，然后通过知识迁移，利用工程技术的手段转化，让知识能够有一个出口，能够以某种形式（问题或项目）展现出来。

新教材中 STSE、STEM 理念的应用

1 STSE 理念的应用

11 创设问题情境的知识引入

杨振宁说：学生在数**算和推理方面比国外学生有明显优势，但存在最大的缺憾是不善于提出问题，缺乏批判性思维和创新精神。新教材中几乎每一节都创设

出际问题情境，激发学生兴趣，同时引入后续相关的内容。例如：在人教版《普通高中课程标准 2021 版教科书?物理》高一必修Ⅰ第一章第二节开篇先提出了基于前面节验数据的提升问题：由 - 图像可以判断小车的运动是怎样的引导学生进行运动性质的思考（图 2）。相比于旧教材直接给出结果，更能吸引学生注意，引发学生思考。类似的还有本书第四章第节启发学生在探究验基础上进行总结等等。爱因斯坦说过：“提出问题比解决问题更重要”，或说“学起于思，思源于疑”，而教材中的这种设置疑是有利于以上能力的培养的。

图 2

12 充分联系际的例题及练习题

与旧教材不同的是，新教材中利用学生已有的社会、生活经验，让学生自己将研究对象抽象为相应的物理模型，而不是“告诉”，这有利于学生形成“抽象与概括”

的科学思维基本分析方法。例如，人教版《普通高中课程标准 2021 版教科书?物理》高一必修Ⅰ第四章第 5 节牛顿运动定律的应用中例题，需要学生将冰壶抽象为质点，并画出运动过程和受力分析图，利用牛顿第二定律和运动学公式解决问题（图）。

【例题 1】

运动员把冰壶沿水平冰面投出让冰壶在冰面上自由滑行，在不与其他冰壶碰撞的情况下最终停在远处的某个位置。按比赛规则投掷冰壶运动员的队友，可以用毛刷在冰壶滑行前方来回摩擦冰面，减小冰面的动摩擦因数以调节

冰壶的运动。

(1) 运动员以 4的速度投掷冰壶若冰壶和冰面的动摩

擦因数为 002，冰壶能在冰面上滑行多远取 102。图

(2) 若运动员仍以 4 的速度将冰壶投出，其队友在冰壶自由滑行 10 后开始在其滑行前方摩擦冰面，冰壶和冰面间的动摩擦因数变为原来的 90%，冰壶多滑行了多少距离?

与旧教材相比，新教材中的例题不再是简单的模型，而是建立在具体的生活情境中，让学生利用已有的社会、生活经验，结合所学内容将研究对象抽象为相应的物理模型，这有利于学生形成“抽象与概括”的科学思维基本分析方法。

人教版《普通高中课程标准 2021 版教科书?物理》相互作用-力 “复习与提高”中，空调外机的受力及变化分析，也折出相同的命题特点

2一台空调外机用两个角形支架固定在外墙上(图 -6),空调外机的重心恰好在支架横梁和斜梁的连接点 O 的上方,重力大小为200 N。横梁 AO 水平,斜梁 BO 跟横梁的夹角为 70,70=06。

(1) 横梁对 O 点的拉力沿 OA 方向,斜梁对 O 点的压力沿 BO 方向, 这两个力各有多大?

(2) 如果把斜梁加长一点,仍保持连接点 O 的位置不变,横梁仍然水平,这时横梁和斜梁对 O 点的作用力大小将如何变化?

还有航空母舰上飞机的离舰速度问题，神舟五号载人飞船返回图 4

舱最后阶段加速度问题，火车减速的问题，“嫦娥号”登月探测

器落月末速度问题等。在人教版《普通高中课程标准 2021 版教科书?物理》必修册

的教材的题目设计中，必修 1 总题目 19 道，联系际的题目有 90 道，联系际题

目占比 65％;必修 2 总题目 10 道，联系际的题目有 70 道，联系际题目占比 58％

必修总题目 17 道，联系际的题目有 7 道，联系际题目占比 42％。这样的处理有利于学生的思考、探究能力的形成，并发现过程中蕴含的物理规律，列出方程，进行际问题的解决。

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