基于STSE視角的高中熱學(xué)物理教材對比分析

王銀會 胡經(jīng)國

【摘要】以STSE視角對人教版高中物理新舊教材其熱學(xué)內(nèi)容的欄目設(shè)置、內(nèi)容組織、插圖等進(jìn)行了對比分析。發(fā)現(xiàn)新教材與社會、科技前沿、日常生活的聯(lián)系更加緊密，更加與時(shí)俱進(jìn)，更利于學(xué)生物理核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

【關(guān)鍵詞】STSE教育? 新舊教材比較? 核心素養(yǎng)

【中圖分類號】G633.7 ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2021）25-0147-03

STSE教育是一種教育模式和價(jià)值觀，將科學(xué)知識與科技發(fā)展、日常生活、社會進(jìn)步、生態(tài)環(huán)境緊密結(jié)合，STSE教育理念也是培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的重要途徑[1]。物理核心素養(yǎng)包括四個(gè)方面的基本內(nèi)容，其中“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”主要包括科學(xué)本質(zhì)、科學(xué)態(tài)度、社會責(zé)任等要素[2]。STSE不僅是作為新教材的重要欄目內(nèi)容，更是核心素養(yǎng)中責(zé)任與態(tài)度的重要組成部分。本文選取人教版高中《物理》（2019）選擇性必修二和舊版《物理》（2005）選修3-3的熱學(xué)內(nèi)容部分為例進(jìn)行對比分析。

一、欄目設(shè)置

表1? 新舊教材欄目對比

通過比較發(fā)現(xiàn)，新教材共設(shè)12個(gè)欄目，比舊教材多了4個(gè)欄目，新增添了問題、STSE、科學(xué)與方法、復(fù)習(xí)與提高四個(gè)欄目，而刪去了說一說欄目。較之于舊教材的欄目設(shè)置，新教材的欄目更加豐富，更適合當(dāng)下教學(xué)?？茖W(xué)始于問題，從問題出發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生展開想象的翅膀，提出各種可供檢驗(yàn)的猜想和假說，再經(jīng)過分析和驗(yàn)證，直到問題的解決[3]。問題的存在給予學(xué)生直接的啟發(fā)與思考，新教材每章節(jié)都設(shè)有一個(gè)問題?？茖W(xué)方法是一種程序性知識，通過科學(xué)方法可以很快地幫助學(xué)生找出問題、解決問題、創(chuàng)造問題。科學(xué)方法欄目的設(shè)置有助于知識技能的遷移。朗道說過：“方法比發(fā)現(xiàn)更為重要，因?yàn)檎_的研究方法能夠帶來更有價(jià)值的新發(fā)現(xiàn)。無論什么時(shí)候，我們都應(yīng)當(dāng)心無旁騖地工作，不能為了獲得偉大的發(fā)現(xiàn)或者為了出名而工作，那樣終會一無所獲”[4]。STSE欄目由STS欄目演變而來，增加了環(huán)境這一主題，體現(xiàn)了更加重視物理對環(huán)境的改變和影響，更加注重對學(xué)生愛護(hù)環(huán)境的責(zé)任和意識的培養(yǎng)。復(fù)習(xí)與提高欄目對于習(xí)題的編制，在每章末都設(shè)有A、B兩組，A組為基礎(chǔ)題，屬于共同必修內(nèi)容，B組題屬于提高題，供所需學(xué)生選做，習(xí)題組的設(shè)置更加能滿足不同層次的學(xué)生的需求。在標(biāo)題中一般含有“科學(xué)”“技術(shù)”“社會”字眼，是STSE教育內(nèi)容最直接的體現(xiàn)[5]。

二、欄目主題分析

由于課標(biāo)要求及新教材課時(shí)的縮短，新教材將原來的科學(xué)足跡與科學(xué)漫步欄目整合到科學(xué)漫步欄目。數(shù)量上來看，新教材STSE欄目設(shè)置數(shù)量減少了，從欄目內(nèi)容上來看，有增有減也有調(diào)整。例如，新教材保留了“形形色色的溫度計(jì)”與“探索熱的本質(zhì)”這兩塊內(nèi)容，這兩塊內(nèi)容是在原來的基礎(chǔ)上做了取舍和調(diào)整。新教材欄目內(nèi)容覆蓋物理前沿、科學(xué)發(fā)展、科學(xué)方法與思想主題，較之舊教材欄目內(nèi)容更為簡潔和有邏輯，并融入現(xiàn)代相關(guān)科技，因此新教材欄目的內(nèi)容更加與時(shí)俱進(jìn)。

從欄目內(nèi)容來看，新教材刪掉了原來舊教材中第二章、第三章及第四章的最后兩個(gè)欄目內(nèi)容，這部分內(nèi)容恰好是科學(xué)發(fā)展史和已不再是當(dāng)下科技前沿研相關(guān)主題的內(nèi)容，例如“像絕對零度逼近”和“汽車和能源”等。而新教材在STSE欄目內(nèi)容增添了“液晶顯示”內(nèi)容，液晶在日常生活中的應(yīng)用隨處可見，比如計(jì)算機(jī)這一類的許多高信息量電子器件;且與之相關(guān)的液晶生物膜研究是當(dāng)下生物學(xué)家和物理學(xué)家至力科技前沿研究的方向。由此可見，新教材STSE欄目主題內(nèi)容的選取和設(shè)置與日常生活關(guān)聯(lián)緊密，關(guān)注科技前沿發(fā)展。人們?nèi)粘５纳钍墙虒W(xué)中“豐富多彩”的“活教材”，教材取之于生活，學(xué)生學(xué)習(xí)后用之于生活，這也是物理來源于生活，用之于生活的教育理念?，F(xiàn)代科技就是社會、國家乃至人類向未來更快逼近動(dòng)力的中流砥柱，科技要“前瞻”，百年大計(jì)教育為先，經(jīng)國大業(yè)人才為強(qiáng);教材中對科技前沿的關(guān)注，使學(xué)生了解新時(shí)代科技發(fā)展?fàn)顟B(tài)，激發(fā)他們對未來的想象和憧憬，增強(qiáng)民族自豪感。

三、教材內(nèi)容分析

根據(jù)新舊教材正文中的內(nèi)容可劃分為科學(xué)發(fā)展、物理原理、物理前沿、物理與社會、物理與環(huán)境、物理與技術(shù)、日常生活七個(gè)主題，新教材正文STSE內(nèi)容主題分布數(shù)量與舊教材相差不大，《物理》選擇性必修三只在物理原理與物理與技術(shù)這兩個(gè)主題上數(shù)量有差異，其余欄目數(shù)量基本相同。從下面的圖1可見新教材除物理原理和物理技術(shù)這兩個(gè)主題占比比舊教材低以外，其余主題占比都比舊教材高，特別是日常生活這一主題，這是由于熱學(xué)素材來源與日常生活中聯(lián)系緊密，例如分子的熱運(yùn)動(dòng)這一節(jié)中“醬油的色素分子擴(kuò)散到雞蛋清里”現(xiàn)象。STSE主題數(shù)量分布較大的是科學(xué)發(fā)展、物理原理和物理與技術(shù)，這體現(xiàn)新教材重視不僅將物理知識內(nèi)化于心、外化于行的特點(diǎn);而STSE主題中也加入了物理與社會和物理與環(huán)境的內(nèi)容，例如能源的使用及能源的發(fā)展，讓學(xué)生在認(rèn)識科學(xué)·技術(shù)·社會·環(huán)境關(guān)系的基礎(chǔ)上，逐漸形成的探索自然的內(nèi)在動(dòng)力，嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真、實(shí)事求是和持之以恒的科學(xué)態(tài)度，以及遵守道德規(guī)范，保護(hù)環(huán)境并推動(dòng)可持續(xù)發(fā)展的責(zé)任感[5]。這是STSE教育理念的體現(xiàn)，也是新課標(biāo)物理核心素養(yǎng)中科學(xué)責(zé)任與態(tài)度的要求。

新教材的知識結(jié)構(gòu)更有邏輯性。在實(shí)驗(yàn)探究環(huán)節(jié)，整個(gè)探究過程分為“實(shí)驗(yàn)思路”“物理量的測量”“數(shù)據(jù)分析”三個(gè)步驟。例如“用油膜法估測油酸分子的大小”，學(xué)生在三個(gè)環(huán)節(jié)的逐步引導(dǎo)下經(jīng)歷抽象表征、圖像表征、賦值表征、物理表征、方法表征、數(shù)學(xué)表征過程完成實(shí)驗(yàn)探究，這不僅起到讓學(xué)生學(xué)會如何進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究和掌握正確的探究過程，更能刺激學(xué)生思考、啟迪思維、提高學(xué)生思維發(fā)展能力。新教材在科學(xué)發(fā)展主題這一塊內(nèi)容的組織上與舊教材有較大的不同，新教材中的重大科學(xué)知識的發(fā)現(xiàn)及重要的科學(xué)人物都會以時(shí)間軸圖的形式列出，例如，“能量守恒定律”這一節(jié)。對于科學(xué)知識發(fā)現(xiàn)來龍去脈的了解，學(xué)生不僅對科學(xué)知識有更加清晰的認(rèn)識，更能激勵(lì)他們對未知的探索和對科學(xué)的熱情與興趣。

四、圖像比較

根據(jù)教材中的圖片素材，新教材中的圖像表征可分為寫實(shí)圖、卡通圖、示意圖。教材中的圖片素材不僅豐富了課堂的教學(xué)資源，它還將教學(xué)所涉及的內(nèi)容真實(shí)、直觀、趣味、科學(xué)地呈現(xiàn)出來，當(dāng)教師教學(xué)時(shí)，就能創(chuàng)設(shè)一個(gè)客觀真實(shí)，但又不失趣，富有科學(xué)真理的物理情景。《物理》選修3-3正文中共計(jì)71幅圖片，《物理》選擇性必修三正文中共計(jì)56幅圖片。從數(shù)量上來看新教材比舊教材少了15幅，新教材正文中只保留了舊教材正文中的25幅圖片，約占新教材的總量45%，可見新教材對圖片素材的選取變動(dòng)較大。新教材舍去了大量圖表，而增加了較多寫實(shí)圖片素材，這樣能為學(xué)生創(chuàng)設(shè)更加真實(shí)的物理情境。

新教材中的圖片素材來源可將其分為四類，即概念規(guī)律、日常生活、探究活動(dòng)和科學(xué)技術(shù)這四類。而概念規(guī)律和探究活動(dòng)類圖像占比大，可知其注重基本科學(xué)知識掌握及探究能力的培養(yǎng)。日常生活類的圖像來源豐富，例如“液體的表面張力”這一節(jié)中“水黽可以停在水上”一圖對于學(xué)生來說是司空見慣的現(xiàn)象，但至于為什么會發(fā)生這樣的現(xiàn)象學(xué)生并不知道緣由，對于這種見怪不怪但又不知其所以然的現(xiàn)象更能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，使其主動(dòng)積極地探究、學(xué)習(xí);新教材中科學(xué)技術(shù)類圖像的選取，能讓學(xué)生了解當(dāng)下科學(xué)技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r，并感受科學(xué)技術(shù)給社會生活帶來的巨大改變，這會讓學(xué)生在這中潛移默化的情景中增強(qiáng)他們的社會責(zé)任感。

五、總結(jié)和展望

新教材在欄目設(shè)置上的變動(dòng)是順應(yīng)當(dāng)下課改的，其每一塊的學(xué)習(xí)內(nèi)容在有限的課時(shí)內(nèi)得到了合理適當(dāng)?shù)姆峙?，既能保證基本教學(xué)任務(wù)的完成，又能提供學(xué)生學(xué)習(xí)任務(wù)之外的需求。此外新教材熱學(xué)部分的核心內(nèi)容在保持其基本內(nèi)容之外，有的地方做了恰當(dāng)?shù)膭h減、增加和調(diào)整，使之與時(shí)俱進(jìn)，其“前后關(guān)聯(lián)”也為今后大學(xué)熱學(xué)的學(xué)習(xí)埋下種子。新教材更能體現(xiàn)以核心素養(yǎng)作為STSE教育目標(biāo)，將STSE教育更好地與課堂結(jié)合，創(chuàng)設(shè)出優(yōu)質(zhì)的課堂教學(xué)，這是我們教師應(yīng)該努力的方向。

參考文獻(xiàn)：

[1]張海銀.從STS到STSE和STSEM：世界理科教育從理念到課程的演繹[J].中學(xué)生物教學(xué)，2012（9）：10-12.

[2]中華人民共和國教育部.普通物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017 版本）[M].北京：人民教育出版社，2017：9.

[3]蘇江洪. 新課標(biāo)下的教法研究——談?wù)勗O(shè)問教學(xué)引領(lǐng)科學(xué)探究[J].新課程：上旬，2012（2）：117

[4]邁婭.比薩拉比.朗道傳[M].高等教育出版社，2018（11）：153

[5]吳佳峰，于萬堂，楊玉平.核心素養(yǎng)視角下熱學(xué)新舊教材比較研究[J].中國多媒體與網(wǎng)絡(luò)教學(xué)學(xué)報(bào)，2020（12）：245.

[6]惠宇潔，陳嫻.從美國主流教科書插圖看物理核心素養(yǎng)的滲透——以“動(dòng)量”為例[J].物理教師，2018，39（8）：77-80.