STSE视野下物理课外实验开发的四个方向
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作者:甘东枚 黄伟林
【摘要】STSE教育依托真实的情境，让学生针对社会热点发表意见，使其认识到科学和技术在社会生活和生产、在环境能源方面的综合应用，并亲历实验设计及动手操作的过程，有助于增强学生的科学态度与责任，提高学生科学探究的能力。文章提出了STSE视野下初中物理课外实验开发的流程，结合案例阐述了STSE实验开发的四个方向：挖掘教材中的科学世界或STSE栏目、课内演示实验化身课外STSE探究实验、教材中的课后习题改编为STSE实验、源于生活的STSE实验。在实践后提出加强STSE理论学习、搭建校园活动平台、采用多元化评价、开放学校实验室等实施建议。
【关键词】初中物理；STSE；课外实验；开发方向；案例
【中图分类号】G633.7【文献标志码】A【文章编号】1004―0463（2022）14―0065―05
STSE是科学――技术――社会――环境（Science-Technology-Society-Environment）的简写，STSE教育是科学与人文的跨学科教育。STSE教育培养“以人为本”的科学素养，凸显环境社会的重要性[1]。随着科技的快速发展，也带来了能源、资源、材料、环境、健康等问题，并严重威胁着人类的生存和发展。为了世界的可持续发展，STSE教育势在必行[2]。我国于2020年提出力争到2030年达到CO2排放量峰值，力争到2060年实现碳中和，这是实现生态文明和美丽中国目标的主要措施。初中物理与生活息息相关，以实验为基础，课外实验是物理课堂的延伸，也是提高学生学习兴趣的过程性评价手段，具有因地制宜的特点。开发STSE视野下的物理课外实验，以点带面在物理教学中渗透STSE教育，符合中国学生发展核心素养，满足新时代对人才的需求。
一、问题的提出
（一）渗透STSE教育是物理课程标准的要求
2011年版初中物理课程标准中提到，要“从生活走向物理，从物理走向社会”，培养学生将物理学知识、技能应用于实践的能力，培养学生关心科学技术的发展意识，认识科技发展给社会带来的两面性[3]。STSE教育的宗旨则是培养能正确了解和认识科技发展的两面性，且能起到监督作用的公民和培养关注社会和环境的科学技术人才。两者之间具有异曲同工之处。
课程标准提到要引导学生关注学校所在区域的相关问题；倡导利用周围的物品、材料和器具进行实验，利用日常用品做实验，具有简便、直观等优点；开展生活实验、趣味实验和课外实验等各式各样的物理实验活动，力求简明易做、安全环保[3]。开发并开展STSE课外实验，可以弥补部分学校实验室条件有限的不足。
2017年版普通高中物理课程标准中也提出物理学科核心素养包括了物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任[4]。运用STSE理念指导物理教学，让学生针对社会公共话题发表看法，有助于培养学生的科学态度与责任。学生在设计小实验、动手验证的过程中，能体验到科学探究的一般过程。
（二）STSE课外实验契合“双减”要求
2021年中共中央办公厅、国务院办公厅印发《关于进一步减轻义务教育阶段学生作业负担和校外培训负担的意见》（以下简称《意见》），《意见》中提到要减轻作业负担，鼓励弹性、分层、个性化作业，提高课后服务的质量，开展科普、劳动、兴趣小组和社团活动[5]。
基于此，课外实验开展方式可以是家庭实验或学校社团活动。家庭实验属于“非常规实验”“个性化作业”，实验用具和场景都是源自家庭，取材方便，废物利用，能锻炼学生的理性思维，与STSE教育理念不谋而合。教可以通过学生社团活动激发学生学习物理的兴趣，鼓励学生在网上查阅资料，并以辩论赛、角色扮演、小调查、头脑风暴的形式让学生讨论热点话题，利用实验室器材动手操作STSE课外实验，从而实现“知行合一，全面发展”的目的，落实立德树人的根本任务。
（三）STSE课外实验是劳动教育的有效组织形式
2020年3月，中共中央国务院颁布的《关于全面加强新时代大中小学劳动教育的意见》中指出，要把劳动教育纳入人才培养全过程，贯通高校、中学、小学各阶段，贯穿家庭、学校、社会各方面，紧跟社会变化趋势、学生生活实际[6]。STSE课外实验形式多样，学生在动手操作时树立了劳动精神和劳动观念，提高了劳动能力。例如，在学习光学知识后教师可以开展自制便携式投影仪、潜望镜、针孔照相机，探究树荫下的光斑形状等STSE课外实验，让学生初步体会到工匠精神。在讲授与“密度”相关的课程内容后，可以让学生在家中榨取各种水果汁，调制彩虹色饮品，制作彩虹色的冰棍，激发学生的学习兴趣。
二、STSE课外实验开发的一般步骤
基于学情，课外实验的STSE情境由教师创设，以问题和任务双驱动的形式发布要求，学生自主设计实验方案（如图1所示）。方案要联系生活实际，在此过程中促进科学思维的发展。学生在家庭中寻找的实验材料以简易化、生活化为宜，实验现象可视化，实验结论能够应用于生活当中。教师点评并表彰，优秀案例运用到课堂中，闭环回路，持续性提高课堂教学的高效性，促进学生深度学习。
三、STSE视野下物理课外实验的开发方向
（一）挖掘教材中的“科学世界”或STS栏目
人教版初中物理教材中几乎每一节都有“科学世界”或STS栏目，“科学世界”以拓展性知识为主，介绍了当代的一些新型材料或者科学技术的应用，比如超声波测距、半导体和超导体、材料的力学性能等。STS栏目与科学、技术和社会相关，同时还涉及到环境方面，比如“电冰箱与臭氧层”就介绍了氟利昂对臭氧层的破坏，以及对地球生态环境造成的威胁。
因此，利用教材中“科学世界”或STS栏目中的素材开发课外实验，既可以拓宽学生的知识面，也可以让学生了解物理与科学、技术、社会、环境的密切关系，培养其关注现代科技的意识，使学生深刻地认识到物理源于生活，又服务于社会[7]。
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