對物理新課標中STSE的理解之一例：關(guān)于能源與環(huán)境

作者簡介：劉兵，男，漢族，1958年生。清華大學人文學院科學史系教授，博士生導師，中國科協(xié)-清華大學科學技術(shù)傳播與普及研究中心主任。中國自然辯證法研究會常務理事，中國科學技術(shù)史學會常務理事，中國圖書評論學會副會長。研究領域為科學史、科學哲學、科學教育、科學文化傳播等。出版有《克麗奧眼中的科學》等16種專著，《劉兵自選集》等10種個人文集，《超導史話》等6種科普著作，《正直者的困境》等8種譯著，主編《科學大師傳記叢書》等多套叢書，發(fā)表學術(shù)論文300余篇，其他報刊文章400余篇。

摘 要：2017年版新課程標準以著力發(fā)展學科核心素養(yǎng)作為重要的培養(yǎng)目標。但對于學科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，還需要落實在對課程標準內(nèi)容的理解上。本文以2017年版《普通高中物理課程標準》中關(guān)于環(huán)境與能源部分內(nèi)容作為實例，對物理學科核心素養(yǎng)中的STSE及其他相關(guān)要求進行了解讀和討論。

關(guān)鍵詞：物理新課標；學科核心素養(yǎng)；能源；環(huán)境

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148（2018）11-0001-2

在2017年版的《普通高中物理課程標準》中，對于核心素養(yǎng)的強調(diào)成了最為重要的主線。而在此課程標準中明確規(guī)定要求作為培養(yǎng)目標的學科核心素養(yǎng)，包括“物理觀念”“科學思維”“科學探究”及“科學態(tài)度與責任”四個方面。如何將這些學科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)貫徹落實到實際的物理課程教學中，就成為物理教師所面對的新問題和新挑戰(zhàn)。

在上一輪以“三維目標”作為統(tǒng)領的課程標準中，由于我國長期以來的教師培訓等方面的原因，造成教師在知識結(jié)構(gòu)方面的欠缺，使得圍繞“情感、態(tài)度與價值觀”這一目標的教學經(jīng)常面臨許多困難，如不知如何教授，不知應該教什么、怎么教，不知如何將這一目標體現(xiàn)在對物理知識的教學中，甚至將此目標放棄，沒有理想地達到這一教學目標的要求?，F(xiàn)在，面對新的課程標準及其中對核心素養(yǎng)的培養(yǎng)要求，尤其是涉及到與STSE（科學·技術(shù)·社會·環(huán)境）相關(guān)的要求，也會存在類似的問題和困難。這就要求教師應該真正重視核心素養(yǎng)的培養(yǎng)目標，努力補上在過去知識結(jié)構(gòu)方面的欠缺，改變應試教育的教學習慣，更深入且全面地體會和理解課程標準的要求、內(nèi)在聯(lián)系，以及背后的寓意，并將這種新的理解體現(xiàn)和落實在教學中。

這里，我們將以涉及能源與環(huán)境問題的內(nèi)容作為示例來進行一些分析和討論。

結(jié)合所要討論的主題，我們可以先看看課程結(jié)構(gòu)的具體內(nèi)容中要求涉及能源的部分。

在新課標“必修3”中的3.4“能源與可持續(xù)發(fā)展”這一節(jié)中，要求“了解利用水能、風能、太陽能和核能的方式?！薄傲私饪稍偕茉春筒豢稍偕茉吹姆诸悾J識能源的過度開發(fā)和利用對環(huán)境的影響?！薄罢J識環(huán)境污染的危害，了解科學·技術(shù)·社會·環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的重要性，具有環(huán)境保護的意識和行為?！?/p>

需要注意的是，描述這些要求的文字是應該細讀、仔細分析的。一種傳統(tǒng)的解讀方式是，要了解可再生能源和不可再生能源的分類，因為不可再生能源是有限的，為了保護環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展，就應該避免過度開發(fā)和利用不可再生能源。言外之意，即對可再生能源，可以更多地開發(fā)和利用，以滿足發(fā)展的需求。像這樣的理解是很常見的，但這種理解卻只是部分正確的。我們確實應該盡量減少開發(fā)和利用不可再生能源，問題在于，如何看待可再生能源的開發(fā)？是否就可以無節(jié)制地開發(fā)和利用可再生能源呢？實際上，課標中在談到可再生能源與不可再生能源的分類之后的文字是說，“認識能源的過度開發(fā)和利用對環(huán)境的影響”，并不是說“認識不可再生能源的過度開發(fā)和利用對環(huán)境的影響”。這種在理解上的細節(jié)差別是非常重要的，而且也涉及到對物理學知識的學習和理解。

在新課標的“選擇性必修3”中的3.2節(jié)“熱力學定律”部分，是有著伏筆的。這里要求“通過自然界中宏觀過程的方向性，了解熱力學第二定律”。并在活動建議（1）中，建議“基于對熱力學定律的認識，結(jié)合可持續(xù)發(fā)展的觀念，討論人類合理開發(fā)和利用能源的問題”。為什么會有這樣的活動建議呢？它意味著什么？什么才是“合理開發(fā)和利用”？

作為物理學的基礎性內(nèi)容，人們知道，按照熱力學第二定律，當人們利用能源時，必然會對環(huán)境產(chǎn)生影響，而要消除這些影響，又需要額外的能量。結(jié)合到現(xiàn)實的生活中，我們會感受到隨著社會的發(fā)展和對能量的更多的使用，給周圍環(huán)境帶來的變化。例如，當人們在夏天過量使用空調(diào)，消耗更多的能量從而享受著室內(nèi)溫度降低的同時，代價之一是室外周邊溫度的上升。更多空調(diào)的使用帶來的環(huán)境溫度的上升，又使得那些原本不用空調(diào)的人無法忍受炎熱，也只好使用空調(diào)，從而消耗了更多的能量，如此形成一種惡性循環(huán)。即使人們有所節(jié)制地盡量少地開發(fā)利用不可再生能源，而更多地使用可再生能源，這種對環(huán)境的影響也依然存在，并且會隨著“發(fā)展”的加速而愈演愈烈。

結(jié)論是很顯然的，除了保護和盡量少開發(fā)利用不可再生能源這一原則之外，按照物理學的規(guī)律，只要利用能源，就會對環(huán)境帶來影響和變化。生活中的空調(diào)只是一例，在各種其他生活和生產(chǎn)中對能量的利用，也都是如此。因而，課標并不是說“認識不可再生能源的過度開發(fā)和利用對環(huán)境的影響”，而是說“認識能源的過度開發(fā)和利用對環(huán)境的影響”。

現(xiàn)在，我們可以再從課程標準中提出的更一般性的要求來看。

新標準在課程性質(zhì)中提出：“物理學對化學、生命科學、地球科學與宇宙科學等自然科學產(chǎn)生了重要影響，推動了材料、能源、環(huán)境、信息等科學技術(shù)的進步，促進了人類生產(chǎn)生活方式的變革，對人類的思維方式、價值觀念等都產(chǎn)生了深遠影響，對人類文明和社會進步作出了巨大貢獻?！边@里講的是比較籠統(tǒng)的，究竟物理學的發(fā)展以什么樣的方式改變了人們的認識和理解從而帶來了這些影響？這是要通過實例來說明，才能真正帶給學生以有益的理解。例如，這里提到的“能源”“環(huán)境”“生產(chǎn)生活方式”“思維方式”“價值觀念”等，也都是需要落實到物理學本身、落實到具體的物理學知識和對之的理解之上的。而這里所說的“有益”的理解，正是指課標所要求的“引領學生認識科學的本質(zhì)以及科學·技術(shù)·社會·環(huán)境（STSE）的關(guān)系，形成科學態(tài)度、科學世界觀和正確的價值觀，為做有社會責任感的公民奠定基礎”。新課標這里所提的，不是過去經(jīng)常說的STS（科學、技術(shù)與社會），而是STSE，是加上了環(huán)境這一維度，強調(diào)了在教育中讓學生認識到保護環(huán)境、實現(xiàn)社會的可持續(xù)發(fā)展的重要性，而且又是要與物理學的學習相結(jié)合，涉及到“正確的價值觀”，涉及到公民的“社會責任感”。

講到學科核心素養(yǎng)的部分，新課標也具體地提到了，在“科學態(tài)度與責任”這個學科素養(yǎng)的維度，主要包括科學本質(zhì)、科學態(tài)度、社會責任等要素，涉及“保護環(huán)境并推動可持續(xù)發(fā)展的責任感”。這里明確地將“責任”與保護環(huán)境以及推動可持續(xù)發(fā)展聯(lián)系起來，而不是空洞、抽象地談責任。這也正是在對學科核心素養(yǎng)的一般要求中所說的“通過學科學習而逐步形成正確的價值觀”相一致的。在前述的案例中，恰恰表明了可以通過學科學習，體現(xiàn)在物理學科核心素養(yǎng)中“物理觀念”部分要求的“從物理學視角解釋自然現(xiàn)象和解決實際問題”，因而，這種“逐步形成正確的價值觀”也是由物理學知識來支撐的。

我們應該認識到，由于中學物理教學的階段性和學時等方面的限制，課程標準要求的核心素養(yǎng)也還是不夠全面的，但在這有限的要求中，保護環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展被專門提到，是因為環(huán)境問題已經(jīng)是社會發(fā)展所面臨的非常迫切的需要解決的問題。前面例子所講的通過物理學知識而形成的責任感，也是完全可以和學生的日常生活行為相聯(lián)系的。在中學階段，學生并不具備直接影響可再生及不可再生能源的開發(fā)利用的能力和條件，但卻可以將這種責任感落實在個人的日常生活行為中?？梢哉{(diào)整生活方式，在生活中盡量減少能量的消耗，這也正是所謂“綠色”生活的典型特征之一。由此，保護環(huán)境并推動可持續(xù)發(fā)展，就不再是一個抽象的概念，而是可以體現(xiàn)在個人生活中的一種具體的行為方式。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標準[S].北京：人民教育出版社，2018.

（欄目編輯 廖伯琴）