高中物理原子能教學(xué)滲透STSE教育的路徑探討

陶夢雨 陸建隆

(南京師范大學(xué)教師教育學(xué)院,江蘇 南京 210097)

1 普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2017版)中STSE教育的凸顯

2017年末,歷時(shí)5年(2013—2017)修訂研制的普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)正式發(fā)布.除了大家所熟知的物理學(xué)科核心素養(yǎng)、全新的模塊化教學(xué)內(nèi)容以及分層次教學(xué)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)外,加強(qiáng)STSE教育也是2017版新課標(biāo)的一大亮點(diǎn).作為物理核心素養(yǎng)4大要素之一的“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”, 新課標(biāo)對STSE的重視關(guān)乎著未來物理教學(xué)的發(fā)展.如何在高中物理教育中滲透好STSE教育思想值得關(guān)注和探索.

1.1 什么是STSE教育?

STSE是指科學(xué)(Science)、技術(shù)(Technology)、社會(huì)(Society)和環(huán)境(Environment)的首字母縮寫.[1]本次新課標(biāo)所強(qiáng)調(diào)的STSE,更加關(guān)注科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)與環(huán)境之間的相互關(guān)系,強(qiáng)調(diào)科學(xué)、技術(shù)在社會(huì)發(fā)展、生產(chǎn)生活、自然環(huán)境中的應(yīng)用與價(jià)值.旨在提高社會(huì)群眾資源節(jié)約和環(huán)境保護(hù)的意識(shí),培養(yǎng)具有更高科學(xué)素養(yǎng)和社會(huì)責(zé)任感的全面發(fā)展的新型公民.[2]

1.2 為什么說2017版新課標(biāo)著重強(qiáng)調(diào)STSE教育?

2017版新課標(biāo)當(dāng)中,課程性質(zhì)、課程目標(biāo)、課程內(nèi)容與實(shí)施建議等諸多部分相較于2003版改動(dòng)很多.下面我們就從這些新舊課標(biāo)中都有所探討的內(nèi)容,具體來看STSE教育在課標(biāo)表述上的演變.

首先,在“課程性質(zhì)”部分,2017版課標(biāo)明確提出了STSE,并且在精神培養(yǎng)部分較原2013版課標(biāo)補(bǔ)充提出了科學(xué)態(tài)度和社會(huì)責(zé)任感．而關(guān)于“課程目標(biāo)”,2003版課標(biāo)主要關(guān)注科學(xué)、技術(shù)與社會(huì)之間的聯(lián)系,且重點(diǎn)在物理學(xué)在其中起到的積極作用方面的了解,關(guān)于可持續(xù)發(fā)展一帶而過.而2017版則把STSE關(guān)系以及保護(hù)環(huán)境、可持續(xù)發(fā)展特別列入學(xué)科核心素養(yǎng),在目標(biāo)上也明確為“認(rèn)識(shí)”層面,環(huán)境教育尤為凸顯.從學(xué)科核心素養(yǎng)在2017版課標(biāo)中的核心地位來看,STSE作為“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”的重要內(nèi)容更凸顯了2017版課標(biāo)對STSE教育的重視.

在“課程內(nèi)容”和“實(shí)施建議”部分,2003版關(guān)注STS(科學(xué)·技術(shù)·社會(huì))教育，沒有談到環(huán)境教育,必修模塊甚至對STS也沒有明確的課程內(nèi)容要求.而2017版無論是必修、選擇性必修還是選修,每個(gè)模塊的課程內(nèi)容都關(guān)于STSE有明確要求.對STSE關(guān)系的認(rèn)知直接影響到物理核心素養(yǎng)的培養(yǎng),因此,2017版在教學(xué)建議和教材編寫建議中都有關(guān)于STSE教育落實(shí)的建議.

通過新舊課標(biāo)的對比,我們可以看到新時(shí)代背景下環(huán)境教育不容忽視的地位.從2003版中很少出現(xiàn)的可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境教育要求,到2017版明確提出并反復(fù)強(qiáng)調(diào)的STSE關(guān)系認(rèn)識(shí),足見2017年版新課標(biāo)對物理課程中環(huán)境教育的重視、對STSE教育的重視.由此可以預(yù)見,在中學(xué)物理教育中落實(shí)強(qiáng)化STSE教育必將是未來的發(fā)展方向.這既是對2003年版課程標(biāo)準(zhǔn)中STS教育實(shí)踐寶貴經(jīng)驗(yàn)的繼承和發(fā)揚(yáng),也是結(jié)合了國際教育課程改革優(yōu)秀成果的具有國際視野的更大突破,更是中國新時(shí)代發(fā)展下對教育事業(yè)前進(jìn)方向的必然需求.

2 高中物理原子能教學(xué)中開展STSE教育的內(nèi)容選擇與路徑

在高中物理原子與原子核專題中原子能發(fā)展的受制因素很多,例如，社會(huì)群眾的心理,經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求,技術(shù)水平的支持等等.這其中就包含了很多STSE元素值得我們?nèi)ヌ骄?尤其是核安全主題涉及到環(huán)境保護(hù)和安全的問題,運(yùn)用STSE教育手段落實(shí)原子能教育正是培養(yǎng)物理核心素養(yǎng)的好機(jī)會(huì).核裂變等微觀領(lǐng)域的現(xiàn)代物理知識(shí)為學(xué)生構(gòu)建了現(xiàn)代“物理觀念”中物質(zhì)觀念與能量觀念;對核安全問題的辯證思考鍛煉了學(xué)生的批判性思維能力、敢于質(zhì)疑和創(chuàng)新;原子能發(fā)展涉及到科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)與環(huán)境,對培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)態(tài)度與價(jià)值觀、形成促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展的社會(huì)責(zé)任感大有幫助.

那么原子能主題下究竟有哪些STSE資源,我們又如何在教學(xué)中進(jìn)行STSE資源的滲透呢?下面我們根據(jù)2017版新課標(biāo)的內(nèi)容要求分別對STSE資源融入教學(xué)途徑進(jìn)行探討.

表1 STSE資源融入高中物理原子能教學(xué)的內(nèi)容與途徑

3 原子能教學(xué)中凸顯STSE教育的設(shè)計(jì)探討

從科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)和環(huán)境這4個(gè)維度來看,“核廢料處理”是一個(gè)落實(shí)強(qiáng)化STSE教育的優(yōu)質(zhì)教育題材.如表1所示，從科學(xué)維度分析,“核廢料處理”需要考慮放射性元素的輻射強(qiáng)度和半衰期問題;從技術(shù)上來看,“核廢料處理”所涉及的玻璃固化、水泥固化、火箭載物技術(shù)都有待提升,技術(shù)上對核廢料處理的發(fā)展束縛很大;從社會(huì)維度上分析,“核廢料處理”的安全性、處理物的放射性對社會(huì)公民生命健康、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展都具有較大的潛在威脅;從環(huán)境的維度上講,“核廢料處理”受地理環(huán)境約束、處理不當(dāng)將極大地破壞環(huán)境,想要追求可持續(xù)發(fā)展就不能忽視核廢料處理問題.

下面筆者以“核廢料處理”為例,具體探討課堂教學(xué)中滲透STSE教育的設(shè)計(jì).

3.1 目標(biāo)設(shè)計(jì)

核廢料因其元素半衰期不同,放射性強(qiáng)度存在較大差異.因此可以借助對核廢料的分類來幫助學(xué)生更好地理解原子及其性質(zhì),從物理學(xué)角度形成正確的物質(zhì)觀念.讓學(xué)生通過對已有核廢料處理方式的學(xué)習(xí),了解不同等級射線危害的防護(hù)措施.通過引導(dǎo)學(xué)生對已有方案的改良以及思考提出新方案,鍛煉創(chuàng)新精神和批判性思維能力,進(jìn)而為科學(xué)思維的培養(yǎng)奠定基礎(chǔ). 通過核廢料處理問題的研究,綜合考慮科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)和環(huán)境因素,幫助學(xué)生更好地認(rèn)識(shí)STSE關(guān)系,形成科學(xué)態(tài)度與責(zé)任意識(shí).

3.2 教材分析

在高中物理原子與原子核部分談到“核電站”相關(guān)內(nèi)容時(shí),教材上只是利用一句話簡單介紹了一下“核廢料處理”,因此大多數(shù)物理教師選擇和教材一樣一句帶過即可. 如果將“核廢料處理”有關(guān)知識(shí)的合理展開,不僅完善了整個(gè)核電站工作的介紹,對 “放射性的應(yīng)用與防護(hù)”這一節(jié)中“輻射與安全”部分的“防護(hù)措施”也是一種補(bǔ)充.這樣既解答了學(xué)生對核電站廢料去向的困惑,又從核電站這一產(chǎn)業(yè)角度將放射性的防護(hù)在生產(chǎn)實(shí)踐中的具體方式做了介紹,還能夠培養(yǎng)學(xué)生的STSE精神、提高物理核心素養(yǎng).

3.3 教學(xué)重、難點(diǎn)

根據(jù)新課標(biāo)“原子與原子核”主題對該部分內(nèi)容要求“了解放射性核原子核衰變,知道射線的危害與防護(hù)”,教學(xué)的重點(diǎn)應(yīng)該放在核廢料的分類以及對現(xiàn)有處理途徑的介紹上.而核廢料處理受技術(shù)水平制約、自然環(huán)境限制,且多方面因素綜合考慮對學(xué)生的思維能力要求較高.因此,本環(huán)節(jié)教學(xué)的主要難點(diǎn)將主要集中在讓學(xué)生提出創(chuàng)造性見解上.

3.4 教學(xué)過程設(shè)計(jì)

針對上述分析,我們通過表2對“核廢料處理”的教學(xué)過程做了初步設(shè)計(jì),借此課題的教學(xué)嘗試滲透STSE教育.

表2 高中物理教學(xué)滲透STSE教育的體現(xiàn)

隨著時(shí)代的進(jìn)步發(fā)展,科學(xué)與技術(shù)、社會(huì)、環(huán)境之間的聯(lián)系越來越緊密,STSE教育正是新課標(biāo)針對科技、社會(huì)、環(huán)境大變化下做出的改進(jìn).

除了上文列舉的原子能課題之外,物理學(xué)中還有很多可以用于STSE教育的主題.結(jié)合之前教學(xué)的經(jīng)驗(yàn),筆者在文章中列舉了STSE資源融入課堂方式的建議.此外,物理教育中STSE資源的融入還有更多方式值得我們?nèi)ヌ剿骱脱芯?例如開設(shè)講座、視頻教學(xué)等等.針對不同的科學(xué)主題,靈活選用教學(xué)方法滲入STSE元素,對學(xué)生物理核心素養(yǎng)的提升將大有幫助.