STSE

STSE（共9篇）

STSE 篇1

一、测定液面高度的电容式传感器

考查目的:电容大小的相关因素, 分析电容器带电量与液面高度的关系.

例1日本核泄漏事故发生后, 福岛第一核电站将含有放射性物质的污染水倒入大海, 为了测定机组内含高浓度辐射物质积水的深度, 电站利用电容式传感器进行测定, 如图1所示是测定液面高度h的电容式传感器示意图, E为电源, G为灵敏电流计, A为固定的导体芯, B为导体芯外面的一层绝缘物质, C为导电液体.已知灵敏电流计指针偏转方向与电流方向的关系为:电流从左边接线柱流进电流计, 指针向左偏.如果在导电液体的深度h发生变化时观察到指针正向左偏转, 则导体芯A所带电量在_______, 液体的深度h在_______ (填“增大、减小或不变”) .

解析:导体芯A、导体芯外面的绝缘物质B与导电液体C组成一个电容, 液体深度h的变化跟极板正对面积变化相对应, 组成测定液面高度的电容式传感器.

电流计指针向左偏转, 说明流过电流计G的电流由左→右, 则导体芯A所带电量Q在减小.电容器的两极板与电池的两极相连, 即两极板间的电压U不变, 由Q=CU可知, 芯A与液体形成的电容器的电容减小, 则液体的深度h在减小 (极板正对面积减小) .

答案:减小;减小

点评:电容大小跟相对介电常数、正对面积和极板间距有关, 电容式传感器利用液面高度、扭转角度、压力等改变电容大小, 进而改变电容上的电压 (或带电量) 进行测量, 求解这类问题时, 应弄清液面高度、扭转角度、压力、转速等与电容大小的联系, 运用公式和, 找出相关物理量的关系.

二、测量角度的电容式传感器

考查目的:电容大小的相关因素, 动态情况下分析电容与偏转角度的关系.

例2传感器可以将一些非电学量转化为电学物理量, 便于快速测量, 在机械加工时, 有时需要测量角度, 利用电容式传感器可以快速测量.如图2所示为利用电容C测量角度θ的电容式传感器的示意图, 当动片和定片之间的角度θ发生变化时, 电容C便发生变化, 于是知道了电容C的变化情况, 就可以知道偏转角度θ的变化情况, 下图3中最能正确反应C和θ间函数关系的是 ()

解析:平行板电容器的电容大小跟相对介电常数成正比, 跟正对面积成正比, 跟极板间距离成反比, 用公式表示正对面积所以C=k (π-θ) , C和θ间函数关系如图 (B) 所示.

保持电容器的两极板与电池的两极相连, 即两极板间的电压不变, 电容器的带电量Q=CU∝ (π-θ) , 角度θ增大, 则电容器所带电荷量Q减小, 进而测量角度.

点评:电容传感器的种类很多:压力传感器、温度传感器、称重传感器、流量传感器、位移传感器、转速传感器, 电容传感器应用非常广泛, 电容知识与生活、生产等相综合构成丰富多彩的STSE问题, 应注意电容知识的运用.

三、电容式话筒

考查目的:分析电容器的电容、带电量与电势差的关系.

例3电容式话筒已广泛运用于会议、误乐场所, 某电容式话筒的原理示意图如图4所示, E为电源, R为电阻, 薄片P和Q为两金属极板, 对着话筒说话时, P振动而Q可视为不动, 在P、Q间距离增大过程中 ()

(A) PQ构成的电容器的电容增大

(B) P上电荷量保持不变

(C) M点的电势比N点的低

(D) M点的电势比N点的高

解析:在PQ间距增大过程中, 根据电容决定式在PQ间距离增大 (d增大) , 电容减小, (A) 错.电容式话筒与电源串联, 电压保持不变, 根据电容定义式电容 (C) 减小, 得电容器所带电量Q减小, (B) 错.电容器的放电电流通过R的方向由M到N, 所以M点的电势比N点的高, (C) 错、 (D) 正确.本题答案为 (D) .

点评:在分析电容器的电容、带电量与电势差的关系中要注意两点: (1) 电容器充电后, 继续与电池相连, 即两极板间的电压不变; (2) 电容器充电后, 切断与电源的连接, 则所带电荷量不变.

STSE 篇2

关键词：德国教材；STSE理念；教材研究

文章编号：1005-6629（2015）11-0092-05 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

STSE是科学（Science）、技术（Technology）、社会（Society）、环境（Environment）的英文缩写。人类发展的历史实际上是科学、技术、社会和环境相互作用的产物。可持续性发展本质上就是科学、技术、社会和环境的协调发展，最重要的是人必须具有可持续性发展的意识、思想和能力。因此，STSE作为一种科学教育思维模式和价值观在世界各地全面兴起，它不仅关注科学、技术在社会生产、生活中的应用，更要重视和关心环境和环保问题，确保可持续发展。美国《国家科学教育标准》中提出了STSE教育观念。加拿大国家《科学学习目标公共纲要》中明确指出：“基于本纲要的丰富多样的学习经验将给学生提供许多机会进行探索、分析、评价、综合和欣赏，并且理解科学、技术、社会以及将影响他们个人的生活、职业和未来的环境之间的相互作用。”这标志着STSE科学教育范型的建立，即旨在通过科学一技术一社会一环境（STSE）教育学习科学知识，提高公民的科学素养。

理科课程是落实STSE教育理念的重要途径，教材是重要的课程资源，是教师进行教学的范例，更是落实STSE教育思想的关键。本文以德国莱茵兰-普法尔茨州的中等化学教材《今日化学Ⅰ》（Chemie heute-Sekundarbereich Ⅰ）和《今日化学Ⅱ》（chemie heute-SekundarberichⅡ）为蓝本，分析教材内容及编排方式，发掘其中的STSE教育理念，为我们的教材编写和使用提供借鉴和参考。

1 《今日化学》教材中STSE理念的体现

1.1整合社会性知识和学科性知识，综合性强

近年来“整合”已成为基础教育阶段科学课程改革的趋势。整合的目的在于“通过少数大概念来统整学科知识，促进学生参与科学工程实践，实现对重要原理的深入探索，发展学生的整合理解并在其中渗透科学本质教育和STSE教育”。《今日化学》教材有机整合学科性知识和社会性知识，精心组织教材，将学科知识融入其产生的背景以及它在现实社会生活中的应用中加以介绍，兼顾了学科知识的系统性和STSE教育的独立性，避免了知识学习和情感教育两张皮的现象，达到了知识与技能、过程与方法以及情感态度与价值观三维目标的和谐共赢。

德国的化学工业领誉全球，染料、药物更是他们的拳头产品。因此，《今日化学Ⅱ》教材中各以一章的篇幅分别介绍染料和药物。“染料”这一章首先从电子波谱和光的吸收及反射角度介绍物质为什么有颜色；第二节从有机染料的结构和光吸收的角度分析有共轭双键的吸收原理，从而了解染料中发色基团以及影响发色的官能团，并且介绍了视觉过程的化学原理；第三节从靛蓝、胭脂红、胡萝卜素等天然色素的结构、提取方法、应用发展等角度学习染料的知识，并以附录“靛蓝专利”为题，介绍了德国及欧洲的专利制度，包括专利的历史、申请方法、费用及保护期限等，非常详实（如图1）；第四节则是介绍了偶氮类及蒽醌类合成染料，让学生了解重氮化和偶联反应；第五、六节则从染料与纤维之间的键合作用、纺织品的染色工艺等角度展开；最后一节介绍了指示剂色素：常用指示剂的结构、变色原理。

整章内容综合性强，以化学学习及生活生产中实际使用的染料为主线，十分注重对染料结构、发色基团、反应原理及织物与染料的键合情况等化学学科知识的深化，同时有很多科技发展细节，更有大量的物理、生物等其他学科的知识，在内容的深度、广度、综合性方面均达到了一定高度，对学生的学习、生活及未来的职业生涯具有重要的意义。

阿司匹林是一种广泛应用的极具代表性的药物，也是德国科技和产业界的骄傲。《今日化学Ⅱ》最后一章“药物”（其内容结构见图2）中，阿司匹林起了穿针引线的作用。教材首先从石器时代曾用荒诞的“在头上钻孔的手术来治疗难以忍受的头痛”历史事实引入课题，介绍了阿司匹林的发现史、制备方法、常用药物分析方法。在第三节附录“药物动力学”中，也是以阿司匹林为例，详细介绍了药物在生物体内的摄入、分配、降解和排除（见图3），这样让学生了解药物在体内的作用时间，在哪些器官中作用、分解代谢，更直观地理解应按时按量服药、不能滥用药物。在第四节的实验“药物的吸收”中，通过实验观察不同条件下不同制剂阿司匹林的分解时间。“药物”这一章以药物的发现、发展及其运用和药物引发的社会问题为主线，从常用药、毒品、麻醉剂的结构、性质、作用机理、引发的社会问题等多角度深入讨论，将社会性内容与学科性内容天衣无缝地整合起来，让学生在学习和运用化学知识的同时产生社会责任感和风险意识。

1.2选取典型案例，进行深入剖析

能源是现代社会发展的重大问题，由于原子弹爆炸带来的“原罪”、切尔诺贝利核电站爆炸以及日本地震造成的核泄漏等重大事件的影响，是否使用核能—直是欧洲各国艰难的抉择。《今日化学Ⅱ》第一章介绍“原子结构”，在第五节“核裂变”附录“科学家的责任”开篇即指出：原子弹的开发令人难忘地展现了科学家在道德上进退两难的情况下能够提出什么建议。二战中爱因斯坦等科学家敦促罗斯福总统研发原子弹，教材中配有原子弹爆炸后的广岛图片，并指出：原子弹于1945年8月6日摧毁了日本城市广岛。而在1945年8月9日长崎又被摧毁，在这两次轰炸中共有十一万四千人丧命。教材严肃指出：“从那时起科学家在他们的职业所产生的后果中有什么责任的问题，一直引起争论，现在的问题不只是一次世界核大战，还有现代技术的错误使用。”；“爱因斯坦在战后说，如果他早知道德国不能制造原子弹，他就不会过问原子弹的事。”教材摘录了1939年8月爱因斯坦致美国总统罗斯福的信、节选了美国国防部部长1945年6月的Franek关于原子弹问题的报告以及1957年4月德国物理学家反对联邦国防军原子武装的声明（列出了参与的诺贝尔奖获得者等很多科学家的姓名、身份），真实的情境、详细的细节，会促使学生反思历史，严肃认真地对待如何使用科学技术的问题。

科学技术极大地改善了人类的物质和精神生活，但也将人类带入了前所未有的困境：能源短缺、环境恶化、生态危机。《今日化学Ⅰ》第十四章“日常生活和工业上的化学”不讳言化学工业造成的负面影响，在第二节“从硫到硫酸”后接着第三节就是“酸雨一一化学化的难题”，详细地介绍了形成酸雨的形成原因，客观地分析了酸雨的危害。教材分析了引起酸雨的主要物质含量及来源，用直观的图表、具体的数据让学生了解产生污染的原因（见表1和图4）。

教材对于酸雨给森林造成的危害进行了比较客观的介绍：“根据林业情况报道，我们的森林中20%的树木受到损害，有^、认为这是由于酸雨所产生的后果。酸雨使土壤中氢离子的浓度升高，氢离子使重金属离子和铝离子淋洗出来，树木的须根在这些离子的影响下受到毒害，失去了吸收水分以及水中所含有的生命必需的钙离子和镁离子的能力。”这样的分析，比起空泛地说酸雨会使林木枯萎更能引起学生思考，而且也有助于后续的溶解平衡的学习。教材还用文字、数据、化学方程式和工业生产流程图等方式详细介绍脱硫、脱氮的方法以及产生的副产物的用途。最后，用黑体字强调：酸雨是由于二氧化硫和氦氧化物生成的硫酸和硝酸所引起的。化学经由烟道气净化和汽车废气催化剂为有害物质的减少作出了贡献。《今日化学》教材在介绍化工产业的原理及贡献时，正视其造成的环境问题，详细介绍化学在防范和减少环境恶化方面所做的努力。帮助学生做到赞赏化学科学对个人生活和社会的贡献，关注与化学有关的社会热点问题，逐步形成可持续发展的思想。

《今日化学》通过精心挑选与社会生活密切相关的重大问题以及在世界范围内有影响的典型事件，提供较为充分的素材，引导学生进行严肃的分析与深入的研讨，让学生深刻认识到科学技术的双刃剑作用，扬善抑恶是每个人都面临的责任。

1.3重视方法熏陶.注重实践体验

在《今日化学I》教材开篇序文中即明确指出“化学并非只限于专业知识。同样重要的是对获取知识的途径的理解，以及在与化学有关的信息方面进行交流和评价的能力”，并用框图形式明确呈现了化学学习的途径和目的（见图5）。通过直接表述化学学习的目标，体现了STSE教育价值取向：科学和技术是改善社会的工具，是人类文化的一种形式，是个人发展的文化资本。

教材在章节开始前首先安排了多个方法栏目：“安全做实验”、“正确清理废物”、“如何查阅文献”、“如何做笔记”；在教材的第一章第一节安排了如下方法：“正确进行实验”、“正确进行测试”、“自然科学是如何进行工作的；由观察到学说”；在后续教材中又有“正确记录”、“看图与制图”等方法栏目。这样的编排，让学生在学习化学知识的同时了解学习和研究化学的具体方法，体现了知识技能与过程方法的高度统一。

在“原子结构”的第六节“原子能发电站是这样运转的”的化学一检索栏目“核能的问题”中，详细介绍了切尔诺贝利核电站事故及其影响（见图6），并指出周围地区的癌症增多和其他的长期伤害明显可见，但对全欧洲的健康影响只能由长期的统计调查才能知道。对于2000年联邦当局决定有序脱离核能利用的政府结论，教材并不简单认同，在作业中要求：

（1）①探询核电站正常运转时释放出来的放射性是多少。

②切尔诺贝利灾难中抛射到环境中的是哪些核素？

（2）调查支持和反对利用核能的理由，并对它们进行评估。

以作业的形式让学生去尝试解决人们生活中最关心的社会现实问题：核能安全吗？我们应该不应该使用核能？第1题是让学生学会理性地从科学技术角度去分析和解决问题，用事实和数据来说话；第2题鼓励学生深入调研，了解不同人群对涉及现实生活中重大科技问题的主要观点及其理由，学会从正反两方面分析同一个问题，并运用自己所学的知识对这些观点进行评估。

2 《今日化学》教材给我们的启示

纵观德国《今日化学》教材，在基于STSE内容选择、编排上有很多独到之处。它不拘泥于化学学科知识，而是从学生的需要出发，在真实的社会情境中让学生通过体验性学习、实践性学习、研究性学习、设计性学习和反思性学习等多元化的学习途径和方式，学习真实的化学。教材在化学基础知识和基本理论、化学实验、化学技术在生产中的应用、化学对人类生活的影响等各个方面能统筹兼顾、相互联系、相互促进，这与我们新课程提倡的“从生活走进化学，从化学走向社会”的理念是吻合的。

教材重视化学基础知识及其方法技能，让学生通过科学实践来学习化学基本原理，了解科学研究的基本方法，形成科学的世界观。教材注意通过化学科学与技术在应用过程中对环境产生的不良影响等实例，强化学生对科学风险的认识，同时介绍化学科学与技术在净化环境方面中的积极作用，让学生学会全方位多角度分析和认识问题，形成正确的科技伦理观。我国现行主流版本的化学教材，均是将化学与生活、化学与技术、物质结构与性质、化学反应原理、有机化学基础、实验化学分块设计，虽然可以满足不同类别或兴趣的学生的需要，但割断了不同模块之间的有机联系，不利于学生综合素质的培养。

由于不同地区对选修模块的高考要求不同，在功利性的思想指导下，某些省份选择非理工科方向的学生根本接触不到“化学与技术”、“实验化学”的内容，造成了学生知识结构的缺陷和对未来职业发展的制约。建议今后的教材编写中，要强化不同模块、不同学科知识的整合，并且将其融入社会发展的整体背景中。

另外，我国现行教材对于化学科学给人类带来的现实和潜在的危害着墨较少，对科技伦理方面的内容鲜有涉及。建议今后的教材要正视目前我国公众广泛存在的化学恐惧症，对诸如PX项目、三聚氰胺事件等典型案例不回避，可围绕这些问题的化学原理、形成缘由、防范措施等各方面展开学习，让学生通过真实的案例更深刻地认识科学、技术和社会之间的相互关系，逐步树立可持续发展的思想。

“电磁感应”与STSE 篇3

一、磁悬浮列车

例1上海博览会上各国将围绕“城市,让生活更美好”这一主题充分展示城市文明成果,上海为各国来宾安排了磁悬浮交通线,磁悬浮列车的运行原理可简化为如图1所示的模型,两根平行直导轨间有竖直方向且等距离分布的匀强磁场B1和B2,导轨上有金属框abcd,当匀强磁场B1和B2同时以速度v=5 m/s向右匀速运动时,金属框也会沿直导轨运动.则:

(1)设直导轨间距为L=0.5 m,B1=B2=1 T,金属框的电阻R=2Ω,金属框始终受到F=1 N的摩擦阻力(包括空气摩擦)时,要使金属框维持最大速度,则每秒钟需要消耗多少能量?

(2)两根导轨间的匀强磁场B1=B2=B,当两个磁场同时向右以速度v做匀速运动,设直导轨间距为L,金属框的电阻为R,金属框运动时受到的阻力恒为F,图中abcd线框相当于磁悬浮列车,要想提高列车的运行速度,可从哪些方面入手?

解析:(1)如图2所示,感应电动势:E=2BL(v-vm),感应电流:I=2BL(v-vm)/R,当金属框始终受到1N阻力时,金属框维持最大速度运动,F安=F,即2BIL=F,由以上三式得:I=1 A,vm=3 m/s.每秒钟消耗的能量由两部分组成:一是克服摩擦阻力做功转化为热量,二是通过R转化为金属框中的焦耳热,所以消耗功率:P=I2R+fvm=5 W.

(2)车体是通过周期性地变换磁极方向而获得推进动力的,如图2所示,设线框以速度vm向右运动,为了求感应电动势方便,我们设磁场B1、B2不动,由于磁场以速度v向右运动,线框相当于以(v-vm)速度向左运动产生感应电动势,注意磁场B1、B2方向不同,图中感应电动势:E=2BL(v-vm),电流,安培力F安=2BIL,由平衡条件可得F=F安,由以上四式得:,要提高磁悬列车的运行速度可从以下几个方面入手:增大磁场的平移速度(v↑);增强磁感应强度(B↑);采用超导材料,可减少线框的电阻(R↓),显然R=0,列车速度vm=v;采用宽轨列车(L↑);减少列车的阻力(F↓).

点评:《物理课程标准》指出:“高中物理课程应体现物理学自身及其与文化、经济和社会互动发展的时代性要求”,本题以“磁悬浮列车”为背景,联系新科技,分析这类新情景题时,要通过类比、联想,将新情景与原有学过的知识联系起来.

二、电磁流量计

例2单位时间内流过管道横截面的液体体积叫做液体的流量,有一种利用电磁原理测量非磁性导电液体(如自来水、啤酒等)流量的装置,称为电磁流量计,它由将流量转换为电压信号的传感器和显示仪表两部分组成,传感器结构如图3所示,圆筒形测量管内壁绝缘,其上装有一对电极a和c,ac间的距离等于测量管内径D,测量管轴线与ac连线以及通电线圈产生的磁场,三者方向相互垂直,当导电液体流过测量管时,在电极a、c间出现感应电动势E,并通过与电极连接的仪表显示出液体流量Q.(设磁场均匀恒定,磁感应强度为B)

(1)已知D=0.4 m,B=2.5×10-3 T,Q=0.12 m3/s,设液体在测量管内各处流速相同,试求E的大小;(π取3)

(2)一新建供水站安装了电磁流量计,在向外供水时流量本应显示为正值,但实际显示却为负值,经检查,原因是误将测量管接反了,误将液体由测量管出水口流入,从入水口流出,因水已充满管道,不便再将测量管拆下重装,请你提出使显示仪表的流量指示变为正值的简便方法;

(3)显示仪表相当于传感器的负载电阻,其阻值记为a、c间导电液体的电阻r随液体电阻率变化而变化,从而会影响显示仪表的示数,试以E、R、r为参量,给出电极ac间输出电压U的表达式,并说明怎样可以降低液体电阻率变化对显示仪表示数的影响.

解析:(1)导电液体通过测量管时,相当于导线做切割磁感线的运动,在电极a、c间切割磁感线的液柱长度为D,设液体的流速为v,则产生的感应电动势为:E=BDv.

由流量的定义,有

联立解得:

代入数据得:

(2)能使仪表显示的流量变为正值的方法简便、合理即可,如:改变通电线圈中电流的方向,使磁场B反向,或将传感器输出端对调接入显示仪表.

(3)传感器的显示仪表构成闭合电路,由闭合电路欧姆定律:.输入显示仪表是ac间的电压U,流量示数Q和U一一对应,E与液体电阻率无关,而r随电阻率的变化而变化,由可看出,r变化.U也随之变化.在实际流量不变的情况下,仪表显示的流量Q会随ac间电压U的变化而变化,增大R,使R>>r,则U≈E,这样就可以降低液体电阻率变化对显示仪表流量示数的影响.

点评:本题以“电磁流量计”为背景,涉及感应电动势、闭合电路等内容.联系科学技术成果的试题往往设置一定的情景,让考生自己通过阅读、理解、分析、推理,建立物理模型,选择适用规律求解,考查学生运用所学知识解决实际问题的能力.

三、振动发电装置

例3如图4所示,甲是某人设计的一种振动发电装置,它的结构是一个20匝的半径为r=0.1 m的线圈套在辐向形永久磁铁槽中,磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布(其右视图如图乙),在线圈所在位置磁感应强度B的大小均为0.2 T,线圈的电阻为2Ω,它的引出线接有8Ω的电珠L,外力推动线圈的P端做往复运动,便有电流通过电珠,当线圈向右的位移随时间变化的规律如图5所示时(x取向右为正).

(1)试在图6中画出感应电流随时间变化的图象(取逆时针电流为正);

(2)求每一次振动线圈运动过程中的作用力;

(3)求该发电机的输出功率(摩擦等损耗不计).

解析:(1)从图5可以看出,线圈往返的每次运动都是匀速直线运动,其速度:.

线圈做切割磁感线运动产生的感应电动势:

E=n2πrBv=20×2×3.14×0.1×0.2×0.8V=2 V

感应电流:

根据右手定则可得,当线圈沿x正方向运动时,产生的感应电流在图4甲中是从上往下经过电珠L,于是可得到如图7所示的电流随时间变化的图象.

(2)由于线圈每次运动都是匀速直线运动,所以每次运动过程中推力等于安培力:

F=nBIL=nBI(2πr)=0.5 N.

(3)发电机的输出功率即灯的电功率,P=I2R2=(0.2)2×8 W=0.32 W.

点拨:这是一道联系生活和科技的习题,体现了学科与STSE的广泛联系,引导学生关注社会,培养其科学素养,提高分析问题和解决问题的能力.本题将线圈运动与x-t图象相结合,看懂图象是解题的关键,由于线圈往返的每次运动都是匀速运动,可知线圈产生的感应电动势为定值,进而画出感应电流-时间图象.

练习:

1.

世博会期间,为各国来宾旅游、购物、娱乐的方便,上海市推出世博会专用信用卡,信用卡的磁条中有一个个连续的相反极性的磁化区,每个磁化区代表了二进制数1或0,用以储存信息,刷卡时,当磁条以某一速度拉过信用卡阅读器的检测头时,在检测头的线圈中会产生变化的电压(如图8所示),当信用卡磁条按图9所示方向以该速度拉过阅读检测头时,在线圈中产生的电压随时间的变化关系(如图10所示),正确的是()

2.

物理实验中,常用一种叫做“冲击电流计”的仪器测定通过电路的电荷量,如图11所示,探测线圈与冲击电流计串联后可用来测定磁场的磁感应强度,已知线圈的匝数为n,面积为S,线圈与冲击电流计组成的回路总电阻为R,若将线圈放在被测匀强磁场中,开始线圈平面与磁场垂直,现把探测线圈翻转180°,冲击电流计测出通过线圈的电荷量为q,由上述数据可测出被测磁场的磁感应强度为______.

3.

磁流体发电是一种新型发电方式,图12甲和图乙是其工作原理示意图,图甲中的长方体是发电导管,其中空部分的长、高、宽分别为l、a、b,前、后两个侧面是绝缘体,上、下两个侧面是电阻可略的导体电极,这两个电极与负载电阻RL相连,整个发电管处于图乙中磁场线圈产生的匀强磁场里,磁感应强度为B,方向如图所示.发电导管内有电阻率为ρ的高温、高速电离气体,沿导管向右流动,并通过专用管道导出.由于运动的电离气体受到磁场作用,产生了电动势,发电导管内电离气体流速随磁场有无而不同.设发电导管内电离气体流速处处相同,且不存在磁场时的电离气体流速为v0,电离气体所受摩擦力总与流速成正比,发电导管两端的电离气体压强差Δp维持恒定,求:

(1)不存在磁场时,电离气体所受摩擦阻力F多大;

(2)磁流体发电机的电动势E的大小;

(3)磁流体发电机发电导管的输入功率P.

STSE 篇4

实验教学可以促进STSE教育在高中化学教学中的渗透，是实施素质教育的一个重要途径。但是，在目前的情况下，很多化学教师把主要精力都放在抓学生考试分数上了，而忽视了实验教学的重要性，认为实验教学是浪费时间，做实验不如将时间用来做几道题目。很显然，这种做法是不可取的，原因在于这种做法对于学生的成绩提高不利，对于学生的长远发展更不利。

笔者在教育教学实践中逐渐体会到，能做的实验一定要做，不能做的实验创造条件也要去尝试做，只有这样，才能切实提高教学效率，也能较好的渗透STSE教育，这样的化学课堂才有可能成为高效的课堂，学生在这样的课堂里才有可能得到全面的发展。

一、实验教学为高中化学教学实施素质教育提供了一个有效的途径

化学的教学内容与社会、经济发展有密切的关系。它不仅教给学生化学基础知识，开阔学生的视野，改变学生学化学只是为了解题的片面观点，而且还使学生懂得了这些知识在科学、技术、社会生产和环境保护中得应用；学会用已有的知识去分析问题，解决问题，增强学生理解社会、关心社会、服务社会的自觉性，从而全面提高学生各方面的素质。所有这些，与实验教学密不可分，在实验过程中，学生的想象力、动手操作能力得以锻炼，团队协作、交流意识也有所增强，为实施素质教育提供了一个有效的途径。在以往的实验教学过程中，教师往往对学生的动手能力过于低估，在实验前过分讲解实验的具体过程以及操作细节，然后才让学生动手去做，这样造成的后果就是学生基本没有经过思维的过程，只是按照老师的意图去操作，这样的探究实验完全把学生框死，对于学生的创新能力的培养没有一点促进。笔者在教学实践中感觉到：不妨就放手让学生动手去试一试。结合学生的实验情况，在实验进行中给予及时的、必要的引导和提示，更能收到意想不到的效果。在时间允许的情况下，不正确的实验操作对实验结果有什么影响，这些都可以放手让学生去尝试，去体会，去分析。

二、实验教学能激发学生学习科学技术的内在动机，提高对化学认知水平

能力是观察、思维、实践和创造的综合。在教学中可以以实验为载体，开展STSE教育活动，使学生充分观察、接触自然和社会，使学生学习化学知识的活动更加丰富多彩，克服了教师的枯燥讲解，丰富了学习内容，使学生获得成功的喜悦和体验，进而激发了学生学习化学的兴趣。同时，通过开展形式多样的实践活动和创造活动，培养学生的创新精神和实践能力，也提高了对化学的认知水平。如在学习苯酚稀溶液与浓溴水反应的实验时，教师都是预先准备好溶液给学生进行实验操作，学生根据实验操作进行实验就可以观察到预期的实验现象，但学生对溶液浓度缺少定量的概念，因此做实验时用不同浓度的溶液进行实验，根据不同浓度的溶液反应实验现象的不同使学生体会到浓度对反应的影响。

三、实验教学开阔了学生的视野，提高学生分析和解决实际问题的能力

以学生为主体，高度重视学生在广阔的教学空间里充分参与各种教学活动和实践活动是面向素质教学的化学教学的重要特征，要求在认真做好常规教学的同时，开辟第二课堂，让学生在更广阔的天地里去开阔视野，获得知识，提高能力。实施STSE教育，提高解决实际问题的能力，而实验教学恰恰促进了学生这方面的能力提高。

随着科学技术进步，工业发展，环境污染日趋严重。因此结合化学教学与化学实验教学进行环境意识教育与环境保护教育是十分重要的，也是非常必要的。例如，含酚废水在我国水污染控制中被列为重点解决的有害废水之一。如何对这些废水进行处理，我们可以在介绍常见的处理方法吸附法、萃取法的基础上，让学生根据所学的化学知识分析这些常见方法的处理原理。并在此基础之上，让学生查阅资料了解含酚废水的危害，及其他的处理方法等。我们在教学的过程中不断地渗透环保意识，并有意地进行环保教育， 要让学生知道环境保护是我国的基本国策，是关系到民族兴衰的大问题。

四、实验教学促进教师的再学习，提升教师的专业化水平

在教学过程中，教师是课程、活动的设计者和组织者，所以在整个过程中，教师个人的知识水平和个人能力至关重要。只有教师具有较高的知识水平和较强的业务能力，才能实施好有效的实验教学，开好学生的第二课堂。而往往这些知识要么是在课本知识基础上的的拓展，要么是新的知识，这就促使教师必须研究一些与课本知识相关的知识以及其它与化学学科有关的课外知识，关注一些与化学有关的高新技术，并能将这些知识融入到具体的实验活动中。在实验的设计上要考虑实验的可行性预见，实验的可能结果，所以，教师应认真思考这些问题，也可以在传统实验基础上进行适当的改进。

在改进传统的实验时，要保证改进的实验对学生的健康没有影响，对环境没有危害，尽量把实验简单化、微型化，节省实验的时间，提高学生实验的开出率。对于简易的、危险小实验进行分组实验，对于复杂的实验尽量微型化，这就要求教师多研究实验，把日常生活中常见的矿泉水瓶、眼药瓶、注射器等，用来改进实验。这样的实验对学生的观察、思考、分析能力的培养大有好处。

五、实验教学是促进STSE教育的迫切需要

《普通高中化学课程标准》在情感态度价值观方面强调“发展学习化学的兴趣，乐于探究物质变化的奥秘，体验科学探究的艰辛和喜悦，感受化学世界的奇妙与和谐”。关于STSE教育课标也给予了足够的重视，注重科学探究关注科技发展，特别强调通过STSE教育使学生逐步树立科学的世界观。在实验教学中，可以进行一些课外的探究性、拓展性的实验，在实验的过程中逐步渗透STSE教育。

总之，作为化学教师，可把实验教学作为实施STSE教育的一个抓手，以此为切入点，积极探索，勇于尝试，切实落实三维教学目标，提高课堂效率。

（收稿日期：2013-10-15）

高中化学教学中的STSE教育 篇5

关键词：STSE教育,高中化学,渗透

STSE教育是以突出科学、技术与社会的相互关系和科学技术在社会生产、生活和发展中的应用为指导思想而组织实施的科学教育。化学学科的特点决定了在中学化学中渗透STSE教育, 培养学生关心社会的意识和用正确的价值观处理社会问题的能力, 是非常必要的。因此, 我来谈谈自己在实施STSE教育过程中的一些教学体会:

一、学课内渗透

(一) 必修课

在课堂教学中, 要根据教材内容挖掘出STSE教育的结合点。如化学史实、能源、资源、医疗、环保等与工业、农业、生产、生活有着密切联系的内容。课内渗透的时间个人认为一般不超过3分钟, 需要详细介绍的结合点也要在5分钟以内, 内容要精练。

例如:在《氨气》教学时, 让学生分析下列问题:

(1) 如果化工厂发生严重的氨气泄露事件, 你应该往哪里撤离?地势高的地方还是地势低的地方?

(2) 如果你家距离化工厂比较近, 如何避免吸入较多的氨气?

(3) 当氨气弥漫在空气中, 消防官兵前来处理时, 他们喷射的物质最可能是什么?

(二) 选修课

选修课是必修课的补充和延伸。运用现代化传播媒体, 灵活开展STSE教育活动, 介绍化学在高新科技领域中的应用。如2008年北京奥运游泳馆“水立方”引进了一种新型建筑用幕墙材料——ETFE薄膜。教师通过介绍建筑用ETFE薄膜的性能特点、典型的实际应用案例、薄膜制作工艺以及用于建筑其本身需要解决的重点技术问题, 使学生对这一新型建材有更全面的了解, 民族自豪感油然而生。

二、课外实践

(一) 趣味实验

化学是一门以实验为基础的自然学科, 新颖趣味的课外小实验, 可激发学生思维, 促使学生积极动脑、动手, 注重观察和探索未知。例如:将月季、菊花、牵牛花等切碎捣烂, 用酒精浸制, 浸出液在酸性溶液或碱性溶液里会明显地显示不同的颜色, 也可以用作酸碱指示剂。由于就地取材方便快捷, 操作简单, 现象明显, 极大地提高了学生学习的积极性, 建立了科学研究的信心, 丰富了实践操作的经验。

(二) 社会实践

开展社会实践活动是学生了解社会和体验生活的有效手段, 是课堂教学的升华, 是深化STSE教育的有效途径。

根据本校的条件和本地区的特点, 加强与社会各部门的联系, 发挥社区优势, 组织学生深入工厂、科研单位、科技馆等进行参观、访问, 对他们在社会实践中进行科普教育、环境教育、社会问题教育以及实践操作训练等。我们还可以进行以解读空气质量报告、家庭装修中的污染问题调查、高效燃料的闭路循环等等专题为内容的调查讨论, 写调查报告的科学探究性学习的活动。既培养了学生收集和处理信息的能力也增强学生的社会责任感。

三、反思

1.STSE教育是综合性教育, 并非某一学科的任务, 各个学科要协同配合, 以加强效果, 减少内耗。避免各学科各自为战的状况, 使中学教育发挥出最大效益。

凸显STSE在物理教学中的功能 篇6

STS教育 (Science, Technologe and Society education) 主张使学生在创设的实际技术情景和社会情景中去学习和理解科学和技术知识, 使学生在对实际问题的研究过程中去认识和掌握科学理论和科学方法。STSE即把情感教育 (emotion education) 加入到STS教育中。美国心理学家利珀 (R·W·Leeper) 对情感做过这样的评价:“没有动机就没有行动, 而情感体验就代表着极端的动机———能量。”情感教育的驱动作用, 对有意义学习有着重要的作用。把情感教育与STS教育结合起来是今后教育工作研究的重要方向。正如普通高中物理课程标准强调的, 学生要“了解科学与技术、经济和社会的互动作用, 认识人与自然、社会的关系, 有可持续发展意识和全球观念”, 为此STSE教育应渗透到整个新课程改革中。

二、在教学中渗透STSE教育的探索

1. 结合教材内容帮助学生树立STSE意识

教师在传授物理知识的过程中, 要注重挖掘教材中STSE教育的素材, 通过具体事例说明物理学与社会发展的紧密关系, 帮助学生从正反两方面理解科学与人类文明发展的关系。例如自然资源过度开采, 虽有力地推动了社会的发展, 然而也加剧了土地荒漠化、致使洪水泛滥;电池的实用性和方便性给人们的工作生活带来了方便, 但废电池的危害性及再生难, 也造成了环境污染问题。教师将诸如此类事例介绍给学生, 达到潜移默化的教育效果。这样, 学生能自觉按照STSE系统的要求规范自己的行为。另外, 还可以结合教材内容, 向学生简单介绍生活中与之相关的技术、知识和技能。如教学“曲线运动”时, 教师可结合教材, 帮助学生树立STSE意识。在这章“向心力的实例分析”中, 教师可以先播放有趣的杂技表演“水流星”激发学生的学习热情, 接着教师可介绍自制教具 (水流星) , 在课堂上让学生来自己做一回杂技演员。这就是利用情感的驱动作用, 学生都想看杂技, 通过STSE教育实现情知统一, 最终达到有意义的学习。教师在物理教学中应结合教学要求和学生实际, 对教材进行二次开发。多联系自然现象, 结合生产、生活的实际渗透“STSE”教育, 帮助学生树立STS意识。

2. 创设问题情景, 让学生积极参与科学、技术创新

“问题意识”对探究式学习和创造力培养有重要的作用。奥苏伯尔的有意义学习论中的同化论认为:只有经过同化过程, 新教材的潜在意义才可能转化为学生的心理意义, 即学生对新教材有自己的思考, 能发现其中的问题, 并解决问题。教师要充分挖掘教材中的STSE教育因素, 通过设计合理的教学过程, 在教学的各个环节, 把STSE教育与知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观等教学要求有机地结合起来。爱因斯坦在《物理进化论》一书中指出:“提出一个问题往往比解决一个问题更重要。”这句话充分说明了提出问题对科学研究的重要作用。那么, 怎样才能让学生产生和提出问题呢?这就需要教师创设问题情境, 使学生产生探索问题的强烈意愿。如在《摩擦力》的教学中, 教师可利用做游戏的方式, 巧妙地引出问题。

游戏内容:“拔河比赛”———一根管子, 教师事先在管子一端涂上肥皂水, 另一端没有涂。教师可在涂有肥皂水的那端, 请一位男同学来拉, 另一端请一位相对柔弱的女同学来拉, 让其他同学猜想谁会赢?

学生提出疑问:为什么比较壮的男同学输了呢?

教师引入新课———摩擦力。这样学生就有了充分的情感驱动, 迫不及待地想知道摩擦力究竟是怎么一回事。

3. 课堂教育与课外教育有机统一, 有助于STSE理论与实践的结合

在物理课堂教学中进行STSE教育, 应在立足教材和改革教法的基础上实现STSE教育的合理渗透。教师除了把物理基本知识讲清楚外, 还应在课堂或者课外向学生介绍一些物理学家的事迹。如哥白尼冒着被宗教势力迫害的危险, 完成了他的伟大著作《天体运行论》, 这本著作成为当代天文学的起点。这样可以使学生懂得任何科学成果的取得, 都不是轻而易举得来的, 都是科学家经过艰苦的努力, 甚至付出毕生精力才取得的, 从而培养学生顽强的意志。在课堂内外我们还可以向学生介绍科技前沿知识。例如, 近代物理学的两大基石———相对论和量子论, 就是在20世纪初期确立的。没有它们, 今日的核能利用、激光、电脑、乃至纳米技术等, 都是不可想象的。所以在物理教学中要引导学生走近现代物理, 开阔他们的视野。在课余时间, 我们还可以开展丰富多彩的课外活动, 渗透STSE教育。如撰写小论文活动, 通过撰写小论文, 使学生逐渐养成了“提问题、找证据、提解释”的好习惯。还可以开展别开生面的科学晚会, 让学生充当幽默风趣的魔术师, 让学生在轻松的气氛中学习一个又一个科学知识。

STSE 篇7

1 STSE教育的科学内涵

STSE教育由STS教育发展而来, STS教育 (即Science、Technology、Society, 科学、技术和社会的简称) 兴起于20世纪60年代末70年代初, 是一种针对美国科技教育危机和20世纪以来科技的迅猛变化及产生的环境、社会问题等负面影响而发起的科学教育改革。STS教育不仅强调学生基本知识和技能的训练, 更强调在教育过程中使学生深刻理解科学技术的意义, 了解科学、技术与社会的交互作用, 学生将学校情境与真实世界建立联系, 通过技术应用所学的科学知识解决真实的社会需求, 从而提高自身的科学认知和科学素养, 懂得在社会生活中正确处理和运用科学知识, 形成科学的发展观。

然而随着科学技术的迅猛发展, 环境保护成为社会民生中的热点问题, 公民环境素养的培养成为提高公民科学素养的重要组成部分。美国在1 9 9 5年颁布的“国家科学教育标准”中提出了STSE教育观念。随后许多国家在制订课程标准或教学大纲时将STS教育进一步拓展为STSE教育。1997年, 加拿大出台了第一个国家科学教育纲要—《科学学习目标公共纲要》, 它的制订代表着一种新的STS科学教育范型的建立, 即旨在通过科学—技术—社会—环境 (STSE) 教育学习科学知识, 提高公民的科学素养。

我们都知道学习不能在孤立的环境中进行, 但目前学校中所教授的科学知识却大多在远离真实世界的情境中呈现, STSE教育提供了一种思路, 将学生与真实世界建立联系, 倡导科学教育和当前的社会发展、社会生产生活、生存环境等紧密结合, 学生通过科学知识的学习, 关心社会发展, 激发学习兴趣, 能够充分理解科学、技术、社会与环境之间的交互关系, 学会衡量现代社会中由于科学和技术进步所带来的现实和价值之间复杂的关系, 正确判断科技与人类社会交互影响所产生的正负效应, 树立正确的科学价值观, 能根据实际情况做出正确的决策并行动。

2 STSE教育理念在化学新课程改革中的体现

2001年开始的基础教育课程改革以崭新的课程理念在全国持续推进, 新课改确立了全人发展的课程价值取向, 将学生的身心全面和谐发展、学生基本素养的提高置于课程目标的中心位置。可以看出, 新课改全面提升学生科学素养的理念与STSE教育思想有着内在的一致性。

传统的化学教学过分依赖教材, 强调接受式学习, 学生对化学概念、化学理论死记硬背, 而对于化学实验技能往往机械训练, 无法将化学知识和技能迁移到社会大背景中。新课改提倡强化科学探究意识, 促进学习方式的转变, 倡导主动探究与合作学习。这正与STSE教育的理念不谋而合, STSE教育倡导教师应教会学生如何获取知识和使用知识, 而不是仅仅直接记忆这些知识, 并且教师应当使学生意识到他们在学校所学到的知识应该怎样与他们在社会上使用的技术联系起来。

另外, 随着新课改颁布的化学课程标准中强调:“从学生已有经验和将要经历的社会生活实际出发, 帮助学生认识化学与人类生活的密切关系, 关注人类面临的与化学相关的社会问题, 培养学生的社会责任感、参与意识和决策能力。”传统的化学教学强偏重理论性、系统性, 强调化学学科基本知识框架的建构, 难以与其他学科相互交叉渗透, 并且传统的化学学习往往脱离真实的社会情境而独立存在。基于此, 在高中化学教学中渗透STSE教育, 加强学科知识与社会生活的联系, 培养学生分析问题、解决问题的能力, 从而形成正确的科学价值观。

3 高中化学教学中渗透STSE教育的策略

3.1 课堂教学中渗透STSE教育

课堂教学是学校教学的基本组织形式, 是STSE教育实施的主要途径。课堂中渗透STSE教育, 不是指摒弃现有的化学知识体系, 单独实施STSE教育, 而是以现有化学知识结构为基本框架, 在空间上打通学校与社会, 环境以及前沿科学间的阻隔, 重视科学、技术、社会与环境的联系, 重视化学知识发生、发展的社会背景和实际应用, 将化学知识的学习置于人类社会、政治、经济和文化的大背景中学习。

教师在备课时应该选好STSE内容与化学知识的结合点, 利用STSE内容创设教学情境, 激发学生学习化学的兴趣, 利用现代多媒体手段, 设计丰富多彩的教学背景, 从听觉、视觉多角度刺激学生感官, 让课堂教学充满活力。同时教师在授课时应注意与热点问题的联系, 让学生在学习化学知识的同时能够应用学到的知识, 学会通过科学和技术解决社会和环境问题, 从而提高学生的科学素养。

3.2 课外活动中渗透STSE教育

课外活动作为课堂教学的有力补充, 也是实施STSE教育的重要途径之一。课外活动不同于课堂教学, 因其开展场地灵活, 主题多样, 生动有趣受到学生的欢迎。学生在课堂上获取的知识是有限的, 应该让学生走入广阔的世界中参加各类体验性活动, 获得感性经验, 以促进理论知识的学习, 通过各类课外活动, 学生将所学到的知识和技能整合运用到一个完整的、有意义的活动中, 促进了化学知识的迁移和运用, 培养了学生分析问题和解决问题的能力。

相对课堂教学来讲, 课外活动的开展方式丰富多样, 在课外活动中渗透STSE教育要求教师首先要有完备的化学知识基础和对STSE教育理念的全面认知, 同时在进行活动时, 不能让学生盲目地观察和探究, 应当在事前告知学生活动的预期, 要将评估标准清楚地告知学生, 让学生在预期目标的指导下, 有目的地进行科学探究活动。

摘要：STSE (即科学Science, 技术Technology, 社会Society, 环境Environment) 教育是国际理科教育改革的方向之一, 高中化学教学中实施STSE教育有利于学生科学素养的提高, 在此我们通过对STSE教育科学内涵的探讨, 分析它与新课程改革理念的内在一致性, 提出从课堂教学、课外活动和习题设计三个方面渗透STSE教育思想。

关键词：高中化学教学,STSE教育,策略

参考文献

[1]中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准 (实验) [S].北京:人民教育出版社, 2003:1-9.

[2]黄晓.论STS教育的特点[J].比较教育研究, 2002 (9) :30.

[3]陆真, 沈婷, 钱海滨.从点缀到主角——新世纪科学教育中STSE的课程形式与功能演进[J].课程·教材·教法, 2009 (3) :52.

[4]周勇.加拿大的STS科学课程[J].全球教育展望, 2002 (4) :29.

STSE 篇8

一、高中物理教学进行STSE教育的意义

1.STSE教育符合高中物理教学本身的特点

《普通高中物理课程标准》明确指出:“物理的教学内容应该是日常生活和生产的常见、常用知识, 是今后学习文化、科学、技术, 适应现代化所需要的预备知识。”教学目的也提到:“引导学生学习物理学的初步知识及其实际应用, 了解物理学知识在科学技术和社会发展中的重要作用。”由此可见, 物理教学不论内容还是目的都蕴涵了STSE教育理念。同时, 高中物理教学中的STSE素材也极为丰富, 例如交通问题、能源问题、超导体、磁悬浮列车、航天科技、核能与核辐射等, 在处理这些有关物理学科技带来的社会、环境问题时, 引导学生进行适当思考、讨论、应用、拓展, 有利于学生了解科学、技术、社会、环境以及相关知识, 提高学生的科学素养和社会责任感, 培养科技创新能力和解决环境问题的能力。

2.STSE教育有利于学生的全面发展

越来越多的人认识到, 传统教育培养的学生以自我为中心, 不关注社会的动态和发展。高中物理只注重科学知识的传授与强化, 缺乏引导学生对科学、技术、社会及环境问题进行思考, 学生的学习过于狭隘, 能力局限于解题, 目的直指高考分数。如此培养的学生可能有一定的专业能力和吃苦耐劳的精神, 但会渐渐失去社会责任感, 他们可能不会在日常生活中节能减排, 因为与其自身利益联系不密切, 当参与重大问题决策时, 更可能唯利是图, 缺少社会责任感和可持续发展的意识。

针对这个问题, 本项目强调在传授科学知识、锻炼科学技能的同时, 帮助学生树立社会价值观和可持续发展的环保意识, 促使学生成长为具有科学素养、主动参与有关科技决策并有可持续发展意识的新型公民。

3.加强STSE教学有利于提高学生的学习兴趣

学习物理并不要求人人成为物理学家, 但需要人人具备较高的科学素养, 懂得如何认识科学、理解科学、对待科学, 以更好地尊重科学、应用科学、发展科学, 更好地分析、适应迅猛发展变化的时代。然而, 高中生的学习负担已经很重, 他们在升学的重压下训练答题技巧, 拼尽全力争取获得高分。S T S E教育会让高中生不胜重负吗?他们有时间和能力顾及时事、关爱公众、放眼世界吗?他们能理解和接受吗?带着这些问题, 笔者曾于研究前期对所任教的2013届高三某班级 (共46位学生) 进行过调查, 问题是“学习高中物理的主要目的是什么?”结果如下 (图1) :

此调查结果只反映本校学生的情况, 不能代表高中生整体, 而且欠缺横向 (多校调查) 和纵向 (本校历届学生调查) 的数据对比, 因此不能说明太多问题, 但也能从中发现几个问题:第一, 有大约1/3的学生不把应试分数作为学习主要目的;第二, 部分学生认识到物理与自然、社会、科技等关系密切, 并把物理学习作为了解自然、社会、科技等的重要途径。第二点反映了学生对STSE教育理念有一定的认同和期待。

高中物理注重培养学生严密的逻辑思维, 但教学仅局限于抽象模型的深入研究, 忽视问题分析的广度和综合度, 在社会实际的分析应用方面往往不及文综科目。ST SE理念提倡跨学科交叉互补, 物理课不仅要帮助学生纵向深度研究模型, 教师还应在教授物理知识的同时培养学生的动手实践能力, 在讲解原理的同时引导学生思考相关社会问题, 拓宽视野。

二、高中物理进行STSE教学的两种策略

1.选取相关的科技社会环境问题逐点拓展STSE教学

如前所述, 新课程注重增加有关科技前沿进展的内容。如在《普通高中物理课程标准》必修1“相互作用与运动规律”主题的活动建议中, 设计了听讲座、看录像等活动, 旨在了解宇航员的生活, 了解在人造卫星上进行微重力条件下的实验, 尝试设计在人造卫星或宇宙飞船上进行微重力条件下的实验等内容。又如必修2“能源的开发与利用”中, 谈到2003年8月美国东部大停电给社会生活带来的影响;必修2的“经典力学的成就与局限性”, 介绍了相对论、光电效应、原子光谱和量子论等的基础内容;选修系列中大量有关现代科研装置的介绍 (如质谱仪、回旋加速器) 等。这些内容有利于学生了解科学家、科学史、现代技术, 培养学生的科学研究方法和精神。

与高中物理相关的社会时事很多, 如关于日本核电站事故、世田谷通信中断、博帕尔毒气泄漏、切尔诺贝利核电站事故等高科技事故的反思, 教师在教学中联系这些社会时事, 能使学生更深入了解和体会科技是一把双刃剑, 懂得要更好地应用科技、防止危害, 强化学生的社会意识、全球意识及未来意识。

总之, 在相关社会环境问题内容的教学中, 教师要适时而合理地开展ST SE教学, 让学生了解物理对科学、文化、经济和社会发展所起到的推动作用, 不仅提高学生的科学素养, 增强创新意识和实践能力, 还渗透社会意识、环境意识、发展意识, 激发学生的物理学习热情, 以适应未来科技进步、社会可持续发展的需求。

2.针对基础知识教学的难点系统运用STSE教学策略

现行的教材中有关社会环境问题的内容虽然不少, 但笔者认为这些并不是STSE教学的全部, STSE教学应渗透到基础知识教学中, 针对基础知识教学的难点运用S T S E教学策略, 让渗透的渠道更丰富, 同时提高基础知识教学的效率。

如在运动学部分的教学中, 学生对区别加速度概念及加速与速度存在困难, 其实这些概念与社会环境都有相当紧密的联系, 因此, 笔者在这部分的教学中进行了STSE教学。

针对学生易产生错误的地方, 找一些生活中的现象和事实, 或做一些与一般认识相悖的实验使学生产生探究兴趣。这些实验可以是教材中原有的 (如平行四边形定则的探究实验) , 也可以是教师改进的 (如设计了双层双轨运动合成演示实验来演示运动的合成与分解) , 还可以是师生共同设计的 (如制作水火箭, 进行射程比赛, 更清楚地了解抛体运动的规律) 。在建立新概念后, 应将其反复应用于实际研究中, 引导学生发现新概念能更好地解决实际问题, 从而加深认识。如在建立了“时间”概念后, 可通过“火车时刻表”或者“飞机时刻表”让学生找出从某地到某地所需的时间和到某地的时刻, 学生在解决这个实际问题时会加深对“时间”“时刻”的理解。另外, 多让学生搜集积累有关的科学史话、科技信息、现代科研成果等资源, 引导他们思考物理科学与技术的关系, 以及物理对社会、生活、环境的影响。如在学习完必修2第四章后, 让学生以能源的开发与利用为主题写一份关于物理与社会、生活关系的议论文。

案例:

(1) 运动的合成与分解方面有一些常用的演示实验, 为更客观和清晰地演示合运动情况设计了本实验。实验把电学实验加入到力学实验中, 采用电动机带动小车做匀速直线运动, 而且电动机采用直流电路 (单刀单掷开关) 控制, 基本避免了人为不稳定因素带来的误差, 增加可控性。让学生对以下两种情况获得直观清晰的认知:两个分运动都是匀速直线运动时, 合运动也是一条匀速直线运动;两个分运动分别是匀速直线运动和匀加速直线运动时, 合运动是一条曲线运动。

(2) 在探究安培力的方向时, 让学生在观察演示实验的基础上, 以实物模型的方式, 加以记录和总结, 促使学生自主发现力的方向规律。

(3) 在学习完高一必修部分后, 结合学校的校本课程, 让学生设计并制作“小型三维模拟地震台”, 要求在一个或多个维度上模拟出地震时的地面震动情况。最好的一组学生运用可调速的三个马达带动一块塑胶板, 利用齿轮和橡皮筋的推拉实现了三个维度上 (上下、左右、前后) 的震动, 制作过程运用到切、磨、锯、量等技术, 通过这次活动, 学生的物理学习积极性明显提高。

三、高中物理课堂开展STSE教学的基本模式

通过在物理教学中开展ST SE教学, 探索如何引导学生以物理视角观察分析自然、社会、环境等问题, 笔者总结了“二三三”模式。

1.基本含义

(1) 二指STSE教学内容的来源有两种。一是选取相关的社会环境问题逐点拓展, 二是基于基础知识教学的难点系统实施。

(2) 三种主要的教学策略。课堂实验 (演示探究或分组探究) 、分组讨论、课外拓展。

(3) 三个突出。学中做、学中思、学中用。

2.流程图

3.运用原则

(1) 客观性原则

一方面, 要根据需要进行S T SE教学, 不是每堂课都必须开展。另一方面, 在引导学生对社会、环境问题进行分析时, 素材必须真实, 从问题发现到解决都要以客观事实为依据。

(2) 综合性原则

S T SE教育融合了自然科学、工程技术科学、社会科学、人文科学以及环境科学进行教学, 因此教学内容要重视物理学与其他学科的联系和融合, 不搞学科本位主义, 使学生充分理解科学技术发展的整体化、综合化等特征。

(3) 实践性原则

STSE教育提倡联系现实生活。不同于枯燥无味的死记硬背, 本模式教学注重开展探究活动, 引导学生经历观察、猜想、设计、实验、分析、下结论等过程, 同时还采用分组讨论等形式丰富的教学策略, 并把教学拓展到课外, 充分激发学生的学习兴趣, 增加师生之间的对话, 培养学生创新精神和实践能力。

(4) 发展性原则

STSE 篇9

随着科学技术的发展,当今世界的变化日新月异,但同时也引发了很多其他的社会问题,人们需要重新规划科学技术和社会以及人类赖以生存的生态环境之间的关系。《中国21世纪议程》曾明确指出:“必须加强对受教育者的可持续发展思想的灌输……将可持续发展思想贯穿于从初等到高等的整个教育过程”[1]。于是,可持续发展成为我国经济发展的重要战略。STSE的教育目标,就是要形成学生的科技与可持续发展的高贵品质。

《高中化学课程标准(实验)》要求通过学习使学生了解SO2的化学性质(酸性、还原性、氧化性、漂白性),帮助学生意识到环境保护的重要性,让学生了解SO2的性质及其在生产生活中的广泛应用[2]。教科书中所设计的关于SO2气体的性质实验并不能很好的体现STSE思想,虽然也有很多化学教师对此试验进行改进,但是所改进的实验仪器依旧组装复杂(与Technology不符),整个实验消耗大量时间(与Science不符),并且不能减少实验对环境的污染(与Society、Environment不符)。为了将STSE理念更好的和SO2化学性质实验相结合,迅速高效地验证SO2的化学性质,笔者通过仔细斟酌,依据STSE理念组装出一套既可以同时验证SO2的各种化学性质,又可以提高学生独立进行试验探究能力的实验装置,达到了简单高效、节约环保的目的。

1.实验器材:注射器、长导管、滤纸、气球、玻璃棉、止水夹。

2.实验药品:70%的盐酸、亚硫酸钠、品红溶液、蒸馏水、Na2S溶液、KMn O4溶液、石蕊溶液、Na HCO3溶液。

3.实验准备

(1)用注射器吸取70%的盐酸溶液10 ml。(2)称量3.3 g亚硫酸钠,并将其包裹在玻璃棉中。(3)用四枚滤纸条分别蘸取适量的Na2S溶液、紫色石蕊溶液、KMn O4溶液和品红溶液,并将四枚滤纸条按装置图粘贴在长导管中。(4)在气球中放入适量蒸馏水,并用止水夹在中间夹紧。

4.实验步骤

(1)如图所示组装实验仪器并检查仪器的气密性。(2)轻轻推动注射器,将盐酸逐渐推进用玻璃棉包裹的亚硫酸钠中。(3)观察并记录长导管中分别蘸有Na2S溶液、紫色石蕊溶液、KMn O4溶液、品红溶液的四块滤纸片发生的变化。(4)待气球的上半部分膨胀后打开止水夹,观察气球体积的变化。(5)待试管中的滤纸条变色后向气球中加入适量Na HCO3溶液。

5.实验现象

(2)浸有Na2S溶液的滤纸条上有淡黄色物质析出。

(3)浸有紫色石蕊溶液的滤纸条逐渐呈现红色。

(5)浸有品红溶液的滤纸条会变成白色(SO2与品红暂时结合成为无色物质)。

(6)前半部分气球胀大以后打开止水夹,气球会变瘪(SO2溶于水)。

6.结论

化学是一门以实验为基础的学科,将STSE理念与化学实验相结合,使学生在遇到科学、技术、社会和环境等方面的有关问题时可以用所学的化学知识去解释和处理,增强学生爱护自然的意识[3]。本文基于STSE理念通过对SO2性质实验的改进具有以下优点:(1)实验所用的试剂量很少,实验步骤简单易行,实验现象易于观察,学生相对更容易做成功,与STSE理念中的Science吻合。(2)实验制取的SO2充分与其他试剂反应,SO2的化学性质可以同时观察,与STSE理念中的Technology吻合。(3)SO2具有毒性,实验改进以后增加了尾气吸收的步骤,可以减少对社会环境的损害,与STSE理念中的Society吻合。(4)可以帮助学生意识到环境保护的重要性,与STSE理念中的Environment吻合。

参考文献

[1]乔红华.STSE教育在中学物理教学中的实践研究[D].东北师范大学教育硕士学位论文.2005年6月

[2]黄子超,谢天华.二氧化硫化学性质实验的改进设计[J].中小学实验与装备2012年第5期