英国高中物理教材《Physics》融合STS-EL教育之管窥，本文主要内容关键词为：英国论文,高中物理论文,教材论文,EL论文,STS论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
STS-EL是指科学(science)—技术(technology)—社会(society)—环境(environment)—生活(life)。STS-EL教育是在20世纪60年代末70年代初，针对20世纪以来科技的迅猛发展而产生的环境、社会问题以及科技教育危机而兴起的，强调科学、技术、社会、环境、生活相互和谐关系以及科学技术在社会、环境和生活中的正确应用。
高中物理教材《Physics》是英国义务教育第四学段（相当于我国的高一和高二）的用书。该教材将STS-EL教育融合得很有特色，基于社会、环境和生活中与科学、技术相关的问题，结合物理学科的基本知识，来学习知识与技能，培养解决问题的决策能力、探究能力以及技术改造能力，养成正确处理科学技术发展与社会、环境、生活关系的价值观。该教材作者Bryan Milner是英国著名的教材专家，他编写的其他教材如《物理学外延》《核心物理学》《核心科学之概念》《核心科学概念之巩固》《物理学和天文学1》《物理学和天文学2》《物理学和天文学3》及配套的练习等很受英国中学生的欢迎。本文以Bryan Milner编写的2001年修订再版的高中物理教材《Physics》中能量篇为例，就其融合STS-EL教育特点和特色作一分析，以期对我国中学物理教材的编制及物理教学有所启迪。
一、《Physics》能量篇的概貌
《Physics》不是按传统物理学科课程的力学、热学、电学、光学、原子物理的体系来编排，而是由能量、电学、波和辐射、力学四大篇组成。能量篇由两个第三学段（相当于我国的初中）知识的回顾（即KS3A和KS3B）、19节学习内容、3个扩展性学习内容（即H1、H2、H3）所组成（见表1）。
表1 能量篇目录
KS3A：热能是如何传递的KS3B：利用能源发电
1空间中能量的传播 13利用燃料发电
2降低屋子的热能损耗
14各种发电燃料的比较
3多久能回收节能成本
15水力发电
4利用太阳能为房屋取暖 16风力发电
5利用电能17利用太阳能和地热能发电
6我们日常的用电量是多少
18可再生能源的进一步学习
7付电费 19如何提高发电效率
8用电能举升物体
H1传导、对流、辐射的微观
9能量和功率的计算 解释
10生活中所需的能量
H2我们应该如何发电：发电
11你需要能量的种类对环境影响及发电成本问题
12浪费的电能去哪儿了 H3电的供求平衡之探索
教材由能量传播的方式切入，探讨英国高纬度地区的房屋耗能与节能问题、房屋节能方法、节能花费与节能成本回收时间问题、利用太阳能为房屋取暖问题；再从日常生活用电事例引入，探讨日常生活用电量及其量度问题、付电费方式和看电费账单问题、高峰用电和半价电问题；并从用电过程中不同形式能量的转变和电功率入手，讨论不同的电水壶的效能、不同的炉灶的效率、电灯的功率问题；然后讨论日常生活中需要的能量种类、能量浪费问题、用不同的燃料发电的效率问题、不同的燃料发电对环境的影响问题、用可再生资源（水力、风力、太阳能、地热）发电及它们的优缺点问题、综合设计高效发电厂问题；最后在扩展性学习中，探讨不同方式的能量传播的微观解释，从生态角度和综合成本代价讨论应当如何发电以及电的供求平衡问题。
可以看出，能量篇的内容是基于生产、生活、环境与能量相关的问题。教材充分运用了照片、示意图、统计图表、信息栏等，简明呈现学习资料、调查数据。学生则在这些真实问题情景中来学习和应用物理知识，探讨这些问题的解决方法，分析各种解决方法的利弊，理解科学、技术、社会、环境与生活的关系。
二、《Physics》能量篇内容呈现特色
《Physics》能量篇的内容呈现特色之一是强调探究性学习，注重学生自主学习能力的培养，包容不同观点的交流，强调科学价值观的养成。特色之二是教材内容基于社会环境和生活的相关问题，并探讨式地加以陈述。特色之三是教学内容呈现的语言简单明了，可以作为“学材”。特色之四是教材许多内容留有空白，需要学生在学习过程中把它们填写完整，可以作为“练材”。下面以其中两个案例来阐明教材呈现的特色。
1.房屋的耗能、节能以及节能回收成本时间
教材开门见山地提出问题：“我们居住的房屋通过各种途径损耗能量，这既浪费钱，也浪费燃料。”那么，房屋里的能量是通过哪些途径被“盗走”的呢？学生通过讨论，在课本上填写出在冬天保暖效果差的屋子被“盗走”能量的途径及其数量值：每秒约1500J通过窗户以传导方式损失掉；每秒约 1000J通过地板以传导方式损失掉；每秒约4000J通过墙壁以传导方式损失掉；每秒约2000J通过天花板以传导方式损失掉；每秒约1500J通过门窗间隙以对流方式损失掉。
接着，教材提出如何降低房屋能耗的问题。学生要通过探究思考，提出（并在课本上填写）降低房屋能耗的方法，并说明其机理。如在供暖器与墙壁之间安装光滑的塑料薄板（机理：薄板因反射供暖器发射的红外线，能减少通过墙壁以传导方式损失的约25%的热量）；在窗户上安装双层玻璃（机理：双层玻璃之间的空气是热量的不良导体，能降低通过玻璃以传导方式损耗的约一半的热量）；在门和窗的边框上安装绝热密封条（机理：绝热密封条阻止或降低对流，能降低通过对流损耗的约一半的热量）；在天花板上部安装玻璃纤维层（机理：玻璃纤维层中有大量空穴，空穴中的空气是不良导体，安装20cm厚的玻璃纤维层，能降低通过天花板以传导方式损耗的约一半的热量），等等。
然后，教材进一步提出“房屋节能是否值得花钱？”。这就要探讨房屋节能成本回收时间(pay back time)问题。如建造空心墙壁，要多花费450英镑，每年能节能75英镑，成本回收时间是450/75年，即6年。然后学生要讨论并计算下列成本回收时间问题：安装双层玻璃窗、安装门框的密封条、安装天花板上部的玻璃纤维层各需要花费多少英镑？每年各能节能多少？成本回收时间是多少年？教材着意通过这些学习活动，让学生明确“节能成本回收时间越短，节能的措施效能越高”，培养学生在节能降耗方面权衡利弊，做出合理决策的能力。
在扩展性学习(H1)中，教材安排了对能量传导、对流和辐射的微观机制进行猜测的活动，最后形成能合理解释传导、对流和辐射的理论。
2.Arbril岛的发电厂设计
教材在引导学生研讨用各种燃料发电的比例、地球上各种燃料使用的极限时间以及各种燃料发电的利弊之后，提出在Arbril岛的Port Hertert城镇设计一个可靠的电能供给方案。
教材要求学生首先调研该地区的各种条件：Arbril岛位于福克兰群岛（马尔维纳斯群岛）与南极洲之间的大西洋；1年中6个月阳光充沛，6个月黑暗无日；环绕Arbril岛的海洋汹涌，乘船前往Arbril岛很不安全；岛周围的潮汐升降约1m左右；Port Hertert是岛上主要城镇，主要的产业是渔业；土壤贫瘠，但雨量充足；岛的西南部很难抵达的高山地区有温泉等。Port Hertert原有一个老火力发电厂，要从岛外运煤，发电成本很高，运作年限将至，要终止使用，而岛需要可靠的电力供给。
学生要综合考虑各种因素，设计一种合理的发电方案。要求：利用4种可再生资源来发电，讨论用4种可再生资源发电所产生的问题和解决方法，并在岛的地图上标出发电站的地点，并阐明自己设计的理由。
教材对其他问题，如日常生活用电量问题、付电费方式和看电费账单问题、高峰用电和半价电问题、不同的电水壶的效能问题、不同的炉灶的效率问题、电灯的功率问题、能量浪费问题、用不同的燃料发电的效率问题、不同的燃料发电对环境的影响问题、从生态角度和综合成本代价讨论应当如何发电以及电的供求平衡问题，都采用了引导学生探讨、实验以及在课本上做相应练习的做法。
三、《Physics》教材练习与评价特色
《Physics》的练习与评价有以下特点：第一，教材改变了传统教材只是“读本”的形式，同时教材也是学生的“学材”。教材的每一章节不仅以图文并茂的方式言简意赅地提出基于STS-EL的问题，以探究的口吻阐述学习内容，而且提供填空、填表、方案设计、简单计算、进一步提出未决问题的学习活动。学生要在教材上做练习，教材又相当于“练材” (worksheet)。第二，在与教材配套的物理辅助材料中，模块学习练习(end-of-model tests)提供给学生学完一个模块后进行阶段性的自评。这些练习是基于英国的中学教育普通证书的统一考试 (GCSE)来编制的，学生可用它们来评价自己达到阶段性目标的情况。第三，教材提供用以表现性评价的记录表格，教师以及其他评价人员可以根据学生在STS-EL的各种实践活动(practical activities)如问题讨论、小组探究、方案设计、实验等中的表现，对他们的物理知识、学习能力、情感态度与价值观进行评价。
四、对我国中学物理教材编写与教学的启迪
STS-EL教育理念和《Physics》教材融合STS- EL的做法对我国的中学物理教材编写有重要的参考价值。我国传统的物理教材比较注重学术性，注重物理知识的深度和系统性，而忽视了物理知识的应用性，没有很好地把物理学科与社会、环境、生活联系起来，忽略了科学价值观的培养。因此我国在编写物理教材时，在保持原来优点的同时，要适当注入SIS-EL的教育。物理教材的编写应当多选择一些起源于真实的社会、环境和生活的问题，而且问题应是具有开放性、研讨性、能激发学生兴趣的、有科学价值观培养意义的。教材呈现方式也可以借鉴《Physics》教材的做法：一是内容的呈现要能激发和调动学生独立思考、主动参与、适合学生自学。二是内容的呈现也能作为解决问题的“练材” (Worksheet)。
STS-EL教育理念和《Physics》教材融合STS- EL的做法对新课程实施也有启示。首先教学要立足于提高学生的科学素养的目标，恰到好处地选择与社会、环境、生活相关且学生感兴趣的问题，把物理知识与技能的学习与解决问题的能力与方法、科学态度、情感与价值观的培养统一起来进行教学。第二，要改革教学方式。基于STS-EL问题进行师生互动、探究、讨论、对话是值得提倡的教学方式。要在STS-EL问题解决过程中，关注学生自主学习的能力、应用物理知识的能力、探究能力、决策能力以及科学价值观的培养。第三，要在基于STS-EL问题教学中，采用发展性评价的做法。除了采用必要的量化评价方法外，要采用有效的质性评价方法，如将学生在探究、实验、设计、制作、问题解决等方面的表现加以客观记录，综合评价学生的知识与技能、解决问题的能力与方法、情感态度与价值观的状况。