科教兴国背景下基于STSE教育理念的物理单元教学设计——以“浮力”为例.pdf

经济师 2023 年第 11 期荫产学研经济摘要：自然科学领域中，物理学的应用无处不在，物理学科的发展影响了社会的发展。然而目前大多数教师在授课时还是以理论为主，重理论轻实践，长期以来学生和家长也是唯分数论，只注重分数。在 STSE 教育理念的单元教学设计下能做到理论知识与社会实践达成统一，全面提高学生综合素质。文章运用单元教学的方法融入STSE 教育理念，以“浮力”为例进行STSE 教育单元教学设计。关键词：物理学科STSE 教育理念单元教学设计中图分类号：F061.3；G642.0文献标识码：A文章编号：1004-4914（2023）11-203-04一、引言数字、知识成为了这个时代的代名词，在此环境下，STSE 教育理念备受关注。STSE 是 科 学（Science）、技 术（Technology）、社会（Society）和环境（Environment）的英文首字母缩写，STSE教育理念教育突出科学、技术、社会与环境的关系。教育本就不是单纯的教授课本知识，那不是教育的本意，可是现在的教育已经偏离轨道，STSE 教育则是对教育有全方位的理解，基于教学大纲上的一个新的突破，与传统教育理念不同，它注重学有所用，让学生主动探索知识，在这个过程中，学生能感受到学习的魅力，探索的乐趣，团队协作的作用。同时它又将社会和环境两个理念加入到教学理念中，社会和环境是当今社会不可忽视的，学习科学掌握技术就是为了让我们的生活更加美好，赖以生存的环境更加优化。本文以人教版初中物理八年级“浮力”教学单元为例，设计单元教学，引导学生主动研究知识，了解 STSE 教育理念。二、STSE 教育与单元教学的关系STSE 教育与众不同之处在于除了传授知识以外，还注重多学科之间的关系，联动各学科知识，整合资源，让学生在学习知识的同时，了解科学、技术存在的价值与意义，能理解社会道德、社会价值、社会意义，懂得保护环境就是在维系我们赖以生存的家园，即使掌握了科学技术也不能过度开采，过度利用，要为子孙后代留资源。单元教学旨在使知识以立体化结构浮现在学生的脑海，知识的存在不应该单单是以点的形式，这样的话太片面、太琐碎，而应有其独特的连贯性、整体性，用结构化思维解决实际问题。由此可见，STSE 教育与单元教学有异曲同工之处。（一）明确单元教学目标既然单元教学宗旨在知识结构化、与其他学科联系解决实际问题，那么在单元学习前就应该清晰地了解此单元学习的目标，与生产、生活的联系，与其他学科的关联，对社会、科学、技术的影响，而不是片面地将课本知识毫无感情地灌输给学生。在明确单元教学目标后，结合STSE 教育理念，在传授理论知识的同时注重实践，让学生动起来，手动起来，脑子也动起来，探索知识，最好发现新知识，从而达成理论与实际相结合目标。（二）设计单元教学情境相比其他学科，在物理课堂上学生的思维最为活跃，因为物理知识源于生活最后又可以来解释生活的各种现象，所以在讲授物理知识时一定不能落下这个得天独厚的优势，就是进行单元情境教学设计。STSE 教育是以情境为中介，通过情境教学来引导学生思考知识、联系生活中的实际，用生活中的实例来引导学生了解知识，通过实例学生也能更直观地理解、掌握知识，对主动思考与研究知识产生兴趣，让学生自主进入沉浸式学习中，学生掌握课本知识的同时提高了科学素养、社会责任感。（三）强化学科间联系在日常物理教学中，我们都有一个“通病”，就是只注重单一传授物理知识，而忽略物理与其他学科之间的联系。实际生活中大多数问题都是综合性的，很多科研成果也涉及多个学科知识，所以在解决问题以及科学研究过程中需要用到不同学科的知识与方法，不同学科之间建立联系，让各学科知识以空间网状结构形式呈现在学生脑海里。单元教学过程中将知识进行整合，有助于学生结构化学习，一旦知识结构化，更不容易忘记。（四）不断优化单元教学单元教学不是一个课时就能完成的，一般在四到五个课时完成，在这个阶段，就要求教师持续跟进，根据问卷、访谈等形式了解学生对知识的理解程度，还需要通过提问、阶段性测试、单元测试等方式来考验学生对知识的掌握程度。时刻监测与反馈学生的学习情况，方便及时优化单元教学，以完成单元教学目标。三、基于 STSE 教育的“浮力”单元教学设计（一）教学分析人教版物理八年级下这本书在浮力这章之前是运动和力、压强的知识。浮力是对这两章知识的延伸以及综合运用。那么运动和力这章内容很多，其中力和二力平衡两个知识点为浮力的定义、浮力的三要素、物体的浮沉条件这些浮力的知识做了一个很好的铺垫。压强的知识阐述了力与压强、底面积的关系，在浮力这里出现的很多经典题、易错题、难题都是浮力和压强的综合题。中考力学占 30 分以上，其中主要以浮力知识呈现，考察计算浮力的方法之间转换使用最为常见。浮力这一单元内容较多，主要有浮力的认识、探究浮力的影响因素、物体浮沉条件及其应用，这些知识环环相扣，教学过程中一定由浅入深、循序渐进讲解给学生。（二）教学目标每节课上课之前教师都应该拟定一个教学目标，就是这节课上完，学生掌握了哪些知识，学习到了哪些研究方法，价值观上有什么改变等等。本单元教学目标：了解浮力大小、方向、产生原因、影响因素、现象；培养科学探究能力素养，教学中设置科学探究活动，提高学生科学探究能力，布置课后开放式实践活动，通过一系列实验探究完成知识科教兴国背景下基于 STSE 教育理念的物理单元教学设计以“浮力”为例尚文权1牛昱2吴云飞1张海丰1203要要经济师 2023 年第 11 期架构；培养科学态度与责任，学生通过方案设计、动手实验、讨论交流、修改完善实验方案，完成一个真实且完整的探究过程，养成严谨、实事求是的科学态度，学习科学家坚持不懈的科学探究精神；培养团队合作精神，独木不成舟，每一个伟大的定律或者研究成果背后都是一群人在努力，通过教学过程中的实验环节，把学生分成组，让他们各司其职，让他们领略团结的力量。（三）教学设计浮力内容较多需要三个课时才能将其完成，第一课时创设情境了解浮力行驶在大海上的轮船来进行浮力的大小、方向、浮力产生的原因知识教学，让学生联系实际，更好地了解知识。第二课时为探究浮力的影响因素，通过对上节课的内容复习，提出猜想，浮力可能与液体密度、物体密度、物体体积、排开液体体积有关，让学生通过自主实验来验证猜想，体现 STSE 教育科学方面。第三课时为物体浮沉条件及其应用，通过播放潜水艇视频提问学生物体浮沉和哪些因素有关，让学生拿起一个漂浮在水中的木块削掉一块放在水中，观察现象，提问除了重力和浮力还有什么因素可以决定物体浮沉条件，体现 STSE 教育科学、技术、社会方面特点。1.第一学时：认识浮力教学设计。（1）创设情境提出问题。教师：展示大海上行驶的轮船相关图片、视频。轮船载货后那么沉，为什么不会下沉?学生：因为水对船有一个力的作用。通过对轮船的情境分析，复习力学知识，感受国家科技的发展，知道物理与科学技术、生产生活息息相关。（2）自主探究浮力方向。教师：轮船在水中不沉底的原因是因为受到一个水给它的力，与它的重力二力平衡，这个力我们叫做浮力，那么生活中还有哪些现象中存在浮力呢？浮力方向如何？学生：漂在水上的木块、在水中游泳的人等等，浮力方向与重力相反，竖直向上。学生联系生活中的实际为下一步做演示实验铺垫启发。教师：根据以上生活中的实际，以及我们所学知识，我们进行实验，准备一个大烧杯，将木块用绳子固定在烧杯底部，向烧杯中加水，木块缓慢浸没，烧杯竖直放置，然后倾斜烧杯，浮力方向如何？学生：烧杯水平放置时绳竖直方向被拉直，烧杯倾斜放置时绳还是竖直方向被拉直。经过创设生活中的情境，学生亲手演示实验后，学生对浮力方向知识点的掌握根深蒂固。（3）探究浮力产生原因。教师：演示将西瓜放在水槽中，西瓜由于受到浮力漂浮在水面上，是西瓜每个面都受到浮力吗？让我们动手进行实验，用橡皮泥捏成正方体形状，浸入水中，拿出橡皮泥，观察六个面凹陷程度，有何不同？学生：只有上下表面凹陷程度不同，下表面比上表面凹陷程度大，上下表面存在压力差导致产生浮力。教师：如果给出我们上、下表面压力可以据此算出浮力吗？学生：F 浮=F 向上F 向下。教师：物体和底部紧密接触和漂浮时候，这个公式是否适用？学生：可以用，和底部紧密接触和漂浮是这个公式的两种特殊情况，和底部紧密接触时，F 向上=0，所以此时物体不受浮力，漂浮时，F 向下=0，F 浮=F 向上。（4）自主设计测量浮力实验。教师：我们已经知道力的方向以及大小，小石块的浮力值怎样才能知道呢？学生：可以采用弹簧测力计测量法，根据两次测量，一次测小石块重力，一次测浸入水中时弹簧测力计受力。小石块重力减去弹簧测力计示数就是浮力大小。教师：如果让你们独立完成实验，大家想想需要哪些器材？学生：需要小石块、弹簧测力计、烧杯、水。教师：进行实验。加深学生对称重法测量浮力的应用，让学生直观看到实验过程中的误差。2.第二学时：探究浮力的影响因素。影响浮力大小的因素。（1）提出猜想与假设。教师：在上节课弹簧测小石块浮力实验中，我们不难发现在小石块浸入水中过程中，弹簧测力计示数越来越小，为什么示数也越来越小呢？与哪些因素有关？学生：因为浸入的越来越多，浮力越来越大了。浮力大小可能与物体浸入液体深度有关、可能与液体密度有关、可能与物体密度有关、可能与物体浸在液体中的体积有关。（2）设计实验方案。教师：提供相应实验器材，学生进行实验。学生：分 A、B、C、D 四个小组，分别探究物体浸没深度、物体浸没在液体中体积、液体密度、物体密度四个因素。实验采用的方法为控制变量法。A 组学生采用铁块和水做三次实验，每次在铁块完全侵入水中后，调整浸入深度，读出弹簧测力计示数。B 组学生采用铜块和水做三次实验，三次铜块浸入水中的体积分别为铜块体积的四分之一、四分之二、四分之三，读出弹簧测力计示数。C 组学生采用铁块和酒精、水、水银做三次实验，读出铁块刚好完全浸没时在三种溶液中弹簧测力计示数。D 组学生用水和铁块、铜块、铝块，三种不同材质物体刚好完全浸没在水中时，读出弹簧测力计示数。（3）开展实验、统计数据。学生：根据本实验应用的控制变量法设计实验数据表格，每组根据研究因素设计一个表格。教师：检查学生数据，指出错误让学生整改。（4）交流结果、讨论结论。教师：实验已经做完，同学们进行讨论总结。学生：A 组经过对实验数据整理、分析，浮力大小与物体浸没深度无关；B 组经过对实验数据整理、分析，浮力大小与物体浸没在液体中的体积有关；C 组经过对实验数据整理、分析，浮力大小与液体密度有关；D 组经过对实验数据整理、分析，浮力大小与物体密度无关。此实验经过四组同学的分组实验，探究了浮力与猜想的四个因素的关系，学生通过自主设计实验，增强了动手能力、学习物理兴趣、探究能力、团队协众能力，也让学生懂得了科学成果来之不易，科学探究的艰辛历程。3.第三学时：物体浮沉条件及其应用。教师：木块放在水面上会浮起来，而石块放在水里直接会下沉，还有一些物体可以悬浮在水中？这是为什么呢？学生：根据二力平衡知识，浮力和重力相等时，物体悬浮在液体里；浮力大于重力时，物体呈现上浮状态；浮力小于重力时，物体呈现下沉状态。教师：联系生活，想想该知识的应用。学生：潜水艇。教师：组织观看潜水艇蛟龙号视频。潜水艇可以上浮、悬浮、下沉，是如何做到的？学生：潜水艇可以存水，通过释放内部储存的水来控制潜水艇排开液体荫产学研经济204要要经济师 2023 年第 11 期体积实现切换状态。从对生活中的实际情况出发，学生可以更加直观地了解物理知识，增加学习物理知识的兴趣，深刻意识到科技改变生活，而科技与物理息息相关。教师：鸡蛋放在水里是下沉，那么鸡蛋放在盐水里呢？学生：进行鸡蛋放盐水中实验。教师：本次实验现象如何？对大家有什么启示？学生：当放的盐少时候，鸡蛋仍然沉底，当盐的量变大后，鸡蛋上浮到悬浮状态，再次增加盐的质量，鸡蛋上浮，并有一部分漏出水面。通过本次实验，我们了解到物体的浮沉，与液体的密度有关，液体密度越大，物体所受浮力越大。通过本节课的学习，生动形象地让学生了解到物体所受浮力大小与物体浸入在水中的体积和液体的密度有关，物理课堂就要发挥学生的能动性，让学生主动去探究知识、掌握知识。四、总结本次教学设计以人教版物理八年级下册“浮力”章节为例，进行了 STSE 教育理念下的设计，目的在于为单元教学找到新的方法，为 STSE 教育的研究拓宽渠道，培养学生主动探索知识、主动进行实验、主动思考问题的能力，让学生知道生产、生活与科学技术密不可分，科学技术与物理学密不可分，物理学与环境、社会更是有着千丝万缕的联系。在此教育理念下教师的作用就是通过生活中的实例来创设问题情境，（下转第 208 页）摘要：从当前高职学生使用移动终端学习英语的现状出发，并以此为基础，结合移动终端和英语学科的特点，探讨如何利用移动终端优化和整合英语教学资源，使其为高职英语的学习及英语的基本技能深化服务，从而最终让英语学习更具信息化、趣味性和高效性。关键词：移动终端学习英语优化和整合信息化趣味性高效性中图分类号：F062.5；G71文献标识码：A文章编号：1004-4914（2023）11-205-02随着国家经济社会与教育事业的发展，大学英语教学研究必然会呈现出较强的时代特征与变革趋势1。移动终端教育作为一种新型的教育方式，近年来在英语学习中早已有尝试性地运用。它灵活多样的特点也为英语学习开拓了新的视野。然而如何让传统语言学习的“中规中矩”与新兴信息化教学手段的“灵活便捷”顺利度过磨合期，实现完美的结合，仍然需要在现实经验的基础上不断去探索和变革。一、英语学习与移动终端使用的碰撞点（一）英语学科知识的“泛”VS 移动终端使用的“泛”“泛泛之交”众所周知，英语是国际上最主要的通用语言之一，也是世界上最广泛使用的语言之一。作为语言的载体，它一直承担着“知识搬运工”的角色。借助它，先进知识的流通和更替才能得以实现；也是因为它让英语学科的知识体系涵盖万千、包罗万象。通过英语学习，我们可以完成生活中必要的涉外交流；可以吸收各个领域最前沿的知识；可以在职场上顺利进行涉外沟通；可以让世界了解中国；也可以让我们理解世界文化的多姿多彩。可见，“知识搬运工”的角色让英语贯穿于生活与学习的方方面面，时刻向人们展示它“广泛”的胸怀。同时，随着网络技术的发展，我们也进入到信息化时代，移动终端在生活中已经成了必不可少的一部分。手机、电脑、PAD 等移动终端已经摆脱以往的神秘色彩，成为日常生活中最便捷的工具之一。随着无线网络技术的不断进步以及移动终端功能的不断完善和开发，手机等终端开始主导人们的生活方式，从吃饭到购物、从出行到日常消费，它们的无所不能让人叹为观止。正是因为如此，手机等移动终端的使用变得越来越广泛，甚至对大多数人来说“不可或缺”。当英语学科知识的“泛”遭遇移动终端使用的“泛”会擦出怎样的火花呢？当学生们使用手机、电脑、pad 等无线通信设备，借助各类 APP、教学平台、慕课等教学资源来自由地进行英语学习，那么这种“泛泛之交”势必会为英语学习带来无限的惊喜。（二）英语学习过程的灵活性 VS 移动终端使用的灵活性“灵活以对”英语学习过程灵活多样，不再是笼统地发展听、说、读、写、译中某一两项技能，而是有效地穿插学习。听、读是话语理解和信息输入能力；说、写、译是表达思想和信息输出能力。这五种技能在语言学习中相互影响、紧密关联，从而使英语学习的过程充满了灵活性。借助学习工具，学生们可以在提升听力的同时，结合相关话题的讨论，实现听、说的衔接，达到信息输入与输出的对等；借助文本材料，学生可以在获取材料信息的同时，抒发自己的观点，实现读、写的衔接，达到信息理解与思想输出的结合。这种技能间自由的组合方式，让英语学习过程的“灵活性”得到了淋漓尽致的体现。众所周知，移动终端的使用不受时间、空间的限制。只要有无线连接，它的使用可以达到随时、随地、随心情。这一特性赋予了移动终端极大的“灵活性”。如果将便捷、易操作的移动终端运用于英语学习过程，双方的“灵活性”能得到放大吗？答案是毋庸置疑的，这种灵活的结合满足了学生随时随地学习的个性化需求，也进一步促进学生听、说、读、写、译能力的全方面提高，让英语学习变得更快乐、更有效率。（三）英语教学方法的多样性 VS 移动终端资源的多样性“多样共存”英语学科知识的广泛性决定了其教学方式的多样性。针对不同的教学内容、不同的授课群体、不同的教学环境，借助不同的教学资源、教学设备，教师可以呈现多种多样的教学方法。如：针对基础较差学生，教师可以借助解释、询问等语言交流形式，以启发式的方式让学生抛开语言学习压力，主动投入到学习过程中；针对基础较好的学生，教师则应该提供更多机会让学生能够自主发表自己的看法与观点，与学生共同研讨，基 于 移 动 终 端 设 备 的 英 语 学 习 资 源 整 合 研 究尤晓洁荫产学研经济205要要经济师 2023 年第 11 期（上接第 205 页）引发同学们思考问题，教师根据课时知识，来对学生进行引导，让学生动手实践，在实践的过程中，提高学生的团队协作能力，增强学生们的团队意识、解决实际问题的能力。本教学设计与传统的浮力教学设计不同，抛开一味的灌输给学生讲授知识，重理论轻实验的传统理念，而是采用 STSE 教育理念，将教学中需要讲授的知识与科学、技术、社会、环境紧密相连，整合各学科知识解决问题。基金项目:黑龙江省教育科学“十四五”规划 2022 年度重点课题“师范类专业认证背景下教育实习表现性评价研究”(项目编号:GJB1422672);佳木斯大学教育教学改革研究项目(项目编号:2021JY2-44)。参考文献：1 冯化友.初中物理 STSE 教育资源开发与利用 J.中学物理教学参考，2016，45(16):6-7.2 何托亮.STSE 教育相关研究综述J.甘肃教育，2019（04）:69.3 袁令民.物理高考与内容的一致性研究D.西南大学，2013.4 李思源.基于 STSE 教育理念的教学设计以自由落体为例J中学物理教学参考，2020，49（04）:60-62.5 张智博,田勇.基于 STSE 教育理念的中学物理教学应用研究 J.中学物理，2018，36(22):7-9.6 陶梦雨.高中物理原子能教学渗透STSE 教育的路径探讨J物理教师，2019，40（03）:23-25.（作者单位：1.佳木斯大学理学院；2.佳木斯市第五中学黑龙江佳木斯154007）通讯作者简介：张海丰（1973）,男,吉林乾安人,教授,硕士生导师，研究方向:物理教学理论和方法研究：吴云飞（1980）,男,黑龙江佳木斯人,副教授,硕士生导师，研究方向:中学物理课程改革研究。（责编：若佳）（一）优化教师专业结构从生态位理论角度看，相同物种之间的竞争会导致一些个体向其他生态位转移，以适应新的环境。在职业院校中，也可以通过教师的专业结构调整来适应不同创新项目和团队需要。换言之，一个职业院校的创新团队，需要具备多方面的专业技能，例如技术研发、产品设计、市场营销等，因此需要拥有不同方向、不同专业的教师来配合。职业院校应该引进不同领域、不同专业的教师，构建一个多元化的教师团队。还可以通过开展兼职教师培训来提高教师的专业素养，使其更好地适应校企合作的需求。在培训过程中，可以邀请企业专业人士为教师讲解实际操作经验和知识技能，提高教师的实践能力和专业素养。为提高教师与企业的互动，职业院校可以推行产教融合课程，让教师深入企业了解实际工作情况，掌握企业需求和行业趋势，从而更好地指导学生进行创新实践3。同时，为教师提供更多创新资源和支持，例如开展创新创业比赛、培训、科技孵化等活动，激发教师的创新意识和热情，深化教师之间的交流与合作，提高教师的专业水平和创新能力。（二）培养成员创新意识从生态位理论的角度来看，物种之间的适应性是生态位分化的重要表现，而团队成员也需要具备适应新环境和新需求的能力，这是培养团队成员创新意识的客观基础。职业院校可以通过多种渠道来培养成员的创新意识。通过举办创新比赛，让团队成员在竞争和合作中激发创新潜力，同时也可以提高各自的专业技能和团队协作能力。比赛可以设置多个环节，例如创意申报、策划组织、产品设计等，让团队成员在不同环节中获取创新灵感和经验。通过实地考察、创新实验、企业实践等实践活动，让团队成员在实际操作中锻炼创新能力和团队协作能力。此外，在团队协作中，可以让成员们分享自己的创新想法、经验和知识，鼓励成员们跨专业合作，拓宽视野和思维，提高团队的创新水平。（三）提升社会服务能力在生态位理论中，物种之间的共生关系是生态系统的重要组成部分。在职业教育中，学校和企业的互利合作关系使二者逐渐形成教育层面的“共生”关系，并且有助于提高创新团队的服务能力，提升校企合作水平。通过与企业的合作，职业院校团队充分了解企业最新的技术和市场需求，积极组织团队成员参与社会实践活动，与社会组织、企业合作，解决实际问题，提供专业服务。通过实践活动，团队成员锻炼了实际操作能力，为团队的创新项目提供更契合实际的实践支持4。此外，职校团队可以和企业团队一起参与社会公益项目，为社区、学校或其他组织提供创新服务。通过参与公益项目，团队成员提升了社会责任感和团队合作能力，同时也为校企合作树立良好的形象，进一步提高社会认可度。（四）提高教师专业技能教师是职业院校创新团队的骨干力量，他们需要拥有多方面的知识和技能来指导团队成员的创新工作。为了提高教师的专业技能，职业院校深研校企合作的模式，邀请企业专业人士来校讲授技能培训课程，结合市场一线实际情况，教授最新的技术和实践经验；邀请教学研究领域的专家学者进行学术交流、课题研究等，通过与专家学者的交流，教师可以获取前沿的学术信息和教学方法，提升自己的教学水平和专业知识；同时，职业院校创新团队的教师通过参与企业的技术研发和咨询服务，提高自己的专业技能和实践经验，为团队成员提供更加全面的指导和支持。四、结语综上所述，生态位理论的思考方式为职业院校创新团队建设提供了新的视角和思路。通过从物种之间相互依存和相互适应的角度出发，可以更好地理解和引导职业院校创新团队的发展和变化。在职业院校创新团队建设中，优化教师专业结构、培养成员创新意识、提高社会服务能力以及教师专业技能的提高，都是实现团队协同发展和创新能力提升的重要措施。这些措施可以帮助团队充分发挥优势，提升整体实力，同时更好地服务社会和推动产学研的深度融合，不断提高职业院校教育的质量和效益。课题项目：创新生态系统下职业院校创新生态位的构建及其演化路径研究（2020JJ7029）。参考文献：1 成雁瑛,吴济慧.生态位视域下高职院校核心竞争力的构成及提升路径J.中国职业技术教育,2017(06):87-90+96.2 姜英华.基于生态位理论的高职科研团队建设路径研究J.当代职业教育,2017(03):99-102.3 梁晶华.生态位理论下高职院校核心竞争力评价指标体系构建研究J.长春工程学院学报(社会科学版),2018,19(02):50-53.4 樊玉成,樊成凤.生态位视域下职业院校青年教师专业发展策略研究J.江苏教育研究,2023(09):60-62.（作者单位：湖南工业职业技术学院湖南衡阳410000）作者简介：邓丽君（1982），女，汉族，湖南衡阳人，本科，副教授，研究方向：计算机网络技术、网络系统管理、职业教育。（责编：赵毅）荫产学研经济208要要