创设STSE情境 聚焦核心素养

胡崇春 刘闯 赵广智

摘  要：2020年新课标Ⅱ卷STSE情境物理试题比重加大，STSE情境试题成为考查物理学科科学素养的重要载体。STSE情景化试题的设计加强了理论联系实际，增强了物理知识与生产劳动、科学技术、体育运动等方面的联系，促进了考生学科素养的形成和发展。在教学中STSE情境合理有效的使用，必将推动核心素养落地。

关键词：STSE情境;试题分析;核心素养

STSE情境的试题是考查学生物理学科素养的重要载体，在STSE（科学·技术·社会·环境）背景下，学生在认识和探究科学本质的过程中，完成了物理观念的理解，科学思维的形成;在此基础上逐渐形成的对科学和技术应有的正确态度以及责任感。在2020年新课标Ⅱ卷物理试题中STSE（科学·技术·社会·环境）情境的题目比重明显增大。8到选择题中有5道题有明显STSE情境，背景涉及医疗，体育运动，新能源，生产生活中的技术应用;选考题33题中涉及家用电器和水下工作场所的一项技术应用--潜水钟（又称潜水减压室），约占物理试题总分的41%。

一、试题分析

例1：（2020新课标Ⅱ卷理综14题）管道高频焊机可以对由钢板卷成的圆管的接缝实施焊接。焊机的原理如图所示，圆管通过一个接有高频交流电源的线圈，线圈所产生的交变磁场使圆管中产生交变电流，电流产生的热量使接缝处的材料熔化将其焊接。焊接过程中所利用的电磁学规律的发现者为（）

A.库仑    B.霍尔    C.洛伦兹    D.法拉第

【分析】本題以实际生活中的高频焊接技术为背景，考查核心素养中的物理观念。需要学生理解电磁感应现象并兼顾物理学史的识记。答案为：D。设计问题的小创新大大的增加了问题的“表面积”。虽没深入的探究“涡流”这一电磁感应想象，但是突破了以往高考题中陈述性选项考查物理学史和科学方法的模式。

例2：（2020新课标Ⅱ卷理综17题）CT扫描是计算机X射线断层扫描技术的简称，CT扫描机可用于对多种病情的探测。图（a）是某种CT机主要部分的剖面图，其中X射线产生部分的示意图如图（b）所示。图（b）中M、N之间有一电子束的加速电场，虚线框内有匀强偏转磁场;经调节后电子束从静止开始沿带箭头的实线所示的方向前进，打到靶上，产生X射线（如图中带箭头的虚线所示）;将电子束打到靶上的点记为P点。则（）

A.M处的电势高于N处的电势

B.增大M、N之间的加速电压可使P点左移

C.偏转磁场的方向垂直于纸面向外

D.增大偏转磁场磁感应强度的大小可使P点左移

【分析】本题以医疗仪器CT扫描机为背景，主要考查核心素养中的科学思维。需要学生从实际的情境中抽象物理模型。利用带电粒子在电场中的加速模型和匀强磁场中的匀速圆周运动模型的规律：求得：，进而判断增大加速电压和增大偏转磁场磁感应强度对P点的影响。故答案选D。

对比类题：电视机的显像管中，电子束的偏转是用磁偏转技术实现的.电子束经过电压为U的加速电场后，进入一圆形匀强磁场区，如图所示.磁场方向垂直于圆面，磁感应强度为B，磁场区的中心为O，半径为r.电子束通过磁场后，偏转角度为θ，在不改变其他因素的条件下，下列措施可以使θ增大的是（）

A增大电压U

B减小电压U

C增大磁感应强度B

D减小磁场区域的半径

通过对比我们不难看到，两道题目的建构模型和解决方法基本一致，但是随着时代的变迁电视机的显像管已经远离我们的生活，因此2020年的高考选择了更贴近我们现代生活的CT扫描机。在这个具有时代性又贴近生活的情境下，完成对学生科学建模能力和推理论证能力的考查。

二、教学启示

STSE情境在落实学科核心素养方面有着积极的作用，在教学过程中要有意识的创设这样的情境，打造好培养学生科学素养的平台：

（一）课堂教学中创设STSE情境

课堂教学中引入STSE情境，激发学生学习兴趣，让学生在积极的学习情绪中完成探究过程。探究过程中学生能利用物理知识和规律分析科技、技术、社会、环境方面的实例，解决具体的问题。认识物理知识服务于社会，服务于人类。例如，在学习《超重和失重》时，我们就可以引入生活中大家都熟悉的电梯。在电梯的背景下认识超重和失重的概念，利用牛顿第二定律分析推理超重失重的科学本质。

（二）习题设计中创设STSE情境

高考题已经有明确的导向，同时我们也看到STSE情境的确提供了一个培养学生科学素养的平台。那么无论是课上例题还是课后习题的训练，我们都要有意识的适当选择具有STSE情境的题目。这不仅是迎合高考的导向，更是培养学生核心素养的一个要素。例如，我们在学习《电能输送》时候，我们就可以把2020年Ⅱ卷的19题引入，让学生解决生活中实际的问题过程完成对功率损失和电压损失这些物理概念的理解，分析推导影响功率损失和电压损失的因素，同时感悟到高压输电的研究在生活中的重要意义。

（三）重视实验教学，营造STSE情境

很多物理实验就是STSE情境的浓缩，我们完全创设STSE情境的实验，让学生完通过观察，操作，数据和误差分析，交流合作等环节提升实验探究的能力。例如，我们在学习《传感器》的时候，可以设定“火灾报警”“路灯自动通断电”的实验情境供学生探究。

（四）开发研究性学习，发现STSE情境

在教学过程中，我们可以根据学习的内容，为学生设定一些研究性学习内容，让学生发现物理知识和规律就蕴含在我们生活周围的STSE情境中。例如，我们学习《摩擦力》时候，就可让学生根据自己的观察和生活经历，上网收集信息，找到我们生活的摩擦力的利用和防止的实例。在学习《电磁感应》的时候，就可让学生寻找生活的中的“电磁感应”的应用。甚至可以限定条件，比如家庭生活的中电磁感应的应用，停车场中的电磁感应的应用等等。

三、结束语

通过对2020年新课标Ⅱ卷物理试题STSE情境的考题分析，我们可以确定有效的STSE情境的试题可以促进核心素养四个方面的落实，但是不代表这是这是唯一的模式。为了让核心素养更好地落地，我们教育工作者也应该不断地探索、反思！

参考文献：

[1]《普通高中物理课程标准（2017年版）》.

[2]《普通高中物理课程标准（2017年版解读）》.

[3]《高考试题分析》（2020年版）.

作者简介：

胡崇春（1976-），男，黑龙江哈尔滨，本科，中学高级教师，研究方向：在物理实践活动中培养高中生科学思维

★ 基金项目1：黑龙江省教育学会2019年教育研究规划“年度关注课题”重点课题“在物理实践活动中培养高中生科学思维的方法探究”（项目编号XHNZ2019-008）。

★ 基金项目2：黑龙江省省教育科学“十三五”规划2020年度重点课题“高中物理科学探究能力培养的课程化研究”（项目编号JJB1320060）