STS教学设计一则

普通高中物理课程标准中，多处强调STS教育.具体到三维教学目标，分别有相应表述：在知识和技能方面，要求学生“……能尝试运用有关的物理知识和技能解释一些自然现象和生活中的问题”；在过程与方法方面，要求学生“……尝试利用物理原理和研究方法解决一些与生产和生活相关的实际问题”；在情感态度与价值观方面，要求学生“……有将物理知识应用于生活和生产实践的意识，勇于探究与日常生活有关的物理学问题”.

落实STS教育有多种方式：课堂教学渗透、课外活动、社会实践等.无论哪一种方式，都离不开教师的设计与指导.考虑到新教材中力学部分的STS素材相对较少，笔者选择自然现象和生活中常见的颗粒堆积问题进行教学设计，本设计中问题的研究把物理知识、生产实际、环境保护联系起来，突出了STS教育思想，体现了探索精神.

问题引入通常讲的“聚沙成塔”、“集腋成裘”是什么意思？

答比喻积少成多.

问题什么是塔？查一查词典看看怎么解释？

答在现代汉语词典中关于 “塔”解释为“佛教建筑，通常有五到十三层，尖顶”.

问题自己做一个小实验，取数量不同的干燥沙土（或者是大米、小、豆类、瓜子等颗粒状物体），像图1那样，使之自然堆积成一堆，观察会堆成什么形状？

通过实验回答：堆成了一个圆锥体.

问题聚沙成塔，属于颗粒料堆积问题.大家比较一下，数量不同的同种颗粒（比如分别用量杯称取250毫升的大米和500毫升的大米）堆成的圆锥体形状相同吗？（注意圆锥体的高度和底面大小及其比例）

通过实验回答：相同.（准确的说法是“相似”，底角相同，要注意引导用规范语言回答）

问题再比较一下，数量相同的不同种颗粒（比如分别用量杯称取500毫升的大米和500毫升的沙土）堆成的圆锥体形状相同吗？

通过实验回答：不相同！底角不相同.

问题这个底角叫做颗粒料的摩擦角.摩擦角的大小与什么有关？

设想课外自己想一想办法，能不能通过实验考察这个问题？能不能通过一些生活中的现象说明这个问题？也可以查阅资料，也可以请教家长.

问关于摩擦角的大小与哪些因素有关？

答1我在工地上看到大石子堆和小石子堆形状不一样，可能摩擦角与颗粒大小有关.

答2我想起来暑假在海边玩的时候，潮湿的沙子容易堆得高一些，和干沙子不一样，可能摩擦角与颗粒的潮湿有关.

答3我也注意这个现象了，沙子太潮湿也不行，水多了会往下流，也堆不高.

答4我用稻谷、大米、红豆对比了一下，稻谷比大米堆得高，大米比红豆堆得高，摩擦角是不是和单个颗粒的光滑程度有关，与大小颗粒大小有关？

总结大家看到的现象都很重要，颗粒堆成的圆锥体，底角的大小与颗粒的大小、单个颗粒的光滑程度、颗粒之间的粘滞性等有关.

大家再考虑一个问题长期连续阴雨后，容易发生山体滑坡，这是为什么呢？

答（经讨论）长时间连续阴雨，可能造成土壤中水分过多，土壤颗粒之间的粘滞性降低，所以山体就滑坡.

问可以怎样防止山体滑坡呢？（引导学生关注植被保护、气候异常等社会问题）

答……（引导学生关注植被保护、气候异常等社会问题）

问题园林中的假山，是在一定面积内创造的各种自然山景.堆积假山的土壤有一定的摩擦角，超过摩擦角便容易崩溃，所以用土造假山不能太高，否则假山占地面积太大，形体臃肿，塑造不出雄奇、秀耸的形象.查阅资料或请教有经验的建筑师，怎样解决这个矛盾.

为了体现探究过程，本文采取一问一答的方式表述讨论的过程.诚然，问答的方式并非最佳选择，但是可以突出主线.提出问题的可能是老师也可能是学生，回答问题的可能是学生也可能是老师，只要能保证讨论的延续和思路的拓宽，不需要严格区分角色.讨论的进程也不是即问即答，要留下学生思考的时间与探索的空间.本文供同行参考并期待抛砖引玉.

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