張宏偉

(哈爾濱師范大學(xué)教師教育學(xué)院 黑龍江 哈爾濱 150025)

馮立峰

(哈爾濱師范大學(xué)物理與電子工程學(xué)院 黑龍江 哈爾濱 150025)

1 STSE教育與物理學(xué)科德育

1.1 STSE教育概述

STSE是科學(xué)(science)、技術(shù)(technology)、社會(huì)(society)和環(huán)境(environment)的首字母縮寫組合.2017年版新課標(biāo)的“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”部分強(qiáng)調(diào)，要認(rèn)識(shí)科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)與環(huán)境之間的關(guān)系，重視科學(xué)技術(shù)在社會(huì)發(fā)展、生活環(huán)境中的應(yīng)用與價(jià)值，旨在培養(yǎng)擁有探索自然志趣與嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)態(tài)度，致力于推動(dòng)可持續(xù)發(fā)展與遵守道德規(guī)范的全面發(fā)展型公民.

1.2 學(xué)科德育概述

道德是調(diào)整人與人、人與社會(huì)、人與國(guó)家關(guān)系的一種特殊意識(shí)形態(tài)和行為規(guī)范.德育是把道德內(nèi)化為個(gè)人品德的教育.學(xué)科德育是德育的重要組成部分，是指教師在進(jìn)行學(xué)科教學(xué)時(shí)，將學(xué)科中蘊(yùn)含的德育資源通過有效的手段和方法挖掘出來，自然地體現(xiàn)在各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)中，并促使學(xué)生感悟，從而實(shí)現(xiàn)育人功能[1].

1.3 STSE視角下的物理學(xué)科德育

STSE教育維度寬廣、內(nèi)涵豐富、思想深遠(yuǎn)，強(qiáng)調(diào)將物理教學(xué)中的科學(xué)教育因素與前沿科技、社會(huì)生活、環(huán)境發(fā)展高度結(jié)合，注重學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)和人文底蘊(yùn)的提升.在實(shí)施STSE主題背景下的物理教學(xué)過程中，挖掘蘊(yùn)含其中的學(xué)科德育要素，并相互融合滲透，有利于促進(jìn)學(xué)生智慧與道德的全面發(fā)展.STSE視角下的物理學(xué)科德育內(nèi)容可歸納為如圖1所示的3個(gè)方面，本文將以此為線索例談STSE視角下落實(shí)物理學(xué)科德育功能的策略.

圖1 STSE視角下的物理學(xué)科德育內(nèi)容

2 重視STSE情境試題 提升道德認(rèn)知

STSE情境試題將科學(xué)技術(shù)、社會(huì)環(huán)境因素融合貫通，內(nèi)涵豐富且蘊(yùn)意深遠(yuǎn)，為教師育德于識(shí)提供了良好契機(jī).教師可綜合學(xué)生認(rèn)知發(fā)展特點(diǎn)和道德發(fā)展水平有意識(shí)地挖掘習(xí)題中的德育元素，并將其合理外延，選擇恰當(dāng)?shù)男问綆椭鷮W(xué)生在解決問題過程中發(fā)覺道德力量、提升道德認(rèn)知水平.

2.1 精選STSE試題 挖掘德育元素

STSE試題普遍具有題材新穎、可讀性強(qiáng)、貼合生活的特點(diǎn)，更能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣.但是需要認(rèn)識(shí)到：

(1)并非所有的STSE試題都蘊(yùn)藏著德育元素；含于STSE試題中的德育元素應(yīng)便于挖掘與利用；

(2)所選試題應(yīng)具有典型、綜合的特點(diǎn)；利于培養(yǎng)學(xué)生對(duì)情境的抽象加工和知識(shí)遷移能力.

基于以上精選試題原則，筆者以2018年高考全國(guó)卷Ⅱ理綜第24題為例，進(jìn)一步挖掘提煉德育元素，明確德育內(nèi)容.

【例題】(2018年高考全國(guó)卷Ⅱ理綜第24題)汽車A在水平冰雪路面上行駛，駕駛員發(fā)現(xiàn)其正前方停有汽車B，立即采取制動(dòng)措施，但仍然撞上了汽車B.兩車碰撞時(shí)和兩車都完全停止后的位置如圖2所示，碰撞后B車向前滑動(dòng)了4.5 m，A車向前滑動(dòng)了2.0 m，已知A和B的質(zhì)量分別為2.0×103kg和1.5×103kg，兩車與該冰雪路面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為0.10，兩車碰撞時(shí)間極短，在碰撞后車輪均沒有滾動(dòng)，重力加速度大小g= 10 m/s2.

求：(1)碰撞后的瞬間B車速度的大小；(2)碰撞前的瞬間A車速度的大小.

圖2 例題題圖

情境試題淺評(píng)：該試題情境以日常生活為背景，體現(xiàn)了物理與社會(huì)生活的密切聯(lián)系，符合 “從生活走向物理，從物理走向社會(huì)”的理念.同時(shí)考查學(xué)生對(duì)情境抽象加工、分析物理過程、科學(xué)建模、以及牛頓第二定律、運(yùn)動(dòng)學(xué)公式、動(dòng)量守恒定律等知識(shí)的遷移能力.

德育元素挖掘：本題描繪的情境中有兩個(gè)與德育密切相連的關(guān)鍵詞“冰雪路面”與“碰撞”，它們同交通安全密切相關(guān).教師可帶領(lǐng)學(xué)生探討汽車碰撞過程，通過計(jì)算并援引相關(guān)交通法律法規(guī)要求，使學(xué)生意識(shí)到冰雪天氣車輛慢行的必要性.增強(qiáng)學(xué)生的法制觀念與社會(huì)責(zé)任感，使其珍愛自己和他人生命.同時(shí)可對(duì)碰撞過程中，汽車前部緩沖區(qū)的設(shè)置展開必要性分析，體會(huì)汽車碰撞實(shí)驗(yàn)中傳感器采集數(shù)據(jù)技術(shù)的重要作用.理解物理學(xué)對(duì)社會(huì)生產(chǎn)生活的重要貢獻(xiàn)，樹立科學(xué)價(jià)值觀.

2.2 搭建育德于識(shí)平臺(tái) 促進(jìn)道德滲透

為了使挖掘提煉出的德育元素潛移默化地滲透于學(xué)生的德行品質(zhì)中，教師需要巧建育德于識(shí)平臺(tái)：即引導(dǎo)學(xué)生沉浸在物理問題的解決情境中，借此基礎(chǔ)對(duì)試題進(jìn)行適當(dāng)外延與拓展，促進(jìn)道德滲透.

策略1：借助物理運(yùn)動(dòng)學(xué)與力學(xué)的相關(guān)計(jì)算，帶領(lǐng)學(xué)生分析討論《中華人民共和國(guó)道路交通安全法實(shí)施條例》第81條“機(jī)動(dòng)車在高速公路上行駛，遇有霧、雨、雪、沙塵、冰雹等低能見度氣象條件時(shí)，應(yīng)遵守當(dāng)能見度小于200 m時(shí)，車速不得超過每小時(shí)60 km，與同車道前車保持100 m以上的距離”的科學(xué)依據(jù).使學(xué)生深刻意識(shí)到惡劣自然環(huán)境下車輛慢行的重要性，體會(huì)交通法律的制定與物理學(xué)知識(shí)息息相關(guān)，增強(qiáng)物理學(xué)習(xí)自豪感.加強(qiáng)自我保護(hù)意識(shí)，珍愛生命；感悟遵紀(jì)守法的科學(xué)道理，增強(qiáng)社會(huì)責(zé)任感.

策略2：借助多媒體平臺(tái)展示各國(guó)政府為評(píng)估檢測(cè)汽車安全性能的強(qiáng)制執(zhí)行試驗(yàn)——汽車碰撞試驗(yàn).該試驗(yàn)與計(jì)算機(jī)-傳感器技術(shù)聯(lián)系緊密，通過試驗(yàn)“乘員”身上的傳感器采集數(shù)據(jù)可以評(píng)估人體相應(yīng)部位所受沖擊力大小，進(jìn)而評(píng)估汽車碰撞緩沖區(qū)部分的形狀材料等是否合乎標(biāo)準(zhǔn).在此過程中，使學(xué)生體會(huì)科學(xué)技術(shù)服務(wù)于社會(huì)生產(chǎn)生活，樹立致力于社會(huì)發(fā)展的目標(biāo)理想.汽車前部緩沖區(qū)減弱碰撞影響案例如圖3所示.

圖3 汽車前部緩沖區(qū)減弱碰撞影響案例

3 融合STSE教材內(nèi)容 增強(qiáng)道德感染

教材是重要的文本資源.若能將教材中STSE等欄目?jī)?nèi)容有意識(shí)、有計(jì)劃地挖掘與整合，結(jié)合不同類型的內(nèi)容，制定相應(yīng)的教學(xué)策略，通過多媒體展示、小組討論、論壇學(xué)習(xí)、角色扮演、合作探究、故事話劇等形式在物理課堂里演繹輸出，則可使STSE內(nèi)容中的德育元素潛移默化地滲透于學(xué)生心中，達(dá)到“潤(rùn)物細(xì)無聲”的德育效果.下面以新人教版教材必修系列中STSE內(nèi)容模塊為例進(jìn)行具體說明.

3.1 關(guān)注科技成就 塑造個(gè)人品格

表1為教材必修系列模塊中科技發(fā)展類內(nèi)容的部分展列.

表1 科技發(fā)展類內(nèi)容展列

教學(xué)策略：科技發(fā)展類STSE內(nèi)容題材新穎、與時(shí)俱進(jìn)，容易激發(fā)學(xué)生的興趣和熱情.在轉(zhuǎn)化處理這部分內(nèi)容時(shí)應(yīng)注重情境任務(wù)的開放性和學(xué)生的參與性，靈活選擇德育滲透形式.以必修3第十二章第4節(jié)STSE欄目“汽車和能源”內(nèi)容為例，教師在“能源與可持續(xù)發(fā)展”一節(jié)新課授課之后，可圍繞本節(jié)教材中STSE欄目?jī)?nèi)容布置辯論任務(wù).例如就“是否支持徹底取消燃油汽車，全面推行電池電動(dòng)車？”一題，將全班同學(xué)分為兩組，設(shè)置正反方.要求學(xué)生課后查閱資料、整理論點(diǎn)論據(jù)，并在校本課上交流表達(dá).在整個(gè)過程中，從以下幾個(gè)維度進(jìn)行德育滲透.第一，通過搜集整理資料，開闊學(xué)生視野，樹立可持續(xù)發(fā)展的責(zé)任感，培養(yǎng)學(xué)生從多個(gè)角度辯證看待問題(見圖4).第二，通過激烈的辯論，智慧的火花相互碰撞，發(fā)展學(xué)生的發(fā)散辯證思維和理性反思能力.第三，通過表達(dá)觀點(diǎn)、交流評(píng)價(jià)，培養(yǎng)學(xué)生的溝通能力和自信氣質(zhì)，塑造堅(jiān)持自我且包容謙讓的氣度品格.

圖4 多角度分析圖

3.2 領(lǐng)略社會(huì)發(fā)展 樹立理想信念

表2為教材必修系列模塊中歷史人文類內(nèi)容展列.

表2 歷史人文類內(nèi)容展列

教學(xué)策略：歷史人文類STSE內(nèi)容除了教師在相關(guān)課節(jié)中利用故事講述法“串燒”以及利用多媒體展示圖片、視頻之外，還可以通過話劇表演、小組匯報(bào)、跨學(xué)科綜合等形式塑造學(xué)生的價(jià)值觀念.以必修2第七章第1節(jié)科學(xué)漫步欄目——人類對(duì)行星運(yùn)動(dòng)規(guī)律的認(rèn)識(shí)的話劇表演為例，學(xué)生根據(jù)教師布置的話劇任務(wù)，查閱整理各個(gè)人物的背景和事跡，并進(jìn)行團(tuán)隊(duì)角色和任務(wù)分工(角色包括托勒密、宗教信徒、政府官員、哥白尼、第谷、開普勒、伽利略、旁白等)和任務(wù)分工(資料查閱、資料整理、音效播放、PPT 制作、旁白撰稿等)，最后在校本課上演繹.整個(gè)過程中，教師可鼓勵(lì)學(xué)生積極參與，調(diào)和合作過程中產(chǎn)生的摩擦，促進(jìn)組內(nèi)成員之間的協(xié)調(diào)合作，幫助匯報(bào)小組逐漸養(yǎng)成表達(dá)觀點(diǎn)且傾聽他人、擔(dān)當(dāng)責(zé)任且包容反思的品質(zhì).在演出過程中隨著劇情的推演和表演者情緒的遞進(jìn)，相信無論是參演者還是場(chǎng)下學(xué)生均會(huì)對(duì)該主題的社會(huì)背景、人文歷史等有了更深的了解，對(duì)科學(xué)家們不畏權(quán)貴壓迫、堅(jiān)持科學(xué)真理、勇于直面挑戰(zhàn)、不懈實(shí)現(xiàn)理想的品行信念有所啟發(fā).

4 開展STSE課題活動(dòng) 促進(jìn)道德內(nèi)化

物理學(xué)科德育的滲透可落實(shí)于教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié).STSE主題背景下的實(shí)驗(yàn)探究課可為德育提供契機(jī).借此契機(jī)，教師可將有德性有智慧的學(xué)生置于課堂中央，充分尊重其主體地位.使其在合作中收獲、在探究中創(chuàng)新、在活動(dòng)中感悟、在交流中反思，真正促進(jìn)智育和德育的雙重內(nèi)化.下面以“電磁感應(yīng)現(xiàn)象與應(yīng)用”為例進(jìn)行具體說明.

4.1 引入科技史料素材

首先，引導(dǎo)學(xué)生體驗(yàn)無線充電器給手機(jī)充電過程，指導(dǎo)其拆解充電器外殼，觀察內(nèi)部構(gòu)造并對(duì)現(xiàn)象提出猜想假設(shè).旨在激發(fā)探索欲與好奇心；幫助學(xué)習(xí)樹立從生活走向物理、從物理走向社會(huì)的科學(xué)觀.

接著，引入心系“磁生電”的科學(xué)家法拉第的探索歷程以及相關(guān)科學(xué)家，如“跑”失良機(jī)的科拉頓、追悔莫及的亨利的故事背景.旨在培養(yǎng)歷史人文底蘊(yùn)；激勵(lì)學(xué)生堅(jiān)定目標(biāo)理想，敢于直面挫折；靈活轉(zhuǎn)換思維，勇于隨機(jī)應(yīng)變.

4.2 設(shè)置小組探究活動(dòng)

探究式學(xué)習(xí)可為學(xué)生創(chuàng)設(shè)良好的學(xué)習(xí)情境.在具有挑戰(zhàn)性與實(shí)踐意義的任務(wù)驅(qū)動(dòng)下，學(xué)生合作探究，集思廣益，碰撞思維，啟迪智慧.探究活動(dòng)中問題的引領(lǐng)、證據(jù)的解釋、辯證的交流，為落實(shí)STSE教育理念提供重要依托.

首先，提供問題驅(qū)動(dòng)任務(wù).引導(dǎo)學(xué)生參照?qǐng)D5和圖6示意圖，進(jìn)行實(shí)物連接，觀察并記錄在磁場(chǎng)和導(dǎo)體發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的情況下，閉合回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流的實(shí)驗(yàn)操作，并嘗試分析總結(jié)產(chǎn)生感應(yīng)電流的方法.旨在提高學(xué)生觀察思考與邏輯推理能力.

圖5 導(dǎo)體棒在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的示意圖

圖6 將磁鐵插入或拔出螺線管的示意圖

第二，鼓勵(lì)學(xué)生尋證解釋.借助小組合作探究形式，明確任務(wù)分工(如設(shè)置實(shí)驗(yàn)操作員、現(xiàn)象觀察員、數(shù)據(jù)記錄員、噪聲控制員)，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神與責(zé)任擔(dān)當(dāng)感.利用“合作探究評(píng)價(jià)表”增強(qiáng)學(xué)生自我約束效力，并借此表給予學(xué)生正向反饋，提高其積極性與自信心.同時(shí)也應(yīng)實(shí)時(shí)關(guān)注學(xué)生的探究狀況，及時(shí)干預(yù)協(xié)調(diào)學(xué)生合作過程中的矛盾，糾正不良行為，提高學(xué)生個(gè)人修養(yǎng)與道德品質(zhì).

第三，啟發(fā)學(xué)生質(zhì)疑交流.進(jìn)一步提出問題：在磁場(chǎng)和導(dǎo)體無相對(duì)運(yùn)動(dòng)情況下，使閉合回路中的磁通量發(fā)生變化，也會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流嗎？提示學(xué)生根據(jù)圖7連接實(shí)物圖，觀察并記錄使回路2能夠產(chǎn)生感應(yīng)電流的實(shí)驗(yàn)操作.鼓勵(lì)小組對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象做出解釋，并交流表達(dá)產(chǎn)生感應(yīng)電流的實(shí)質(zhì).在此過程中培養(yǎng)學(xué)生勇于質(zhì)疑表達(dá)、善于反思傾聽的品質(zhì).增強(qiáng)其邏輯思考和歸納總結(jié)能力.

第四，揭開無線充電秘密.充電座和手機(jī)分別內(nèi)置線圈，充電座線圈接通電源，產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，手機(jī)放在充電座上時(shí)，使手機(jī)內(nèi)的線圈產(chǎn)生感應(yīng)電流，再將其轉(zhuǎn)換為直流電后便能給手機(jī)電池充電了.旨在幫助學(xué)生將歸納的結(jié)論應(yīng)用在實(shí)際生活中，培養(yǎng)學(xué)生知識(shí)遷移與思維發(fā)散能力.

圖7 實(shí)驗(yàn)裝置示意圖

4.3 布置“非常規(guī)”實(shí)驗(yàn)作業(yè)

本環(huán)節(jié)的非常規(guī)作業(yè)可布置為：給家里的電磁爐通電，將連著LED小燈泡的線圈緩慢移動(dòng)至電磁爐的正上方，并將線圈上下左右移動(dòng)，觀察記錄燈泡的亮暗情況，并為此做出合理解釋.

實(shí)踐內(nèi)容將物理知識(shí)與科學(xué)技術(shù)、社會(huì)生活相結(jié)合，滿足“STSE”教育理念，是基于前面兩個(gè)探究實(shí)驗(yàn)的升華.采用自主探究實(shí)踐形式，能激勵(lì)學(xué)生進(jìn)一步操作體驗(yàn)，舉一反三，提供眼前一亮的新發(fā)現(xiàn).可潛移默化培養(yǎng)學(xué)生留心生活、樂于發(fā)現(xiàn)、勇于探索、反思創(chuàng)新的美好品質(zhì).

5 結(jié)束語

在物理教學(xué)中滲透STSE教育不僅對(duì)落實(shí)物理學(xué)科核心素養(yǎng)中的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任有著很強(qiáng)的指導(dǎo)意義，又有助于依托物理學(xué)科開展德育，具備較高的實(shí)踐價(jià)值.教師是學(xué)科德育工作的設(shè)計(jì)者與主導(dǎo)者，應(yīng)牢固樹立育德意識(shí)，充分挖掘具有物理學(xué)科特色的德育資源，積極探索充滿道德韻味的教學(xué)方式，最終使學(xué)科德育落地生根，促進(jìn)德性智慧雙重內(nèi)化，真正實(shí)現(xiàn)教書育人.