張宏偉

(哈爾濱師范大學教師教育學院 黑龍江 哈爾濱 150025)

馮立峰

(哈爾濱師范大學物理與電子工程學院 黑龍江 哈爾濱 150025)

1 STSE教育與物理學科德育

1.1 STSE教育概述

STSE是科學(science)、技術(technology)、社會(society)和環(huán)境(environment)的首字母縮寫組合.2017年版新課標的“科學態(tài)度與責任”部分強調，要認識科學、技術、社會與環(huán)境之間的關系，重視科學技術在社會發(fā)展、生活環(huán)境中的應用與價值，旨在培養(yǎng)擁有探索自然志趣與嚴謹求實態(tài)度，致力于推動可持續(xù)發(fā)展與遵守道德規(guī)范的全面發(fā)展型公民.

1.2 學科德育概述

道德是調整人與人、人與社會、人與國家關系的一種特殊意識形態(tài)和行為規(guī)范.德育是把道德內化為個人品德的教育.學科德育是德育的重要組成部分，是指教師在進行學科教學時，將學科中蘊含的德育資源通過有效的手段和方法挖掘出來，自然地體現在各個教學環(huán)節(jié)中，并促使學生感悟，從而實現育人功能[1].

1.3 STSE視角下的物理學科德育

STSE教育維度寬廣、內涵豐富、思想深遠，強調將物理教學中的科學教育因素與前沿科技、社會生活、環(huán)境發(fā)展高度結合，注重學生科學素養(yǎng)和人文底蘊的提升.在實施STSE主題背景下的物理教學過程中，挖掘蘊含其中的學科德育要素，并相互融合滲透，有利于促進學生智慧與道德的全面發(fā)展.STSE視角下的物理學科德育內容可歸納為如圖1所示的3個方面，本文將以此為線索例談STSE視角下落實物理學科德育功能的策略.

圖1 STSE視角下的物理學科德育內容

2 重視STSE情境試題 提升道德認知

STSE情境試題將科學技術、社會環(huán)境因素融合貫通，內涵豐富且蘊意深遠，為教師育德于識提供了良好契機.教師可綜合學生認知發(fā)展特點和道德發(fā)展水平有意識地挖掘習題中的德育元素，并將其合理外延，選擇恰當的形式幫助學生在解決問題過程中發(fā)覺道德力量、提升道德認知水平.

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、貼合生活的特點，更能激發(fā)學生的學習興趣.但是需要認識到：

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

(2)所選試題應具有典型、綜合的特點；利于培養(yǎng)學生對情境的抽象加工和知識遷移能力.

基于以上精選試題原則，筆者以2018年高考全國卷Ⅱ理綜第24題為例，進一步挖掘提煉德育元素，明確德育內容.

【例題】(2018年高考全國卷Ⅱ理綜第24題)汽車A在水平冰雪路面上行駛，駕駛員發(fā)現其正前方停有汽車B，立即采取制動措施，但仍然撞上了汽車B.兩車碰撞時和兩車都完全停止后的位置如圖2所示，碰撞后B車向前滑動了4.5 m，A車向前滑動了2.0 m，已知A和B的質量分別為2.0×103kg和1.5×103kg，兩車與該冰雪路面間的動摩擦因數均為0.10，兩車碰撞時間極短，在碰撞后車輪均沒有滾動，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??；(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：該試題情境以日常生活為背景，體現了物理與社會生活的密切聯系，符合 “從生活走向物理，從物理走向社會”的理念.同時考查學生對情境抽象加工、分析物理過程、科學建模、以及牛頓第二定律、運動學公式、動量守恒定律等知識的遷移能力.

德育元素挖掘：本題描繪的情境中有兩個與德育密切相連的關鍵詞“冰雪路面”與“碰撞”，它們同交通安全密切相關.教師可帶領學生探討汽車碰撞過程，通過計算并援引相關交通法律法規(guī)要求，使學生意識到冰雪天氣車輛慢行的必要性.增強學生的法制觀念與社會責任感，使其珍愛自己和他人生命.同時可對碰撞過程中，汽車前部緩沖區(qū)的設置展開必要性分析，體會汽車碰撞實驗中傳感器采集數據技術的重要作用.理解物理學對社會生產生活的重要貢獻，樹立科學價值觀.

2.2 搭建育德于識平臺 促進道德滲透

為了使挖掘提煉出的德育元素潛移默化地滲透于學生的德行品質中，教師需要巧建育德于識平臺：即引導學生沉浸在物理問題的解決情境中，借此基礎對試題進行適當外延與拓展，促進道德滲透.

策略1：借助物理運動學與力學的相關計算，帶領學生分析討論《中華人民共和國道路交通安全法實施條例》第81條“機動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，應遵守當能見度小于200 m時，車速不得超過每小時60 km，與同車道前車保持100 m以上的距離”的科學依據.使學生深刻意識到惡劣自然環(huán)境下車輛慢行的重要性，體會交通法律的制定與物理學知識息息相關，增強物理學習自豪感.加強自我保護意識，珍愛生命；感悟遵紀守法的科學道理，增強社會責任感.

策略2：借助多媒體平臺展示各國政府為評估檢測汽車安全性能的強制執(zhí)行試驗——汽車碰撞試驗.該試驗與計算機-傳感器技術聯系緊密，通過試驗“乘員”身上的傳感器采集數據可以評估人體相應部位所受沖擊力大小，進而評估汽車碰撞緩沖區(qū)部分的形狀材料等是否合乎標準.在此過程中，使學生體會科學技術服務于社會生產生活，樹立致力于社會發(fā)展的目標理想.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教材內容 增強道德感染

教材是重要的文本資源.若能將教材中STSE等欄目內容有意識、有計劃地挖掘與整合，結合不同類型的內容，制定相應的教學策略，通過多媒體展示、小組討論、論壇學習、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內容中的德育元素潛移默化地滲透于學生心中，達到“潤物細無聲”的德育效果.下面以新人教版教材必修系列中STSE內容模塊為例進行具體說明.

3.1 關注科技成就 塑造個人品格

表1為教材必修系列模塊中科技發(fā)展類內容的部分展列.

表1 科技發(fā)展類內容展列

教學策略：科技發(fā)展類STSE內容題材新穎、與時俱進，容易激發(fā)學生的興趣和熱情.在轉化處理這部分內容時應注重情境任務的開放性和學生的參與性，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欄目內容布置辯論任務.例如就“是否支持徹底取消燃油汽車，全面推行電池電動車？”一題，將全班同學分為兩組，設置正反方.要求學生課后查閱資料、整理論點論據，并在校本課上交流表達.在整個過程中，從以下幾個維度進行德育滲透.第一，通過搜集整理資料，開闊學生視野，樹立可持續(xù)發(fā)展的責任感，培養(yǎng)學生從多個角度辯證看待問題(見圖4).第二，通過激烈的辯論，智慧的火花相互碰撞，發(fā)展學生的發(fā)散辯證思維和理性反思能力.第三，通過表達觀點、交流評價，培養(yǎng)學生的溝通能力和自信氣質，塑造堅持自我且包容謙讓的氣度品格.

圖4 多角度分析圖

3.2 領略社會發(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容展列.

表2 歷史人文類內容展列

教學策略：歷史人文類STSE內容除了教師在相關課節(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、跨學科綜合等形式塑造學生的價值觀念.以必修2第七章第1節(jié)科學漫步欄目——人類對行星運動規(guī)律的認識的話劇表演為例，學生根據教師布置的話劇任務，查閱整理各個人物的背景和事跡，并進行團隊角色和任務分工(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.整個過程中，教師可鼓勵學生積極參與，調和合作過程中產生的摩擦，促進組內成員之間的協調合作，幫助匯報小組逐漸養(yǎng)成表達觀點且傾聽他人、擔當責任且包容反思的品質.在演出過程中隨著劇情的推演和表演者情緒的遞進，相信無論是參演者還是場下學生均會對該主題的社會背景、人文歷史等有了更深的了解，對科學家們不畏權貴壓迫、堅持科學真理、勇于直面挑戰(zhàn)、不懈實現理想的品行信念有所啟發(fā).

4 開展STSE課題活動 促進道德內化

物理學科德育的滲透可落實于教學的各個環(huán)節(jié).STSE主題背景下的實驗探究課可為德育提供契機.借此契機，教師可將有德性有智慧的學生置于課堂中央，充分尊重其主體地位.使其在合作中收獲、在探究中創(chuàng)新、在活動中感悟、在交流中反思，真正促進智育和德育的雙重內化.下面以“電磁感應現象與應用”為例進行具體說明.

4.1 引入科技史料素材

首先，引導學生體驗無線充電器給手機充電過程，指導其拆解充電器外殼，觀察內部構造并對現象提出猜想假設.旨在激發(fā)探索欲與好奇心；幫助學習樹立從生活走向物理、從物理走向社會的科學觀.

接著，引入心系“磁生電”的科學家法拉第的探索歷程以及相關科學家，如“跑”失良機的科拉頓、追悔莫及的亨利的故事背景.旨在培養(yǎng)歷史人文底蘊；激勵學生堅定目標理想，敢于直面挫折；靈活轉換思維，勇于隨機應變.

4.2 設置小組探究活動

探究式學習可為學生創(chuàng)設良好的學習情境.在具有挑戰(zhàn)性與實踐意義的任務驅動下，學生合作探究，集思廣益，碰撞思維，啟迪智慧.探究活動中問題的引領、證據的解釋、辯證的交流，為落實STSE教育理念提供重要依托.

首先，提供問題驅動任務.引導學生參照圖5和圖6示意圖，進行實物連接，觀察并記錄在磁場和導體發(fā)生相對運動的情況下，閉合回路中產生感應電流的實驗操作，并嘗試分析總結產生感應電流的方法.旨在提高學生觀察思考與邏輯推理能力.

圖5 導體棒在磁場中運動的示意圖

圖6 將磁鐵插入或拔出螺線管的示意圖

第二，鼓勵學生尋證解釋.借助小組合作探究形式，明確任務分工(如設置實驗操作員、現象觀察員、數據記錄員、噪聲控制員)，培養(yǎng)學生的團隊合作精神與責任擔當感.利用“合作探究評價表”增強學生自我約束效力，并借此表給予學生正向反饋，提高其積極性與自信心.同時也應實時關注學生的探究狀況，及時干預協調學生合作過程中的矛盾，糾正不良行為，提高學生個人修養(yǎng)與道德品質.

第三，啟發(fā)學生質疑交流.進一步提出問題：在磁場和導體無相對運動情況下，使閉合回路中的磁通量發(fā)生變化，也會產生感應電流嗎？提示學生根據圖7連接實物圖，觀察并記錄使回路2能夠產生感應電流的實驗操作.鼓勵小組對實驗現象做出解釋，并交流表達產生感應電流的實質.在此過程中培養(yǎng)學生勇于質疑表達、善于反思傾聽的品質.增強其邏輯思考和歸納總結能力.

第四，揭開無線充電秘密.充電座和手機分別內置線圈，充電座線圈接通電源，產生變化的磁場，手機放在充電座上時，使手機內的線圈產生感應電流，再將其轉換為直流電后便能給手機電池充電了.旨在幫助學生將歸納的結論應用在實際生活中，培養(yǎng)學生知識遷移與思維發(fā)散能力.

圖7 實驗裝置示意圖

4.3 布置“非常規(guī)”實驗作業(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至電磁爐的正上方，并將線圈上下左右移動，觀察記錄燈泡的亮暗情況，并為此做出合理解釋.

實踐內容將物理知識與科學技術、社會生活相結合，滿足“STSE”教育理念，是基于前面兩個探究實驗的升華.采用自主探究實踐形式，能激勵學生進一步操作體驗，舉一反三，提供眼前一亮的新發(fā)現.可潛移默化培養(yǎng)學生留心生活、樂于發(fā)現、勇于探索、反思創(chuàng)新的美好品質.

5 結束語

在物理教學中滲透STSE教育不僅對落實物理學科核心素養(yǎng)中的科學態(tài)度與責任有著很強的指導意義，又有助于依托物理學科開展德育，具備較高的實踐價值.教師是學科德育工作的設計者與主導者，應牢固樹立育德意識，充分挖掘具有物理學科特色的德育資源，積極探索充滿道德韻味的教學方式，最終使學科德育落地生根，促進德性智慧雙重內化，真正實現教書育人.