學科德育視角下初中物理教學設計與評價初探
——以“大氣壓強”教學設計為例

張敏玥 沈名秀

(華東師范大學教師教育學院 上海 200062)

袁海泉

(蘇州大學物理科學與技術學院 江蘇 蘇州 215006)

柴志方

(華東師范大學物理與電子科學學院 上海 200241)

1 問題提出

黨的十八大把“立德樹人”確立為我國教育的根本任務.2019年《關于深化教育教學改革全面提高義務教育質量的意見》明確了“立德樹人”的指導思想與基本要求[1]；《關于新時代推進普通高中育人方式改革的指導意見》指明了健全立德樹人落實機制的緊迫性[2].2020年，習近平總書記強調，教師需要承擔起為黨育人、為國育才的歷史使命，牢記立德樹人的初心[3].在這樣的背景下，我們有必要研究如何在物理教學中踐行“立德樹人”這一根本任務.

目前，在中學物理教育領域，聚焦于“學科德育”或者“立德樹人”的高質量研究論文有限，并且研究內容傾向于思想政治教育、愛國主義教育以及道德品質教育.此外，雖然一線教師知道學科德育的重要性，但是仍舊有一些問題困擾著他們，具體有以下幾點：

(1)缺乏搜集學科德育資料的途徑；

(2)難以通過教學活動，自然地融入學科德育內容;

(3)缺乏評價學科德育教學效果的方式.

綜合上述原因，開展融入學科德育的物理教學研究，任重而道遠.

本研究以“大氣壓強”教學設計為例，試圖探索上述3個困境的可能出路，并對學科德育視角下的初中物理教學活動的組織與學科德育效果的評價提出一點拙見.

2 學科德育思想指導的教學設計

筆者依據滬教版九年級第一學期教材中第六章第6節“大氣壓強”，設計了如下教學流程，并將4條線索貫穿其中：情境線、問題線、活動線、德育線.“情境線”利用兩心壺首尾呼應，即在引入環節，由自制兩心壺引起學生的認知沖突，并在教學的最后環節，由學生自主揭開兩心壺的神秘面紗；“問題線”是貫穿整個教學設計的邏輯線索，即大氣壓強是否存在、大氣壓強的方向與大小是什么，以及大氣壓強有什么應用[4]；“活動線”與“問題線”相對應，呈現了師生共同解決上述各問題的活動流程；“德育線”與“活動線”相對應，闡釋了不同教學活動中蘊含的學科德育思想及其設計意圖,教學設計框架如圖1所示.

圖1 教學設計框架圖

下面，筆者結合“大氣壓強”這一具體教學案例，從搜集學科德育資料、組織學科德育教學活動這兩方面闡述在初中物理課堂中融入學科德育的途徑，最后介紹有助于評價學科德育效果的方法.

3 搜集學科德育資料

在搜集學科德育資料時可以發散思維，從電視節目、教育論文、圖書、科普公眾號、科技新聞等渠道挖掘靈感(見表1).電視節目制作精良、專題性強，教師能拓寬其教學設計思路；教育論文專業度高，教師能發現新穎的自制教具，并及時規避教學誤區；圖書可信度強，內容相對完整和全面，教師能系統地了解特定主題的內容；科普公眾號文章與科技新聞資源豐富，時效性強，教師能獲得即時性的科技信息.

表1 搜集學科德育資料的途徑

下面，以“小組實驗2 取水挑戰”為例，說明設計的靈感來源與設計的具體內容.筆者從《國寶檔案》(20121005)中獲得啟發，在設計問題線索第四部分“大氣壓強的應用”時，將能工巧匠利用大氣壓強的智慧融入了學生實踐活動，即通過吸管取水(簡化版汲酒器的模型)的挑戰，引出了目前最早利用大氣壓強的實例——荷蕾型汲酒器,其簡化模型如圖2所示.

圖2 荷蕾型汲酒器簡化模型

這樣通過實踐體驗的方式，能讓學生在經歷中體會我國古人的設計智慧，感悟古代文明的絢爛，從而潛移默化地增強他們的文化自信.該環節具體的教學內容如下所述.

教師向學生提供裝滿水的容器，請他們挑戰在不能移動或傾斜裝水容器的條件下舀光容器內的水至另一無水容器.學生可以使用的實驗器材有：厚圓勺、吸管、小碗、塑料袋.

當使用厚圓勺、小碗、塑料袋時，學生發現不能將容器里的液體完全舀光.當學生發現將吸管口按住能將液體移出容器時，請學生上臺演示，并利用大氣壓知識分析該操作的原理：按住吸管口向上提起后，吸管內部的氣壓小于外部的大氣壓強，液體就被大氣壓“封”在了吸管里面；松開拇指時，吸管內外的大氣壓強相等，液體在重力的作用下流出.

隨后，教師拋出疑問：“每次用吸管移出的液體體積太少了，為了盡快移出容器內所有液體，我們可以怎么改變吸管的造型呢？”然后，教師引出我國古代的荷蕾型汲酒器(學生可閱讀學習單內容，見圖3)，通過播放《國寶檔案》的視頻片段，引導學生了解古人利用大氣壓強制作汲酒器的原理，以及戰國時期的歷史背景與社會背景.

圖3 “荷蕾型汲酒器”部分的學習單

4 組織學科德育教學活動

在組織教學活動方面，筆者有3點建議：

(1)聚焦學生發展；

(2)關注當地特色；

(3)重視實踐經歷.

其中，重視實踐經歷在上述介紹“小組實驗2 取水挑戰”中已經有所涉及，相較于直接播放視頻來介紹文物，通過親身經歷感悟古人的杰出智慧，運用本課所學揭秘文物的奧秘，這樣的方式更加自然，更能激發學生的學習興趣.下面，筆者著重解釋“聚焦學生發展”與“關注當地特色”的含義.

4.1 聚焦學生發展

教師應考慮學生的全面發展，在實驗活動中防止他們小組角色固化.以本設計中的兩個小組實驗為例，在學生“初步測量大氣壓強數值”前，教師可以指導學生選擇角色分工：每組成員甲負責小組匯報、乙和丙進行實驗操作、丁進行實驗記錄，所有成員都需要分析實驗誤差.這樣在實驗初始完成角色分工，能保證學生各司其職，充分發揮小組合作的作用，并開始學會承擔團隊責任，逐漸樹立起強烈的社會責任感.在學生進行“取水挑戰”之前，教師可以引導學生調換小組成員角色，使他們在形成一定合作習慣的基礎上培養其全面的科學探究技能，避免因學生性格、學生性別、學生承擔的班級職務等因素造成的角色分工固化.

4.2 關注當地特色

不同的地域有不同的地理氣候、不同的生活方式，因此我們應關注當地的學科德育資源.于教師而言，對當地資源熟悉度更高，更有可能全方位地挖掘資料，深入地剖析資料；于學生而言，對本地域的事物陌生感低，更容易產生共鳴，參與到教學活動中.本設計選取的滬教版教材充分考慮了這一點，“指路牌”欄目不僅列出了該章節有關的課外讀物、電視節目，還列出了相關的場館信息.以第六章“壓力與壓強”為例，“指路牌”欄目除了推薦學生閱讀《小牛頓實驗王——大氣壓力》等圖書、觀看CCTV10(科教頻道)相關節目，還呈現了上海本地可以參觀的場館：東方綠舟與江南造船博物館.

然而，同一版本的教材可能被不同省市的學生使用，很難兼顧不同的地域特色.因此，教師需要深入挖掘本地資源，將本地典型的高科技成果和產業融入有關章節中.例如,浙江嘉興的初中科學教師可以通過官網瀏覽、實地參觀等方式了解并整理我國最大的核電科技館——海鹽核電科技館的訊息，查找并整合秦山核電站的科技新聞與視頻資料，將我國核電發展史、核能的基礎知識、核電的原理、核電的安全性等內容融入“核能”章節的教學設計.同時，教師可以將教學目標提升到學科德育的高度，有意識地在教學過程中培養學生的道德判斷力.具體而言，在介紹我國核電科技與核電優勢時，教師可以聯系切爾諾貝利事件與日本福島核泄漏事故，并通過問題來引導學生思考應用科學知識背后所涉及的世界觀與價值觀，例如利用科學知識改造生活情境是否能增進社會福祉,改造生活情境后是誰更加受益,改造生活情境的成本是由誰承擔等[5].

5 探討學科德育效果的評價

教師應在授課后關注這節課的德育效果評價，以了解學生的感受與想法，及時調整教學內容.傳統的測試題很難測得學生的情緒與體驗，而教師與每一位學生逐個交流，既費時又費力，在實際教學中難以實現.“繪畫評價法(drawing assessment)”可以將德育效果顯性化，該方法原多用于心理輔導[6]，目前在國外的科學教育領域應用廣泛.于教師而言，“繪畫評價法”可以將學生的科學概念可視化[7]，拓展他們了解學生的角度；可以揭示學生對科學和科學家(DAST測試)的觀念[8]，從而幫助他們更好地指導學生.于學生而言，該方法可以輔助他們整合科學知識，從而更深刻地理解科學[9].

以學者W.Hsieh和 C.Tsai的研究為例，他們探索了4～12年級學生對科學學習的看法、情緒以及態度的差異[10].具體而言，不同年級學生在A4紙上畫出了他們的科學學習概念(可附有文字描述)，研究者從參與人員、位置、活動、對象、情緒和態度這5個類別、共計39個細化的編碼指標來分析我國臺灣學生的繪畫(見圖4).例如，在“情緒和態度”維度，研究者發現：學生在繪畫中表達的積極情緒和態度的百分比整體呈下降趨勢，并且從八年級開始，學生在繪畫中表達的負面情緒和態度超過了正面情緒和態度；此外，同齡的女生比男生表現出更加明顯的積極情緒和態度.

圖4 繪圖編碼案例圖

教師可以參照上述研究案例的流程，利用繪畫評價法將德育效果可視化，及時調整教學方法，從而切實落實立德樹人的根本任務.這樣的形成性評價不僅可以對學生個體進行追蹤，還能對不同班級、不同屆次的學生進行比較；這不僅是對學生學習效果的追蹤，更是對教師教學效果、教學策略的記錄.

總體而言，學科德育可以在教學的各個環節融入.在物理實驗教學時，教師可以強調實證意識和求知的態度，引導學生尊重事實，不忽略異常的數據，積極完善實驗方案；在引入新課或者應用原理時，教師可以結合資料，與學生一同感受我國科學技術的迅速發展，討論科技背后所蘊含的價值觀與世界觀；在設計作業或者學習單時，教師可以補充物理學史料或者小實驗，鼓勵學生感悟古代文明的絢爛多彩，體會古人的聰明才智.最后，教師可以定期請學生繪畫，分析圖畫信息，跟蹤學科德育效果.