学科德育视角下初中物理教学设计与评价初探
——以“大气压强”教学设计为例

张敏玥 沈名秀

(华东师范大学教师教育学院 上海 200062)

袁海泉

(苏州大学物理科学与技术学院 江苏 苏州 215006)

柴志方

(华东师范大学物理与电子科学学院 上海 200241)

1 问题提出

党的十八大把“立德树人”确立为我国教育的根本任务.2019年《关于深化教育教学改革全面提高义务教育质量的意见》明确了“立德树人”的指导思想与基本要求[1]；《关于新时代推进普通高中育人方式改革的指导意见》指明了健全立德树人落实机制的紧迫性[2].2020年，习近平总书记强调，教师需要承担起为党育人、为国育才的历史使命，牢记立德树人的初心[3].在这样的背景下，我们有必要研究如何在物理教学中践行“立德树人”这一根本任务.

目前，在中学物理教育领域，聚焦于“学科德育”或者“立德树人”的高质量研究论文有限，并且研究内容倾向于思想政治教育、爱国主义教育以及道德品质教育.此外，虽然一线教师知道学科德育的重要性，但是仍旧有一些问题困扰着他们，具体有以下几点：

(1)缺乏搜集学科德育资料的途径；

(2)难以通过教学活动，自然地融入学科德育内容;

(3)缺乏评价学科德育教学效果的方式.

综合上述原因，开展融入学科德育的物理教学研究，任重而道远.

本研究以“大气压强”教学设计为例，试图探索上述3个困境的可能出路，并对学科德育视角下的初中物理教学活动的组织与学科德育效果的评价提出一点拙见.

2 学科德育思想指导的教学设计

笔者依据沪教版九年级第一学期教材中第六章第6节“大气压强”，设计了如下教学流程，并将4条线索贯穿其中：情境线、问题线、活动线、德育线.“情境线”利用两心壶首尾呼应，即在引入环节，由自制两心壶引起学生的认知冲突，并在教学的最后环节，由学生自主揭开两心壶的神秘面纱；“问题线”是贯穿整个教学设计的逻辑线索，即大气压强是否存在、大气压强的方向与大小是什么，以及大气压强有什么应用[4]；“活动线”与“问题线”相对应，呈现了师生共同解决上述各问题的活动流程；“德育线”与“活动线”相对应，阐释了不同教学活动中蕴含的学科德育思想及其设计意图,教学设计框架如图1所示.

图1 教学设计框架图

下面，笔者结合“大气压强”这一具体教学案例，从搜集学科德育资料、组织学科德育教学活动这两方面阐述在初中物理课堂中融入学科德育的途径，最后介绍有助于评价学科德育效果的方法.

3 搜集学科德育资料

在搜集学科德育资料时可以发散思维，从电视节目、教育论文、图书、科普公众号、科技新闻等渠道挖掘灵感(见表1).电视节目制作精良、专题性强，教师能拓宽其教学设计思路；教育论文专业度高，教师能发现新颖的自制教具，并及时规避教学误区；图书可信度强，内容相对完整和全面，教师能系统地了解特定主题的内容；科普公众号文章与科技新闻资源丰富，时效性强，教师能获得即时性的科技信息.

表1 搜集学科德育资料的途径

下面，以“小组实验2 取水挑战”为例，说明设计的灵感来源与设计的具体内容.笔者从《国宝档案》(20121005)中获得启发，在设计问题线索第四部分“大气压强的应用”时，将能工巧匠利用大气压强的智慧融入了学生实践活动，即通过吸管取水(简化版汲酒器的模型)的挑战，引出了目前最早利用大气压强的实例——荷蕾型汲酒器,其简化模型如图2所示.

图2 荷蕾型汲酒器简化模型

这样通过实践体验的方式，能让学生在经历中体会我国古人的设计智慧，感悟古代文明的绚烂，从而潜移默化地增强他们的文化自信.该环节具体的教学内容如下所述.

教师向学生提供装满水的容器，请他们挑战在不能移动或倾斜装水容器的条件下舀光容器内的水至另一无水容器.学生可以使用的实验器材有：厚圆勺、吸管、小碗、塑料袋.

当使用厚圆勺、小碗、塑料袋时，学生发现不能将容器里的液体完全舀光.当学生发现将吸管口按住能将液体移出容器时，请学生上台演示，并利用大气压知识分析该操作的原理：按住吸管口向上提起后，吸管内部的气压小于外部的大气压强，液体就被大气压“封”在了吸管里面；松开拇指时，吸管内外的大气压强相等，液体在重力的作用下流出.

随后，教师抛出疑问：“每次用吸管移出的液体体积太少了，为了尽快移出容器内所有液体，我们可以怎么改变吸管的造型呢？”然后，教师引出我国古代的荷蕾型汲酒器(学生可阅读学习单内容，见图3)，通过播放《国宝档案》的视频片段，引导学生了解古人利用大气压强制作汲酒器的原理，以及战国时期的历史背景与社会背景.

图3 “荷蕾型汲酒器”部分的学习单

4 组织学科德育教学活动

在组织教学活动方面，笔者有3点建议：

(1)聚焦学生发展；

(2)关注当地特色；

(3)重视实践经历.

其中，重视实践经历在上述介绍“小组实验2 取水挑战”中已经有所涉及，相较于直接播放视频来介绍文物，通过亲身经历感悟古人的杰出智慧，运用本课所学揭秘文物的奥秘，这样的方式更加自然，更能激发学生的学习兴趣.下面，笔者着重解释“聚焦学生发展”与“关注当地特色”的含义.

4.1 聚焦学生发展

教师应考虑学生的全面发展，在实验活动中防止他们小组角色固化.以本设计中的两个小组实验为例，在学生“初步测量大气压强数值”前，教师可以指导学生选择角色分工：每组成员甲负责小组汇报、乙和丙进行实验操作、丁进行实验记录，所有成员都需要分析实验误差.这样在实验初始完成角色分工，能保证学生各司其职，充分发挥小组合作的作用，并开始学会承担团队责任，逐渐树立起强烈的社会责任感.在学生进行“取水挑战”之前，教师可以引导学生调换小组成员角色，使他们在形成一定合作习惯的基础上培养其全面的科学探究技能，避免因学生性格、学生性别、学生承担的班级职务等因素造成的角色分工固化.

4.2 关注当地特色

不同的地域有不同的地理气候、不同的生活方式，因此我们应关注当地的学科德育资源.于教师而言，对当地资源熟悉度更高，更有可能全方位地挖掘资料，深入地剖析资料；于学生而言，对本地域的事物陌生感低，更容易产生共鸣，参与到教学活动中.本设计选取的沪教版教材充分考虑了这一点，“指路牌”栏目不仅列出了该章节有关的课外读物、电视节目，还列出了相关的场馆信息.以第六章“压力与压强”为例，“指路牌”栏目除了推荐学生阅读《小牛顿实验王——大气压力》等图书、观看CCTV10(科教频道)相关节目，还呈现了上海本地可以参观的场馆：东方绿舟与江南造船博物馆.

然而，同一版本的教材可能被不同省市的学生使用，很难兼顾不同的地域特色.因此，教师需要深入挖掘本地资源，将本地典型的高科技成果和产业融入有关章节中.例如,浙江嘉兴的初中科学教师可以通过官网浏览、实地参观等方式了解并整理我国最大的核电科技馆——海盐核电科技馆的讯息，查找并整合秦山核电站的科技新闻与视频资料，将我国核电发展史、核能的基础知识、核电的原理、核电的安全性等内容融入“核能”章节的教学设计.同时，教师可以将教学目标提升到学科德育的高度，有意识地在教学过程中培养学生的道德判断力.具体而言，在介绍我国核电科技与核电优势时，教师可以联系切尔诺贝利事件与日本福岛核泄漏事故，并通过问题来引导学生思考应用科学知识背后所涉及的世界观与价值观，例如利用科学知识改造生活情境是否能增进社会福祉,改造生活情境后是谁更加受益,改造生活情境的成本是由谁承担等[5].

5 探讨学科德育效果的评价

教师应在授课后关注这节课的德育效果评价，以了解学生的感受与想法，及时调整教学内容.传统的测试题很难测得学生的情绪与体验，而教师与每一位学生逐个交流，既费时又费力，在实际教学中难以实现.“绘画评价法(drawing assessment)”可以将德育效果显性化，该方法原多用于心理辅导[6]，目前在国外的科学教育领域应用广泛.于教师而言，“绘画评价法”可以将学生的科学概念可视化[7]，拓展他们了解学生的角度；可以揭示学生对科学和科学家(DAST测试)的观念[8]，从而帮助他们更好地指导学生.于学生而言，该方法可以辅助他们整合科学知识，从而更深刻地理解科学[9].

以学者W.Hsieh和 C.Tsai的研究为例，他们探索了4～12年级学生对科学学习的看法、情绪以及态度的差异[10].具体而言，不同年级学生在A4纸上画出了他们的科学学习概念(可附有文字描述)，研究者从参与人员、位置、活动、对象、情绪和态度这5个类别、共计39个细化的编码指标来分析我国台湾学生的绘画(见图4).例如，在“情绪和态度”维度，研究者发现：学生在绘画中表达的积极情绪和态度的百分比整体呈下降趋势，并且从八年级开始，学生在绘画中表达的负面情绪和态度超过了正面情绪和态度；此外，同龄的女生比男生表现出更加明显的积极情绪和态度.

图4 绘图编码案例图

教师可以参照上述研究案例的流程，利用绘画评价法将德育效果可视化，及时调整教学方法，从而切实落实立德树人的根本任务.这样的形成性评价不仅可以对学生个体进行追踪，还能对不同班级、不同届次的学生进行比较；这不仅是对学生学习效果的追踪，更是对教师教学效果、教学策略的记录.

总体而言，学科德育可以在教学的各个环节融入.在物理实验教学时，教师可以强调实证意识和求知的态度，引导学生尊重事实，不忽略异常的数据，积极完善实验方案；在引入新课或者应用原理时，教师可以结合资料，与学生一同感受我国科学技术的迅速发展，讨论科技背后所蕴含的价值观与世界观；在设计作业或者学习单时，教师可以补充物理学史料或者小实验，鼓励学生感悟古代文明的绚烂多彩，体会古人的聪明才智.最后，教师可以定期请学生绘画，分析图画信息，跟踪学科德育效果.