融入立德樹人任務(wù)的物理習(xí)題教學(xué)

吳洪文

摘 要：在物理習(xí)題教學(xué)中，應(yīng)用STSE素材，滲透品德教育，提升公民素養(yǎng);融入STSE關(guān)系，加強(qiáng)社會責(zé)任感;融入核心價(jià)值，培養(yǎng)責(zé)任擔(dān)當(dāng)意識;利用國家大工程，增強(qiáng)民族自信;浸潤優(yōu)秀傳統(tǒng)文化，增強(qiáng)文化自信;關(guān)注大科學(xué)工程，培養(yǎng)探索自然內(nèi)在動力;從科學(xué)本質(zhì)認(rèn)識自然，形成正確的世界觀。讓學(xué)生在“做題”中學(xué)會“做人”，落實(shí)立德樹人的根本任務(wù)。

關(guān)鍵詞：立德樹人;物理習(xí)題教學(xué);STSE教育

隨著黨的教育方針的時(shí)代演進(jìn)，素質(zhì)教育的重心逐漸轉(zhuǎn)向了德育。作為教育“指揮棒”和改革龍頭的高考，教育部考試中心依據(jù)《教育部關(guān)于全面深化課程改革落實(shí)立德樹人根本任務(wù)的意見》構(gòu)建了“一體四層四翼”的高考評價(jià)體系，加強(qiáng)對德育的考查，引導(dǎo)學(xué)生從“解題”到“解決問題”，從“做題”到“做人做事”，彰顯素質(zhì)教育的鮮明導(dǎo)向。在以紙筆考試為主的評價(jià)方式當(dāng)中，習(xí)題教學(xué)是學(xué)科教學(xué)的重要組成部分，是物理教學(xué)中實(shí)現(xiàn)應(yīng)用物理知識的一種重要形式，也是實(shí)現(xiàn)從“做題”到“做人做事”的重要途徑。

在物理習(xí)題教學(xué)中如何融入立德樹人的任務(wù)？首先需要有合適的問題情境，STSE素材的習(xí)題能提供真實(shí)的問題情境，是融入立德樹人任務(wù)的基礎(chǔ)。STSE教育（科學(xué)Science. 技術(shù)Technology. 社會Society. 環(huán)境Environment）強(qiáng)調(diào)科學(xué)、技術(shù)與社會、環(huán)境的相互關(guān)系，重視科學(xué)技術(shù)在社會生產(chǎn)、生活和社會發(fā)展中的作用，是指導(dǎo)和實(shí)施物理學(xué)科教育的新理念。有了STSE素材提供的問題情境，還要運(yùn)用靈活多樣的手段，以多元的方式進(jìn)行滲透融合。在物理習(xí)題教學(xué)中，應(yīng)用STSE素材，多元滲透融合，能讓學(xué)生在“做題”中學(xué)會“做人”，實(shí)現(xiàn)黨的十九大報(bào)告提出的“落實(shí)立德樹人根本任務(wù)”的目標(biāo)。下面筆者結(jié)合教學(xué)實(shí)踐，探討物理習(xí)題教學(xué)中融入立德樹人任務(wù)的方法與途徑。

一、滲透品德教育，培養(yǎng)有良好公民素養(yǎng)的人

目前很多任課教師只負(fù)責(zé)教書，品德教育工作主要由班主任承擔(dān)，特別是理科教師，認(rèn)為理科知識技能中無法融入育人目標(biāo)。實(shí)際上，在課堂教學(xué)中，只要合理利用教學(xué)素材，都能滲透品德教育，落實(shí)育人目標(biāo)。

STSE習(xí)題有實(shí)際背景，習(xí)題教學(xué)過程中能很自然地滲透品德教育，達(dá)到“潤物細(xì)無聲”的育人效果。如2013年四川高考理綜試卷中提到了“中國式過馬路”（圖1）造成的嚴(yán)重后果，呼吁科學(xué)設(shè)置交通管制，人人遵守交通規(guī)則，保證生命安全。教師在教學(xué)生“做題”的過程中，也教學(xué)生“做人”，彰顯物理STSE習(xí)題的育人價(jià)值。還有在分析風(fēng)箏的受力情況時(shí)，講述放飛的風(fēng)箏可能造成的安全隱患;在研究孔明燈的熱學(xué)原理時(shí)，提醒學(xué)生注意由此可能引發(fā)火災(zāi)等。教育學(xué)生在進(jìn)行活動時(shí)，要顧及他人，要有安全責(zé)任意識，做有良好素養(yǎng)的公民。

【案例1】高空墜物極易對行人造成傷害。若一個50 g的雞蛋從一居民樓的25層墜下，與地面的撞擊時(shí)間約為2 ms，則該雞蛋對地面產(chǎn)生的沖擊力約為多大。（改編自2018年高考理綜全國Ⅱ卷15題）

“高空墜物很危險(xiǎn)！”每一幢高樓都會有這樣的警示，但很多學(xué)生不清楚高空墜物究竟有多大的破壞力，為什么一定要禁止？通過對這一物理過程的分析計(jì)算，可以估算出該雞蛋對地面產(chǎn)生的沖擊力大小達(dá)到1000 N，如果砸到行人，將會造成很大的傷害！比起蒼白的說教，物理學(xué)更強(qiáng)調(diào)對現(xiàn)象進(jìn)行科學(xué)的實(shí)證分析。習(xí)題教學(xué)過程中，我們還可以對計(jì)算結(jié)果進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，讓雞蛋從五樓落下，觀察其沖擊力造成的破壞，以物理學(xué)實(shí)證研究的方式對“高空墜物”進(jìn)行科學(xué)的研究分析。這一教學(xué)過程既使學(xué)生掌握了相關(guān)的知識與技能，也從物理原理的層面講述高空墜物的危害，對其破壞力有了深入的認(rèn)識，從而更自覺地杜絕這種行為的發(fā)生。這一源自生活的STSE素材習(xí)題教學(xué)過程，對提升學(xué)生的公民素養(yǎng)有較好的效果。

對在高速行駛的汽車上拋撒雜物的行為，不少學(xué)生認(rèn)為與平時(shí)亂扔垃圾沒有什么不同。在學(xué)習(xí)運(yùn)動的相對性時(shí)，讓學(xué)生分析這樣的問題：兩輛車以80 km/h的速度相向而行，在其中一輛車上扔出一個礦泉水瓶，砸到對面行駛的車上。運(yùn)用相對運(yùn)動原理分析后，學(xué)生吃驚地發(fā)現(xiàn)，礦泉水瓶相當(dāng)于以160 km/h的速度砸在車上！進(jìn)一步拓展分析：如果礦泉水瓶換成破壞力更大的鐵片，后果將不堪設(shè)想，這也是造成“最美司機(jī)吳斌”犧牲的原因。經(jīng)過這一習(xí)題的教學(xué)之后，學(xué)生從物理學(xué)角度認(rèn)識到這種現(xiàn)象可能造成的可怕后果，對此印象深刻。

二、融入STSE關(guān)系，培養(yǎng)有社會責(zé)任感的人

物理學(xué)科知識與生產(chǎn)生活、現(xiàn)代社會及科技發(fā)展聯(lián)系緊密。選擇社會熱 問題，將學(xué)科知識融入生活，能引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注社會，關(guān)注科技所引起的社會問題，讓學(xué)生在解決實(shí)際問題的過程中增強(qiáng)社會參與意識和社會責(zé)任感。

【案例2】以“病人家屬狀告手機(jī)生產(chǎn)商”的新聞引出電磁污染的科技與環(huán)境話題，布置學(xué)生搜集相關(guān)材料，為控方與辯方科技專家提供辯論素材。

這不同于常規(guī)的習(xí)題訓(xùn)練，其強(qiáng)調(diào)搜集證據(jù)、解釋交流，在實(shí)際問題情景中解決問題，有助于提升學(xué)生的核心素養(yǎng)。在解決問題的過程中，學(xué)生將自己融入對這一社會事件的處理中，關(guān)注到物理學(xué)技術(shù)的應(yīng)用帶來的社會問題，培養(yǎng)了學(xué)生的社會參與意識和社會責(zé)任感。英國理科教材《社會中的科學(xué)與技術(shù)》“核電站”專題中，以社區(qū)會議的形式討論核廢料的處理等問題，學(xué)生分別扮演核電專家及核電站附近居民，從中嘗試從社會的角度思考和分析問題，在討論交流中認(rèn)識、理解STSE的關(guān)系，形成應(yīng)有的社會參與意識和社會責(zé)任感。

三、融入核心價(jià)值，培養(yǎng)有責(zé)任擔(dān)當(dāng)意識的人

在習(xí)題教學(xué)中利用社會上發(fā)生的各種事件，特別是學(xué)生感興趣的熱 新聞事件，能有效滲透責(zé)任擔(dān)當(dāng)意識教育，育人效果良好。

【案例3】《超重和失重》一課選用了“中國第一高樓——上海中心大廈”的新聞報(bào)道：日本三菱電機(jī)公司將為中國第一高樓——上海中心大廈設(shè)計(jì)制造3臺超高速電梯，運(yùn)營速度達(dá)到每秒18米！已經(jīng)超越由日本日立電梯公司制造的秒速16.83米的臺北101大廈高速電梯，成為當(dāng)時(shí)全球最快的電梯。一位同學(xué)在地下二層登上電梯，在電梯運(yùn)行過程中記錄到如下數(shù)據(jù)：電梯啟動約25秒后達(dá)到最高速度，維持10秒左右后逐步減速，只需55秒就到達(dá)了119樓觀景臺。由此展開一系列關(guān)于電梯中超重和失重問題的討論與計(jì)算分析，提升學(xué)生在真實(shí)情景中運(yùn)用知識解決實(shí)際問題的能力。最后提醒學(xué)生留意，為我國最高的建筑配置高速電梯的是日本公司，原來的高速電梯紀(jì)錄也是日本公司創(chuàng)造的。我們希望看到中國創(chuàng)造，希望同學(xué)們能扛起中國創(chuàng)造的大旗，中國創(chuàng)造的未來靠你們！

這一融入社會責(zé)任擔(dān)當(dāng)意識的核心價(jià)值觀教育收獲了令人驚喜的效果：一年之后，班上的林*海同學(xué)在高二學(xué)年結(jié)束時(shí)，給筆者的留言中寫道：“我希望以后能有所成就，建設(shè)家鄉(xiāng)。在高一上學(xué)期您留下的一句‘日本的電梯已發(fā)展到這種程度，以后中國就靠你們了’對我影響非常大?！蔽覀兊慕虒W(xué)不只是知識的傳授，還有核心價(jià)值的滲透，物理習(xí)題教學(xué)要通過STSE素材背景，突出物理學(xué)科獨(dú)特的育人功能與價(jià)值導(dǎo)向，引導(dǎo)學(xué)生形成正確的人生觀，培養(yǎng)有責(zé)任擔(dān)當(dāng)?shù)娜恕?/p>

四、利用國家大工程，培養(yǎng)有民族自信的人

物理學(xué)是工程技術(shù)的基礎(chǔ)，有很多物理習(xí)題以工程技術(shù)為背景，使學(xué)生感受物理學(xué)在實(shí)際中的應(yīng)用。當(dāng)前物理學(xué)科高考試題情境的設(shè)計(jì)，非常注意結(jié)合當(dāng)代中國的重大科技成果，展示我國科學(xué)技術(shù)日新月異的進(jìn)步。比如，2017年高考理綜全國1卷第17題，以國家大科學(xué)工程“人造太陽”為背景，考查學(xué)生對核聚變反應(yīng)規(guī)律和質(zhì)能方程的理解和運(yùn)用。在教學(xué)中結(jié)合試題的STSE素材背景，介紹當(dāng)今社會面臨的能源問題，“人造太陽”就是進(jìn)行可控核聚變的托卡馬克核試驗(yàn)裝置，此項(xiàng)國家大科學(xué)工程在2016年11月取得重大突破，成為世界首個實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)高約束模運(yùn)行持續(xù)時(shí)間達(dá)到分鐘量級的實(shí)驗(yàn)裝置。如果能實(shí)現(xiàn)可控核聚變的商業(yè)運(yùn)行，將解決我國的能源問題，前途光明！學(xué)生對此非常感興趣，很專注地聽，激動之情溢于言表。下課后，有幾個學(xué)生馬上通過教室的電腦查詢相關(guān)介紹，進(jìn)一步關(guān)注國家大科學(xué)工程的進(jìn)展。

還有2018年高考理綜全國Ⅲ卷第14題，以“天舟一號”與“天宮二號”首次交會對接為問題背景，試題素材時(shí)代感強(qiáng)，使學(xué)生在“做題”時(shí)有閱讀科技新聞的感覺，了解祖國在航天領(lǐng)域取得的巨大成就，有效激發(fā)學(xué)生銳意進(jìn)取、振興祖國的使命感和責(zé)任感。近兩年出現(xiàn)在高考試題中的國家大科學(xué)工程還有“中國天眼”、電磁監(jiān)測試驗(yàn)衛(wèi)星“張衡一號”、新一代大型噴氣式客機(jī)C919、首艘貨運(yùn)飛船“天舟一號”、港珠澳大橋、復(fù)興號高鐵等。選用這樣背景的習(xí)題進(jìn)行教學(xué)，是培養(yǎng)學(xué)生的民族自信心和自豪感的有效途徑。

五、浸潤優(yōu)秀傳統(tǒng)文化，培養(yǎng)有文化自信的人

中華民族歷史悠久，有深厚的傳統(tǒng)文化積淀，其中不乏與物理學(xué)相關(guān)的內(nèi)容。習(xí)題教學(xué)中將物理原理與優(yōu)秀傳統(tǒng)文化相融合，有助于增強(qiáng)學(xué)生的文化自信。如人教版物理選修3-1，結(jié)合尖端放電現(xiàn)象介紹了武當(dāng)山“雷火煉殿”現(xiàn)象，學(xué)生在驚嘆現(xiàn)象神奇的同時(shí)感受到祖先的智慧。又如氣體狀態(tài)變化與民間治療技藝“拔火罐”，圓周運(yùn)動與民間雜技“飛車走壁”，絕熱壓縮與“景頗族 火器”等。

【案例4】明朝謝肇淛的《五雜組》中記載：“明姑蘇虎丘寺塔傾側(cè)，議欲正之，非萬緡不可。一游僧見之曰：無煩也，我能正之?！边@位不知名的“技術(shù)型”游僧采用的方法是這樣的：他制作了很多木楔（如圖2），每天將木楔從塔身傾斜一側(cè)的磚縫間敲進(jìn)去，每敲一塊木楔進(jìn)去，塔身傾斜的一側(cè)會提升少許，經(jīng)一個多月的努力，扶正了塔身。請分析游僧扶正塔身運(yùn)用的物理學(xué)原理。你還有其他方法扶正塔身嗎？（改編自2018年天津高考理綜卷第7題）

此題把傳承中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化與物理學(xué)科知識巧妙結(jié)合起來，讓學(xué)生感受文化魅力，思考文化傳承，增強(qiáng)文化自信。作為一線教師，收集這樣的素材相對困難，高考命題專家為我們提供了這方面的素材，我們應(yīng)該充分利用其多方面的育人價(jià)值，使學(xué)生在掌握物理知識與技能的同時(shí)，能浸潤在祖國優(yōu)秀的傳統(tǒng)文化當(dāng)中。

六、關(guān)注大科學(xué)工程，培養(yǎng)有探索自然內(nèi)在動力的人

將物理學(xué)的基本概念、規(guī)律與國家經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展、科學(xué)技術(shù)進(jìn)步緊密聯(lián)系起來，能凸現(xiàn)物理學(xué)科特 ，強(qiáng)化關(guān)鍵能力，在培養(yǎng)靈活運(yùn)用物理知識和方法解決實(shí)際問題能力的同時(shí)，激發(fā)學(xué)生探索自然的欲望。

【案例5】掃描隧道顯微鏡（STM）可用來探測樣品表面原子尺度上的形貌。為了有效隔離外界振動對STM的擾動，工程師利用電磁阻尼來快速衰減其微小振動。如圖3所示，在圓底盤周邊沿其徑向?qū)ΨQ地安裝若干對紫銅薄板，并施加合適的磁場。要對紫銅薄板上下及左右振動的衰減都有效，作圖說明你的磁場施加方案，并闡述其中的物理原理。（改編自2017年高考理綜全國Ⅰ卷第18題）

圖3

掃描隧道顯微鏡對多數(shù)人是神秘的大科學(xué)儀器，工作原理比較復(fù)雜，但當(dāng)中也有高中物理中講過的部分，將其簡化后開發(fā)為習(xí)題，教學(xué)價(jià)值比較高，能使學(xué)生認(rèn)識到探索自然的方法手段并非高深莫測，現(xiàn)在學(xué)習(xí)的內(nèi)容在大科學(xué)工程中也有應(yīng)用。類似的素材還有電子顯微鏡、回旋加速器、質(zhì)譜儀等。將課堂所學(xué)的知識應(yīng)用于實(shí)際生活中，特別是大科學(xué)工程，能提升學(xué)生主動解決問題的欲望，有助于培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力，讓學(xué)生通過解決具體的生活問題而找到學(xué)習(xí)物理的成就感，形成探索自然的內(nèi)在驅(qū)動力。

七、從科學(xué)本質(zhì)認(rèn)識自然，培養(yǎng)有正確世界觀的人

物理是一門自然科學(xué)，通過STSE素材的思辨分析類習(xí)題教學(xué)，能幫助學(xué)生建構(gòu)關(guān)于自然界的物理圖景，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維習(xí)慣，形成科學(xué)態(tài)度與價(jià)值觀，有著獨(dú)特的育人價(jià)值。

【案例6】中國臺灣《聯(lián)合報(bào)》2010年7月27日報(bào)道一棟“倒霉”的房子被撞的消息：26日凌晨，一輛滿載水泥的大貨車行經(jīng)宜蘭縣二號線濱海公路接九號線的90度彎路時(shí)，車身甩尾，上百包水泥拋進(jìn)路邊的房子中。面對一片狼藉的家，房子的主人林基全說“習(xí)慣了！”因?yàn)檫@只是林家30年來200多次被撞中較為普通的一次，而最慘的一次，柱子被撞倒、平房半倒，只好重建為三層樓。林家頻繁遭遇車禍，最高紀(jì)錄曾一天三撞，為什么這棟房子“運(yùn)氣”這么差，是巧合還是有某些規(guī)律可循，請闡述你的觀 ，并用相關(guān)規(guī)律證明。

這是學(xué)習(xí)“離心現(xiàn)象”時(shí)的習(xí)題設(shè)置，通過這一習(xí)題的教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生從物理學(xué)的角度分析自然現(xiàn)象發(fā)生的原因，克服超自然的唯心觀影響，幫助學(xué)生從物理學(xué)視角認(rèn)識自然、理解自然，有助于其形成科學(xué)的世界觀。還有在學(xué)習(xí)“放射性現(xiàn)象”時(shí)，以“放射性污染形成所謂‘兇宅’”為問題背景設(shè)置習(xí)題，使學(xué)生意識到看不見的射線就是隱藏在背后的“健康殺手”，沒有超自然的力量支配世界，引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成用科學(xué)的思維方法分析研究自然現(xiàn)象的習(xí)慣。

教師是培養(yǎng)人的職業(yè)，育人首要培養(yǎng)的是學(xué)生良好的品德修養(yǎng)，要通過多種形式的教學(xué)活動增強(qiáng)學(xué)生社會責(zé)任感，形成科學(xué)的態(tài)度和價(jià)值觀。育人方式多元，途徑多種，生產(chǎn)生活中有許多育人素材，只要善于利用滲透、融合的手段，物理STSE習(xí)題教學(xué)就能實(shí)現(xiàn)多方面的育人目標(biāo)，為落實(shí)立德樹人的根本任務(wù)提供有力保障。

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