张宏伟
(哈尔滨师范大学教师教育学院 黑龙江 哈尔滨 150025)
冯立峰
(哈尔滨师范大学物理与电子工程学院 黑龙江 哈尔滨 150025)
1.1 STSE教育概述
STSE是科学(science)、技术(technology)、社会(society)和环境(environment)的首字母缩写组合.2017年版新课标的“科学态度与责任”部分强调，要认识科学、技术、社会与环境之间的关系，重视科学技术在社会发展、生活环境中的应用与价值，旨在培养拥有探索自然志趣与严谨求实态度，致力于推动可持续发展与遵守道德规范的全面发展型公民.
1.2 学科德育概述
道德是调整人与人、人与社会、人与国家关系的一种特殊意识形态和行为规范.德育是把道德内化为个人品德的教育.学科德育是德育的重要组成部分，是指教师在进行学科教学时，将学科中蕴含的德育资源通过有效的手段和方法挖掘出来，自然地体现在各个教学环节中，并促使学生感悟，从而实现育人功能[1].
1.3 STSE视角下的物理学科德育
STSE教育维度宽广、内涵丰富、思想深远，强调将物理教学中的科学教育因素与前沿科技、社会生活、环境发展高度结合，注重学生科学素养和人文底蕴的提升.在实施STSE主题背景下的物理教学过程中，挖掘蕴含其中的学科德育要素，并相互融合渗透，有利于促进学生智慧与道德的全面发展.STSE视角下的物理学科德育内容可归纳为如图1所示的3个方面，本文将以此为线索例谈STSE视角下落实物理学科德育功能的策略.
图1 STSE视角下的物理学科德育内容
STSE情境试题将科学技术、社会环境因素融合贯通，内涵丰富且蕴意深远，为教师育德于识提供了良好契机.教师可综合学生认知发展特点和道德发展水平有意识地挖掘习题中的德育元素，并将其合理外延，选择恰当的形式帮助学生在解决问题过程中发觉道德力量、提升道德认知水平.
2.1 精选STSE试题 挖掘德育元素
STSE试题普遍具有题材新颖、可读性强、贴合生活的特点，更能激发学生的学习兴趣.但是需要认识到：
(1)并非所有的STSE试题都蕴藏着德育元素；
含于STSE试题中的德育元素应便于挖掘与利用；
(2)所选试题应具有典型、综合的特点；
利于培养学生对情境的抽象加工和知识迁移能力.
基于以上精选试题原则，笔者以2018年高考全国卷Ⅱ理综第24题为例，进一步挖掘提炼德育元素，明确德育内容.
【例题】(2018年高考全国卷Ⅱ理综第24题)汽车A在水平冰雪路面上行驶，驾驶员发现其正前方停有汽车B，立即采取制动措施，但仍然撞上了汽车B.两车碰撞时和两车都完全停止后的位置如图2所示，碰撞后B车向前滑动了4.5 m，A车向前滑动了2.0 m，已知A和B的质量分别为2.0×103kg和1.5×103kg，两车与该冰雪路面间的动摩擦因数均为0.10，两车碰撞时间极短，在碰撞后车轮均没有滚动，重力加速度大小g= 10 m/s2.
求：(1)碰撞后的瞬间B车速度的大小；
(2)碰撞前的瞬间A车速度的大小.
图2 例题题图
情境试题浅评：该试题情境以日常生活为背景，体现了物理与社会生活的密切联系，符合 “从生活走向物理，从物理走向社会”的理念.同时考查学生对情境抽象加工、分析物理过程、科学建模、以及牛顿第二定律、运动学公式、动量守恒定律等知识的迁移能力.
德育元素挖掘：本题描绘的情境中有两个与德育密切相连的关键词“冰雪路面”与“碰撞”，它们同交通安全密切相关.教师可带领学生探讨汽车碰撞过程，通过计算并援引相关交通法律法规要求，使学生意识到冰雪天气车辆慢行的必要性.增强学生的法制观念与社会责任感，使其珍爱自己和他人生命.同时可对碰撞过程中，汽车前部缓冲区的设置展开必要性分析，体会汽车碰撞实验中传感器采集数据技术的重要作用.理解物理学对社会生产生活的重要贡献，树立科学价值观.
2.2 搭建育德于识平台 促进道德渗透
为了使挖掘提炼出的德育元素潜移默化地渗透于学生的德行品质中，教师需要巧建育德于识平台：即引导学生沉浸在物理问题的解决情境中，借此基础对试题进行适当外延与拓展，促进道德渗透.
策略1：借助物理运动学与力学的相关计算，带领学生分析讨论《中华人民共和国道路交通安全法实施条例》第81条“机动车在高速公路上行驶，遇有雾、雨、雪、沙尘、冰雹等低能见度气象条件时，应遵守当能见度小于200 m时，车速不得超过每小时60 km，与同车道前车保持100 m以上的距离”的科学依据.使学生深刻意识到恶劣自然环境下车辆慢行的重要性，体会交通法律的制定与物理学知识息息相关，增强物理学习自豪感.加强自我保护意识，珍爱生命；
感悟遵纪守法的科学道理，增强社会责任感.
策略2：借助多媒体平台展示各国政府为评估检测汽车安全性能的强制执行试验——汽车碰撞试验.该试验与计算机-传感器技术联系紧密，通过试验“乘员”身上的传感器采集数据可以评估人体相应部位所受冲击力大小，进而评估汽车碰撞缓冲区部分的形状材料等是否合乎标准.在此过程中，使学生体会科学技术服务于社会生产生活，树立致力于社会发展的目标理想.汽车前部缓冲区减弱碰撞影响案例如图3所示.
图3 汽车前部缓冲区减弱碰撞影响案例
教材是重要的文本资源.若能将教材中STSE等栏目内容有意识、有计划地挖掘与整合，结合不同类型的内容，制定相应的教学策略，通过多媒体展示、小组讨论、论坛学习、角色扮演、合作探究、故事话剧等形式在物理课堂里演绎输出，则可使STSE内容中的德育元素潜移默化地渗透于学生心中，达到“润物细无声”的德育效果.下面以新人教版教材必修系列中STSE内容模块为例进行具体说明.
3.1 关注科技成就 塑造个人品格
表1为教材必修系列模块中科技发展类内容的部分展列.
表1 科技发展类内容展列
教学策略：科技发展类STSE内容题材新颖、与时俱进，容易激发学生的兴趣和热情.在转化处理这部分内容时应注重情境任务的开放性和学生的参与性，灵活选择德育渗透形式.以必修3第十二章第4节STSE栏目“汽车和能源”内容为例，教师在“能源与可持续发展”一节新课授课之后，可围绕本节教材中STSE栏目内容布置辩论任务.例如就“是否支持彻底取消燃油汽车，全面推行电池电动车？”一题，将全班同学分为两组，设置正反方.要求学生课后查阅资料、整理论点论据，并在校本课上交流表达.在整个过程中，从以下几个维度进行德育渗透.第一，通过搜集整理资料，开阔学生视野，树立可持续发展的责任感，培养学生从多个角度辩证看待问题(见图4).第二，通过激烈的辩论，智慧的火花相互碰撞，发展学生的发散辩证思维和理性反思能力.第三，通过表达观点、交流评价，培养学生的沟通能力和自信气质，塑造坚持自我且包容谦让的气度品格.
图4 多角度分析图
3.2 领略社会发展 树立理想信念
表2为教材必修系列模块中历史人文类内容展列.
表2 历史人文类内容展列
教学策略：历史人文类STSE内容除了教师在相关课节中利用故事讲述法“串烧”以及利用多媒体展示图片、视频之外，还可以通过话剧表演、小组汇报、跨学科综合等形式塑造学生的价值观念.以必修2第七章第1节科学漫步栏目——人类对行星运动规律的认识的话剧表演为例，学生根据教师布置的话剧任务，查阅整理各个人物的背景和事迹，并进行团队角色和任务分工(角色包括托勒密、宗教信徒、政府官员、哥白尼、第谷、开普勒、伽利略、旁白等)和任务分工(资料查阅、资料整理、音效播放、PPT 制作、旁白撰稿等)，最后在校本课上演绎.整个过程中，教师可鼓励学生积极参与，调和合作过程中产生的摩擦，促进组内成员之间的协调合作，帮助汇报小组逐渐养成表达观点且倾听他人、担当责任且包容反思的品质.在演出过程中随着剧情的推演和表演者情绪的递进，相信无论是参演者还是场下学生均会对该主题的社会背景、人文历史等有了更深的了解，对科学家们不畏权贵压迫、坚持科学真理、勇于直面挑战、不懈实现理想的品行信念有所启发.
物理学科德育的渗透可落实于教学的各个环节.STSE主题背景下的实验探究课可为德育提供契机.借此契机，教师可将有德性有智慧的学生置于课堂中央，充分尊重其主体地位.使其在合作中收获、在探究中创新、在活动中感悟、在交流中反思，真正促进智育和德育的双重内化.下面以“电磁感应现象与应用”为例进行具体说明.
4.1 引入科技史料素材
首先，引导学生体验无线充电器给手机充电过程，指导其拆解充电器外壳，观察内部构造并对现象提出猜想假设.旨在激发探索欲与好奇心；
帮助学习树立从生活走向物理、从物理走向社会的科学观.
接着，引入心系“磁生电”的科学家法拉第的探索历程以及相关科学家，如“跑”失良机的科拉顿、追悔莫及的亨利的故事背景.旨在培养历史人文底蕴；
激励学生坚定目标理想，敢于直面挫折；
灵活转换思维，勇于随机应变.
4.2 设置小组探究活动
探究式学习可为学生创设良好的学习情境.在具有挑战性与实践意义的任务驱动下，学生合作探究，集思广益，碰撞思维，启迪智慧.探究活动中问题的引领、证据的解释、辩证的交流，为落实STSE教育理念提供重要依托.
首先，提供问题驱动任务.引导学生参照图5和图6示意图，进行实物连接，观察并记录在磁场和导体发生相对运动的情况下，闭合回路中产生感应电流的实验操作，并尝试分析总结产生感应电流的方法.旨在提高学生观察思考与逻辑推理能力.
图5 导体棒在磁场中运动的示意图
图6 将磁铁插入或拔出螺线管的示意图
第二，鼓励学生寻证解释.借助小组合作探究形式，明确任务分工(如设置实验操作员、现象观察员、数据记录员、噪声控制员)，培养学生的团队合作精神与责任担当感.利用“合作探究评价表”增强学生自我约束效力，并借此表给予学生正向反馈，提高其积极性与自信心.同时也应实时关注学生的探究状况，及时干预协调学生合作过程中的矛盾，纠正不良行为，提高学生个人修养与道德品质.
第三，启发学生质疑交流.进一步提出问题：在磁场和导体无相对运动情况下，使闭合回路中的磁通量发生变化，也会产生感应电流吗？提示学生根据图7连接实物图，观察并记录使回路2能够产生感应电流的实验操作.鼓励小组对实验现象做出解释，并交流表达产生感应电流的实质.在此过程中培养学生勇于质疑表达、善于反思倾听的品质.增强其逻辑思考和归纳总结能力.
第四，揭开无线充电秘密.充电座和手机分别内置线圈，充电座线圈接通电源，产生变化的磁场，手机放在充电座上时，使手机内的线圈产生感应电流，再将其转换为直流电后便能给手机电池充电了.旨在帮助学生将归纳的结论应用在实际生活中，培养学生知识迁移与思维发散能力.
图7 实验装置示意图
4.3 布置“非常规”实验作业
本环节的非常规作业可布置为：给家里的电磁炉通电，将连着LED小灯泡的线圈缓慢移动至电磁炉的正上方，并将线圈上下左右移动，观察记录灯泡的亮暗情况，并为此做出合理解释.
实践内容将物理知识与科学技术、社会生活相结合，满足“STSE”教育理念，是基于前面两个探究实验的升华.采用自主探究实践形式，能激励学生进一步操作体验，举一反三，提供眼前一亮的新发现.可潜移默化培养学生留心生活、乐于发现、勇于探索、反思创新的美好品质.
在物理教学中渗透STSE教育不仅对落实物理学科核心素养中的科学态度与责任有着很强的指导意义，又有助于依托物理学科开展德育，具备较高的实践价值.教师是学科德育工作的设计者与主导者，应牢固树立育德意识，充分挖掘具有物理学科特色的德育资源，积极探索充满道德韵味的教学方式，最终使学科德育落地生根，促进德性智慧双重内化，真正实现教书育人.
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