基于观念建构的科学学科德育：资源开发与路径拓展

黄国锐 翁小东

摘要 立足科学教材内容分析，在系统化整理科学史素材的基础上创设问题或任务驱动情境，引领学生展开剖析式探究;联系日常生活整合STSE栏目素材，从而将其转换为实验活动，激发学生的实验热情;整合不同学段同主题学习资源，以整体性教学设计激发联系与迁移学习体验。以此实现科学学科德育资源的开发与使用路径拓展，帮助学生涵养科学道德信念，引领其践行科学道德行为，形成科学世界观。

关键词 初中科学;学科德育;观念建构;资源开发与使用

学科德育是实施全员德育、全科德育的重要阵地，但在实际实施中存在“德育渗透”的观念误区，以及资源开发不足、形式单一等问题。如何有效开发与使用学科德育资源，真正实现德育与知识教学的融合，是实现长效学科德育的关键所在。在“基于观念建构的初中科学学科德育研究”实践中，我们立足《科学》教材（浙教版）内容分析，从“科学史”和“科学 技术 社会 环境”（STSE）栏目等相对显性的德育素材入手，探索德育与知识的融合路径;进而以科学基本观念为主线，整合不同学段的相关资源，尝试提炼基于观念建构的学科德育资源开发与使用策略，以更好地实施科学学科德育。

一、系统化整理与剖析式呈现：在史实探究中涵养科学道德信念

科学史无疑是天然的学科德育资源，它实事求是地将不同时期的社会发展状态和科学家的人格特质寓于学科发展之中。学者吴国盛认为“科学史”有两个层次的意思，第一层次指的是对过去实际发生的事情的述说;第二层次则是对这种述说背后起支配作用的观念进行反思和解释。[1]其中蕴含的过程和方法，科学研究态度和精神等，不仅有利于学生理解科学概念，更能让学生感悟科学所内蕴的真善美特质。

在《科学》教材中，有关科学史的内容多以文字或文字加图片的形式呈现，其存在是显性的，相关内容无需赘述。但这些素材蕴含的德育要素则是隐性的，需要通过挖掘、补充等，整理成系统性的学习素材;且其开发和利用的关键在于呈现方式。教师要创设科学史问题情境，引导学生展开层层“剖析”，不仅学会科学知识与方法，更形成科学态度与精神，建立科学价值观。

以“质量守恒定律”（八年级下册）一课为例，教材以实验现象为问题情境，以实验现象的分析为知识习得途径，用模型解释微观本质，突出知识内容的解释。基于科学基本观念建构的分析，我们认为这一学习内容观照“微粒观”（知识类）、“实验观”（方法类）、“科学价值观”（情意类）三类基本观念，应从基本科学知识的学习与探究入手，引领学生学会“透过现象看本质”，形成尊重证据、实事求是的科学精神;尤其需要通过质量守恒定律的科学发展历程，感悟科学规律的获得之不易，从而形成持之以恒的科学态度。由于氧化燃烧学说的建立和质量守恒定律的提出是相伴相生的，氧化燃烧学说及质量守恒定律的建立都是定量研究的产物。为了帮助学生更好地理解质量守恒定律，激活质量守恒定律发展过程中的科学德育要素，我们需要丰富相关科学史内容。具体包括：燃素说的内容与发展;波义尔在敞口容器中加热金属实验;拉瓦锡“十二天实验”。如此，完整呈現人类认识质量守恒定律的发展历程。

在科学史教学中，仅仅展示丰富的史实是不够的，重要的通过问题或任务驱动设计，串起科学史与知识教学，帮助学生在“剖析”中体悟其本质，在解决问题中习得知识，感悟精神。为此，我们设计了以下问题链：①燃素说有何不科学的地方？②对比波义尔与拉瓦锡实验，请思考：两位学者在金属与金属灰质量关系的研究中，结果有何差异？为何有此差异？③根据科学家实验设计的原理，请分析课本中验证“质量守恒定律”实验设计的科学性。

问题1需要学生联系第二节燃烧的知识进行解答，有助于培养学生的思辨能力，发展其敢于质疑的科学精神。问题2需要学生通过对比两位科学家实验装置的不同来获得答案，是否在密闭系统中进行实验，以及实验过程中是否有气体参与或生成，都将影响观察到的现象。这为学生自主设计实验方案，验证质量守恒定律提供了方法启示，同时，让学生感悟科学研究所具有的继承与发展的科学精神。问题3则是引发学生对教材实验的设备原理的思考与分析，从中领悟科学实验的严谨和科学性，有助于学生养成良好的科学学习习惯。由此，让学生在科学史学习中习得知识，领悟科学本质，感悟科学精神。这将有助于学生逐渐建立自己的学科价值体系，坚定科学道德信念。

二、生活化整合与实验转换：在动手动脑中引领科学道德行为

学生是需要走向生活的人，知识只有应用于生活，才能具有德性。生活化情境使学生能够在实际生活境遇中感受学科知识的价值及其中蕴藏的人性光辉，获得学科思想的理解与应用，从而主动参与道德生活的实践，实现道德问题的解决。

科学教材中设置的“科学技术社会环境”（STSE）栏目（58个）涉及科技与社会发展、生物科技与社会责任、科技与环保等内容，旨在让学生感受科学与生活、生产的密切关系，能有效激发学生学习科学知识的兴趣，是帮助学生形成正确的科学价值观，引领其道德行为的重要载体。这些内容不仅可作为阅读材料，帮助学生感受科学知识与生活的密切关系;其素材还可转化为实验素材，让学生在动手实验中感受科技对生活的影响，感悟科学学科知识的两面性，从而形成辩证看待事物的科学态度。

以“电路基础”（八年级上册第四单元）为例，教材设计了3个STSE栏目：静电除尘;干扰电流疗法;敏感电阻。电在生活中非常常见且应用广泛，但电流不可见，电路分析非常抽象。我们在单元复习时，依托日常生活整合三个内容，以静电和电流在生活中的应用为情境，将3个STSE栏目转换为实验活动（见图1）。

实验一：静电除尘。活动：用静电将气球固定在墙上;阅读：了解静电的科学史和应用;思考：举例说明静电的利与弊。让学生体验静电的作用和存在的弊端，从而领悟事物辩证统一的哲学观。实验二：干扰电流疗法。活动：让灯点亮并能改变亮度;思考：电路中是否有电流通过。引领学生将不可见的电流显现为灯的点亮，体验科学实验对认识未知（不可见）事物的重要作用，激发其科学兴趣。实验三：敏感电阻。活动：利用光敏电阻实现灯亮暗的自动调整;阅读：敏感电阻在生活生产中应用。从阅读了解敏感电阻材料到动手制作自动控制电路，探讨测量仪和体重计的使用，让学生感知电的应用方便生活，科技产品提高生活品质。由此，领悟科技与生活的密切关联，形成可持续发展观。

这一过程需要学生综合应用电学基本物理量等系列知识，进行电路设计和方案改进，建构电路模型。由此，完整呈现电路和元件对生活和生产带来的利弊影响，让学生切身体会科技对生活的改变，正确认识科技与生活的关系。借此，激发学生热爱科学的情感和辩证的科学态度，引导其关注科学知识在实际生活中的应用，提高学生面对现实问题时的价值理解与判断能力，引领其道德行为。

三、跨学段整合与整体教学：在知识迁移中建构科学世界观

“科学史”和“科学 技术 社会 环境”（STSE）栏目素材的开发与使用实践，深化了我们对基于观念建构的科学学科德育的理解和把握。这一学科德育方式注重以科学知识为载体，引导学生在具体知识的学习和迁移应用中建构基本的科学学科观念，从而实现学科德育目标。这要求教师整体性地把握和重构学习素材，以科学基本观念为主线使学习内容情境化。这样的教学必然要求我们综合分析与梳理不同学段相同主题的学习内容，进行整体性教学设计。

1.以观念建构引领跨学段资源整合

知识类和方法类基本观念与学科知识关系密切，蕴含着丰富的德育元素，是实现科学观念建构的重要载体。以“结构与功能相统一”观念为例，它是初中科学课程生命科学的重要观念，包含两层含义：一是有一定的结构就必然有与之相对应的功能的存在;二是任何功能都需要一定的结构来完成。[2]我们对教材相关内容进行梳理，进而确定了具体的学科德育目标：

结构与功能相统一 七上 细胞、组织的形态结构;植物的分类;动物的分类 方法论：通过对具体结构特征的分析，可以知道并预测该结构的功能，认识到世界万物是普遍联系的。

认识观：建构“结构与功能相统一”的观点，能让学生形成对纷繁的事物能抓住事物本身的结构特征来正确认识事物，形成透过现象看本质的能力。

由上表可知，“结构与功能相统一”观念涉及初中三年6个学段18个内容。其属于方法类观念，通过该观念引领，让学生在面对未知事物、新的科学知识学习时，能够从已知结构特点推测相应功能，或从相应的功能分析中得出其具有的结构特点。在这一学科基本观念统领下，不同学段可采用相似的教学方法，实现知识和德育目标螺旋上升，帮助学生形成“世界万物是普遍联系的”这一朴素唯物哲学观，养成透过现象看本质的能力。

2.以聯系迁移引领世界观建构

观念的形成需要联系不同学段多种知识，不断积累、强化，由“个”到“类”，实现由知识形态的科学观念向个人形态的科学观念、世界观与方法论的转变。“个”即具体事例，“类”是一系列具有共同特征的事例。以“食物的消化和吸收”一课为例，本课消化系统的各个器官都有一定的结构和相应功能，每个器官（“个”）的学习都有助于学生理解并形成“结构与功能相统一”的观念。因此，我们将口腔、胃、小肠等重要消化器官作为整体进行教学设计（图2）。

观念的形成是一个持续的行为，学生需要从在基础的、基本的、典型的众多个例中总结归纳规律。由于这些知识分布在不同学段，需要前后联系才能促进学生观念的建构。在学生根据小肠功能画小肠模型，创新建模的基础上，我们设计了两个练习活动。

练习1：肾脏的基本结构和功能单位是肾单位，其负责重吸收作用的是肾小管。请根据“结构与功能相统一”的观念，判断a、b、c中哪个是肾小管？练习2：2013年TED（科技、娱乐、设计）大会上，年仅15岁的少年杰克安德拉卡借助网络利用四年时间发明了早期胰腺癌探测仪而获得表彰。你认为杰克安德拉卡为了完成这一发明需要查阅哪些资料？你对这一事件有什么看法？

学生已学习过“呼吸系统中肺部的结构与功能、植物营养器官根尖的结构与功能”，而泌尿系统中肾小管的结构与功能则是九年级的学习内容（未学习过），这些器官（结构）都有相近的功能——物质的交换（吸收）。在此，画出小肠结构模型的活动作为“中介”，成为引导学生联系与迁移应用已有知识，解决未知问题的“脚手架”。学生由此认识到万物是普遍联系的，体会到自然是存在规律的;进而通过对癌症探测仪的分析感知科学与技术的关系，增强用科学解决问题的信心，这有助于学生树立科学的世界观。

基于观念建构的学科德育不是简单地传授某一方面的知识或体系，而是在知识、技能习得的过程中，实现价值观念的建立，形成正确的道德信念和行为方式。由此，学科德育不再是空中楼阁，而是每个学科教师都能做到的，长效的德育教学路径。

参考文献：

[1]吴国盛.科学史笔记[M].广州：广东人民出版社，2019：4.

[2]中华人民共和国教育部.义务教育初中科学课程标准（2011年版）[S].北京：北京师范大学出版社，2012：15.

责任编辑   毛伟娜