基于單元教學的物理思政元素挖掘
——以“壓強與浮力”的教學為例

張菊

(北京交通大學附屬中學 北京 100081)

1 引言

思政教育肩負著培養社會主義合格接班人的重要使命，傳統的思政課在復雜多變的國際形勢下已顯得極為吃力，因此要切實整合各種途徑來落實思政教育[1]．這種情況下，作為一名物理教師，應該怎么做到物理教學過程與思想政治理論課同向同行，形成協同效應呢[2]？

《禮記·文王世子》中記載周代的老師對世子及其他貴族子弟的教育方式和方法：“師也者，教之以事而喻諸德者也．”這是古人對老師的要求：當老師的，應該以事例教導學生，使他得到道德上的啟發．這完全符合習總書記強調的“辦好思想政治理論課，要用好課堂教學這個主渠道”這一論述[3]．物理知識是集廣大勞動人民和科技工作者艱苦卓絕的努力之大成，知識點中都蘊含著大量思政元素．只要我們用心進行深入挖掘，完全可以做到課程標準強調的：“關注科學技術對社會發展、自然環境及人類生活的影響，有保護環境及可持續發展的意識，能在個人力所能及的范圍內對社會的可持續發展作出貢獻，有將科學服務于人類的意識，熱愛祖國，有振興中華的使命感與責任感”[4]這一重要目標，使“課程思政”這一新的綜合教育理念落到實處．

2 深入挖掘思政元素精心設計教學案例

本文以北京師范大學出版社出版的初中物理八年級下冊第八章“壓強和浮力”教學為例，對本章蘊含的思政元素進行成體系地深入挖掘，精心設計，將思想政治教育貫穿于日常教學過程中最重要的渠道——課堂教學中．在專業知識傳授的同時開展優秀傳統文化教育、革命傳統教育、社會主義先進文化教育[5]，起到立德樹人的效果．

2.1 從古代科技結晶中傳承優秀文化成果

中國古代物理學有著輝煌的成就，曾遙遙領先于世界民族之林．在古代科技中選取與課程標準相匹配的素材，經過加工后將其融入到課堂教學中，不僅能夠豐富物理教學的內容，還可以讓學生們充分了解我國古代科技的輝煌成就，引導學生學習物理學家艱難探索的精神，提高學生的學習興趣，培養學生科學創新思維[6]．

“8.4大氣壓強”一節的思政元素教學案例設計如下.

教學片段1:課題引入——神奇的兩心壺(良心壺)

師：昨天咱班有兩名同學拾金不昧，將撿到的手機交到了學校，失主送來了桃汁和橙汁飲料．今天我特意用這個自制的良心壺來盛放這兩種好喝的飲料，請二位同學上臺來選擇自己喜歡的飲料盡情享用！

學生活動：二位學生上臺，自選飲料，當看到只用一個壺，卻倒出了兩種飲料時，全班學生都驚奇地問，這是為什么呀？怎么控制兩種飲料不混在一起呢？

師：這就是大名鼎鼎的兩心壺，也叫良心壺，因為他們的拾金不昧，所以良心壺獎勵他們能夠喝到自己喜歡的飲料！要知其中緣由，隨我一探究竟！

兩心壺有各種造型，也有各種名字：如良心壺、鴛鴦壺，最早是楚國鄭袖為方便服藥而制作，一邊裝酒，一邊裝藥；后來成為古人喝酒時作弊或取樂用的道具，一邊裝水，一邊裝酒；歷史上常被壞人用來毒害他人，一邊裝無毒液體，一邊裝有毒液體．

設計意圖：學生的注意力完全被吸引住之后，教師隨即介紹兩心壺的發展變遷史．在了解大氣壓強知識后，觀察兩心壺的內部構造，了解兩心壺的原理及應用，體會科學技術是人類智慧與勞動的結晶的同時，認識到科技的發展都具有兩面性．

教學片段2：拓展延伸——公道自在科技

師：在中國科技館華夏之光展廳，有個神奇的杯子——公道杯！被譽為是盛酒時最公道的杯子．現在我們用液體壓強和大氣壓的知識來探究一下公道杯的原理——虹吸現象．

學生活動：觀看公道杯的視頻動畫，了解玄機．

如圖1(a)所示，杯中液面低于通道頂部時，杯中的液體不會有任何變化；如圖1(b)所示，一旦液面高于通道頂部后，由于虹吸原理，杯中的水會傾瀉一空．虹吸之所以能夠把水完全“吸”出來，是液體壓強和大氣壓強共同作用的結果．我國古代很早就將虹吸原理應用到了生活之中，除了公道杯外，早在東漢末年就出現了灌溉用的渴烏．

圖1 公道杯原理圖

師：用公道杯盛酒時，只能淺平，不可過滿，否則，杯中之酒便會全部漏掉，一滴不剩，“滿招損，謙受益”，是對公道杯最真實的寫照．希望同學們走上社會后為人做事都要講求公道，不可貪得無厭．

特別指出一點，公道杯并不是連通器哦！現代水利建設者運用虹吸原理排出河水、湖水等，節約了機械設備的使用量與電能的消耗，有效解決了很多問題．我們在日常生活中每天都會用到虹吸原理，就是抽水馬桶！

設計意圖：虹吸不屬于初中教材的內容，但在小學科學課上有相關介紹，學生對此很感興趣．在實際教學中，很多教師在連通器一節授課時，用公道杯以魔術的形式引入課題，結尾揭秘原理經常說成是連通器，這是欠妥的．所以筆者是在學完連通器和大氣壓強后，以公道杯作為拓展延伸去探究學習虹吸原理，在拓展知識的同時讓學生進一步體會到了物理學中的人生哲學，對學生進行了品德教育．

2.2 了解現代科學成就厚植愛國主義情懷

我國現代科學技術飛速發展，蛟龍號載人潛水器突破7 000 m深度、神州號和天宮的多次對接、高溫超導體研究等，都能極大地激發學生的愛國熱情，引導學生樂于探究日常用品或新產品中的物理原理，樂于參與觀察、實驗、制作、調查等科學實踐活動，有團隊精神[4]．

“8.3連通器”一節的思政元素教學案例設計如下.

教學片段1：連通器的應用——水塔供水

師：今天我帶來了一個自制的微型水塔．請一位海拔最高的同學來幫我完成這個實驗．觀察在打開水龍頭的時候，會怎么樣？思考水塔是如何給周圍建筑供水？

生：水塔和自來水管組成連通器，在打開水龍頭的時候，水塔中的水和這個液面不相平，水就要流出來．

師：如果忘記關閉水龍頭，會怎么樣呢？

生：不斷地流出來．

師：那流到什么時候為止？

生：和液面相平．

應用SPSS 17.0軟件進行統計學分析，病毒載量經Log轉換，計量數據用均數±標準差表示，多組間均數比較采用單因素方差分析，進一步LSD-t(方差齊)或Games-Howell檢驗(方差不齊)進行多組均數的兩兩比較，P<0.05為差異有統計學意義。采用向后-條件逐步回歸方法，進行二元多因素Logistic回歸分析，檢驗標準α入=0.05，α出=0.1，篩選預測指標，建立回歸模型，評估模型擬合優度和預判準確度。

設計意圖：自制水塔讓學生對習以為常的自來水到底是怎么實現“自來”的原理有了直觀的認識，同時喚起學生的節水意識．

教學片段2：連通器的應用——船閘

師：好，大家可能有些累了，我們來欣賞一下祖國的大好河山．同學們知道這是哪里，有同學去過沒有？

生：三峽！

師：三峽夔門風景，高峽平湖美如畫！下面我們一起乘坐高峽平湖號游輪到擁有多項世界之最的三峽游覽一番．

三峽大壩的建成，極大地緩解了我國電力資源緊張的問題．但大壩上下游落差高達113 m，我們的高峽平湖號游輪怎么才能通過三峽大壩呢？難道我們要給游輪插上翅膀，飛過去嗎？來看工程師們怎么解決這個問題的．

生(觀看圖片)：原來，為了能讓船只順利通過，在大壩旁邊修建了船閘和升船機．

師：下面我們一起認識一下船閘是怎樣工作的．我們先來研究一下船由下游駛往上游的工作過程．我替大家播放視頻，請一位同學來同步解說工作過程．請一定說到哪些部分構成了連通器．

學生(觀看視頻)：三峽大壩的兩大“秘密武器”——五級船閘與超級升船機．3 000 t以上的大輪船通過5級船閘過三峽大壩．3 000 t以下小船，可以通過升降機快速通過三峽大壩．

師：“大船爬樓梯，小船坐電梯”！震撼不？5級船閘和超級升降機是我國強大的科技設計和制造能力最直觀的展現．

師：世界上規模最大的船閘是中國制造，那大家猜最早的船閘是哪國的？

師：同樣是中國！有多早呢？秦始皇三十三年(公元前214年)開鑿靈渠,設置陡門，陡門就是閘門，距今已經2 000多年了．

設計意圖：三峽大壩是目前世界上最大的水利樞紐工程，許多工程設計指標都大大突破了世界水利工程的紀錄．通過對三峽工程的了解，可以讓學生對多級船閘有進一步的了解，同時對國家強大的建設能力自豪不已，厚植愛國主義情懷，做到核心素養與德育兩不誤．

2.3 詩詞典籍中的物理感受勞動人民智慧

古人將總結自生活中的物理知識記錄在典籍中代代相傳，才使得科技能發展到現在的水平.從詩詞典籍中找出相關知識，引導學生從生活走進物理，從物理走向社會.

教學片段1：8.6物體的浮沉條件一節的課題引入

師：在對浮力的認識和應用方面，中國古人積累了豐富的實踐經驗．有沒有同學了解古人對浮力的應用，給大家分享一下．

生甲：早在先秦時期，古人就對物體的浮沉有所認識，并在生產實踐中有十分巧妙的應用．在《考工記·矢人》篇中，制造箭矢的“矢人”，利用浮沉判定箭桿質量分布情況，裝設的羽毛大小和位置各有區別，制造出的箭矢在大風中也可以準確命中目標，令人嘆服．

生乙：先秦時期人們不僅能應用浮力定性判定物體質量分布，還能應用浮力定量測定物體的重量．晉代的《符子》一書記載了燕昭王命水官利用水的浮力來測定一頭其重無比的大豬的重量．如果《符子》的記載真實的話，這就是先秦版的曹沖稱象了．

師：感謝兩位同學的精彩分享，本節課我們就一起來探究物體的浮沉條件．

教學片段2：“8.7飛機為什么能上天”

師：唐代大詩人杜甫在典范之作《茅屋為秋風所破歌》中寫到“八月秋高風怒號，卷我屋上三重茅”，請從物理角度解釋一下，秋風是如何把“三重茅”“卷”起的？

學生活動：交流討論，通過從詩詞中發現物理現象，敘述詩人茅屋被秋風所破以致全家遭雨淋的痛苦經歷，領悟詩人的博大胸襟和憂國憂民的崇高思想境界．

設計意圖：從典籍和詩中發現物理現象，進行科學的人文教育滲透，使物理知識生活化和藝術化的同時，激發學生的愛國熱忱，增強學生的民族自豪感．也讓學生體會到物理學的價值是能夠造福人類，從而產生熱愛生活，熱愛科學的情感，提高學習物理的興趣．

2.4 考題中的物理知識發揮習題育人功能

壓強、液體壓強和浮力這幾節因為知識難度大，課堂時間緊，豐富的思政元素難以在課堂教學過程中進行充分挖掘，于是筆者就選取經典試題，將部分知識點以科普閱讀的形式布置成課后作業，發揮習題育人功能．

課后習題：“8.1壓強”一節的思政元素課后習題選取

(2017年北京中考物理)我國古代四大名橋之一的洛陽橋被譽為“福建橋梁狀元”，請學生根據科普閱讀材料，回答下列問題：

(1)經勘測發現某地塊承載能力比較薄弱，如果要在該地塊建筑一座高塔，容易發生局部沉降或坍塌．請你借鑒洛陽橋成功建橋的經驗，提出一個解決方案，并寫出你的理由．

(2)圖2所示為洛陽橋船型橋墩的示意圖，水流在橋墩前一分為二，沿柱面兩側向后流動．

圖2 洛陽橋船型橋墩示意圖

a.請寫出洛陽橋橋墩被設計成船型的優點；

b.請你展開想象，就洛陽橋船型橋墩的設計理念，舉例說明還可應用在哪些方面．

選取意圖：本題基于物理同時滲透技術、工程，重點考查學生的創新思維、設計思維，也體現出了當前改革關注的STEM教育的理念，培養學生的文化認同和國家認同，激勵學生將中華優秀傳統文化發揚光大．

3 結束語

學生的科學素養和思想政治水平的提升，不是表現在單一知識點上，而在于能否融匯貫通，理解其中的關聯，形成系統的知識體系．所以在教學設計時，采用單元教學設計，注重教學內容的整合，幫助學生形成知識結構體系．同時，思政教育設計也應該與單元教學環環相扣，讓學生從多方面、多角度去感受物理知識中蘊含的為人處世的哲理，才能夯實思想基礎，達到物理教學過程與思想政治理論課同向同行，形成協同效應的目的，使學生在提高文化素質的同時，思想素質也得到全面升華．