基于ADDIE模型的熱學(xué)課程思政教學(xué)案例研究*

邱 迪 孔紅艷

(陜西師范大學(xué)物理學(xué)與信息技術(shù)學(xué)院 陜西 西安 710119)

1 引言

新時(shí)代是“育新人”的時(shí)代,如何將學(xué)科課程與課程思政同心同向同行,形成培育新人的合力,是新時(shí)代背景下廣大教師需要思考的問題.2020年5月,教育部出臺(tái)了《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》[1](下稱《綱要》),為各高校推進(jìn)課程思政建設(shè)明確了重要內(nèi)容和總體目標(biāo).課程思政并非思政課程,而是將思政元素恰當(dāng)、合理地融入在教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)流程中.因此,深入挖掘知識(shí)的思政元素,將思想政治教育融入到課堂教學(xué)中的各個(gè)環(huán)節(jié),是實(shí)現(xiàn)“為黨育人,為國(guó)育才”目標(biāo),進(jìn)行課堂教學(xué)革命的必要手段.

熱學(xué)課程是物理學(xué)專業(yè)本科生的重要基礎(chǔ)課之一,與力學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)等課程聯(lián)系十分緊密.熱學(xué)課程自身可供挖掘的思政元素相當(dāng)之多,如科學(xué)探究史、熱學(xué)與工業(yè)生產(chǎn)、軍事科技及生態(tài)文明建設(shè)等.本文以《綱要》為依據(jù),基于ADDIE模型設(shè)計(jì)“熱力學(xué)第二定律”思政教學(xué)案例,實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生價(jià)值觀、人生觀、世界觀的引領(lǐng)與塑造,為廣大高校物理教師開展熱學(xué)思政教學(xué)提供參考與建議.

2 ADDIE模型

2.1 ADDIE模型與物理教學(xué)

ADDIE 模型起初是由美國(guó)佛羅里達(dá)州立大學(xué)的教育技術(shù)研究中心以輔助軍方培訓(xùn)為目的設(shè)計(jì)的模型,后經(jīng)改善,成為了20世紀(jì)80年代以來教育技術(shù)教學(xué)設(shè)計(jì)的重要方法論[2].近年來,ADDIE模型在我國(guó)物理教學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用頻率逐漸增加,文獻(xiàn)[3]利用ADDIE模型探究了“楊氏模量實(shí)驗(yàn)”的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)微課程設(shè)計(jì),提高了物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)效;文獻(xiàn)[4]、文獻(xiàn)[5]也利用ADDIE模型,從分析(analyze)、設(shè)計(jì)(design)、開發(fā)(develop)、實(shí)施(implement)、評(píng)估(evaluate)5個(gè)階段分別進(jìn)行了初中與高中的物理單元教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐,為中學(xué)物理教師提供更為清晰的單元教學(xué)設(shè)計(jì)思路.新冠疫情以來,不少學(xué)者及教師也常利用ADDIE模型設(shè)計(jì)線上與線下的混合式教學(xué),為教師開展物理混合式教學(xué)提供操作手段.

2.2 基于ADDIE模型的課程思政教學(xué)設(shè)計(jì)流程

ADDIE模型在運(yùn)籌學(xué)[6]、概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)[7]等高校理工學(xué)科課程思政的探索與實(shí)踐研究上也多有應(yīng)用.可見,其流程的規(guī)范性可引導(dǎo)課程思政教學(xué)的實(shí)施,優(yōu)化思政教學(xué)的邏輯結(jié)構(gòu),繼而形成科學(xué)的思政教學(xué)體系,基于ADDIE模型的課程思政教學(xué)設(shè)計(jì)思路如圖1所示.

圖1 基于ADDIE模型的課程思政教學(xué)設(shè)計(jì)流程圖

3 基于ADDIE模型的“熱力學(xué)第二定律”思政案例

3.1 明確教學(xué)目標(biāo)

從知識(shí)內(nèi)容與學(xué)科特點(diǎn)和核心素養(yǎng)與育人價(jià)值對(duì)“熱力學(xué)第二定律”內(nèi)容進(jìn)行剖析如下:

(1)知識(shí)內(nèi)容與學(xué)科特點(diǎn):熱力學(xué)第二定律上承熱力學(xué)第一定律與卡諾熱機(jī),下啟熵的物理意義與熵增原理,是物理學(xué)專業(yè)學(xué)生打好專業(yè)基礎(chǔ)的關(guān)鍵知識(shí).此外,本節(jié)內(nèi)容涉及分析綜合、類比推理、反證思想等科學(xué)方法,抽象程度較高,對(duì)學(xué)生的科學(xué)思維水平提出較高要求.

(2) 核心素養(yǎng)與育人價(jià)值:通過熱力學(xué)第二定律與工業(yè)科技、生產(chǎn)生活的融合,傳遞科學(xué)觀、認(rèn)識(shí)論、實(shí)踐論等思政意識(shí),提高學(xué)生的科學(xué)探究熱情與愛國(guó)主義情懷,具體指標(biāo)如表1所示.

表1 熱力學(xué)第二定律核心素養(yǎng)與育人價(jià)值目標(biāo)

3.2 設(shè)計(jì)思政元素融合點(diǎn)

設(shè)計(jì)階段是開展思政教學(xué)過程中至關(guān)重要的環(huán)節(jié),教師挖掘知識(shí)蘊(yùn)含的思政元素,并選擇合適的思政素材,思政元素與素材挖掘如表2所示.

表2 熱力學(xué)第二定律思政元素與素材挖掘

將思政素材與知識(shí)相結(jié)合,形成思政教學(xué)片段.就“熱力學(xué)第二定律”而言,設(shè)計(jì)如下思政元素融合點(diǎn):

(1)科學(xué)方法與課程設(shè)計(jì)融合

以卡諾、焦耳等人的實(shí)驗(yàn)為背景信息,向?qū)W生展示科學(xué)探索從理論到實(shí)踐,再到理論的循環(huán)辨證過程,激發(fā)學(xué)生科學(xué)探究的興趣與熱情.

(2)工業(yè)科技與問題驅(qū)動(dòng)融合

以“工業(yè)上如何提高熱機(jī)效率”為問題,引導(dǎo)學(xué)生分析熱機(jī)效率公式,結(jié)合實(shí)際得出開爾文表述.從逆循環(huán)的角度分析制冷系數(shù)的極限,得到克勞修斯表述,以問題驅(qū)動(dòng)學(xué)生思維不斷發(fā)展.

(3)生態(tài)文明理念與知識(shí)內(nèi)容融合

以熱污染為話題,討論“怎樣在熱力學(xué)第二定律允許的范圍內(nèi)提高熱機(jī)效率,減少熱污染”,弘揚(yáng)綠色環(huán)保理念.學(xué)生領(lǐng)悟到學(xué)習(xí)科學(xué)文化知識(shí)對(duì)生態(tài)治理、環(huán)境保護(hù)的重要性,激發(fā)環(huán)保意識(shí)與愛國(guó)情懷.

3.3 開發(fā)思政教學(xué)案例

(1)導(dǎo)入階段思政案例開發(fā)

導(dǎo)入階段融入焦耳等人的科學(xué)探究歷史,讓學(xué)生體會(huì)科學(xué)發(fā)展的艱辛,引導(dǎo)學(xué)生從方向性角度研究熱力學(xué)過程,設(shè)計(jì)案例(1)如表3所示.

表3 設(shè)計(jì)案例(1)

(2)新課講授思政案例開發(fā)

本階段融入工業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)思想方法等思政元素,將知識(shí)內(nèi)容劃分為三個(gè)部分,以問題驅(qū)動(dòng)學(xué)生的思維發(fā)展,“開爾文表述”新課講授思政案例(2)開發(fā)如表4所示.

表4 設(shè)計(jì)案例(2)

“克勞修斯表述”的講述中融合科學(xué)思想方法,從制冷系數(shù)極限的角度出發(fā),引導(dǎo)學(xué)生分析制冷系數(shù)、外界對(duì)系統(tǒng)做功、熱量傳遞三者之間的關(guān)系.

融入工業(yè)生產(chǎn)和生活實(shí)際中的熱量傳遞,特以空調(diào)為例,分析熱量從低溫傳遞到高溫時(shí)有何“其它影響”,進(jìn)而得出熱力學(xué)第二定律的克勞修斯表述,設(shè)計(jì)案例(3)如表5所示.

表5 設(shè)計(jì)案例(3)

(3)拓展講授思政案例開發(fā)

以“兩種表述的相互驗(yàn)證”為拓展內(nèi)容,利用“反證法”證明開爾文表述與克勞修斯表述的等價(jià)性,設(shè)計(jì)思政案例如表6所示.

表6 拓展講授思政案例

(4)課后作業(yè)與探究活動(dòng)思政案例開發(fā)

結(jié)合前期思政元素分析與素材選取,設(shè)計(jì)“熱力學(xué)第二定律”課后階段的作業(yè)與探究活動(dòng)如表7所示.

表7 課后作業(yè)與探究活動(dòng)思政案例

3.4 實(shí)施思政教學(xué)

本案例中以熱力學(xué)第二定律為知識(shí)載體,開展了基于Blackboard平臺(tái)的熱學(xué)課程思政混合式學(xué)習(xí).從課前預(yù)習(xí)—課中講授—課后復(fù)習(xí)3個(gè)階段上,按照案例所述實(shí)現(xiàn)知識(shí)傳授、價(jià)值塑造、素養(yǎng)提高三位一體的教學(xué)目標(biāo),在提升學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的同時(shí),實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生價(jià)值觀的引領(lǐng).

3.5 多元評(píng)價(jià)熱學(xué)思政教學(xué)

實(shí)際上,對(duì)思政教學(xué)效果的評(píng)價(jià)是對(duì)學(xué)生情感、態(tài)度及其價(jià)值觀的評(píng)估.文獻(xiàn)[8]在早提出將對(duì)學(xué)生價(jià)值觀的評(píng)價(jià)與教育目標(biāo)學(xué)中的情意領(lǐng)域聯(lián)系起來,倡導(dǎo)任課教師采用觀察、訪談、句子完成、問卷等方法實(shí)施評(píng)價(jià).文獻(xiàn)[9]也提出要“強(qiáng)化完善立德樹人多元評(píng)價(jià)”,強(qiáng)調(diào)各維度指標(biāo)及觀測(cè)點(diǎn)的設(shè)定需充分考慮學(xué)生身心發(fā)展的階段性特征和關(guān)注個(gè)體的綜合發(fā)展和進(jìn)階表現(xiàn)等.結(jié)合物理學(xué)科特點(diǎn),文獻(xiàn)[10]提出將物理學(xué)科具體劃分成9個(gè)具體的德育目標(biāo),即學(xué)科理解、學(xué)科思想、審美情趣、科學(xué)態(tài)度、科學(xué)探究、創(chuàng)新發(fā)展、科技倫理、生命感悟和社會(huì)責(zé)任.根據(jù)“熱力學(xué)第二定律”知識(shí)內(nèi)容,開發(fā)如下評(píng)價(jià)方式和工具:

(1)觀察評(píng)價(jià)

教師需提前設(shè)計(jì)觀察內(nèi)容和評(píng)價(jià)等級(jí),本節(jié)內(nèi)容的觀察評(píng)價(jià)工具如表8所示.

表8 熱力學(xué)第二定律觀察評(píng)價(jià)工具

(2)問卷評(píng)價(jià)

針對(duì)具體知識(shí)蘊(yùn)含的思政元素和育人目標(biāo),編制半開放式問卷,要求學(xué)生在學(xué)習(xí)知識(shí)后作答.面對(duì)題目,學(xué)生將內(nèi)心情感、態(tài)度、需要、價(jià)值觀等情境因素投射到反應(yīng)之中,方便教師進(jìn)行評(píng)價(jià).本節(jié)內(nèi)容問卷評(píng)價(jià)工具如表9所示.

表9 熱力學(xué)第二定律問卷評(píng)價(jià)工具

4 結(jié)束語

本文以“熱力學(xué)第二定律”為例,利用ADDIE分析教學(xué)目標(biāo),設(shè)計(jì)思政元素融入點(diǎn),開發(fā)熱學(xué)課程思政教學(xué)案例,為開展熱學(xué)課程思政教學(xué)提供經(jīng)驗(yàn).熱學(xué)課程思政教學(xué)應(yīng)始終堅(jiān)持以立德樹人為導(dǎo)向、價(jià)值塑造和提升能力為目標(biāo),以期讓學(xué)生在學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)的同時(shí),在情感領(lǐng)域和價(jià)值追求上產(chǎn)生共鳴.由于“育人”絕非一日之功,而是一個(gè)日積月累的過程,所以對(duì)于如何更加有效地開展課程思政教學(xué)以及定量地對(duì)學(xué)生價(jià)值塑造進(jìn)行科學(xué)評(píng)價(jià),均是日后我們需要研究的重點(diǎn)課題.