物理教学融入工匠精神的思考与实践

顾 健，陆建隆

（1.苏州工业园区第十中学，江苏 苏州 215021；

2.南京师范大学教师教育学院，江苏 南京 210097）

一、问题的提出

李克强总理代表国务院在十二届全国人大四次会议上做《政府工作报告》，报告中提出：“鼓励企业开展个性化定制、柔性化生产，培育精益求精的工匠精神，增品种、提品质、创品牌。”工匠精神写入《政府工作报告》引发社会各界的热议，并得到一致认可。工匠精神的缺失造成的主要问题，一是企业追求投资少、周期短、见效快所带来的即时利益，导致产品粗制滥造，质量低劣；二是造成企业短寿。[1]截至2012年，全球寿命超过200年的企业中，日本有3146家，德国有837家，荷兰有222家，法国有196家，而我国企业的平均寿命仅2.5年。培养学生工匠精神是工业发展的迫切需要，也能有力推动创造性人才的培养。

20世纪80年代我国开始推行素质教育，发展至今已经取得丰硕的成果，并得到教育界内外的普遍认可，但仍存在着诸多问题，如学生的总体发展水平不够高，可持续发展能力不够强，迫于升学压力，身心发展受到一定损害，学习能力、创新能力、生存能力、心理素质等不能完全适应社会经济变革的要求，不能很好满足国际竞争的需求等。[2]因此，解决素质教育推行过程中出现的问题，突破教育改革的瓶颈，提高学生核心素养是深化教育改革的一项重要举措。

国务院参事王京生认为要将工匠精神培育与形成融入国民教育体系[3]，从娃娃抓起，从观念抓起，从细节抓起，贯穿到义务教育、基础教育、高等教育、职业教育和成人教育等各层次各阶段教育之中，培养学生专注耐心、精益求精、追求卓越的精神，以此重塑并强化工匠精神的民族基因。

鉴于此，本文对工匠精神进行深入的思考与探讨，挖掘工匠精神富含的教育价值，以期对物理教学融入工匠精神的实践探索有所启示。

二、工匠精神的内涵与发展

物理教学中融入工匠精神，首先要明确工匠精神是什么，知道工匠精神的本质特征。“工匠精神”是一个专有名词。“工”早期表示器物、工艺品，后又可表示工程、作品、工作等；从事于以“工”作为操作对象的人员统称为“工匠”，包含木匠、铁匠、皮匠等，随着社会产业的变革，也成为工程师、工艺师、师傅、实验师等的代名词；“工匠精神”也由原特指工匠身上具备的独特品质转变为在实践过程中融入创新素养、严谨的科学态度，对技艺的精益求精的品质，形成具有社会责任心、甘于奉献的优秀传统文化。基于全球文化的差异性，主要有以中华文化、西方文化为代表的两种观点。

中华文化视域下的工匠精神认为，工匠一般是指从事器物制作的人，如铁匠、木匠等，工匠精神狭义是指凝结在工匠身上、广义是指凝结在所有人身上所具有的，制作或工作中追求精益求精的态度与品质。[4]在整个中华文化发展演进的历史长河中，工匠因其职业的特殊性形成了独具一格的精神特质，主要包括：尊师重教的师道精神、一丝不苟的制造精神、求富立德的创业精神、精益求精的创造精神和知行合一的实践精神。实践过程中熟练的操作技能与理智的创造精神形成职业基本要求与品质，工作中注重严谨细致的态度，追求技艺的精益求精，达到工匠的精神需求，构成技艺与精神和谐统一的人生理想境界。中国古代文化下鲁班和庖丁是对弘扬工匠精神的典型诠释。

西方文化的影响下，工匠精神的内容大致为非利唯艺的纯粹精神、至善尽美的目的追求和对神负责的敬业作风。[5]西方文化使得信徒认为工作的目的不是为了追求个人享乐，而是为了荣耀上帝，因此，不必担心自己的工作过于卑贱或嫩小，虽然人的社会地位有高有低，但是没有贵贱之分，只要认真努力地做好自己的工作，就有可能得到上帝的宠爱。精神力量塑造了典型的工匠精神，是一种人类的信仰，是追求文明进步的不竭动力。

三、物理教学融入工匠精神的教育价值

在初步认识工匠精神的内涵及其发展后，可以发现工匠精神中富含教育元素。物理教学中的工匠精神主要体现在对物理知识获取过程、科学探究过程以及物理问题解决过程等方面精益求精的态度与理念。通过物理教学中师生的双边活动，学生对物理内容熟练掌握，初步形成自身对物理学的理解，具备问题解决的思维能力，拥有精心雕琢、持之以恒的优良品质。物理教学融入工匠精神的教育价值，主要体现在如下三个方面。

（一）工匠精神能够推动STEM教育的实施

20世纪50年代美国科学教育学者最早提出STEM教育，并得到其他国家科学教育者的普遍认同，认为提高国民的科学素养是提升国家综合实力的关键。STEM是科学(Science)、技术(Technology)、工程(Engineering)和数学(Mathematics)四门学科的简称，强调多学科的交叉融合。研究表明,“科—数”整合教育无须“引进”，“科—技”整合教育有将科学教育带上培养“能工巧匠”歧途的风险，“科—工”整合才是最符合我国基础科学教育发展需要的STEM整合类型。[6]科学与工程整合教育要求学生经历科学知识发现的过程，理解其中蕴含的物理知识与科学方法。深入理解物理知识建构的过程，显化科学方法的正确应用，才能对物理知识体系有高阶认识，真正意义上理解基本概念、原理、规律等构成的物理知识体系，提炼知识与技能的精华，迁徙知识与方法应用于相关物理问题的解决，进而实现工程设计中问题解决方案的开发与优化。由此可见，物理教学融入工匠精神的实践过程是物理知识获取和科学方法习得的过程，更是对工程设计的不断改进完善的过程，可以说理论与实践的获得是相互统一的。

（二）工匠精神能够培养学生的核心素养

我国对核心素养的界定为：“学生在接受相应学段的教育过程中逐步形成起来的适应个人终身发展与社会发展的人格品质与关键能力。”[7]核心素养的本质特征与工匠精神的内涵是不谋而合的，物理教学中融入工匠精神为提高学生核心素养提供契机，中学阶段是物理教学的起始阶段，是学生物理思维与科学品质培养的关键时期，是融入工匠精神的重要阶段。科学探究为工匠精神的融入搭建平台，规范的操作步骤可提升实验的成功率，精心设计的实验方案能提高其可操作性，经过学生不断打磨的科技制作凸显作品的精细化。这都要求学生领悟工匠精神的内涵与外延，践行工匠精神理念，体验物理学习的乐趣，丰富学生科学素养的成分。因此，无论是宏观的人类文明社会发展的需要，中观的新课程背景下的中学物理教育目标，还是微观的学生个体生存及职业发展需要，工匠精神融入物理教学是教育发展的趋势。

（三）工匠精神能够正确引导学生的价值观

物理教学融入工匠精神的内容主要有三个层次。低级水平是学生熟悉物理知识，熟练科学操作，熟练度高是该层次的主要表现。学生从扎实的知识基础与娴熟的操作技能中获取物理学习最初的成功体验，认知和感知需求上得到满足，贯穿理论与实践的过程，提升发散思维的品质。中等水平是基于熟练掌握水平的物理内容，学生能够发挥自身的聪明才智，琢磨改进科学探究方案，经历精益求精的科学探究，渗透创新意识的培养。高级水平层次是学生知识与行为的和谐同一，在物理知识与实践能力的培养过程中，寻求真善美的物理文化，进而将工匠精神融入物理教学求真、从善和至美的教育境界，使得工匠精神内化为学生分析问题、解决问题的基本观念。从而，工匠精神与物理教学之间没有隔阂，更不是附属于物理教学，而是物理教学所应达到的内在要求。

四、物理教学融入工匠精神的可行性及教学建议

开展物理教学融入工匠精神的实践，要求准确定位学生领悟工匠精神的教学要求，根据物理学科的特点，笔者主要从四个方面探讨：良好的环境创设能够激发学生对工匠精神的追求；具备工匠精神的意识，要求学生时刻保持工匠精神特有的精益求精的创造精神;体会研究物理问题过程中实现追求工匠精神的方法要领；经历动手操作训练工匠的娴熟技能。四个方面的内容为融入工匠精神相互贯通，互补促进学生对工匠精神的理解，最终品味、提炼、转化工匠精神为学生内部的精神需求，植根于学生对生活态度的重要组成部分。

（一）努力营造良好环境，创造工匠之坊

中科院院士、清华大学物理系朱邦芬教授认为“杰出的科学人才主要地不是课堂教出来的，而是一个好的综合环境的结果，教师和学生都要为建设好的环境做贡献”[8]。师生是学校教育的主要组成部分，营造融入工匠精神的良好环境，使得工匠精神深入人心。良好的环境包括多个要素：一是优秀的学生聚集探讨物理问题、科学探究的优化等，同龄人的相互激励，能够激发他们终身受益的智慧、理想和人格，隐性渗透工匠精神。二是学生要有追求真理的科学态度和持久的恒心，工匠精神的融入是一个持续的过程，需要学生献身科学，要求师生共同培育。三是学生拥有自主的学习空间，给予学生一定的思维空间，能够激发学生潜力，为精益求精的科学态度形成强有力的支撑。四是国际化的视野，基于国际化的视角研究问题，关注前沿的国际学术动态，为问题的解决、优化提供思路，为工匠精神的实践激发灵感。创造工匠之坊，环境的渲染能够激发学生对工匠精神的追求，感受物理内容的逐步完善、细化、凝练的美感。

（二）工匠精神的心理追求是融入过程的关键

只有深刻认识弘扬工匠精神的重要性，才能自发地产生对工匠精神的认同感。引入教学用科学史，包括科学史故事、科学思想史和科学史观，孕育学生工匠之心。物理教学中挖掘物理课程标准、物理教材的丰富资源，设计教学用科学史的教学内容，启发学生具有追求工匠精神的积极心态。科学史故事是以科学故事的形式编述的科学发展历史，是从多样的角度、丰富的侧面描述的科学史情节的系列，使得工匠精神更具生态化和情境化，增强了物理教学的趣味性。例如在学习电磁感应时，介绍法拉第发现电磁感应现象的曲折历程，他的持之以恒的精神让实验设计方案不断改进。法拉第是雕琢“物理知识”的工匠，对待科学一丝不苟的态度，使得物理理论的发展系统化、科学化。以高中物理中伽利略与运动理论的物理学史为例，伽利略研究“自由落体运动”的过程涉及丰富的科学思想史，使得工匠精神的融入有本可依。首先通过思想实验采用归谬法批判了亚里士多德的错误观点“重物比轻物下落得快”，进一步证明应该通过实验来论证观点，从而伽利略首创了“科学实验法”，采用“冲淡重力”的思维方法解决自由落体下落速度快的问题，提高实验的可操作性，最后使用理想化方法得出正确结论。从伽利略对自由落体定律研究的全过程可以发现，这是一个不断完善、精益求精的过程，他结合实验和数学，既注重逻辑推理，又依靠实验检验，构成一套完整的科学研究方法。由于科学史观是对科学史的哲学思考，影响人们对科学及其发展的基本看法和态度，对教师和学生的认知水平和理论功底具有很高的要求。

（三）发挥科学探究优势，显化工匠之艺

物理是一门以实验为基础的科学学科，科学探究是物理教学的重要内容，经历科学探究能够加深学生对物理知识的理解，提高学生的动手能力。针对科学探究过程出现的问题，学生根据已有的物理知识，思考、论证和实践解决方案，有效锻炼问题解决能力。问题解决的过程是工匠精神的充分体现，显化问题解决的方法，合理迁移陌生问题的解决，提高学生的科学素养，也是物理教学中融入工匠精神的美好归宿。下面以初中物理复习教学《弹力重力摩擦力》的教学片段为例，简述如何发挥科学探究的优势，有效融入工匠精神。

（1）情境设计

实验：探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关

器材：木块、弹簧测力计、木板、棉布、毛巾、砝码

（2）实验设计

根据图1所示实验方案，完善实验表格设计（见表1），进行实验并记录相关数据。

设计意图

根据表中第一行提供的信息进行表格的完善，学生回忆利用控制变量法设计的探究过程。基于任教班级实际情况的认识，提供表头信息降低学生的回答难度，采用填表的形式梳理影响滑动摩擦力大小的因素。要求学生回答设计思路，明确控制变量法的准确应用。在完善后的表格中给出实验数据，提问学生如何分析实验数据得出结论？得出什么结论？教师规范学生对实验结论的陈述，加深学生对影响滑动摩擦力大小的两个因素的理解。

（3）问题设计

请你评价该装置进行实验时的优缺点?如何将实验改进从而克服这些问题呢？并请演示操作（投影学生演示实验）。

设计意图

根据初始实验出现的问题，引导学生尝试改进（如图2），培养精益求精的科学品质，渗透学生工匠精神。学生回答该问题时往往不易表达清楚，会直接比画如何操作，可顺水推舟让学生演示实验。

教师评价学生演示实验的操作情况，及时肯定实验中的规范操作或纠正错误表现，如弹簧测力计要水平拉动，白纸要按在桌面抽出等。然后要求学生分组完成测量白纸与木块、棉布与木块间的滑动摩擦力大小。

（四）依托综合实践活动，训练工匠之技

2000年6月，教育部正式发文要求综合实践活动正式成为我国中小学课程体系的组成部分。由于综合实践活动课程具备综合性、自主性、生成性、探究性和开放性等性质，可以培养学生几种关键能力：创造性思维能力、搜集与处理信息的能力、组织与规划能力、合作能力、沟通与表达能力、观察能力、动手操作能力和自我反思与管理能力等。[9]依托综合实践活动培养工匠精神，结合学生的认知特点，完成形式多样的活动任务，利用表现性评价引领工匠精神的融入。物理教材为教师教学提供参考，为教学过程的设计提供素材。

表1 实验记录表格

图1 初始实验方案

图2 优化的实验方案

以苏科版初中物理教材为例，开设综合实践活动专题。初中物理教学中组织综合实践活动的关键是尊重物理教学本身的学科特点和已有的成功教学方式，根据适当的教学内容，立足于解决实际问题。[10]笔者在“设计、制作一个机械模型”专题时，根据学生实际情况，修改并完善活动主题，确定为“设计、制作一个杆秤”。要求学生采用日常生活物品，小组合作分工完成任务，基于融入工匠精神的视角，评价项目主要有：（1）杆秤是否符合设计要求，是否满足杆秤的基本特征，是否具备设计样图；（2）杆秤的设计是否新颖，包括配件取材是否合理、设计美观程度等；（3）杆秤的工艺水平，包括称量精度、质量优劣等；（4）小组成员的分工是否明确，是否具备合作行为等。

学生交流展示工作成果，协调统一评分标准，相互指出制作杆秤过程中出现的问题以及改进的方法，评选出优秀作品。

[1]谢京辉.打造制造强国需要“四种精神”[N].解放日报，2016-05-10（10）.

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[3]王京生.工匠精神三论[N].中国文化报，2016-05-10（3）.

[4]李宏伟，别应龙.工匠精神的历史传承与当代培育[J].自然辩证法研究，2015（8）：54-59.

[5]肖群忠，刘永春.工匠精神及其当代价值[J].湖南社会科学，2015（6）：6-10.

[6]唐小为，王唯真.整合STEM发展我国基础科学教育的有效路径分析[J].教育研究，2014（9）：61-68.

[7]钟启泉.基于核心素养的课程发展：挑战与课题[J].全球教育展望，2016（1）：3-24.

[8]朱邦芬.如何学习知识——从一所高中和一个大学物理系的成功谈起[J].教育科学文摘，2014（4）：54-55.

[9]万伟.综合实践活动课程关键能力的培养与表现性评价[J].课程·教材·教法，2014，34（2）：19-24.

[10]朱祥.综合实践活动与初中物理教学的有效整合[J].中学物理教学参考，2011，40（10）：53-55.