劉霽華

(江蘇省常州市教育科學研究院，江蘇 常州 213001)

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·名師論壇·

物理教學中顯性科學方法教育研究①

劉霽華

(江蘇省常州市教育科學研究院，江蘇 常州 213001)

本文分析了物理教學中科學方法教育存在的問題，探討了科學方法的教育價值、顯性科學方法教育的實施原則和理念策略，為一線教師的課堂實踐提供參考，并交流了實踐成效.

物理教學；顯性方法教育；教育價值；實施原則；理念和策略

笛卡爾說過：“最有價值的知識，是關于方法的知識”.在物理教學中不僅要幫助學生掌握基本的學科知識，更重要的是幫助學生掌握具有普遍價值的科學方法.教給學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的科學方法，是學生離開學校后，進一步學習和工作的有力工具，是教育給予學生的最具生命力的成果，是物理教育的本質(zhì)要求.

1 問題的提出

新一輪課程改革提倡在物理教學中既要重視知識，又要重視方法，強調(diào)為了學生的終身發(fā)展而教，提出了以學習者為中心的教育理念.課程標準中“過程與方法”維度的提出，使方法教育上升到了與知識同等的地位和高度.科學方法是培養(yǎng)學生自主能力、提升學生科學素養(yǎng)的重要內(nèi)容，其對于物理教育的重要性、對于學生發(fā)展的重要性毋庸置疑.但本輪課改至今已經(jīng)走過了十年，面對物理課堂教學的現(xiàn)實，物理教學中“過程與方法”維度事實上還處于無內(nèi)容、無策略、無意義、無評價的虛化狀態(tài)，如何將科學方法教育目標落實到具體的課堂教學中，還有很多問題有待在實踐中解決，存在的問題如下：

(1) 考試評價機制的制約

由于考試的壓力，一線教師普遍重視物理知識的系統(tǒng)傳授，忽視了對學生進行科學方法教育，導致方法教育的缺失，方法教育處在無目標的“隱性化”狀態(tài).

(2) 傳統(tǒng)教學模式的束縛

物理教學中灌輸式現(xiàn)象還很常見，部分一線教師知道方法教育對于學生長遠發(fā)展的重要性，有時會關注物理思想方法，但其教學方式一般都是以隨意性的“告訴”為主，學生的方法學習缺少過程性，知識與方法缺少融合，方法教育只是“授之以魚”，處于無策略的“簡單化”狀態(tài).

(3) 教學理念理解的偏差

教師在教學中生搬硬套各種新學習模式，導致課堂教學貌似氣氛活躍,但在熱鬧的形式下,缺乏實質(zhì)性內(nèi)容,課堂變成教師和優(yōu)生共同表演的“舞臺”，這樣的課堂中開展的知識與方法學習，一般按照教師事先安排好的操作程序按部就班進行，實質(zhì)只有新課程理念的軀殼，學生學習的自主性、獨立性、創(chuàng)造性被忽視，方法教育處于無內(nèi)涵的“程式化”狀態(tài).

(4)科學方法理論功底的欠缺

科學方法的系統(tǒng)性、全面性，應用條件的合理性、準確性，建立過程的概括性、人文性，對于許多教師來說都是比較生疏的內(nèi)容.問卷調(diào)查表明：一線教師對于與解題中涉及的物理方法了解比較多，但對于蘊藏在物理學科中的思維方法了解較少，缺乏顯性方法教育的課程資源，方法教育如同無源之水、無本之木，與學生的學習過程難以融合，處于隨意性的“邊緣化”狀態(tài).

2 物理教學中顯性科學方法教育探討

2.1 科學方法的教育價值

價值引領，是推進課堂教學改革的原動力，那么實施顯性方法教育可以給我們的課堂帶來怎樣的改變，具有怎樣的教育價值？筆者通過課堂觀察、學生問卷調(diào)查，發(fā)現(xiàn)顯性方法教育帶給課堂進程、帶給學生學習的改變是多元的：課堂內(nèi)涵豐富，學生思維活躍，學生不僅理解了知識，也理解了過程，促進了學生的自主學習，學習信心提高，我們在實踐中認識到顯性方法教育具有以下的教育價值.

(1) 引導建構，促進生成

方法的遷移可以引領新的知識和過程的生成，實現(xiàn)意義建構.如在學習“簡諧運動”一節(jié)時，如果我們直接告訴學生彈簧振子的定義，學生可能只是“知其然、不知其所以然”，如果在情境中引導同學分析影響振動的各種因素，然后問學生：我們過去如何開始研究的？這時就自然地遷移出“理想化模型”的物理方法，在這一方法引領下，彈簧振子概念的建立就變得自然而然了.再如在“安培力”的學習中，學生根據(jù)B與L垂直時F=0、B與L平行時F=BIL，獲得了B與I成任意角度時的一般結果：F=BILsinθ.如果就此結束，那么學生獲得的只是一個生冷的公式.但是如果我們關注其中生成的“從特殊到一般”思想方法，并將其顯性化，課堂教學的效果則截然不同，這個方法對后續(xù)學習起到了引導作用，按照這一思想方法我們應該怎樣研究安培力的方向？學生自然提出：讓通電導線垂直放在磁場中，“從特殊到一般”的思想方法引領了左手定則的學習，課堂教學變得流暢、水到渠成，學生的學習是一種意義的構建，也得到了審美的滿足.

(2) 體驗過程，加深理解

對知識進行歸納是加深理解的重要方法，而新知識的建構過程中蘊含物理思想方法的歸納，可以全面提升對知識的理解，之所以稱之為提升而不是加深，是指方法的歸納會使學習上升到全新的高度，讓學生站在更高的層次上統(tǒng)攬全局，常能使學生領略“登上山峰”之感.如學習“安培力”后歸納出的“從特殊到一般”思想方法提升了學生對所學知識的理解，這種提升不是記憶層面的，而是思想層面的，達到化分立為整體、變表象為實質(zhì)的功效.

(3) 高屋建瓴，形成觀念

科學方法的顯性化教育，不僅要關注運用這些方法認識自然、解決問題，還應該關注科學方法所包含的哲學思考.站在物理思想的高度審視物理方法，實施物理方法教育，賦予方法以靈魂，引領物理學習從技能和記憶的學習上升到觀念和審美的高度，促進了學生對方法的領悟，提升了學科的魅力.在“用牛頓定律解決問題(2)”一節(jié)中，教材分析了平衡狀態(tài)、超重與失重、落體與拋體的三種狀態(tài).有的老師認為這節(jié)是“用牛頓運動定律解決問題(1)”的延續(xù)，就是為了多幾種解題方法，其教學過程也是波瀾不驚.其實本節(jié)內(nèi)容有著統(tǒng)領高中物理教材必修1的意義，即靜力學、運動學、動力學是內(nèi)在統(tǒng)一的，他們統(tǒng)一于牛頓運動定律，在本節(jié)教學后指出：平衡狀態(tài)、拋體運動、超重失重都是在牛頓定律支配下的特殊狀態(tài)，這是物理世界的“統(tǒng)一和諧”的表現(xiàn)，學生在習得知識的同時，形成了物理觀念，提升了對物理的理解——物理學不僅是有用的，而且是簡潔和諧的！

2.2 顯性科學方法教育的實施原則

生搬硬套、機械模仿是實踐研究開始階段教師經(jīng)常出現(xiàn)的現(xiàn)象.一方面反映了教師對這種課型的認識和理解還不到位，另一方面也需要關注這種課堂的實施原則.與所有教學方法一樣，這種教學方法不是普遍適用的，教學中除了要關注教材、學生這兩方面因素做到因材施教外,我們在實踐中還總結了以下幾個原則：

(1) 生成性原則

科學方法教育不是課堂的點綴、也不是強加給課堂的，更不應成為課堂的負擔，它是在學習中與知識共同生長、和諧生成的，只有這樣才能激發(fā)學生學習興趣，體現(xiàn)培養(yǎng)學生思維能力的價值.

(2) 適切性原則

對于不同的教學內(nèi)容、不同的課型，方法可能是遷移過來的，先于問題解決；方法也可能是問題解決中形成的或歸納得到的，所以顯性化的方法教育并沒有一成不變的模式，教師必須根據(jù)教學材料和學生的具體情況制定方法教育的目標，從而進行每一節(jié)課的教學設計.學生能否接受、當前是否需要，是教學設計之初首先要考慮的問題.物理方法是紛繁多樣的，而實施顯性化的方法一定是對本節(jié)課的認識過程起重要作用的方法，這樣才能體現(xiàn)方法教育“畫龍點睛”、“啟迪智慧”的效果.知識與方法是和諧統(tǒng)一的，但知識是方法的載體，方法為知識學習明晰了方向，脫離知識的方法教育不是顯性方法教育的本意，也會脫離課程的三維目標，顯性化的方法學習應該是簡單明了的、循序漸進的、對知識的掌握有價值的.

(3) 情境化原則

科學方法特別是一些操作性的科學方法，是和方法使用的過程和情境分不開的，脫離情境的說教則會背離方法教育顯性化發(fā)展思維、形成理念、積淀素養(yǎng)的目的，導致方法學習的異化.比如高中物理實驗中常常會提到“簡單性原則”這一科學思想，但如果老師在教學中單純強調(diào)這一思想，則對學生猶如空話，但是放在“探究牛頓第二定律”“平衡摩擦力”“小車質(zhì)量遠大于鉤碼質(zhì)量”的情境中探討，學生對方法則會“豁然開朗”、對知識的理解也得到了升華.

(4) 主體化原則

方法教育同樣應該以學生為主體，在充分發(fā)揮教師的主導作用的前提下，引導學生主動探索物理知識，總結科學方法，顯性化的方法教育要給學生以主動參與思考、實踐的機會，以體現(xiàn)學生的主體性，切忌為了講方法而滿堂灌.在課堂教學中，我們堅持學生優(yōu)先、學習中心的立場，采用了如下實施路徑：情境引發(fā)(問題)→互動構建(主體)→人文滲透(思想)→和諧統(tǒng)一(邏輯)→應用反饋(評價).情境引起思維、引發(fā)問題，使學生走進真實的物理；互動體現(xiàn)主體、在過程中發(fā)現(xiàn)方法、解決問題，使學生走進真實的學習；人文關注科學之美，體現(xiàn)人文精神，凝練科學思想；和諧要求恰當處理知識與方法的關系，做到邏輯統(tǒng)一、簡潔明了；學以致用，交流反饋學習效果，總結提升認識.

2.3 顯性科學方法教育的理念和策略

(1) “學習即研究”的理念和策略

站在建構主義的立場看，課堂教學過程應該是學生在教師引領下的研究過程，我們在課題的實踐中提出了“學習即研究，研究離不開問題與方法(過程)，對研究方法(過程)和結果要進行評價、質(zhì)疑和運用”的教學思路與行動策略.首先，要落實學習是一種研究，那就要改變過去教師主宰的“一元課堂”的教學方式，研究問題的提出和方法設計應該在教師引領下，由學生提出，落實師生共同建構的“二元課堂”的教學方式.其次，研究離不開問題與方法(過程)，則要求教師和學生在問題解決環(huán)節(jié)，共同研究方案并引申出思想方法.其三，學習不只是接受和獲得知識，學習的過程還需要總結、懷疑和批判，特別是過程與方法的總結與批判，因此對研究方法(過程)和結果要進行評價、質(zhì)疑和運用，體現(xiàn)出對學習本質(zhì)的回歸，也體現(xiàn)出物理教學中對方法教育的顯性化要求.

(2) 以方法為主線的物理教學理念和策略

筆者在《以方法為主線的物理教學》一文中，提出了在課堂實施顯性方法教學的實施原則，為中學實施顯性方法教育提出了初步方案.首先，方法學習與知識學習是統(tǒng)一的，高中物理的科學方法是蘊涵在物理知識之中的，科學方法與學科的知識是相輔相成的，研究、挖掘高中物理知識中的方法教育元素，形成與學科知識目標相適應、與知識教學相融合的方法教育的內(nèi)容，是實施顯性方法教育的基礎.其次，方法主線就是物理內(nèi)容的邏輯意義主線，以方法為主線的教學，不僅是方法學習的需要，也是知識學習的需要.其三，學習者(最初是科學家)總是運用一定的思想方法認識發(fā)現(xiàn)、規(guī)律的，如伽利略運用邏輯推理和實驗方法研究自由落體，從盧瑟福原子結構的發(fā)現(xiàn)、再到玻爾模型的提出，物理學家則運用了模型方法，方法主線是和人類的認知過程是一致的.

(3) 知識與方法統(tǒng)一性的理念和策略

在實施顯性方法教育中，方法教育與知識的掌握過程是一個有的整體,師生的探究活動也是一個有機的整體，在思想方法的引領下提出問題,在探究解決問題中形成知識和方法,在知識掌握的同時實現(xiàn)了方法的掌握，因此實施顯性方法教育，是知識與方法的統(tǒng)一性的必然要求，是對物理學習的本質(zhì)回歸.

3 推廣與績效

我們定期開展了專題研究課、專題講座、專題沙龍等活動，推進顯性方法教育的實踐.通過教學設計——觀課議課——評價反思，改善課堂教學.三年來，我們共開設研究課50余節(jié)，專題沙龍10余次，參加省教研室、中國教育學會、華東六省一市組織的研討會和專家講座5次，在江蘇省高中物理優(yōu)課評比中兩節(jié)顯性方法教育課都獲得一等獎.通過這些活動吸引了大批教師的實踐熱情，促進了課堂教學的轉(zhuǎn)變，提升了物理教學的品質(zhì)，帶動了教師的專業(yè)成長，獲得了省、市物理教育界的認可.

[1] 張憲魁等．物理學方法論[M]．杭州：浙江教育出版社，2007．

[2] 李正福等．從隱性到顯性：物理科學方法教育方式的重要變革[J]．課程·教材·教法，2010，(12)．

[3] 劉霽華．以方法為主線的物理教學[J]．物理教學，2008(8)．

[4] 劉霽華．物理學科有意義教學的實現(xiàn)途徑[J]．物理之友，2014，30(8)．

①本文為江蘇省教育科學“十二五”規(guī)劃重點課題：高中物理顯性科學方法教育課堂的構建研究(批準號：B-b/2013/02/230)的研究成果.

名師簡介：劉霽華，江蘇省特級教師、教授級高級教師，常州市教育科學研究院高中物理教研員，《物理之友》編委，江蘇省教育學會物理教學專業(yè)委員會理事，主要研究高中物理教學.