薛鈺康

(蘇州工業(yè)園區(qū)星海實(shí)驗(yàn)中學(xué) 江蘇 蘇州 215021)

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國內(nèi)初中物理教材中物理學(xué)史呈現(xiàn)的比較研究

薛鈺康

(蘇州工業(yè)園區(qū)星海實(shí)驗(yàn)中學(xué) 江蘇 蘇州 215021)

義務(wù)制教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)提出要提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng).科學(xué)素養(yǎng)應(yīng)該包括理解基本科學(xué)觀點(diǎn)、理解科學(xué)方法、科學(xué)精神.要實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，必須從物理學(xué)史中去汲取營養(yǎng).筆者通過比較國內(nèi)各個(gè)版本的教材，建議編寫者要重視物理學(xué)史在教材中的合理呈現(xiàn).

科學(xué)素養(yǎng) 物理學(xué)史 科學(xué)方法 科學(xué)精神

恩格斯曾經(jīng)明確地說,“我們根本沒有想到要懷疑或輕視‘歷史的啟示’；歷史就是我們的一切，我們比任何一個(gè)哲學(xué)學(xué)派，甚至比黑格爾，都更重視歷史.”義務(wù)制教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)中,課程基本理念的第一條是“面向全體學(xué)生，提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)”，其詮釋是：以學(xué)生終身發(fā)展為本，以提高全體學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)為目標(biāo)，為每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)與發(fā)展提供平等機(jī)會(huì)，關(guān)注學(xué)生的個(gè)體差異，使每個(gè)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的潛能得到發(fā)展.我們特別注意到“以提高全體學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)為目標(biāo)”.那么科學(xué)素養(yǎng)指的是什么呢？百度百科：國際上普遍將科學(xué)素養(yǎng)概括為3個(gè)組成部分，即對(duì)于科學(xué)知識(shí)達(dá)到基本的了解程度；對(duì)科學(xué)的研究過程和方法達(dá)到基本的了解程度；對(duì)于科學(xué)技術(shù)對(duì)社會(huì)和個(gè)人所產(chǎn)生的影響達(dá)到基本的了解程度.美國學(xué)者米勒認(rèn)為，公眾科學(xué)素養(yǎng)由相互關(guān)聯(lián)的3部分組成：科學(xué)知識(shí)、科學(xué)方法和科學(xué)對(duì)社會(huì)的作用.歐盟國家科學(xué)素質(zhì)調(diào)查的領(lǐng)導(dǎo)人J·杜蘭特認(rèn)為，科學(xué)素養(yǎng)由3部分組成：理解基本科學(xué)觀點(diǎn)、理解科學(xué)方法、理解科學(xué)研究機(jī)構(gòu)的功能.因此，學(xué)習(xí)物理學(xué)不僅僅是學(xué)習(xí)物理的知識(shí)，也包括物理科學(xué)方法、科學(xué)精神的綜合科學(xué)素養(yǎng)的過程.物理科學(xué)方法與精神來源于哪里？來源于物理科學(xué)發(fā)展史.一部物理學(xué)史就是一部物理科學(xué)方法與精神的歷史.北京大學(xué)郭奕玲教授說過：通過物理學(xué)史的學(xué)習(xí)，不但能增長見識(shí)，加深對(duì)物理學(xué)的理解，更重要的是可以從中得到教益，得到啟示，開闊眼界，從前人的經(jīng)驗(yàn)中吸取營養(yǎng)，用以指導(dǎo)我們的工作，使我們少走彎路.

那么，義務(wù)教育物理課本中提供給學(xué)生學(xué)習(xí)的物理學(xué)史資料如何呢？對(duì)此，我們不妨來比較一下.

1 橫向比較：不同版本教材物理學(xué)史呈現(xiàn)的比較

新課程改革以來，國內(nèi)義務(wù)制教育通過部審的初中物理教材有多個(gè)版本：人教版、北師版、滬科版、粵滬版、蘇科版等多個(gè)版本.我們以法拉第電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)歷史為例，各版本教材呈現(xiàn)如圖1～4所示.

圖1 人教版呈現(xiàn)的法拉第電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)

圖2 北師版呈現(xiàn)的法拉第電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)

(a)

(b)

圖4 蘇科版呈現(xiàn)的法拉第電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)

粵滬版教材筆者沒有，沒有取樣，比較其他幾種教材，其中北師版對(duì)法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)的事件一句話都沒提，滬科版僅僅在信息窗中簡略提了一句話，而人教版和蘇科版則簡略說了一下事件發(fā)生的人物與時(shí)間，也沒有對(duì)過程做更多其他的陳述.

那么，我們換個(gè)角度，來看一下以往的教材這一點(diǎn)做的又如何呢？

2 縱向比較：解放以來教材物理學(xué)史呈現(xiàn)的比較

自解放以來，由于歷史的原因，初中物理教材變化已經(jīng)經(jīng)歷幾個(gè)過程，董振邦老師在《40多年來我國中學(xué)物理教材的演變》中將從新中國成立以來中國物理教材分為4個(gè)主要階段：學(xué)習(xí)蘇聯(lián)、走自己的路、10年動(dòng)亂和撥亂反正.那么，筆者再加上一個(gè)“新課程改革”階段，也就是可以說自新中國成立至今，中國物理教材已經(jīng)經(jīng)歷了5個(gè)階段.由于手邊資料的欠缺，同樣以法拉第電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)歷史為例，列舉4例如下對(duì)法拉第電磁感現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)歷史，呈現(xiàn)如圖5～7所示.

圖5 人民教育出版社1956年第3版初級(jí)中學(xué)課本《物理學(xué)》(初級(jí)中學(xué)三年級(jí)適用)

奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁場之后，人們受到了啟發(fā)：既然電流能夠產(chǎn)生磁場，那么，反過來利用磁場能不能獲得電流？英國物理學(xué)家法拉第，經(jīng)過十年堅(jiān)持不懈的努力，終于在1831年發(fā)現(xiàn)了這個(gè)現(xiàn)象．法拉第的發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步揭示了電和磁的聯(lián)系，導(dǎo)致了發(fā)電機(jī)的發(fā)明，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能．

圖6 20世紀(jì)80年代的人民教育出版社初級(jí)中學(xué)物理第二冊

圖7 1998年第1版華東地區(qū)初中物理教材編寫協(xié)作組編九年義務(wù)教育三年制初級(jí)中學(xué)課本第二冊

新課程改革后人民教育出版社編寫如圖1所示.

比較4次版本中對(duì)法拉第電磁感應(yīng)現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)的陳述，還是1956年的版本稍詳細(xì)一些.可見，這么多年以來，人們對(duì)物理學(xué)史在提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)方面的作用一直未予以足夠的重視.錢三強(qiáng)先生曾經(jīng)說過：科學(xué)上沒有平坦的大道.我們要通過物理學(xué)史的介紹，向?qū)W生講清楚，科學(xué)經(jīng)歷的是一條非常曲折、非常艱難的道路.然而，教師在對(duì)學(xué)生進(jìn)行教育的時(shí)候往往是應(yīng)用經(jīng)過幾次消化了的材料來講授，或者經(jīng)過抽象的理論分析加以表述，把已有的知識(shí)系統(tǒng)歸納，形成簡明扼要的理論體系，這當(dāng)然是必要的，但是這樣的教學(xué)方法，往往會(huì)使學(xué)生對(duì)科學(xué)概念的產(chǎn)生和發(fā)展產(chǎn)生誤解，以為什么結(jié)論都可用數(shù)學(xué)推導(dǎo)出來，失去了對(duì)觀察和實(shí)驗(yàn)的興趣.這樣的結(jié)果使學(xué)生不了解科學(xué)是怎樣來的，時(shí)間長了，等到他自己從事教學(xué)時(shí)就很容易把科學(xué)當(dāng)作一門死科學(xué)來教.今天我們科學(xué)界有一個(gè)弱點(diǎn)，這就是思想不很活潑，這也許跟大家過去受的教育有一定關(guān)系.教材中不予以足夠的重視，怎么能夠促使教師、學(xué)生的重視呢？筆者在文獻(xiàn)[13]中列舉了杰拉爾德·霍爾頓等編寫的《光學(xué)與電磁學(xué)》對(duì)法拉第電磁感應(yīng)現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)的陳述，國外的教材是一貫重視科學(xué)史在教材編寫中的地位的.

3 教材遞進(jìn)物理學(xué)史呈現(xiàn)的研究

以上對(duì)比呈現(xiàn)了不同教材中對(duì)同一物理歷史事件的陳述.下面，再比較一下同一版本教材從初二上冊、下冊到初三上冊、下冊，隨學(xué)年遞進(jìn)過程中教材對(duì)物理學(xué)史事件陳述的變化情況.下面就以蘇科版教材為例，各個(gè)學(xué)期教材各舉一例事件如圖8～圖15所示.

圖8 初二上冊第55頁牛頓發(fā)現(xiàn)光的色散現(xiàn)象

在這一章后面的“讀一讀”中補(bǔ)充陳述了光的色散相關(guān)物理事件，如圖9所示.

圖9 初二上冊第76頁補(bǔ)充陳述光的色散

圖10 初二下冊第92頁牛頓第一運(yùn)動(dòng)定律的發(fā)現(xiàn)

其中對(duì)伽利略發(fā)現(xiàn)的補(bǔ)充陳述在課本一章后第97頁的“讀一讀”欄目中,補(bǔ)充陳述的內(nèi)容為“伽利略理想實(shí)驗(yàn)”事例，如圖11所示.

圖11 初二下冊第97頁補(bǔ)充陳述“伽利略理想實(shí)驗(yàn)”

圖12 初三上冊第96頁歐姆定律的發(fā)現(xiàn)

同樣在這一章后面第105～106頁的“讀一讀”中補(bǔ)充了歐姆定律的發(fā)現(xiàn)過程，如圖13所示.

圖13 初三上冊第105～106頁補(bǔ)充歐姆定律的發(fā)現(xiàn)

圖14 初三下冊第38頁電流周圍存在磁場的奧斯特發(fā)現(xiàn)事件

同樣在這一章后面第56～57頁的“讀一讀”中補(bǔ)充了奧斯特的發(fā)現(xiàn)，如圖15所示.

圖15 初三下冊第56～57頁補(bǔ)充奧斯特的發(fā)現(xiàn)

從初級(jí)中學(xué)二年級(jí)到三年級(jí)的物理教材編寫時(shí)，編者在知識(shí)內(nèi)容的呈現(xiàn)上十分關(guān)注學(xué)生心理與生理的發(fā)展特點(diǎn)，根據(jù)學(xué)生身心發(fā)展的特點(diǎn)，安排教材的章節(jié)與內(nèi)容的陳述方式.而在物理學(xué)史材料的運(yùn)用時(shí)在這方面考慮的很少，后面九年級(jí)下冊教材對(duì)物理學(xué)史的陳述與前面八年級(jí)上冊教材的陳述沒什么變化，仍然是人物、時(shí)間作一交代，而沒有將其經(jīng)歷的過程作一敘述.沒有按照學(xué)生的心智發(fā)展特點(diǎn)進(jìn)行編寫，在科學(xué)精神方面的關(guān)注就更顯不足，也不利于青少年學(xué)生科學(xué)價(jià)值觀的形成.

4 結(jié)束語

通過以上3個(gè)維度，列舉了建國以來國內(nèi)部分初中物理教材中物理學(xué)史呈現(xiàn)情況，我們能夠發(fā)現(xiàn)些什么呢？首先我們可以想一下歷史是什么？歷史是人類社會(huì)活動(dòng)發(fā)展的過去形態(tài).歷史是以研究人類的過去，但歸宿于服務(wù)現(xiàn)實(shí)；它對(duì)于人類、社會(huì)有著巨大的社會(huì)功能和價(jià)值.物理學(xué)史是人類對(duì)自然界各種物理現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)史.物理教材中如果能夠抓住若干歷史典型事件，講得深透些，問一問：為什么會(huì)出現(xiàn)那樣的事件？為什么會(huì)發(fā)生新的突破？分析其成功的要素與方法，總結(jié)其中失敗的經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)，切實(shí)提煉出其中的科學(xué)精神財(cái)富，則對(duì)學(xué)生的成長與科學(xué)素養(yǎng)的提高有不可限量的價(jià)值.由此想我們以往的教材對(duì)物理學(xué)史陳述的處理是否顯得很單薄.

(1)以往的教材僅重視知識(shí)與應(yīng)用的陳述，新課程改革以來的教材，又開始重視科學(xué)探究的模式，如滬科版教材中對(duì)電磁感應(yīng)現(xiàn)象從猜想入手，那么試問科學(xué)家對(duì)物理事件的研究及其猜想都是如此從個(gè)案現(xiàn)象出發(fā)的嗎？忽視歷史的演變，為模式而模式，為知識(shí)而知識(shí)，這樣進(jìn)行教材編寫，似乎不利于學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的全面提高.

(2)從縱向的歷史比較角度看，教材編寫中忽視歷史資料的作用，是否是我國物理教育界的習(xí)慣呢？記得20世紀(jì)我國翻譯國外的物理教材時(shí)，往往將其中的物理學(xué)史或科學(xué)家圖片資料等都省略.這主要反映在大學(xué)資料的翻譯，可能一個(gè)方面的原因是節(jié)約紙張資源？但是對(duì)物理學(xué)史的不重視確實(shí)也是真的，而同樣是美國的教材，卻是非常重視這一點(diǎn)，例如在1980年6月第1版的杰拉爾德·霍爾頓等人編寫的《中學(xué)物理教程》的中文翻譯內(nèi)容提要中有這樣一段敘述：“這套教程的特點(diǎn)是突出最基本的概念和規(guī)律，注意物理學(xué)與社會(huì)的聯(lián)系和相互影響，包括了相當(dāng)豐富的物理學(xué)史資料，重視闡明科學(xué)研究方法和思考方法，敘述深入淺出，生動(dòng)有趣.”希望我們的教材編寫者也能充分理解物理學(xué)史的價(jià)值.

(3)從橫向的比較角度看，我國教材的編寫雖然是一綱多本，但是實(shí)際上各個(gè)版本之間的差異主要體現(xiàn)在知識(shí)內(nèi)容安排的差異上，對(duì)課程標(biāo)準(zhǔn)的閱讀理解也是相差無幾，重視的大家都重視，不重視的大家都不重視，如對(duì)于提高科學(xué)素養(yǎng)的解讀.真正從本質(zhì)上體現(xiàn)自己的教材特色，顯得不夠突出，這一點(diǎn)在各個(gè)版本教材推廣時(shí)的專家培訓(xùn)解讀中就可見.如果我們有一套教材能夠提供足夠的、關(guān)鍵的、深刻的物理發(fā)現(xiàn)歷史的相關(guān)案例過程，體現(xiàn)出科學(xué)探究過程的艱難、復(fù)雜、方法，科學(xué)家的執(zhí)著，科學(xué)的精神和科學(xué)價(jià)值的話，無疑是我們所有學(xué)生的幸福，也是中國科學(xué)教育的幸事.

(4)從教材序列角度看編寫，啟蒙、開初期的物理教材在運(yùn)用物理學(xué)史時(shí)要突出趣味性和科學(xué)家的發(fā)現(xiàn)對(duì)人類貢獻(xiàn)的巨大作用與意義，初二學(xué)生年齡較小，趣味性越強(qiáng)則越有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣.越往后面，在物理學(xué)史的運(yùn)用時(shí)要逐步突出科學(xué)發(fā)現(xiàn)的艱難和挫折、科學(xué)家的執(zhí)著、科學(xué)研究的方法、科學(xué)家的人格精神魅力、科學(xué)的理性規(guī)范，以及科學(xué)研究中失敗的案例及其因素剖析等等.初三學(xué)生則更能理性一點(diǎn)思考其學(xué)習(xí)問題，也就是教材中物理學(xué)史的陳述也應(yīng)該符合學(xué)生發(fā)展的心智特點(diǎn).

物理學(xué)史中也有許多精彩的故事，也包含了科學(xué)家善于抓主要矛盾，敢于大膽假設(shè)，尋求聯(lián)系和統(tǒng)一，多角度考慮問題等等科學(xué)實(shí)例.物理學(xué)史中也包含了科學(xué)家的許多失誤，如思想僵化、思維定勢、粗心大意等等.一部物理科學(xué)發(fā)展史能提供給我們的遠(yuǎn)遠(yuǎn)不是幾個(gè)物理結(jié)論得到的時(shí)間、地點(diǎn)和人物的記錄，它是一部人類精神發(fā)展的歷史，它更多地提供了我們?nèi)绾蝸砜创匀坏膽B(tài)度、方法，而這一點(diǎn)就應(yīng)該是在學(xué)生世界觀、價(jià)值觀開始建立的初期就給予的，其價(jià)值遠(yuǎn)大于知識(shí)內(nèi)容本身.物理學(xué)史切實(shí)的事例更能夠使學(xué)生明白科學(xué)上的一次成功前可能經(jīng)歷過一千次的失敗，它能培養(yǎng)學(xué)生百折不饒的科學(xué)精神.因此，建議教材中要重視物理科學(xué)發(fā)展史的正確運(yùn)用，真正把物理教育的目光放得更遠(yuǎn)大一些.

以上是筆者基于對(duì)課程標(biāo)準(zhǔn)和教材的一些個(gè)人的粗淺認(rèn)識(shí)，提出來與大家商榷，不當(dāng)之處，敬請批評(píng)指正.

1 教育部.全日制義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2011年版).北京：北京師范大學(xué)出版社，2012.2

2 課程教材研究所物理課程教材研究開發(fā)中心.義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書 物理八年級(jí)下冊(第3版).北京：人民教育出版社，2006.83

3 閻金鐸.義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書 物理九年級(jí).北京：北京師范大學(xué)出版社，2006.128

4 廖伯琴，何潤偉.義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書 物理九年級(jí).上海：上?？萍汲霭嫔?，2002.128

5 劉炳昇，李容.義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書物理九年級(jí).南京：江蘇科技出版社，2006.51，38，56～57

6 陳同新，許南明.初級(jí)中學(xué)課本 物理學(xué)(下冊)(第3版).北京：人民教育出版社，1957.90～91

7 華東地區(qū)初中物理教材編寫協(xié)作組.九年義務(wù)教育三年制初級(jí)中學(xué)課本 物理(第二冊).上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1998.68

8 劉炳昇，李容.義務(wù)教育課標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書 物理(八年級(jí)上冊).南京：江蘇科學(xué)技術(shù)出版社，2006.55，76

9 劉炳昇，李容.義務(wù)教育課標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書物理(八年級(jí)下冊).南京：江蘇科學(xué)技術(shù)出版社，2007.92，97

10 劉炳昇，李容.義務(wù)教育課標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書物理(九年級(jí)上冊).南京：江蘇科學(xué)技術(shù)出版社，2008.96，105～106

11 杰拉爾德·霍爾頓.中學(xué)物理教程(課本和手冊2——天空中的運(yùn)動(dòng)).華中師范學(xué)院物理系翻譯組譯.北京：文化教育出版社，1980.扉頁

12 郭奕玲，沈慧君.物理學(xué)史(第2版).北京：清華大學(xué)出版社，2010.前言

13 薛鈺康.從教材中一則物理學(xué)史的呈現(xiàn)談?wù)勎锢砜茖W(xué)方法的教學(xué).物理教師，2014(4)：8～9

2016-06-15)