裴繼孫 鄭康
(常州市戚墅堰高級(jí)中學(xué) 江蘇 常州 213025)
物理學(xué)是一門研究自然界物質(zhì)基本結(jié)構(gòu)、相互作用和運(yùn)動(dòng)規(guī)律的基礎(chǔ)學(xué)科.物理學(xué)基于觀察和實(shí)驗(yàn),建構(gòu)物理模型,應(yīng)用數(shù)學(xué)等工具,通過科學(xué)推理和論證,形成系統(tǒng)的研究方法和理論體系.物理學(xué)作為一門學(xué)科,它不僅是一種知識(shí)體系,同時(shí)也是人類精神文明的碩果,在物理學(xué)的建立和發(fā)展過程中,人們積累了豐富的科學(xué)研究方法和思維方式,樹立了求真、求善、求美的科學(xué)態(tài)度和人文精神,因而物理學(xué)也蘊(yùn)含著豐富的文化品性.
長(zhǎng)期以來,我們的高中課堂比較注重物理知識(shí)的傳授,卻較少深入到物理學(xué)科的文化層面.實(shí)際教學(xué)中,教師花費(fèi)大量的時(shí)間和精力向?qū)W生傳授物理知識(shí),進(jìn)行大量的習(xí)題訓(xùn)練,欲使學(xué)生快速建立起嚴(yán)密的物理知識(shí)體系,然而物理知識(shí)往往被剝離于其產(chǎn)生的社會(huì)、時(shí)代背景,蘊(yùn)含著豐富物理思想、方法的科學(xué)探究歷程常常被忽略,物理學(xué)家追求真善美的精神也得不到重視.這樣的物理課堂在某種程度上確實(shí)能夠強(qiáng)化學(xué)生的科技素養(yǎng),但另一方面,卻減少了培養(yǎng)學(xué)生人文精神的機(jī)會(huì),造成物理文化品性的缺失.
此外,當(dāng)代社會(huì)正步入高科技時(shí)代,整個(gè)世界都在享受科技發(fā)展所帶來的紅利,然而科技的迅猛發(fā)展也給人類帶來了一系列的負(fù)效應(yīng).在以科技為主導(dǎo)的教育教學(xué)中,物理教育與人文精神被割裂,學(xué)生對(duì)課本以外的政治、經(jīng)濟(jì)、倫理、環(huán)境、文化傳統(tǒng)、人類未來等問題缺少應(yīng)有的關(guān)注和熱情,學(xué)生思維方式、生活態(tài)度、人格素質(zhì)的發(fā)展都受到了極大的影響.因而傳播科學(xué)文化,消除科學(xué)與文化之間的隔閡,弘揚(yáng)和重塑人文精神,是解決當(dāng)代諸多社會(huì)問題的迫切需要.
當(dāng)前,我國(guó)新一輪課程改革正在如火如荼地開展,教育部在《關(guān)于全面深化課程改革、落實(shí)立德樹人根本任務(wù)的意見》中,明確提出要提升學(xué)生的核心素養(yǎng)、培養(yǎng)學(xué)生的必備品格和關(guān)鍵能力.核心素養(yǎng)綜合表現(xiàn)為六大素養(yǎng),分別是人文底蘊(yùn)、科學(xué)精神、學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)、健康生活、責(zé)任擔(dān)當(dāng)和實(shí)踐創(chuàng)新.在最新制定的《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》中,提出“高中物理課程應(yīng)幫助學(xué)生從物理學(xué)的角度認(rèn)識(shí)自然、理解自然;引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探究過程,體會(huì)科學(xué)研究方法,養(yǎng)成科學(xué)思維習(xí)慣;引領(lǐng)學(xué)生認(rèn)識(shí)科學(xué)的本質(zhì)以及科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)、環(huán)境的關(guān)系,形成科學(xué)態(tài)度、科學(xué)世界觀和正確的價(jià)值觀,為做有責(zé)任感的社會(huì)公民奠定基礎(chǔ)”[1].
可以看出,無論是課程改革中核心素養(yǎng)體系的提出還是最新制定的課程標(biāo)準(zhǔn),在強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的同時(shí),對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的人文精神也給予了極大關(guān)注,因而如何在物理教育中滲透物理文化,促進(jìn)學(xué)生科學(xué)與人文素養(yǎng)的全面發(fā)展,應(yīng)當(dāng)成為每一位教育工作者關(guān)注和研究的熱點(diǎn).
綜上所述,筆者認(rèn)為,物理教育廣義上是一種文化傳承活動(dòng),物理學(xué)不僅是一門自然科學(xué),更是一種文化,因而物理教育不是一種簡(jiǎn)單的知識(shí)或事實(shí)的傳授過程,更是一項(xiàng)復(fù)雜的文化活動(dòng).在實(shí)踐教學(xué)中,教師除了教授物理知識(shí),還應(yīng)滲透物理文化價(jià)值,讓學(xué)生在物理學(xué)習(xí)過程中養(yǎng)成科學(xué)的思維方式,感受物理學(xué)中蘊(yùn)含的真、善、美的科學(xué)態(tài)度和人文精神,接受物理文化的全面熏陶.
關(guān)于物理文化研究,許多學(xué)者給出了自己的見解.
有些學(xué)者對(duì)物理文化的內(nèi)涵進(jìn)行了界定,他們認(rèn)為物理文化是世界歷代物理學(xué)家在創(chuàng)建物理學(xué)理論過程中,發(fā)現(xiàn)、創(chuàng)造和形成的物理思想、物理方法、物理概念、物理定律、物理語言符號(hào)、價(jià)值標(biāo)準(zhǔn)、科學(xué)精神、物理儀器設(shè)備以及約定俗成的工作方法的總和[2].在一些學(xué)者看來,物理文化由物質(zhì)設(shè)備、觀念形態(tài)、知識(shí)體系和語言符號(hào)四大要素構(gòu)成.
有的學(xué)者對(duì)物理文化的價(jià)值進(jìn)行了思考,他們認(rèn)為物理文化中包含著豐富的人文精神,物理文化的價(jià)值就是“求真、求善、求美”.“真”即追求物理世界的本質(zhì)和客觀規(guī)律,“善”即能滿足人類的基本需求,對(duì)人類生存和發(fā)展有利,“美”即體現(xiàn)在物理學(xué)具有簡(jiǎn)潔明快、和諧統(tǒng)一的美學(xué)特征[3].
還有的學(xué)者根據(jù)物理文化對(duì)課程的定位進(jìn)行了反思,他們認(rèn)為物理課程應(yīng)該避免科學(xué)主義與人文主義的對(duì)立,追求課程內(nèi)在價(jià)值的統(tǒng)一;應(yīng)該避免學(xué)科中心與學(xué)生中心的對(duì)立,實(shí)現(xiàn)學(xué)科與學(xué)生的良性融合;應(yīng)該避免學(xué)習(xí)知識(shí)與發(fā)展能力的對(duì)立,倡導(dǎo)學(xué)生終身學(xué)習(xí)的品質(zhì),強(qiáng)調(diào)在學(xué)習(xí)知識(shí)的過程中發(fā)展能力,養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣[4].
在已有研究的基礎(chǔ)上,筆者認(rèn)為,物理文化是歷代物理學(xué)家在建立物理學(xué)理論過程中,發(fā)現(xiàn)、創(chuàng)造和形成的物理概念、物理定律、物理語言符號(hào)、物理儀器設(shè)備、物理方法、物理思想、科學(xué)精神以及價(jià)值觀念的總和.這些部分各具特色又相互聯(lián)系,共同組成物理文化的有機(jī)整體[5].可以看出,許多學(xué)者對(duì)物理文化的內(nèi)涵、價(jià)值和課程的開展等方面進(jìn)行了許多思考并提出了有益的見解,然而通過梳理有關(guān)文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn),對(duì)于在高中物理課程中深入挖掘物理文化的育人價(jià)值并提出具體滲透物理文化教育的研究并不多見,因此,筆者試圖對(duì)高中物理文化中的育人價(jià)值進(jìn)行挖掘和凝練,并提出在高中物理課堂中滲透物理文化的原則和途徑.
物理文化是由歷代物理學(xué)家在認(rèn)識(shí)自然、改造自然過程中逐步發(fā)展起來的,它解釋了自然界中發(fā)生的各種物理現(xiàn)象,改變了人們的思想觀念,變革了社會(huì)的生產(chǎn)、生活方式,為人類社會(huì)創(chuàng)造了巨大的物質(zhì)財(cái)富和精神財(cái)富,具有豐富的育人價(jià)值.
物理理論體系是物理文化的載體,作為自然科學(xué)中最具代表性的知識(shí)體系,它廣泛地記錄了人類認(rèn)識(shí)物理世界的智慧成果.通過物理教育,受教育者可以學(xué)習(xí)基本的物理概念、規(guī)律和理論,形成對(duì)物理世界乃至整個(gè)自然界的科學(xué)認(rèn)識(shí).
同時(shí),在物理探究的過程中還蘊(yùn)含著豐富的物理方法和物理思想,物理方法是人們?cè)谡J(rèn)識(shí)物理世界過程中形成的具有普適性的思維和活動(dòng)方式,如觀察法、實(shí)驗(yàn)法、比較與分類、分析與綜合、抽象與概括、歸納與演繹等[6],綜合運(yùn)用這些方法,受教育者進(jìn)行提出問題、猜想假設(shè)、制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)、分析與論證、評(píng)估、交流與合作,從而訓(xùn)練思維,發(fā)展能力,收獲智慧的啟迪.
物理思想則是對(duì)物理概念、規(guī)律、方法、理論的進(jìn)一步概括和提升,如能量思想、守恒思想、對(duì)稱思想、理想化思想等,通過物理思想教育,受教育者能夠更加深刻地認(rèn)識(shí)自然世界的本質(zhì),破除封建迷信、增強(qiáng)批判和創(chuàng)新意識(shí),樹立正確的世界觀.
物理學(xué)家在科學(xué)活動(dòng)中還形成了許多寶貴的科學(xué)品質(zhì),其身上所彰顯的科學(xué)態(tài)度與精神已成為科學(xué)不可或缺的部分.這些精神主要表現(xiàn)為:保持對(duì)未知的好奇、大膽探索,實(shí)事求是、堅(jiān)持真理,批判質(zhì)疑、勇于創(chuàng)新等.
對(duì)自然和世界充滿好奇是人類的天性.人類生活在大自然中,總是力圖去了解自身和所處的外部世界,渴望心中的疑團(tuán)得到解決.物質(zhì)是由什么構(gòu)成?天體是怎樣運(yùn)行的?電和磁是怎樣產(chǎn)生的?正是自然界美妙而復(fù)雜的現(xiàn)象,激發(fā)了一代又一代物理學(xué)家的好奇心,促使他們大膽探索自然現(xiàn)象背后的本質(zhì).
實(shí)事求是、堅(jiān)持真理是科學(xué)認(rèn)知的基礎(chǔ).求世界之“真”,求世界之“是”,是物理學(xué)家的根本任務(wù).在探索物質(zhì)世界的本質(zhì)和客觀規(guī)律過程中,這種求“真”求“是”逐漸內(nèi)化為物理學(xué)家的精神氣質(zhì),使物理研究具有實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)性、計(jì)算的精確性、邏輯的嚴(yán)密性和真理的客觀性,從而推動(dòng)物理學(xué)不斷向前進(jìn)步和發(fā)展.
堅(jiān)持真理還離不開批判質(zhì)疑、勇于創(chuàng)新.物理學(xué)每一次新理論的開辟,都必須要有敢于向舊思想、舊理論說“不”的勇氣,如關(guān)于“力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系”,亞里士多德認(rèn)為,力是維持物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因,這一思想曾在相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)受到人們的一致認(rèn)可,但伽利略等科學(xué)家經(jīng)過不懈的推理和探究,最終得到力不是維持物理運(yùn)動(dòng)的原因,使亞里士多德的觀點(diǎn)走下神壇,還科學(xué)以本真的面目.可以說,物理學(xué)形成和發(fā)展的過程,就是不斷探索、批判和創(chuàng)新的過程,在物理課堂上展現(xiàn)這樣的過程,將有助于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神.
自然界中存在豐富多彩的運(yùn)動(dòng)、獨(dú)特的運(yùn)動(dòng)形式、簡(jiǎn)潔的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,物理學(xué)作為對(duì)客觀世界的描述,蘊(yùn)含著豐富的現(xiàn)象美、理論美、形式美,具有“簡(jiǎn)潔明快、均衡對(duì)稱、奇異相對(duì)、和諧統(tǒng)一”的美學(xué)特征[7].
在物理課堂中滲透美學(xué)教育,對(duì)學(xué)生進(jìn)行物理美的熏陶,可以幫助學(xué)生接觸科學(xué)、大方、典雅的美學(xué),讓學(xué)生建立審美情趣,提高審美能力,在生活中脫離低級(jí)趣味,遠(yuǎn)離庸俗的審美品位.
物理學(xué)的形成和發(fā)展,破除了落后的封建迷信思想,使科學(xué)的觀念深入人心,科學(xué)愈發(fā)成為人們認(rèn)識(shí)自然、認(rèn)識(shí)社會(huì)的重要手段[10].物理學(xué)還引發(fā)了一次又一次的工業(yè)變革,促進(jìn)了社會(huì)生產(chǎn)力和人類生活水平的大大提高.然而科學(xué)是一把雙刃劍,它既能造福社會(huì),也會(huì)給社會(huì)帶來危害.如果人類不能樹立正確的科學(xué)價(jià)值觀,只顧自身的利益,運(yùn)用各種科技手段和工具過分地利用和改造自然,只會(huì)不斷吞食自身行為所帶來的嚴(yán)重苦果.
牛頓力學(xué)的建立和熱力學(xué)的發(fā)展,推動(dòng)了內(nèi)燃機(jī)的發(fā)明和機(jī)械工業(yè)的發(fā)展,然而汽車的過度使用也產(chǎn)生了大量廢氣和噪聲污染;量子力學(xué)的建立和發(fā)展,加深了人們對(duì)原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí),使人們開發(fā)和利用核能成為現(xiàn)實(shí),與此同時(shí)一些核武器也被開發(fā)出來,成為危害人類安全的不穩(wěn)定因素;半導(dǎo)體、納米、激光、超導(dǎo)等科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,推動(dòng)了計(jì)算機(jī)的發(fā)明和應(yīng)用,使人類進(jìn)入信息化大發(fā)展時(shí)代,然而許多青少年卻沉迷于網(wǎng)絡(luò)游戲難以自拔,電腦黑客利用自身技術(shù)盜竊國(guó)家和商業(yè)機(jī)密不當(dāng)謀利,網(wǎng)絡(luò)黑手制造和傳播病毒危害公共安全.
科學(xué)技術(shù)日益深入到社會(huì)生產(chǎn)和生活領(lǐng)域,促進(jìn)社會(huì)進(jìn)步的同時(shí)也存在諸多隱患.科學(xué)技術(shù)本身并沒有錯(cuò),關(guān)鍵是作為其創(chuàng)造主體的人對(duì)科學(xué)技術(shù)持有怎樣的態(tài)度和看法.比如,我們謀求經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng),但絕不能以犧牲生態(tài)環(huán)境為代價(jià).在物理課堂中,我們應(yīng)幫助學(xué)生樹立正確的科學(xué)價(jià)值觀,積極引導(dǎo)學(xué)生關(guān)心社會(huì)發(fā)展,勇于擔(dān)當(dāng)起國(guó)家建設(shè)的重任,能夠正面積極地運(yùn)用科學(xué)技術(shù)并不斷變革創(chuàng)新,樹立將科學(xué)服務(wù)于全人類的社會(huì)責(zé)任感.
根據(jù)物理學(xué)科性質(zhì)和物理文化自身的特點(diǎn),在高中物理課堂中滲透物理文化教育應(yīng)遵循以下原則:科學(xué)性原則、藝術(shù)性原則、趣味性原則和統(tǒng)一性原則.
在物理課堂中使用到物理文化素材時(shí),必須真實(shí)和準(zhǔn)確.如在引入一些歷史背景資料時(shí),需要教師尊重史實(shí),切不可為了教學(xué)效果肆意編改歷史,也不應(yīng)引用沒有出處的野史傳聞,更不能將個(gè)人的主觀臆斷作為既定現(xiàn)實(shí)介紹給學(xué)生.在引用名人名言、物理學(xué)家的個(gè)人事跡時(shí),應(yīng)對(duì)其時(shí)代背景、人生經(jīng)歷進(jìn)行介紹,將引用的片段放在特定的歷史和時(shí)代背景下,幫助學(xué)生去偽存真,力求物理的科學(xué)性和真實(shí)性.
物理課堂中滲透物理文化教育還應(yīng)講究一定的方式方法.首先,教學(xué)設(shè)計(jì)應(yīng)該符合學(xué)生學(xué)情,遵循學(xué)生認(rèn)知發(fā)展規(guī)律,才能得到學(xué)生的認(rèn)可和接納.其次,引用的關(guān)聯(lián)性素材不能牽強(qiáng)附會(huì),應(yīng)該經(jīng)得起反復(fù)推敲,物理語言應(yīng)簡(jiǎn)潔明快,課堂動(dòng)作得體,板書設(shè)計(jì)邏輯清晰,重點(diǎn)突出.在教學(xué)中還應(yīng)營(yíng)造民主平等、寬松和諧的教學(xué)氛圍,鼓勵(lì)學(xué)生大膽思考,自由爭(zhēng)辯,給學(xué)生更多討論的機(jī)會(huì),從而使學(xué)生更加積極主動(dòng)地學(xué)習(xí).
高中生正處于求知欲、參與性最高的發(fā)展階段,這個(gè)階段的年輕人渴望學(xué)到知識(shí)的同時(shí),也希望能夠輕松、愉快地學(xué)習(xí).如果教師只是一味地照本宣科、說教和講道理,難免引起學(xué)生的反感甚至厭惡.物理文化中存在許多內(nèi)容詳實(shí)、跌宕起伏的片段,教師如果能合理地選取素材,在課堂中安排得當(dāng),則可以調(diào)和教材的枯燥和無趣,使干癟的公式和規(guī)律變得栩栩如生,課堂則變得貼近學(xué)生,更加鮮活和有趣.
高中物理教學(xué)的目標(biāo)是讓學(xué)生從物理的視角認(rèn)識(shí)自然,養(yǎng)成科學(xué)的思維方式,增強(qiáng)創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力,樹立正確的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)價(jià)值觀,因而在物理課堂中滲透物理文化應(yīng)實(shí)現(xiàn)科學(xué)與人文的雙向融合,二者相互統(tǒng)一,缺一不可[11].同時(shí),在教學(xué)中應(yīng)確保教師、教學(xué)內(nèi)容、學(xué)生之間協(xié)調(diào)運(yùn)作,確保章節(jié)知識(shí)的整體與部分、部分與部分之間相互聯(lián)系,做到文化素材的組織分而不散、主次有序、和諧統(tǒng)一.
根據(jù)以上原則,如何具體地在高中物理課堂中滲透物理文化教育?筆者認(rèn)為有以下途徑:展現(xiàn)物理知識(shí)產(chǎn)生和發(fā)展的過程,揭示知識(shí)背后所隱藏的思想方法,滲透物理學(xué)科內(nèi)容中的美學(xué)特征,介紹物理學(xué)在生活中的廣泛應(yīng)用.
物理學(xué)中絕大多數(shù)的概念、規(guī)律并不是物理學(xué)家靈光乍現(xiàn)、立即建立和發(fā)現(xiàn)的,其理論體系需要許許多多的學(xué)者堅(jiān)持不懈、不斷探索和研究才逐漸建立起來.在物理課堂中,教師應(yīng)盡力向?qū)W生展現(xiàn)物理內(nèi)容產(chǎn)生和發(fā)展的過程,使學(xué)生在追尋物理發(fā)展的歷史足跡中,觸摸到物理知識(shí)的來龍去脈,感受物理學(xué)家實(shí)事求是、堅(jiān)持真理的科學(xué)態(tài)度,體會(huì)其批判質(zhì)疑、勇于創(chuàng)新的科學(xué)精神,從而樹立正確的科學(xué)觀.
物理學(xué)中常見的思想方法有猜想與假設(shè)、形象與直覺、求同與求異、類比與比較、歸納與演繹、對(duì)稱與守恒、分析與綜合、模型與抽象、溯因與推理等,正是因?yàn)檫@些思想方法,才使得物理在自然和社會(huì)科學(xué)中有著更加廣泛的應(yīng)用.在某種程度上,掌握這些方法甚至比掌握知識(shí)本身更為重要.
在物理教學(xué)中,教師應(yīng)該深入挖掘知識(shí)體系背后所隱藏的思想方法,幫助學(xué)生提高思維能力,養(yǎng)成科學(xué)思維的習(xí)慣.
物理美是物理文化的重要內(nèi)容,在物理課堂中向?qū)W生滲透豐富多樣的物理美,可以“以美啟真,激活創(chuàng)新,培養(yǎng)實(shí)踐能力;以美輔德,健全人格,陶冶高尚情操;以美育美,感受自然,提高創(chuàng)美能力;以美助健,疏導(dǎo)情感,促進(jìn)身心健康;以美樂群,交流合作,實(shí)現(xiàn)共同提高”.因而對(duì)學(xué)生進(jìn)行美學(xué)熏陶,不僅能夠提高學(xué)生審美、鑒美的能力,也有助于學(xué)生全面提高思想品位和精神境界,幫助學(xué)生形成健康、高尚的人格.
物理學(xué)是人類社會(huì)進(jìn)步的產(chǎn)物,也是推動(dòng)社會(huì)不斷發(fā)展的動(dòng)力.無論是物理知識(shí)還是物理思維方法在生產(chǎn)生活中都有著廣泛的應(yīng)用.在教學(xué)中教師應(yīng)該讓學(xué)生了解物理科學(xué)與人類社會(huì)發(fā)展之間的相互作用,體會(huì)物理學(xué)的科學(xué)價(jià)值、應(yīng)用價(jià)值,這樣才能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣和愿望,提升學(xué)生學(xué)以致用的意識(shí)和能力.當(dāng)學(xué)生建立起物理學(xué)與人類生活息息相關(guān)的觀點(diǎn)之后,物理文化的教育功能也得以更好地發(fā)揮.
由于受傳統(tǒng)知識(shí)觀的影響,實(shí)際中的高中物理課堂常常以學(xué)生被動(dòng)接受物理客觀知識(shí)為主要目的,并把物理教育看成一種目的鮮明的灌輸、啟發(fā)、教化、培養(yǎng)的社會(huì)活動(dòng)而非文化性的活動(dòng),因而沒有意識(shí)到物理教育中還存在著物理文化的深層作用.當(dāng)我們?cè)谖锢斫逃刑嵘幕庾R(shí)時(shí),物理教育便不只是一種基于知識(shí)的傳授過程,更是一種綜合性的文化交流過程,所以我們的教育目標(biāo)必須在物理文化的視角上加以重新定位,不僅要突出知識(shí)和技能的培養(yǎng),還應(yīng)注重對(duì)學(xué)生進(jìn)行物理文化的全面熏陶[12].
通過在高中物理課堂中滲透物理文化教育,幫助學(xué)生提高科學(xué)認(rèn)知水平,樹立科學(xué)探索精神,提升審美鑒美能力,樹立正確的科學(xué)價(jià)值觀,從而更好地發(fā)揮物理文化教育功能,塑造高中物理教學(xué)新魅力!