楊振東 于海波

(1.東北師范大學(xué)教師教育研究院 吉林長春 130024;2.東北師范大學(xué)物理學(xué)院,吉林長春 130024)

1 問題的提出

物理學(xué)是一門用“量”描述“質(zhì)”的科學(xué).[1]人們在探索物質(zhì)世界時(shí),面對(duì)感知到的山峰高矮、天氣冷暖、運(yùn)動(dòng)快慢等屬性,會(huì)選擇用一系列帶有單位的量值(如高度、溫度與速度等)來表征.這些以量值形式出現(xiàn)的范疇統(tǒng)稱為物理量.物理量之間必然、穩(wěn)定的聯(lián)系,構(gòu)成了物理規(guī)律的一般表征.物理學(xué)的主要任務(wù),就是尋找到物質(zhì)世界客觀存在的物理規(guī)律,并進(jìn)一步統(tǒng)合成物理理論.如果將物理學(xué)理論體系比作大廈,那么物理量就是構(gòu)成這座大廈的地基.也正是由于這樣的地基,物理學(xué)得以發(fā)展為一門以測量為基礎(chǔ)、以數(shù)學(xué)為工具的實(shí)證科學(xué).鑒于此,當(dāng)我們對(duì)物理學(xué)研究范式做全局的認(rèn)識(shí)后不難發(fā)現(xiàn),“將物理屬性轉(zhuǎn)化為物理量”的思想為物理學(xué)成為科學(xué)典范奠定了基礎(chǔ),本文稱其為計(jì)量思想.物理學(xué)取得巨大成功后,其他自然科學(xué)乃至眾多社會(huì)科學(xué)學(xué)科,也在不斷從物理學(xué)的計(jì)量思想中汲取智慧養(yǎng)分,完善自己的學(xué)科研究范式.因此,從教育的視角看,計(jì)量思想既對(duì)學(xué)生把握物理學(xué)認(rèn)知路徑有重要的指導(dǎo)意義,也對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)其他學(xué)科有積極的遷移作用,是基礎(chǔ)物理教育應(yīng)著力培養(yǎng)的基本思想之一.

對(duì)物理教育中計(jì)量思想的重視,源于應(yīng)然與實(shí)然兩方面的考量.一方面,“定量化”“邏輯化”與“實(shí)證化”共同被視為近代物理學(xué)的核心特征,既應(yīng)作為物理學(xué)科內(nèi)容的詮釋主線和邏輯架構(gòu),也應(yīng)轉(zhuǎn)化為學(xué)習(xí)過物理的人所應(yīng)具備的思維特征.很多時(shí)候,對(duì)所研究事物的質(zhì)進(jìn)行定量化處理,是數(shù)理分析、實(shí)驗(yàn)論證的前提和基礎(chǔ),因此定量化的意識(shí)和能力是物理教育應(yīng)當(dāng)關(guān)注的重要培養(yǎng)目標(biāo).這一點(diǎn)同樣反映在《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版2020年修訂)》(以下簡稱“課標(biāo)”)中:在課程性質(zhì)的闡述上,課標(biāo)開宗明義地闡明物理課程“以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)”“以數(shù)學(xué)為工具”等特征;在課程目標(biāo)的制定上,課標(biāo)強(qiáng)調(diào)“從定性和定量兩個(gè)方面對(duì)相關(guān)問題進(jìn)行科學(xué)推理、找出規(guī)律、形成結(jié)論”;在教學(xué)提示中,課標(biāo)主張“讓學(xué)生經(jīng)歷建構(gòu)速度、加速度、力等重要物理概念的過程,了解測量這些物理量的方法,進(jìn)而學(xué)習(xí)定量描述生活中物體運(yùn)動(dòng)和相互作用的方法”.綜上所述,定量化的素養(yǎng)應(yīng)當(dāng)作為物理教學(xué)的重要目標(biāo)予以觀照.而另一方面,盡管我們的傳統(tǒng)物理教學(xué)十分重視定量推理與運(yùn)算,但僅是將物理量作為工具“拿來主義”地直接使用,并未重視凸顯由質(zhì)到量的轉(zhuǎn)化程序,導(dǎo)致學(xué)生對(duì)物理量的來由不明就里,對(duì)物理學(xué)的認(rèn)識(shí)路徑產(chǎn)生神秘、晦澀、高深莫測之感,進(jìn)而對(duì)物理學(xué)習(xí)滋生畏難情緒.應(yīng)然與實(shí)然之間的落差,或許正是傳統(tǒng)物理教學(xué)喪失生命感的重要原因之一.鑒于此,本文主張將“事物的質(zhì)轉(zhuǎn)化為量以實(shí)現(xiàn)定量認(rèn)識(shí)的思想”命名為計(jì)量思想,系統(tǒng)、深入地探討其具體內(nèi)容與教育價(jià)值,并尋求適切的教學(xué)轉(zhuǎn)化路徑,以促進(jìn)物理教學(xué)的目標(biāo)細(xì)化、任務(wù)深化和品質(zhì)優(yōu)化.

2 計(jì)量思想的基本內(nèi)容

2.1 物理學(xué)中的計(jì)量

要抽提出物理學(xué)中的計(jì)量思想,需要先討論計(jì)量思想的產(chǎn)物——物理量.物理量一般簡稱為“量”,在《通用計(jì)量術(shù)語及定義解釋》中,“量”被界定為“現(xiàn)象、物體和物質(zhì)可以定性區(qū)別和定量確定的一種屬性”.[2]在描述物體某一性質(zhì)(如冷熱)時(shí),僅用熱、涼、冰冷等有限的詞匯無法充分表征其不同程度,也無法比較不同物體冷熱程度相差多少;同時(shí),個(gè)體對(duì)冷熱的界定和感知的差異,亦增加了描述的模糊性.因此,只依賴定性描述難以對(duì)事物的客觀屬性做出精確表征與比較.這是物理量產(chǎn)生的必要前提.隨著認(rèn)識(shí)的發(fā)展,人們意識(shí)到事物的同一屬性是可連續(xù)比較的,如“甲比乙熱而比丙冷”.這意味著冷熱這類屬性能夠以某種秩序排列,可以類比數(shù)學(xué)中“計(jì)數(shù)”的智慧將其排列為一個(gè)連續(xù)序列,投影到數(shù)軸上,形成“冷熱程度”與“數(shù)”之間一一對(duì)應(yīng)的映射關(guān)系.這樣,冷熱就具備了量的特征,轉(zhuǎn)化為“溫度”這一描述冷熱程度的物理量.可見,物理量的產(chǎn)生源于精準(zhǔn)描述與比較的需要.

物理量值的表達(dá)一般靠數(shù)值和計(jì)量單位的乘積的方式來呈現(xiàn),即

A={A}·[A],

式中:[A]表示物理量A所選用的計(jì)量單位,{A}表示用計(jì)量單位[A]時(shí),物理量A的數(shù)值大小.[3]邏輯上,先確定計(jì)量的單位才能得到計(jì)量的數(shù)值.我國古代有“布手知尺”一說,是取成年男子拇指到中指的伸展距離為1尺,這一制定單位的過程即“計(jì)”;再用規(guī)定好的“計(jì)”去比對(duì)研究對(duì)象的長度,獲得具體的尺數(shù).這個(gè)過程則是用“計(jì)”去“量”.計(jì)量的完整過程,囊括了上述兩部分內(nèi)容.因此,僅僅將物理量理解成“數(shù)值+單位”,或?qū)挝灰暈閿?shù)值的附庸.這樣的認(rèn)識(shí)都有倒果為因之嫌,并未觸及量的本質(zhì).

由于“計(jì)”的制定方式是多元的,物理量的測量結(jié)果并不統(tǒng)一,為溝通和交流帶來不便.為此,國際計(jì)量大會(huì)選定了長度、質(zhì)量、時(shí)間、電流、熱力學(xué)溫度、發(fā)光強(qiáng)度及物質(zhì)的量這7個(gè)相對(duì)獨(dú)立的物理量作為基本量,并對(duì)每個(gè)基本量制定了一個(gè)基本單位作為“計(jì)”.例如長度是度量空間延展性線度的物理量,其基本單位“米(m)”用真空中1/299792458 s內(nèi)光傳播的距離來規(guī)定.其他物理量則作為導(dǎo)出量,通過物理關(guān)系式派生出來.例如面積由長度這一基本量導(dǎo)出,電荷量由電流與時(shí)間兩個(gè)基本量導(dǎo)出.一般而言,導(dǎo)出量的定義應(yīng)包含兩部分內(nèi)容:(1)揭示它所度量的物理屬性;(2)闡明度量的方式與相應(yīng)的“計(jì)”.其中,第二部分內(nèi)容通?？繉?dǎo)出量的定義方程式來表達(dá),例如“功”的定義式W=Flcosθ,表明功可以靠力的大小與沿力方向的位移大小之積來度量,同時(shí)將“1 N的力使物體在力的方向發(fā)生1 m位移所做的功”定為功的“計(jì)”.

2.2 計(jì)量思想的基本內(nèi)容及特點(diǎn)

計(jì)量思想是將客觀事物的性質(zhì)轉(zhuǎn)化為量以實(shí)現(xiàn)定量認(rèn)識(shí)的思想.它源于對(duì)計(jì)量方法的提煉,同時(shí)指導(dǎo)著計(jì)量活動(dòng),表現(xiàn)為對(duì)計(jì)量的合理觀念和推斷法則.從方法論角度看,“計(jì)”屬于前操作階段,其核心在于制定標(biāo)準(zhǔn),即“定標(biāo)”;“量”屬于操作階段,其任務(wù)在于測定量值,即“定量”.在這一層面上,我們將計(jì)量思想的內(nèi)容分為定標(biāo)思想與定量思想兩個(gè)部分來深入理解(見表1).

表1 計(jì)量思想的基本內(nèi)容及要點(diǎn)闡釋

在物理教育的視角下,計(jì)量思想至少具有以下3個(gè)特點(diǎn).

(1)計(jì)量思想具有一般性.物理學(xué)中蘊(yùn)涵著豐富的物理思想,如微元思想、等效思想、對(duì)稱思想等,但這類思想往往依附于個(gè)案,在某類特定的問題情境中發(fā)揮認(rèn)識(shí)功能,因而是局部的、特殊的思想.物理學(xué)是一門定量學(xué)科,計(jì)量思想搭建了從性質(zhì)到物理量之間的過渡橋梁,滲透在物理學(xué)一般性的認(rèn)識(shí)路徑中.因此,計(jì)量思想本質(zhì)上是一般的而非個(gè)案的.

(2)計(jì)量思想具有統(tǒng)攝性.計(jì)量思想既非有關(guān)計(jì)量的事實(shí)性知識(shí),如“電壓的單位是伏特(V)”“空氣中聲速約為340 m/s”;也非操作性知識(shí),如游標(biāo)卡尺的讀數(shù)方法、托盤天平的使用步驟.相較于具體事實(shí)和操作而言,計(jì)量思想的抽象程度更高,呈現(xiàn)出一幅關(guān)聯(lián)物理量創(chuàng)設(shè)、單位建立、量值測定和誤差分析等要素的完整圖景,是對(duì)有關(guān)計(jì)量的基本知識(shí)的進(jìn)一步提煉概括.而這一圖景能夠促進(jìn)以物理量為核心的“散點(diǎn)知識(shí)”結(jié)構(gòu)化,從而對(duì)定量認(rèn)識(shí)的視角、思路和方法起到上位的統(tǒng)攝作用.

(3)計(jì)量思想具有遷移性.計(jì)量思想的一般性和統(tǒng)攝性特征,決定了其具備廣泛遷移的價(jià)值.這種遷移價(jià)值既體現(xiàn)在物理學(xué)科的學(xué)習(xí)中,如“質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)”“歐姆定律”“機(jī)械能守恒定律”的學(xué)習(xí)內(nèi)容中,計(jì)量思想均能一以貫之地滲透;同時(shí)也體現(xiàn)在跨學(xué)科遷移中,例如化學(xué)學(xué)科中,用“電離度”描述弱電解質(zhì)在水中的電離程度,用p H定量表征溶液的酸堿性質(zhì);還表現(xiàn)在跨領(lǐng)域遷移中,如社會(huì)管理、貿(mào)易結(jié)算、醫(yī)療衛(wèi)生、工程技術(shù)等領(lǐng)域?qū)τ?jì)量均有著深度的依賴.

3 計(jì)量思想教育價(jià)值的多維度認(rèn)識(shí)

3.1 計(jì)量思想是連接定性認(rèn)識(shí)和定量認(rèn)識(shí)的橋梁

任何客觀存在的事物都是質(zhì)和量兩個(gè)方面的統(tǒng)一體.從認(rèn)識(shí)論上看,把握客觀世界既需要定性認(rèn)識(shí),也需要定量認(rèn)識(shí),而計(jì)量思想正是連接二者的重要橋梁:一方面,計(jì)量思想疏通了“物質(zhì)性質(zhì)”向“物理量”過渡的關(guān)節(jié),將由于感官的“閾值局限”而無法準(zhǔn)確把握的客體屬性,轉(zhuǎn)變?yōu)橐詼y量為依托的量值關(guān)系.這是物理認(rèn)知走向定量化、公理化的關(guān)鍵一步.另一方面,計(jì)量思想的滲透,能讓學(xué)習(xí)者體驗(yàn)從“量”的視角拓展、深化對(duì)性質(zhì)的把握,以達(dá)到更高層次的定性認(rèn)識(shí).事實(shí)上,定性認(rèn)識(shí)與定量認(rèn)識(shí)正是在這樣的路徑中不斷交替、螺旋遞進(jìn)的.這是科學(xué)認(rèn)識(shí)發(fā)展的必然規(guī)律.也正因計(jì)量思想之于科學(xué)認(rèn)識(shí)不可或缺的功能,諸多科學(xué)家在研究中將計(jì)量作為一條重要的科學(xué)方法論,正如伽利略所言:“量度一切可量度的,設(shè)法使目前無法量度的變成可量度的.”

3.2 計(jì)量思想構(gòu)成貫穿物理概念、物理實(shí)驗(yàn)與物理規(guī)律的認(rèn)知主線

從教學(xué)論視角看,我國傳統(tǒng)的物理教學(xué)實(shí)踐中,物理概念、物理規(guī)律、物理實(shí)驗(yàn)等向來是教學(xué)的核心范疇.而物理量則被視為“一些物理概念的量化”.[4]在這樣的觀念下,物理量長期作為物理概念的附庸,使“計(jì)量”本身的能動(dòng)性未能得到較好的釋放,實(shí)踐中容易造成概念教學(xué)、規(guī)律教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的相互孤立,使物理學(xué)“定量認(rèn)識(shí)”的精髓湮沒在靜態(tài)封閉的概念識(shí)記、實(shí)驗(yàn)操作與規(guī)律記誦之中,對(duì)“物理學(xué)是一門測量科學(xué)”這一命題缺乏根本性的詮釋.

上述現(xiàn)象背后的深層原因在于,傳統(tǒng)物理教學(xué)習(xí)慣將物理認(rèn)識(shí)的過程按知識(shí)形式分門別類,并在育人功能上等量齊觀,以致學(xué)生掌握了許多概念性知識(shí)與方法性知識(shí),卻無法在宏觀層面體會(huì)與把握物理學(xué)的認(rèn)識(shí)路徑.事實(shí)上,物理概念、物理實(shí)驗(yàn)與物理規(guī)律三者間存在緊密的相互聯(lián)系:一些物理概念經(jīng)由“定標(biāo)”轉(zhuǎn)化為可測量的物理量,再依賴物理實(shí)驗(yàn)將其“定量”為具體的量值,進(jìn)而找到量值間必然、穩(wěn)定的關(guān)系以反映物理規(guī)律(如圖1所示).不難發(fā)現(xiàn),物理概念到物理規(guī)律的認(rèn)知過程中蘊(yùn)藏著“計(jì)量”這一重要的思想線.因此,憑借計(jì)量思想能夠?qū)⑽锢斫虒W(xué)中不同范疇的物理知識(shí)以及其相應(yīng)的學(xué)習(xí)活動(dòng)關(guān)聯(lián)化,能夠使學(xué)生對(duì)概念和規(guī)律的學(xué)習(xí)活動(dòng)由原本的局部的、割裂態(tài)的,轉(zhuǎn)變?yōu)槿值摹⒔Y(jié)構(gòu)化的.

圖1 物理概念、物理實(shí)驗(yàn)與物理規(guī)律的內(nèi)部關(guān)系

3.3 計(jì)量思想是跨學(xué)科學(xué)習(xí)的重要內(nèi)容

學(xué)科本位的物理課程盡管具有系統(tǒng)性、完整性和嚴(yán)密性等特點(diǎn),但客觀存在的學(xué)科壁壘不利于學(xué)生形成靈活應(yīng)用物理知識(shí)以解決現(xiàn)實(shí)問題的綜合能力.在分科課程的背景下,如何盤活物理課程內(nèi)容,使其為學(xué)生素養(yǎng)發(fā)展服務(wù),就成為當(dāng)前物理課程論的重要議題.

對(duì)此,許多課程論學(xué)者主張學(xué)科課程應(yīng)當(dāng)提供一個(gè)有結(jié)構(gòu)的、關(guān)聯(lián)的、具有廣泛遷移價(jià)值的認(rèn)識(shí)框架.學(xué)生基于這一認(rèn)識(shí)框架不僅能貫通學(xué)科內(nèi)和學(xué)科間的學(xué)習(xí),還能打通學(xué)校教育與現(xiàn)實(shí)世界的路徑.不難發(fā)現(xiàn),計(jì)量思想“將質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)榱恳詫?shí)現(xiàn)定量認(rèn)識(shí)”的思路,既能串聯(lián)物理課程的各部分內(nèi)容,在地理、化學(xué)、生物等學(xué)科的認(rèn)識(shí)路徑中也均有明確的體現(xiàn);同時(shí),隨著物理學(xué)與工程技術(shù)、生物學(xué)、心理學(xué)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的交叉,計(jì)量的邊界還在不斷拓展,如今,我們已經(jīng)徹底棲身于一個(gè)被“量”裹挾的世界,“定量的認(rèn)識(shí)”將成為面對(duì)生活和時(shí)代發(fā)展必不可少的素養(yǎng).因此從課程論的視角來看,計(jì)量思想在跨學(xué)科學(xué)習(xí)這一層面具有深遠(yuǎn)的價(jià)值.

4 計(jì)量思想的教學(xué)轉(zhuǎn)化

基于計(jì)量思想的內(nèi)涵與價(jià)值探析,將其以適切的方式進(jìn)行教學(xué)轉(zhuǎn)化,有利于學(xué)生形成“學(xué)科視角”,發(fā)揮物理學(xué)科的素養(yǎng)發(fā)展功能.計(jì)量思想的教學(xué)轉(zhuǎn)化無法“畢其功于一役”,而是要“整體上把握,分環(huán)節(jié)落實(shí)”.

4.1 依據(jù)量的層次性合理設(shè)置教學(xué)目標(biāo)

教學(xué)目標(biāo)是進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)、組織教學(xué)活動(dòng)及開展教學(xué)評(píng)價(jià)的邏輯起點(diǎn),因此計(jì)量思想教學(xué)轉(zhuǎn)化的基點(diǎn)在于教學(xué)目標(biāo)的合理制定.科學(xué)哲學(xué)研究指出,量是有層次性的,其層次性反映了人們定量認(rèn)識(shí)的深入程度.結(jié)合我國學(xué)者林夏水對(duì)量的層次性研究,[5]本文把個(gè)體的定量認(rèn)識(shí)過程分為以下3個(gè)階段.

第一階段是量的直觀感知階段.在未接觸系統(tǒng)的計(jì)量教學(xué)時(shí),學(xué)生對(duì)物理量大小的判斷是基于生活經(jīng)驗(yàn)的,就操作而言只能夠借助身體部位測量物理量,就表達(dá)而言只會(huì)使用籠統(tǒng)的“重、快、熱”等詞匯.因此,這一階段的教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)應(yīng)注重豐富學(xué)生的量感體驗(yàn),使其對(duì)不同數(shù)量級(jí)的常見物理量有具身感知,引導(dǎo)學(xué)生借助身體部位進(jìn)行比較和測量,初步了解計(jì)量的意義.

第二階段是量的科學(xué)測定階段.在經(jīng)過數(shù)學(xué)、科學(xué)等學(xué)科的學(xué)習(xí)后,學(xué)生已經(jīng)具備一定的理性思維能力,能夠?qū)⒘康慕?jīng)驗(yàn)感知標(biāo)準(zhǔn)化.這一階段的教學(xué)目標(biāo),應(yīng)強(qiáng)化學(xué)生對(duì)計(jì)量“制定標(biāo)準(zhǔn)”必要性的理解,關(guān)注基本實(shí)驗(yàn)儀器和量具的合理選擇與正確使用,以及測量結(jié)果的規(guī)范表達(dá),初步體會(huì)測量方法和測量工具帶來的誤差.

第三階段是量的關(guān)系探索階段.處于這一階段的個(gè)體,具有一定的辯證思維,能夠用聯(lián)系的眼光看待事物.相應(yīng)的教學(xué)目標(biāo)設(shè)置,則應(yīng)著眼于學(xué)生結(jié)合不同的測量工具進(jìn)行復(fù)雜測量,并通過“量化+實(shí)證”而非經(jīng)驗(yàn)總結(jié)的方式來確認(rèn)事物間的關(guān)系(集中體現(xiàn)為函數(shù)關(guān)系和方程關(guān)系).

需要注意的是,個(gè)體認(rèn)知進(jìn)入后一階段并不意味著前一階段會(huì)停滯,而是會(huì)帶動(dòng)前一階段的認(rèn)知向更深層次發(fā)展.因此,教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)應(yīng)注重將計(jì)量思想的相應(yīng)內(nèi)容同步向縱深推進(jìn);同時(shí),不同階段對(duì)計(jì)量思想內(nèi)容的觀照有不同的側(cè)重,只有將所有內(nèi)容都橫向統(tǒng)整起來,才可能形成完整的計(jì)量思想.在設(shè)計(jì)教學(xué)目標(biāo)時(shí),需要充分關(guān)注這兩個(gè)方面,才能保證學(xué)生計(jì)量思想全面、深入地發(fā)展.

4.2 基于計(jì)量思想的統(tǒng)攝功能組織與呈現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容

前文已述及,計(jì)量思想是能夠在物理學(xué)習(xí)內(nèi)容板塊中廣泛遷移的認(rèn)識(shí)路徑.這樣的認(rèn)識(shí)路徑有助于關(guān)聯(lián)散點(diǎn)化的教學(xué)內(nèi)容.就教學(xué)思路而言,基于計(jì)量思想的教學(xué)應(yīng)清晰明確地圍繞“物理學(xué)是一門定量科學(xué)”這一主線展開,在教學(xué)中需要凝練出適當(dāng)?shù)幕締栴}作為計(jì)量思想的教學(xué)錨點(diǎn).教師利用這些基本問題組合激發(fā)學(xué)生思考,使學(xué)生的思維落在錨點(diǎn)上,進(jìn)而逐步促進(jìn)思維的結(jié)構(gòu)化.例如,高中物理課程中“運(yùn)動(dòng)的快慢的描述——速度”一節(jié)的教學(xué),可凝練出以下基本問題并組織呈現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容(見圖2).

圖2 計(jì)量思想統(tǒng)攝下的“速度”教學(xué)內(nèi)容呈現(xiàn)

計(jì)量思想統(tǒng)攝下“速度”的教學(xué)內(nèi)容,呈現(xiàn)了“如何精準(zhǔn)比較事物屬性”的一般思路.通過定標(biāo)與定量兩個(gè)步驟將“運(yùn)動(dòng)快慢”這一屬性量化為“速度”這一物理量,也為后續(xù)探索速度與位移、加速度、時(shí)間等物理量的定量關(guān)系奠定了基礎(chǔ).當(dāng)學(xué)生在腦海中形成了相應(yīng)的認(rèn)知框架,未來在面臨相似的新任務(wù)和挑戰(zhàn)時(shí),就會(huì)自發(fā)將新的情境信息與思維結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián),從而實(shí)現(xiàn)計(jì)量思想方法的遷移.

4.3 依托實(shí)踐活動(dòng)豐富學(xué)生的計(jì)量體驗(yàn)

“教學(xué)不是游離于生活世界之外的活動(dòng),而是與生活融為一體的一種社會(huì)實(shí)踐活動(dòng).”[6]若計(jì)量思想發(fā)展脫離了生活與經(jīng)驗(yàn),其下位的知識(shí)就會(huì)演變成孤立的、靜態(tài)的惰性知識(shí),學(xué)習(xí)者將無法充分調(diào)動(dòng)這類知識(shí)解決實(shí)際問題.因此,物理教學(xué)中要充分發(fā)揮計(jì)量思想的價(jià)值,就應(yīng)當(dāng)落實(shí)“從生活走向物理”的課程理念,依托實(shí)踐活動(dòng)豐富學(xué)生對(duì)計(jì)量的切身體驗(yàn),讓學(xué)生在真實(shí)情境中進(jìn)行計(jì)量實(shí)踐與問題解決,以此打通學(xué)生課程世界與生活世界的壁壘,建立學(xué)與做之間的實(shí)踐橋梁.

對(duì)此,教師可以嘗試滲透STEAM的理念,設(shè)置與計(jì)量相關(guān)的實(shí)踐活動(dòng)任務(wù).例如以“比較不同品牌的汽車哪個(gè)更省油”為活動(dòng)主題,讓學(xué)生體驗(yàn)如何創(chuàng)建一個(gè)物理量來比較不同汽車的油耗,并以此為依據(jù)收集、分析數(shù)據(jù),進(jìn)而得出結(jié)論.這樣的活動(dòng)有助于激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造力,并且在解決問題的過程中體會(huì)到建立標(biāo)準(zhǔn)的意義和作用.再如,將“如何給物理課本設(shè)計(jì)一個(gè)合適的書皮”設(shè)計(jì)為實(shí)踐活動(dòng)的主題,讓學(xué)生在實(shí)踐中經(jīng)歷測量方案的制定、測量工具的選擇、測量技能的提升,理解測量之于實(shí)際問題解決的必要性.這樣在實(shí)踐過程中不斷豐富學(xué)生的計(jì)量體驗(yàn),既推進(jìn)了學(xué)生的計(jì)量思想向縱深發(fā)展,也促進(jìn)了學(xué)生定量解決真實(shí)問題的素養(yǎng)提升.

4.4 遵循真實(shí)性評(píng)價(jià)理念推進(jìn)計(jì)量素養(yǎng)教學(xué)測評(píng)

客觀來講,當(dāng)前物理教學(xué)評(píng)價(jià)中對(duì)計(jì)量的關(guān)注并未完全缺席,考查內(nèi)容往往滲透在習(xí)題或試題的實(shí)驗(yàn)探究類問題中,且多是基于課程內(nèi)容展開,如“測量固體和液體的密度”“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”等,側(cè)重點(diǎn)也集中體現(xiàn)為對(duì)實(shí)驗(yàn)操作、測量、讀數(shù)等操作性知識(shí)的考查.但這樣的評(píng)價(jià)內(nèi)容與方式的局限是顯而易見的.一方面,對(duì)計(jì)量知識(shí)的考查無法替代對(duì)計(jì)量素養(yǎng)的評(píng)價(jià).個(gè)體計(jì)量思想的發(fā)展水平集中體現(xiàn)在外顯的計(jì)量素養(yǎng)上,即通過計(jì)量的思想方法解決陌生的真實(shí)問題.而諸多關(guān)于計(jì)量的事實(shí)性知識(shí)與操作性知識(shí)的線性相加,并不能等同于計(jì)量素養(yǎng).因此,僅圍繞操作、測量和讀數(shù)展開的教學(xué)評(píng)價(jià)必然會(huì)導(dǎo)致評(píng)價(jià)的失真.另一方面,教學(xué)評(píng)價(jià)片面關(guān)注計(jì)量思想下位的具體知識(shí)而忽視了思想層面,亦有可能導(dǎo)致學(xué)生物理學(xué)習(xí)過程中能動(dòng)性的缺失.誠如有學(xué)者所言,“操作的技藝”與“定量的認(rèn)識(shí)”之間,是學(xué)生主體性的尊重與彰顯與否.[7]

對(duì)此我們認(rèn)為,應(yīng)在教學(xué)評(píng)價(jià)中滲透真實(shí)性評(píng)價(jià)的理念:在評(píng)價(jià)內(nèi)容上,可以結(jié)合計(jì)量思想的具體內(nèi)容要點(diǎn)設(shè)計(jì)真實(shí)性任務(wù),例如“利用實(shí)驗(yàn)室中能找到的實(shí)驗(yàn)器材與工具,驗(yàn)證粉筆自由下落的過程中機(jī)械能守恒”.在形式上,讓學(xué)生通過有限的實(shí)驗(yàn)器材,遵循定量認(rèn)識(shí)的基本思路設(shè)計(jì)出靈活多樣的測量方案,并基于此展開測量與驗(yàn)證活動(dòng).這樣,不僅能夠彰顯學(xué)生“定量認(rèn)識(shí)”的主體地位,也能通過具體任務(wù)顯化學(xué)生計(jì)量思想的發(fā)展水平.