物理教學(xué)中顯性科學(xué)方法教育研究①

劉霽華

(江蘇省常州市教育科學(xué)研究院，江蘇 常州 213001)

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·名師論壇·

物理教學(xué)中顯性科學(xué)方法教育研究①

劉霽華

(江蘇省常州市教育科學(xué)研究院，江蘇 常州 213001)

本文分析了物理教學(xué)中科學(xué)方法教育存在的問(wèn)題，探討了科學(xué)方法的教育價(jià)值、顯性科學(xué)方法教育的實(shí)施原則和理念策略，為一線教師的課堂實(shí)踐提供參考，并交流了實(shí)踐成效.

物理教學(xué)；顯性方法教育；教育價(jià)值；實(shí)施原則；理念和策略

笛卡爾說(shuō)過(guò)：“最有價(jià)值的知識(shí)，是關(guān)于方法的知識(shí)”.在物理教學(xué)中不僅要幫助學(xué)生掌握基本的學(xué)科知識(shí)，更重要的是幫助學(xué)生掌握具有普遍價(jià)值的科學(xué)方法.教給學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的科學(xué)方法，是學(xué)生離開(kāi)學(xué)校后，進(jìn)一步學(xué)習(xí)和工作的有力工具，是教育給予學(xué)生的最具生命力的成果，是物理教育的本質(zhì)要求.

1 問(wèn)題的提出

新一輪課程改革提倡在物理教學(xué)中既要重視知識(shí)，又要重視方法，強(qiáng)調(diào)為了學(xué)生的終身發(fā)展而教，提出了以學(xué)習(xí)者為中心的教育理念.課程標(biāo)準(zhǔn)中“過(guò)程與方法”維度的提出，使方法教育上升到了與知識(shí)同等的地位和高度.科學(xué)方法是培養(yǎng)學(xué)生自主能力、提升學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的重要內(nèi)容，其對(duì)于物理教育的重要性、對(duì)于學(xué)生發(fā)展的重要性毋庸置疑.但本輪課改至今已經(jīng)走過(guò)了十年，面對(duì)物理課堂教學(xué)的現(xiàn)實(shí)，物理教學(xué)中“過(guò)程與方法”維度事實(shí)上還處于無(wú)內(nèi)容、無(wú)策略、無(wú)意義、無(wú)評(píng)價(jià)的虛化狀態(tài)，如何將科學(xué)方法教育目標(biāo)落實(shí)到具體的課堂教學(xué)中，還有很多問(wèn)題有待在實(shí)踐中解決，存在的問(wèn)題如下：

(1) 考試評(píng)價(jià)機(jī)制的制約

由于考試的壓力，一線教師普遍重視物理知識(shí)的系統(tǒng)傳授，忽視了對(duì)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)方法教育，導(dǎo)致方法教育的缺失，方法教育處在無(wú)目標(biāo)的“隱性化”狀態(tài).

(2) 傳統(tǒng)教學(xué)模式的束縛

物理教學(xué)中灌輸式現(xiàn)象還很常見(jiàn)，部分一線教師知道方法教育對(duì)于學(xué)生長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的重要性，有時(shí)會(huì)關(guān)注物理思想方法，但其教學(xué)方式一般都是以隨意性的“告訴”為主，學(xué)生的方法學(xué)習(xí)缺少過(guò)程性，知識(shí)與方法缺少融合，方法教育只是“授之以魚”，處于無(wú)策略的“簡(jiǎn)單化”狀態(tài).

(3) 教學(xué)理念理解的偏差

教師在教學(xué)中生搬硬套各種新學(xué)習(xí)模式，導(dǎo)致課堂教學(xué)貌似氣氛活躍,但在熱鬧的形式下,缺乏實(shí)質(zhì)性內(nèi)容,課堂變成教師和優(yōu)生共同表演的“舞臺(tái)”，這樣的課堂中開(kāi)展的知識(shí)與方法學(xué)習(xí)，一般按照教師事先安排好的操作程序按部就班進(jìn)行，實(shí)質(zhì)只有新課程理念的軀殼，學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性、獨(dú)立性、創(chuàng)造性被忽視，方法教育處于無(wú)內(nèi)涵的“程式化”狀態(tài).

(4)科學(xué)方法理論功底的欠缺

科學(xué)方法的系統(tǒng)性、全面性，應(yīng)用條件的合理性、準(zhǔn)確性，建立過(guò)程的概括性、人文性，對(duì)于許多教師來(lái)說(shuō)都是比較生疏的內(nèi)容.問(wèn)卷調(diào)查表明：一線教師對(duì)于與解題中涉及的物理方法了解比較多，但對(duì)于蘊(yùn)藏在物理學(xué)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(wú)源之水、無(wú)本之木，與學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程難以融合，處于隨意性的“邊緣化”狀態(tài).

2 物理教學(xué)中顯性科學(xué)方法教育探討

2.1 科學(xué)方法的教育價(jià)值

價(jià)值引領(lǐng)，是推進(jìn)課堂教學(xué)改革的原動(dòng)力，那么實(shí)施顯性方法教育可以給我們的課堂帶來(lái)怎樣的改變，具有怎樣的教育價(jià)值？筆者通過(guò)課堂觀察、學(xué)生問(wèn)卷調(diào)查，發(fā)現(xiàn)顯性方法教育帶給課堂進(jìn)程、帶給學(xué)生學(xué)習(xí)的改變是多元的：課堂內(nèi)涵豐富，學(xué)生思維活躍，學(xué)生不僅理解了知識(shí)，也理解了過(guò)程，促進(jìn)了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)信心提高，我們?cè)趯?shí)踐中認(rèn)識(shí)到顯性方法教育具有以下的教育價(jià)值.

(1) 引導(dǎo)建構(gòu)，促進(jìn)生成

方法的遷移可以引領(lǐng)新的知識(shí)和過(guò)程的生成，實(shí)現(xiàn)意義建構(gòu).如在學(xué)習(xí)“簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)”一節(jié)時(shí)，如果我們直接告訴學(xué)生彈簧振子的定義，學(xué)生可能只是“知其然、不知其所以然”，如果在情境中引導(dǎo)同學(xué)分析影響振動(dòng)的各種因素，然后問(wèn)學(xué)生：我們過(guò)去如何開(kāi)始研究的？這時(shí)就自然地遷移出“理想化模型”的物理方法，在這一方法引領(lǐng)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(xué)習(xí)中，學(xué)生根據(jù)B與L垂直時(shí)F=0、B與L平行時(shí)F=BIL，獲得了B與I成任意角度時(shí)的一般結(jié)果：F=BILsinθ.如果就此結(jié)束，那么學(xué)生獲得的只是一個(gè)生冷的公式.但是如果我們關(guān)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(xué)的效果則截然不同，這個(gè)方法對(duì)后續(xù)學(xué)習(xí)起到了引導(dǎo)作用，按照這一思想方法我們應(yīng)該怎樣研究安培力的方向？學(xué)生自然提出：讓通電導(dǎo)線垂直放在磁場(chǎng)中，“從特殊到一般”的思想方法引領(lǐng)了左手定則的學(xué)習(xí)，課堂教學(xué)變得流暢、水到渠成，學(xué)生的學(xué)習(xí)是一種意義的構(gòu)建，也得到了審美的滿足.

(2) 體驗(yàn)過(guò)程，加深理解

對(duì)知識(shí)進(jìn)行歸納是加深理解的重要方法，而新知識(shí)的建構(gòu)過(guò)程中蘊(yùn)含物理思想方法的歸納，可以全面提升對(duì)知識(shí)的理解，之所以稱之為提升而不是加深，是指方法的歸納會(huì)使學(xué)習(xí)上升到全新的高度，讓學(xué)生站在更高的層次上統(tǒng)攬全局，常能使學(xué)生領(lǐng)略“登上山峰”之感.如學(xué)習(xí)“安培力”后歸納出的“從特殊到一般”思想方法提升了學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解，這種提升不是記憶層面的，而是思想層面的，達(dá)到化分立為整體、變表象為實(shí)質(zhì)的功效.

(3) 高屋建瓴，形成觀念

科學(xué)方法的顯性化教育，不僅要關(guān)注運(yùn)用這些方法認(rèn)識(shí)自然、解決問(wèn)題，還應(yīng)該關(guān)注科學(xué)方法所包含的哲學(xué)思考.站在物理思想的高度審視物理方法，實(shí)施物理方法教育，賦予方法以靈魂，引領(lǐng)物理學(xué)習(xí)從技能和記憶的學(xué)習(xí)上升到觀念和審美的高度，促進(jìn)了學(xué)生對(duì)方法的領(lǐng)悟，提升了學(xué)科的魅力.在“用牛頓定律解決問(wèn)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(rèn)為這節(jié)是“用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問(wèn)題(1)”的延續(xù)，就是為了多幾種解題方法，其教學(xué)過(guò)程也是波瀾不驚.其實(shí)本節(jié)內(nèi)容有著統(tǒng)領(lǐng)高中物理教材必修1的意義，即靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)是內(nèi)在統(tǒng)一的，他們統(tǒng)一于牛頓運(yùn)動(dòng)定律，在本節(jié)教學(xué)后指出：平衡狀態(tài)、拋體運(yùn)動(dòng)、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(xué)生在習(xí)得知識(shí)的同時(shí)，形成了物理觀念，提升了對(duì)物理的理解——物理學(xué)不僅是有用的，而且是簡(jiǎn)潔和諧的！

2.2 顯性科學(xué)方法教育的實(shí)施原則

生搬硬套、機(jī)械模仿是實(shí)踐研究開(kāi)始階段教師經(jīng)常出現(xiàn)的現(xiàn)象.一方面反映了教師對(duì)這種課型的認(rèn)識(shí)和理解還不到位，另一方面也需要關(guān)注這種課堂的實(shí)施原則.與所有教學(xué)方法一樣，這種教學(xué)方法不是普遍適用的，教學(xué)中除了要關(guān)注教材、學(xué)生這兩方面因素做到因材施教外,我們?cè)趯?shí)踐中還總結(jié)了以下幾個(gè)原則：

(1) 生成性原則

科學(xué)方法教育不是課堂的點(diǎn)綴、也不是強(qiáng)加給課堂的，更不應(yīng)成為課堂的負(fù)擔(dān)，它是在學(xué)習(xí)中與知識(shí)共同生長(zhǎng)、和諧生成的，只有這樣才能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，體現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生思維能力的價(jià)值.

(2) 適切性原則

對(duì)于不同的教學(xué)內(nèi)容、不同的課型，方法可能是遷移過(guò)來(lái)的，先于問(wèn)題解決；方法也可能是問(wèn)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(méi)有一成不變的模式，教師必須根據(jù)教學(xué)材料和學(xué)生的具體情況制定方法教育的目標(biāo)，從而進(jìn)行每一節(jié)課的教學(xué)設(shè)計(jì).學(xué)生能否接受、當(dāng)前是否需要，是教學(xué)設(shè)計(jì)之初首先要考慮的問(wèn)題.物理方法是紛繁多樣的，而實(shí)施顯性化的方法一定是對(duì)本節(jié)課的認(rèn)識(shí)過(guò)程起重要作用的方法，這樣才能體現(xiàn)方法教育“畫龍點(diǎn)睛”、“啟迪智慧”的效果.知識(shí)與方法是和諧統(tǒng)一的，但知識(shí)是方法的載體，方法為知識(shí)學(xué)習(xí)明晰了方向，脫離知識(shí)的方法教育不是顯性方法教育的本意，也會(huì)脫離課程的三維目標(biāo)，顯性化的方法學(xué)習(xí)應(yīng)該是簡(jiǎn)單明了的、循序漸進(jìn)的、對(duì)知識(shí)的掌握有價(jià)值的.

(3) 情境化原則

科學(xué)方法特別是一些操作性的科學(xué)方法，是和方法使用的過(guò)程和情境分不開(kāi)的，脫離情境的說(shuō)教則會(huì)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(dǎo)致方法學(xué)習(xí)的異化.比如高中物理實(shí)驗(yàn)中常常會(huì)提到“簡(jiǎn)單性原則”這一科學(xué)思想，但如果老師在教學(xué)中單純強(qiáng)調(diào)這一思想，則對(duì)學(xué)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(yuǎn)大于鉤碼質(zhì)量”的情境中探討，學(xué)生對(duì)方法則會(huì)“豁然開(kāi)朗”、對(duì)知識(shí)的理解也得到了升華.

(4) 主體化原則

方法教育同樣應(yīng)該以學(xué)生為主體，在充分發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用的前提下，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)探索物理知識(shí)，總結(jié)科學(xué)方法，顯性化的方法教育要給學(xué)生以主動(dòng)參與思考、實(shí)踐的機(jī)會(huì)，以體現(xiàn)學(xué)生的主體性，切忌為了講方法而滿堂灌.在課堂教學(xué)中，我們堅(jiān)持學(xué)生優(yōu)先、學(xué)習(xí)中心的立場(chǎng)，采用了如下實(shí)施路徑：情境引發(fā)(問(wèn)題)→互動(dòng)構(gòu)建(主體)→人文滲透(思想)→和諧統(tǒng)一(邏輯)→應(yīng)用反饋(評(píng)價(jià)).情境引起思維、引發(fā)問(wèn)題，使學(xué)生走進(jìn)真實(shí)的物理；互動(dòng)體現(xiàn)主體、在過(guò)程中發(fā)現(xiàn)方法、解決問(wèn)題，使學(xué)生走進(jìn)真實(shí)的學(xué)習(xí)；人文關(guān)注科學(xué)之美，體現(xiàn)人文精神，凝練科學(xué)思想；和諧要求恰當(dāng)處理知識(shí)與方法的關(guān)系，做到邏輯統(tǒng)一、簡(jiǎn)潔明了；學(xué)以致用，交流反饋學(xué)習(xí)效果，總結(jié)提升認(rèn)識(shí).

2.3 顯性科學(xué)方法教育的理念和策略

(1) “學(xué)習(xí)即研究”的理念和策略

站在建構(gòu)主義的立場(chǎng)看，課堂教學(xué)過(guò)程應(yīng)該是學(xué)生在教師引領(lǐng)下的研究過(guò)程，我們?cè)谡n題的實(shí)踐中提出了“學(xué)習(xí)即研究，研究離不開(kāi)問(wèn)題與方法(過(guò)程)，對(duì)研究方法(過(guò)程)和結(jié)果要進(jìn)行評(píng)價(jià)、質(zhì)疑和運(yùn)用”的教學(xué)思路與行動(dòng)策略.首先，要落實(shí)學(xué)習(xí)是一種研究，那就要改變過(guò)去教師主宰的“一元課堂”的教學(xué)方式，研究問(wèn)題的提出和方法設(shè)計(jì)應(yīng)該在教師引領(lǐng)下，由學(xué)生提出，落實(shí)師生共同建構(gòu)的“二元課堂”的教學(xué)方式.其次，研究離不開(kāi)問(wèn)題與方法(過(guò)程)，則要求教師和學(xué)生在問(wèn)題解決環(huán)節(jié)，共同研究方案并引申出思想方法.其三，學(xué)習(xí)不只是接受和獲得知識(shí)，學(xué)習(xí)的過(guò)程還需要總結(jié)、懷疑和批判，特別是過(guò)程與方法的總結(jié)與批判，因此對(duì)研究方法(過(guò)程)和結(jié)果要進(jìn)行評(píng)價(jià)、質(zhì)疑和運(yùn)用，體現(xiàn)出對(duì)學(xué)習(xí)本質(zhì)的回歸，也體現(xiàn)出物理教學(xué)中對(duì)方法教育的顯性化要求.

(2) 以方法為主線的物理教學(xué)理念和策略

筆者在《以方法為主線的物理教學(xué)》一文中，提出了在課堂實(shí)施顯性方法教學(xué)的實(shí)施原則，為中學(xué)實(shí)施顯性方法教育提出了初步方案.首先，方法學(xué)習(xí)與知識(shí)學(xué)習(xí)是統(tǒng)一的，高中物理的科學(xué)方法是蘊(yùn)涵在物理知識(shí)之中的，科學(xué)方法與學(xué)科的知識(shí)是相輔相成的，研究、挖掘高中物理知識(shí)中的方法教育元素，形成與學(xué)科知識(shí)目標(biāo)相適應(yīng)、與知識(shí)教學(xué)相融合的方法教育的內(nèi)容，是實(shí)施顯性方法教育的基礎(chǔ).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(xué)，不僅是方法學(xué)習(xí)的需要，也是知識(shí)學(xué)習(xí)的需要.其三，學(xué)習(xí)者(最初是科學(xué)家)總是運(yùn)用一定的思想方法認(rèn)識(shí)發(fā)現(xiàn)、規(guī)律的，如伽利略運(yùn)用邏輯推理和實(shí)驗(yàn)方法研究自由落體，從盧瑟福原子結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)、再到玻爾模型的提出，物理學(xué)家則運(yùn)用了模型方法，方法主線是和人類的認(rèn)知過(guò)程是一致的.

(3) 知識(shí)與方法統(tǒng)一性的理念和策略

在實(shí)施顯性方法教育中，方法教育與知識(shí)的掌握過(guò)程是一個(gè)有的整體,師生的探究活動(dòng)也是一個(gè)有機(jī)的整體，在思想方法的引領(lǐng)下提出問(wèn)題,在探究解決問(wèn)題中形成知識(shí)和方法,在知識(shí)掌握的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了方法的掌握，因此實(shí)施顯性方法教育，是知識(shí)與方法的統(tǒng)一性的必然要求，是對(duì)物理學(xué)習(xí)的本質(zhì)回歸.

3 推廣與績(jī)效

我們定期開(kāi)展了專題研究課、專題講座、專題沙龍等活動(dòng)，推進(jìn)顯性方法教育的實(shí)踐.通過(guò)教學(xué)設(shè)計(jì)——觀課議課——評(píng)價(jià)反思，改善課堂教學(xué).三年來(lái)，我們共開(kāi)設(shè)研究課50余節(jié)，專題沙龍10余次，參加省教研室、中國(guó)教育學(xué)會(huì)、華東六省一市組織的研討會(huì)和專家講座5次，在江蘇省高中物理優(yōu)課評(píng)比中兩節(jié)顯性方法教育課都獲得一等獎(jiǎng).通過(guò)這些活動(dòng)吸引了大批教師的實(shí)踐熱情，促進(jìn)了課堂教學(xué)的轉(zhuǎn)變，提升了物理教學(xué)的品質(zhì)，帶動(dòng)了教師的專業(yè)成長(zhǎng)，獲得了省、市物理教育界的認(rèn)可.

[1] 張憲魁等．物理學(xué)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(xué)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(xué)[J]．物理教學(xué)，2008(8)．

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

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

名師簡(jiǎn)介：劉霽華，江蘇省特級(jí)教師、教授級(jí)高級(jí)教師，常州市教育科學(xué)研究院高中物理教研員，《物理之友》編委，江蘇省教育學(xué)會(huì)物理教學(xué)專業(yè)委員會(huì)理事，主要研究高中物理教學(xué).