淺談物理文化課堂的構(gòu)建策略

王朝輝

物理既是科學(xué)，也是文化，兩者是相通的，就好像一枚硬幣的兩面.如果我們閹割了它的文化屬性，將會導(dǎo)致一系列嚴(yán)重的后果.楊振寧曾尖銳地指出過：“忽視人文，中國將付出極大代價……”.物理作為一種高品位的文化為物理教學(xué)中融合人文性奠定了內(nèi)在的邏輯基礎(chǔ)，當(dāng)前我們要把經(jīng)常聽到一些大容量、高密度的物理知識課堂轉(zhuǎn)變?yōu)橄驅(qū)W生呈現(xiàn)真善美的文化統(tǒng)一體的物理文化課堂.引導(dǎo)學(xué)生去探尋知識的演變，揭示知識的本質(zhì)，體現(xiàn)物理的文化價值，展示物理的文化美感，以此來感染學(xué)生，激勵學(xué)生，達(dá)到學(xué)生素質(zhì)全面發(fā)展的目的.

1 物理文化和物理文化課堂

文化是不用蠻力而能改變別人的東西.文化是生物在其發(fā)展過程中逐步積累起來的跟自身生活相關(guān)的知識或經(jīng)驗(yàn)，是其適應(yīng)自然或周圍環(huán)境的體現(xiàn).我們所說的“文化”，嚴(yán)格的來講，是“人文”的范疇.從人文素質(zhì)角度看，在文化的諸多定義之中哈佛大學(xué)社會學(xué)教授丹尼爾·貝爾對文化的定義最深刻.他認(rèn)為“文化本身是為人類生命過程提供解釋系統(tǒng)，幫助他們對付生存困境的一種努力.”這個定義看起來很費(fèi)解，我們把它分解成幾個要素.文化包括了四個要素：一個是“生命過程”，文化的對象是人類的生命過程；第二個是“生存困境”，人類有了生存困境，于是才發(fā)生了對文化的需要；第三個是文化的存在形態(tài)和功能是什么，它是應(yīng)對人類生命過程的生存困境的一個解釋系統(tǒng)；那么整個文化所做的工作是什么呢？是人類超越生命過程的生存困境的一種努力.因此，文化的價值在于它能夠幫助“自身”認(rèn)識周邊的環(huán)境及生物，使“自身”更好的適應(yīng)周邊的環(huán)境，以及跟其它生物和諧的相處在一起.所以文化的本質(zhì)是物質(zhì)與意識的綜合體現(xiàn)，文化的本質(zhì)屬性就是非強(qiáng)制性的影響力.

物理文化是古代哲學(xué)家、近現(xiàn)代物理學(xué)家和物理工作者，歷經(jīng)數(shù)千年逐步創(chuàng)造的物理知識體系、觀念形態(tài)、價值標(biāo)準(zhǔn)以及約定俗成的工作方法的總和.物理文化是鮮活的文化，由人和物構(gòu)成的綜合體.人是由經(jīng)過系統(tǒng)學(xué)習(xí)、嚴(yán)格訓(xùn)練、掌握物理知識、物理方法，具有科學(xué)精神、科學(xué)行為準(zhǔn)則的物理工作者和物理專業(yè)學(xué)習(xí)者，這是物理文化的活的載體；物是物理書籍、論文、物理知識軟件、為研究物理規(guī)律而特別設(shè)計的物理儀器設(shè)備等物質(zhì)載體，以及由人和物共同創(chuàng)造的物理環(huán)境.

物理文化課堂是以傳遞物理文化為目的的體現(xiàn)科學(xué)與人文互動思考的課堂.是將物理文化成果內(nèi)化為觀念學(xué)識和內(nèi)涵修養(yǎng)， 達(dá)到素質(zhì)發(fā)展與人格完善的雙重目的的課堂.是激昂生命、激發(fā)智慧、走向崇高的美妙旅程.師生在物理文化課堂中有高于知識和能力的價值追求，朝著“科學(xué)與人文兼收，道德與審美并蓄”的方向前行.

教育最本質(zhì)的意義就在于引領(lǐng)人的價值追求，提升人的價值素養(yǎng)和培育人實(shí)現(xiàn)價值的能力.知識并非課堂教學(xué)唯一的關(guān)鍵詞，課堂還承載著促進(jìn)學(xué)生人格與精神發(fā)展的人文意義.物理文化課堂應(yīng)該成為物理文化傳播的中心，只有在課堂教學(xué)中著力于物理文化的選擇與加工，讓學(xué)生在特定的文化環(huán)境中領(lǐng)略文化，體驗(yàn)內(nèi)含其中的智慧，才能激勵學(xué)生進(jìn)行文化的變革與創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)素養(yǎng)和能力的全面提升.

2 物理文化課堂的構(gòu)建策略

2.1 以文入理，增強(qiáng)物理課堂的感染力

在引入新課的時候我們可以借助詩文書畫引入物理教學(xué)內(nèi)容，這樣既有助于學(xué)生由形象思維過渡到抽象思維，也有助于讓學(xué)生的認(rèn)識由感性升華到理性.如在《力的合成》教學(xué)中我在安排學(xué)生觀賞俄國名畫《伏爾加河上的纖夫》之后開始設(shè)問“為什么拉纖的纖夫都要盡量走在一條線上”，進(jìn)而追問“如果纖夫拉力方向偏離纖繩方向夾角越大會對拉船效果產(chǎn)生什么樣的影響呢”，讓學(xué)生在此基礎(chǔ)上抽象出物理模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，找出求不在同一直線上兩個力的合力的方法后進(jìn)一步應(yīng)用平行四邊形定則解決實(shí)際問題.最后提問“人在改造自然和完善自我過程中為什么要強(qiáng)調(diào)合作？”，樹立“形成合力”的價值觀念.又如在《萬有引力定律》一課教學(xué)中可從南宋愛國詩人辛棄疾的詞《木蘭花慢·可憐今夕月》中的一句“飛鏡無根誰系？姮娥不嫁誰留”，引出詞人的想象和疑問與牛頓看到月亮的下落是如此的“密合”，讓學(xué)生知道文學(xué)創(chuàng)作和科學(xué)發(fā)現(xiàn)都始于觀察和好奇心，都是對生存環(huán)境的想象和解釋，兩者主要的區(qū)別在于反映的主、客觀程度不同.這樣，就可以讓學(xué)生知道學(xué)習(xí)是解決人類困境的一種努力，是構(gòu)建內(nèi)外和諧的一種追求，從而從更高層面理解科學(xué)學(xué)習(xí)的意義.再如學(xué)習(xí)平面鏡成像之后，讓學(xué)生讀一讀艾青的詩《鏡子》“僅只是一個平面/ 卻又是深不可測/它最愛真實(shí)/ 決不隱瞞缺點(diǎn)/它忠于尋找它的人/ 誰都能從它發(fā)現(xiàn)自己/或是醉后酡顏/ 或是鬢如霜雪/有人喜歡它/ 因?yàn)樽约好?有人躲避它/ 因?yàn)樗甭?甚至?xí)腥? 恨不得把它打碎”，我想在詩意的情境中學(xué)生不僅能領(lǐng)會平面鏡成像的特點(diǎn)，更增加了對人生的思考，領(lǐng)悟做人的道理.

2.2 以理入文，增強(qiáng)物理課堂的教育力

物理學(xué)既描述狀態(tài)，又分析過程，揭示自然現(xiàn)象的本質(zhì)和規(guī)律.物理學(xué)所創(chuàng)造的概念、規(guī)律、思想、方法對物理現(xiàn)象的描述簡單、精確、和諧、統(tǒng)一，有以簡馭繁的統(tǒng)攝性.如果在物理課堂教學(xué)中，能讓學(xué)生將物理知識、規(guī)律、方法遷移運(yùn)用到社會現(xiàn)象和生活現(xiàn)象中，則更能展示物理文化的學(xué)術(shù)價值和教育價值，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的志趣.例如在《動能和動能定理》一課的教學(xué)中我先讓學(xué)生從動能的變化追溯到做功的過程，從而讓學(xué)生通過簡單模型推導(dǎo)出動能定理，為了加深學(xué)生對動能定理的理解，我們可將其上升為更樸素的真理即“過程決定結(jié)果”，告訴學(xué)生明天的成就必將取決于今天的用功程度.這樣的類比雖然不甚貼切，但在潛移默化中教會學(xué)生“參透物理，悟通人性”，凸顯物理文化的深層智慧.科學(xué)，特別是物理學(xué)，不但促進(jìn)了生產(chǎn)力的發(fā)展，也擴(kuò)展著人類的世界觀、方法論和自然觀.因此物理文化課堂要改變把物理教學(xué)窄化為“知識教學(xué)”的現(xiàn)狀，落實(shí)立德樹人的根本任務(wù).例如物理學(xué)中的“整體”和“部分”思想在力學(xué)解題分析時很重要，但其最根本的意義在于養(yǎng)成學(xué)生辯證分析的意識.這種意識也應(yīng)表現(xiàn)在對物理學(xué)家的評價上，正如托馬斯·楊這樣評價牛頓：“盡管我仰慕牛頓的大名，但我并不因此非得認(rèn)為他是百無一失的，我遺憾地看到他也會弄錯，而他的權(quán)威有時甚至阻礙了科學(xué)的進(jìn)步.”又如通過熵概念的文化理念告誡學(xué)生，我們不能超越于自然的自在演化規(guī)律來創(chuàng)造人類的文明. 人只是自然的一部分， 不是自然的主人，自然的法則才是人與自然和諧共存的根本， 過分地強(qiáng)調(diào)人類社會的中心發(fā)展意識， 反而會使人類社會受到更大的傷害.

2.3 以史論理，增強(qiáng)物理課堂的思辨力

著名物理學(xué)家錢三強(qiáng)指出： “物理學(xué)發(fā)展史是一塊蘊(yùn)藏著巨大精神財富的寶地，這塊寶地很值得我們?nèi)ラ_墾.”光記住一些物理概念、數(shù)據(jù)、定律和公式， 并不表示真正理解了物理學(xué). 因?yàn)榭茖W(xué)的主體并不是它所獲得的知識的多寡與深度， 更重要的在于“探索”.對物理學(xué)理論實(shí)質(zhì)的全面理解， 包含著對物理學(xué)理論發(fā)展的動態(tài)性以及對物理學(xué)理論的相對真理性的認(rèn)識.作為認(rèn)識歷史的選擇結(jié)果的物理學(xué)理論， 都包含著對與錯、真與假的雙重因素， 包含有大量未知因素， 不可能完美無缺. 在教學(xué)中作必要的歷史回顧， 會使學(xué)生從知識的更替演變中認(rèn)識它的條件性、局限性， 認(rèn)識科學(xué)理論的相對真理性.如讓學(xué)生拓展閱讀伽利略對自由落體運(yùn)動研究的物理學(xué)史，不但可以讓學(xué)生體會邏輯的力量，更能領(lǐng)略實(shí)驗(yàn)和邏輯推理結(jié)合的科學(xué)研究方法在推動物理學(xué)發(fā)展中的作用.然而在實(shí)際教學(xué)中，《伽利略對自由落體運(yùn)動的研究》這一節(jié)內(nèi)容的教學(xué)往往被忽視或放棄，導(dǎo)致逐末忘本，錯失了對學(xué)生進(jìn)行方法創(chuàng)新教育的良機(jī).在《萬有引力定律》的教學(xué)中，通過引導(dǎo)學(xué)生閱讀牛頓《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》中的相關(guān)內(nèi)容，了解牛頓從“蘋果落地”的現(xiàn)象所展開的遐想： 重力必定會延伸到極遠(yuǎn)的月球上， 迫使它作環(huán)繞地球的軌道運(yùn)動. 由此導(dǎo)致了牛頓的“月-地檢驗(yàn)”，進(jìn)而又把引力思想擴(kuò)大到一切天體和一切物體， 最后概括出“萬有引力”的概念.這種過程的揭示更能讓學(xué)生體驗(yàn)困惑、驚奇、歡樂和智慧，產(chǎn)生對自然的好奇和對科學(xué)的敬仰.

2.4 以物尋理，增強(qiáng)物理課堂的創(chuàng)新力

能使學(xué)生感受真實(shí)生活的教育是最有價值的.能使學(xué)生體驗(yàn)知識的探索過程，懂得所學(xué)知識的價值，學(xué)會獲取知識的方法，并且形成繼續(xù)學(xué)習(xí)的愿望望和能力的課才算是好課.以實(shí)物、實(shí)驗(yàn)幫助學(xué)生建立理論、理解理論也是物理文化課堂構(gòu)建的重要策略之一.如在《全電路歐姆定律》的教學(xué)中為了建立電源內(nèi)阻概念，可以設(shè)計這樣的實(shí)驗(yàn)：先用一節(jié)干電池給小燈泡供電，小燈泡亮度不高.由此設(shè)問：“怎樣才能提高燈泡的亮度呢”學(xué)生回答增加電池的個數(shù)，于是增加一節(jié)電池，結(jié)果燈泡反而變暗了.這種打破學(xué)生的認(rèn)知平衡引入新概念的效果是顯著的.創(chuàng)造實(shí)驗(yàn)條件，讓學(xué)生把抽象的習(xí)題通過實(shí)驗(yàn)“做”出來，不僅豐富學(xué)生的解題方式，更激發(fā)了學(xué)生的探究熱情，強(qiáng)化學(xué)生的體驗(yàn)和刺激.當(dāng)學(xué)生能成為經(jīng)常走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的研究者時，我們的物理文化課堂才返樸歸真.因?yàn)槲覀円囵B(yǎng)的是具有獨(dú)立思考能力的有責(zé)任心和實(shí)踐能力的創(chuàng)造者.如讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)研究“逆風(fēng)行舟”現(xiàn)象既能讓學(xué)生加深對力的合成與分解規(guī)律的理解，又能讓學(xué)生區(qū)分原始問題與物理模型的差異性，提高分析復(fù)雜問題的能力.在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，適當(dāng)引入DIS等新型實(shí)驗(yàn)器材讓學(xué)生感受和嘗試科技創(chuàng)新、原理創(chuàng)新、方法創(chuàng)新將大大提高課堂的吸引力，開拓學(xué)生的視野和想象力.比如，用力傳感器呈現(xiàn)完全失重現(xiàn)象、反映作用力和反作用力大小相等都比彈簧測力計效果好得多.

物理文化課堂要向?qū)W生呈現(xiàn)真善美的文化統(tǒng)一體，這是物理文化教育的終極目標(biāo).物理文化課堂重視科學(xué)和人文的融合，減少因應(yīng)試壓力帶來的文化缺失，強(qiáng)調(diào)物理學(xué)科本身就應(yīng)該成為提升學(xué)生人文素養(yǎng)的基本素材.物理文化課堂從文化視野、文化品性考量和設(shè)計物理課堂的文化構(gòu)建，體現(xiàn)物理學(xué)科在落實(shí)立德樹人根本任務(wù)中的應(yīng)有功能.