聚焦核心素養(yǎng) 回歸物理文化

摘 要：從新視角進行物理教學(xué)研究，其重要意義在于使廣大物理教育工作者將物理學(xué)置于廣闊的人類文化之中去考察，使物理教育從基于知識的教育變?yōu)榛谖幕慕逃?，使物理學(xué)作為人類的優(yōu)秀文化讓絕大多數(shù)學(xué)生接受，提高學(xué)生的核心素養(yǎng)，增強抵御迷信和偽科學(xué)的能力.

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng)；物理文化

作者簡介：朱建山（1973-），男，廣東深圳人，本科，中學(xué)物理高級教師，主要研究物理“非?！睂嶒瀯?chuàng)新及物理創(chuàng)新教育.1 背景與問題的提出

費曼在他的《費曼物理學(xué)講義》的結(jié)束語中這樣寫道：“我講授的主要目的，不是為你們參加考試做準(zhǔn)備——甚至不是為你們服務(wù)于工業(yè)或軍事做準(zhǔn)備，我最想做的是給出對于這個奇妙世界的一些欣賞，以及物理學(xué)家看待這個世界的方式，我相信這是現(xiàn)今時代里真正文化的主要部分.也許你們將不僅對這種文化有欣賞，甚至也可能你們會加入到人類理智已經(jīng)開始的這場偉大的探險中去.”應(yīng)該說這是物理文化的比較早的論述.

著名物理學(xué)家陳佳洱院士說：“物理學(xué)不只是圖表和數(shù)據(jù)，它能帶給你很多更珍貴的東西：理性的思維方式、人生的哲學(xué)和人生的道路.”這段話正是對物理學(xué)科價值的詮釋：讓學(xué)生終身受益的不是具體的物理知識，而是所學(xué)的知識忘掉之后剩下的東西，這就是物理學(xué)科核心素養(yǎng).

因此，我們要關(guān)注物理知識的文化取向，開發(fā)物理知識的育人價值，從傳統(tǒng)的以知識為本的物理教學(xué)，轉(zhuǎn)變?yōu)榕嘤诵乃仞B(yǎng)為主的物理教育.

2 對物理文化課堂教學(xué)的思考

2.1 物理學(xué)科核心素養(yǎng)的內(nèi)涵

人民教育出版社綜合理科室黃海旺老師指出：高中物理學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)生在接受物理教育過程中逐步形成的適應(yīng)個人終身學(xué)習(xí)的社會發(fā)展需要的基礎(chǔ)知識、關(guān)鍵能力、科學(xué)態(tài)度等方面的表現(xiàn)，是學(xué)生通過物理學(xué)習(xí)集中體現(xiàn)的帶有物理特征的品質(zhì)，是學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的關(guān)鍵成分，主要有“物理觀念與應(yīng)用”、“科學(xué)思維與創(chuàng)新”、“科學(xué)探究與交流”和“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”等四個方面的要素構(gòu)成.

2.2 推進物理文化課堂教學(xué)的重要意義

物理教育是一種廣義的文化活動，物理學(xué)本身即是科學(xué)知識、科學(xué)過程和科學(xué)文化三者的融合與統(tǒng)一.其不僅以概念、原理和規(guī)律揭示了自然界的基本運動形式的諸多真理，而且在建立這種知識體系的過程中，升華和發(fā)展了科學(xué)思維和研究方法來推動科學(xué)的繼續(xù)進步，已成為人類文化不可分割的一部分.從另一層面來說，科學(xué)的蓬勃發(fā)展，物理學(xué)家們創(chuàng)造的物理文化已為人們所由衷景仰.在課堂教學(xué)中，學(xué)習(xí)和理解物理文化有助于學(xué)生公正而全面地認(rèn)識物理及整個科學(xué)，有助于形成正確的人生觀、價值觀與世界觀.同時，在對物理文化有了透徹認(rèn)識之后，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中就會有意識地形成自身的物理文化意識，進而實現(xiàn)其科學(xué)精神的培養(yǎng)，其重要意義不言自明.

著名科學(xué)家吳健雄強調(diào)：為了避免出現(xiàn)社會可持續(xù)發(fā)展中的危機，當(dāng)前一個刻不容緩的問題是消除現(xiàn)代文化中兩種文化（科學(xué)文化與人文文化）之間的隔閡……從建構(gòu)主義思想來考察，遵循物理文化的課堂教學(xué)有利于與學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)相關(guān)聯(lián)，正契合科學(xué)研究者對經(jīng)驗世界的概念建構(gòu)過程.課堂教學(xué)重視物理學(xué)的文化價值，讓學(xué)生不僅理解物理知識，還了解物理學(xué)在社會生產(chǎn)力發(fā)展中的作用，進而形成科學(xué)的價值觀、科學(xué)思維方式.接受物理文化全方位的熏陶，在一定意義上能夠幫助人們消除科技與人文間的隔閡，這也是物理文化課堂教學(xué)另一重要意義.

3 基于物理文化的課堂教學(xué)實踐

3.1 關(guān)注知識的文化取向

關(guān)注物理知識的文化取向，其實就是要關(guān)注學(xué)生的發(fā)展，充分開發(fā)物理知識的育人價值.

著名法國科學(xué)家龐加萊曾說過：“物理學(xué)是由一系列事實、公式和法則建立起來的，就像房子是用磚砌成的一樣.但是，如果把一系列事實、公式和法則看成物理學(xué)，那就猶如把一堆磚看成房子一樣.”

著名特級教師吳加澍老師也有精彩的論述：“物理學(xué)科這種豐富多元的內(nèi)涵，猶如一棵枝繁葉茂的‘物理樹：最先映入人們眼簾的樹葉、果實，就像物理學(xué)科的知識層面；而支撐著它們的樹枝、樹干，好比物理學(xué)科的思維層面；它那深深地扎入泥土、維系著大樹生命的樹根，則是物理學(xué)科的文化層面.為此，我們必須重構(gòu)文化取向下的物理知識觀.即要充分認(rèn)識到教學(xué)范疇內(nèi)的物理，有著作為科學(xué)的物理和作為教育的物理的兩重性.相應(yīng)地，物理知識也有著兩種形態(tài)：一種是外顯的學(xué)術(shù)形態(tài)；另一種是內(nèi)隱的教育形態(tài)，前者具有實用價值，后者則有教化功能.于是，我們的教學(xué)應(yīng)該從學(xué)術(shù)形態(tài)深入到教育形態(tài)，即在重視物理知識的科學(xué)內(nèi)核的同時，還要注意挖掘它的文化底蘊，提升物理教學(xué)的文化品性.讓學(xué)生在學(xué)習(xí)知識的同時，還能進一步去探尋知識的淵源，揭示知識的本質(zhì)，體悟物理的美感，從而全面發(fā)揮物理知識的教育價值.

作為一名物理教師，能夠?qū)ξ锢韺W(xué)科作一番深入的審視與剖析，以拓展自己的學(xué)科視域，這是十分必要的.因為，眼界決定境界.如果教師關(guān)注的僅僅是物理知識層面，他充其量只能算是一名‘經(jīng)師；如果在教物理知識的同時，還能突出物理思維，引導(dǎo)學(xué)生去領(lǐng)悟其中的思想和方法，從而提升智慧，他就是一位‘明師；如果在教物理知識、思維方法的同時，還能潛移默化地對學(xué)生進行物理文化的熏陶，潤澤他們的心靈，那才稱得上是教書育人的‘人師.”[1]所以，“我們在設(shè)計和開展教學(xué)時必須以物理核心素養(yǎng)為導(dǎo)向，將物理觀念、科學(xué)思維、實驗探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任等要求，至始至終貫穿在教學(xué)活動之中，使物理教學(xué)過程成為學(xué)生核心素養(yǎng)的形成過程.”

3.2 聚焦核心素養(yǎng)的物理課堂教學(xué)轉(zhuǎn)型

3.2.1 基于HPS的“準(zhǔn)歷史現(xiàn)象”教學(xué)法

近年來，國際科學(xué)教育界大力倡導(dǎo)把科學(xué)史、科學(xué)哲學(xué)與科學(xué)社會學(xué)（history、philosophy and sociology of science縮寫為HPS）納入到中小學(xué)科學(xué)課程中，以期促進學(xué)生對科學(xué)本質(zhì)的理解，幫助學(xué)生通過學(xué)習(xí)科學(xué)形成正確的科學(xué)本質(zhì)觀，培養(yǎng)他們的科學(xué)精神和創(chuàng)新能力，即所謂的HPS教育，具體的教學(xué)流程如圖1所示.endprint

目前，大部分發(fā)達國家已經(jīng)開始注重HPS教育，其中美國不論從課程標(biāo)準(zhǔn)、教科書內(nèi)容還是課堂教學(xué)等方面表現(xiàn)都尤為突出.美國的《科學(xué)素養(yǎng)基準(zhǔn)》和《國家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》中都突出了HPS教育思想.

西方HPS教育專家馬修斯（1991）認(rèn)為：“HPS教育的主要作用就是既聯(lián)結(jié)了自然科學(xué)的不同學(xué)科，又聯(lián)結(jié)了自然科學(xué)與其它學(xué)科，最終目的是促進科學(xué)與文化的聯(lián)結(jié)，可以人文化科學(xué)，使科學(xué)能夠與公眾的自身、文化、道德、政治指向相聯(lián)，可以使公眾對科學(xué)及科學(xué)相關(guān)教育做出更完整的理解”.首都師范大學(xué)丁邦平教授（2000）認(rèn)為 HPS 對科學(xué)教育改革的作用主要體現(xiàn)在以下幾個方面：首先，為原來非人文化的學(xué)校科學(xué)課程提供了人文化的因素；其次，HPS 教育可以起到溝通英國學(xué)者斯諾所提出“科學(xué)文化”和“人文文化”兩種文化的作用；第三，把 HPS 教育融入到科學(xué)課程中有助于克服教育中出現(xiàn)的一些問題，如女生不喜歡學(xué)習(xí)科學(xué)、公眾對科學(xué)態(tài)度的冷漠以及科學(xué)在歷史、文化和社會中地位理解不足；第四，尤其重要，可以使學(xué)生更好地理解科學(xué)本質(zhì).從以上 HPS 的作用來看，把 HPS 融入到物理教育改革中，可以極大改善物理教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生多方面的能力.

最后，綜合以上幾點的分析，并受近年來史學(xué)研究中提出的“準(zhǔn)歷史現(xiàn)象”研究的啟發(fā)，筆者認(rèn)為可以考慮運用“準(zhǔn)歷史現(xiàn)象”法輔助組織物理教學(xué).將這一方法遷移到物理教學(xué)當(dāng)中，可將與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的物理學(xué)史料，尤其是對某一物理理論的形成曾起到啟發(fā)轉(zhuǎn)折和關(guān)鍵作用的人物、事件和思想，進行物理文化重演，即在教師指導(dǎo)下，讓學(xué)生去揭示物理知識的發(fā)生原因、經(jīng)歷物理知識的形成過程、以及感受物理知識的發(fā)展方向等，使物理學(xué)習(xí)成為學(xué)生的“亞研究”、“再創(chuàng)造”的過程，使物理學(xué)科核心素養(yǎng)培育落到實處.

從物理文化角度來看，使用這一方法對于聚焦物理學(xué)科核心素養(yǎng)的意義在于以下幾點：一是“準(zhǔn)歷史現(xiàn)象”重現(xiàn)了物理學(xué)家在塑造物理文化過程中所表現(xiàn)出的對真善美的不懈追求，他們對社會發(fā)展和人類與環(huán)境的關(guān)注以及他們的高尚情操等等，有利于培育學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任；二是“準(zhǔn)歷史現(xiàn)象”讓學(xué)生將自己融進準(zhǔn)歷史事件，像物理學(xué)家一樣面對問題，探索問題，能使學(xué)生的思維經(jīng)歷物理學(xué)知識的形成過程：問題、假設(shè)、實驗、結(jié)論、實踐檢驗，從而獲得具體而完整的科學(xué)思維的方法論教育和鮮活的創(chuàng)新教育；三是“準(zhǔn)歷史現(xiàn)象”能使學(xué)生較自然地接觸一種隱性的文化背景，久而久之，有利于增強學(xué)生對不同文化的敏感性和感受力，形成物理觀念.

3.2.2 基于“非常實驗”的任務(wù)驅(qū)動型教學(xué)法

古希臘哲學(xué)家柏拉圖說：“驚訝，這尤其是哲學(xué)家的一種情緒.除此之外，哲學(xué)沒有別的開端.”亞里士多德也說過：“古往今來人們開始哲理探索，都應(yīng)起于對自然萬物的驚異.”基于此，提出了“非常”物理實驗的概念，為豐富中學(xué)物理實驗資源開辟了新思路，特別是本課題開發(fā)“非?！蔽锢韺嶒炁c傳統(tǒng)的自制教具、低成本實驗等有觀念上的不同，除了充分實驗器材非常簡單，實驗設(shè)計非常新穎之外，我們的“非?！睂嶒灲虒W(xué)活動更加強調(diào)在實驗效果方面應(yīng)用創(chuàng)新技法引起學(xué)生的“驚奇”，追求足以讓人驚嘆，讓人眼前一亮，發(fā)出尖叫，震撼心靈的強烈刺激的效果，不僅注重突出“非?！睂嶒灥摹靶隆薄ⅰ捌妗?、“趣”、“美”，同時也注重對學(xué)生創(chuàng)新思維的訓(xùn)練和熏陶，注重選擇有利于培養(yǎng)學(xué)生的想象力，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維的“非?！睂嶒炠Y源.

為了適應(yīng)時代發(fā)展和創(chuàng)新人才培養(yǎng)的需要，筆者將創(chuàng)新思維理論和物理實驗課程資源的開發(fā)利用相結(jié)合，以開發(fā)“非?！睂嶒炠Y源為突破口，探討在物理實驗教學(xué)中促進學(xué)生創(chuàng)新思維的發(fā)展的教學(xué)模式.目前我們經(jīng)常采用的教學(xué)模式可以概括為“實驗引領(lǐng)，任務(wù)驅(qū)動，體驗過程，整合思想.”（簡稱任務(wù)驅(qū)動，如圖2所示）

（1）任務(wù)驅(qū)動

“任務(wù)驅(qū)動”教學(xué)法本質(zhì)上是根據(jù)現(xiàn)代學(xué)習(xí)理論，通過“任務(wù)”來“誘發(fā)”、 “加強”和“維持”學(xué)習(xí)者的成就動機.任務(wù)是作為學(xué)習(xí)的橋梁，“驅(qū)動”學(xué)生完成“任務(wù)”的不是教師，也不是任務(wù)本身，而是學(xué)習(xí)者自己.也就是說，學(xué)習(xí)者的成就動機構(gòu)成了學(xué)生學(xué)習(xí)和完成任務(wù)的認(rèn)知內(nèi)驅(qū)力.在教學(xué)過程中運用任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法，是遵循物理文化教育的基本理念，從“教”必須要為“學(xué)”服務(wù)的關(guān)系出發(fā)，強調(diào)學(xué)生的學(xué)習(xí)活動必須與大的任務(wù)或問題相結(jié)合，以“實驗”或者“活動”創(chuàng)設(shè)情境，讓學(xué)生帶著真實的任務(wù)學(xué)習(xí)，達到引動和維持學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣和動機的目的從而促進學(xué)生主動對知識進行意義建構(gòu)，特別有益于學(xué)生實驗探究素養(yǎng)的培養(yǎng).

（2）體驗過程

“體驗過程”是把關(guān)注學(xué)生情感、科學(xué)態(tài)度和價值觀形成放置于思維的體驗過程中，重視創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維、創(chuàng)新人格等各方面在過程中的生成，有利于學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新能力的提高.理想的物理教育應(yīng)該是：以濃縮的時空和自然的形式，盡量讓學(xué)生按照認(rèn)識的重演規(guī)律，去重演知識的產(chǎn)生與發(fā)展的過程，將教學(xué)過程轉(zhuǎn)變成為學(xué)生的“亞研究”、“類創(chuàng)造”過程，使學(xué)生在獲取物理知識的同時，還能從中汲取前人的智慧，領(lǐng)悟思想方法，陶冶科學(xué)精神，形成初步的科學(xué)世界觀和方法論，全面落實新課程所要求的三維教學(xué)目標(biāo)，全方位提升他們的科學(xué)素養(yǎng).

（3）整合思想

著名教育家杜威曾說：“盡管科學(xué)家和教師都掌握學(xué)科知識，但二者的學(xué)科知識是不一樣的，教師必須把學(xué)科知識心理學(xué)化，以便讓學(xué)生能夠理解.”因此，我們認(rèn)為教師應(yīng)該在方法論高度上對科學(xué)探索進行再探索，對發(fā)現(xiàn)進行再發(fā)現(xiàn)，通過自己對教學(xué)內(nèi)容的理解和再創(chuàng)造，從物理學(xué)發(fā)展過程和體現(xiàn)在物理定理、定律中的科學(xué)思想和方法，加以梳理，使之條理化和系統(tǒng)化，升華為一般的哲學(xué)觀點和方法論思想，并以學(xué)生能夠接受的方式進行教學(xué)整合，啟發(fā)學(xué)生，促進課堂“思想”的生成也就是“科學(xué)思維”這一核心素養(yǎng)的達成.我們的課題研究實踐表明，那種把物理學(xué)方法作為標(biāo)簽和點綴，只是將物理知識和方法簡單進行機械組合、簡單灌輸?shù)慕虒W(xué)是膚淺的、生硬的.

4 反思

從文化這一新的視角進行物理教學(xué)研究，其重要意義在于使廣大物理教育工作者能將物理學(xué)置于廣闊的人類文化之中去考察，使學(xué)生能像物理學(xué)家那樣欣賞物理學(xué)，發(fā)現(xiàn)物理學(xué)與人類文化的關(guān)系及其對人類文化的影響.可以斷言在物理教育中，物理文化教育將從隱性變?yōu)轱@性，物理教育將從基于知識的教育變?yōu)榛谖幕慕逃刮锢韺W(xué)作為人類的優(yōu)秀文化讓絕大多數(shù)學(xué)生接受，提高學(xué)生的核心素養(yǎng)，增強抵御迷信和偽科學(xué)的能力.

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