基于生態(tài)視角解讀物理學(xué)科“滯銷(xiāo)”現(xiàn)象

●余俊文

一、制約持續(xù)學(xué)習(xí)物理的原因分析

由于長(zhǎng)期應(yīng)試教育，原本平衡的制約學(xué)習(xí)物理的內(nèi)外“生態(tài)環(huán)境”被嚴(yán)重破壞，許多學(xué)困生感到學(xué)習(xí)物理難度越來(lái)越大，對(duì)學(xué)習(xí)物理的興趣越來(lái)越低，討厭物理、反感物理甚至放棄物理，學(xué)習(xí)物理失去了持續(xù)性，物理“滯銷(xiāo)”的現(xiàn)象越來(lái)越凸顯。筆者將制約可持續(xù)學(xué)習(xí)物理的內(nèi)外環(huán)境因素歸納為如下圖所示的十二個(gè)，其中“1.學(xué)習(xí)時(shí)間；2.物理實(shí)驗(yàn)；3.參觀科技成果；11.強(qiáng)化訓(xùn)練；12.解題技能”等為硬環(huán)境（外環(huán)境），“4.物理語(yǔ)言；5.形象思維；6.邏輯思維；7.數(shù)學(xué)方法；8.哲學(xué)方法；9.理論聯(lián)系實(shí)際；10.學(xué)以致用”等為軟環(huán)境（內(nèi)環(huán)境）。這些因素中，有的被過(guò)分弱化甚至被忽略，致使形象思維與邏輯思維割裂，物理方法與數(shù)學(xué)方法、哲學(xué)方法割裂，理論與實(shí)踐割裂，解題與學(xué)以致用割裂等等，直接造成中下生學(xué)習(xí)物理入門(mén)困難，以及難以可持續(xù)學(xué)習(xí)。因此只有重構(gòu)和平衡可持續(xù)學(xué)習(xí)物理的生態(tài)環(huán)境，讓更多的中下生喜歡物理，增強(qiáng)可持續(xù)學(xué)習(xí)物理的信心，才能提高學(xué)習(xí)物理成功入門(mén)并可持續(xù)的幾率，物理學(xué)科才不會(huì)滯銷(xiāo)。

二、重構(gòu)可持續(xù)學(xué)習(xí)物理的生態(tài)環(huán)境

（一）充分重視物理實(shí)驗(yàn)

物理是一門(mén)實(shí)驗(yàn)學(xué)科，物理知識(shí)和規(guī)律都是在觀察和實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，加以提煉再上升到理性而來(lái)的。課堂上狹義的物理實(shí)驗(yàn)本身也包含有物理思想、物理方法、物理規(guī)律、物理應(yīng)用等方面的內(nèi)容，對(duì)學(xué)習(xí)物理既基礎(chǔ)又重要，有許多學(xué)生并沒(méi)有引起足夠的重視，甚至許多學(xué)困生對(duì)于高中階段的物理實(shí)驗(yàn)完全是一片空白。這里以“長(zhǎng)度測(cè)量”這一組實(shí)驗(yàn)為例，由于對(duì)長(zhǎng)度測(cè)量的精度要求不斷提高，測(cè)量工具由粗糙到精密，即從刻度尺（木尺→透明塑料尺→鋼尺）→游標(biāo)卡尺→螺旋測(cè)微器→光的干涉條紋等等，都要求熟練使用，如果學(xué)生沒(méi)有直接體驗(yàn)操作這些工具，僅僅停留在教師講述的間接經(jīng)驗(yàn)上，絕對(duì)不會(huì)深刻理解它的設(shè)計(jì)原理和操作注意事項(xiàng)，也不會(huì)達(dá)到熟練使用不出現(xiàn)錯(cuò)誤并減小誤差的要求。這樣很難理解許多物理規(guī)律物理原理從粗糙到精確的發(fā)展過(guò)程，很難有后續(xù)學(xué)習(xí)物理的主動(dòng)需求。

（二）充分重視物理的實(shí)用價(jià)值

許多學(xué)生運(yùn)用高中物理知識(shí)規(guī)律解釋我們身邊的物理現(xiàn)象，感覺(jué)不如初中物理有用，常常無(wú)法體驗(yàn)感知“學(xué)以致用”，誤以為高中物理無(wú)用。高中物理較初中物理，知識(shí)更為系統(tǒng)化，理性化，其“有用”并不直接體現(xiàn)在解釋我們身邊的物理現(xiàn)象，而是體現(xiàn)在物理自身理論體系的基礎(chǔ)極其廣泛的自然科學(xué)領(lǐng)域的基礎(chǔ)。于此學(xué)生有必要正確理解“有用”，如果有意識(shí)地多聽(tīng)科普講座、多參觀科技成果展覽、多關(guān)心相關(guān)科技領(lǐng)域成果所包含的物理原理、物理思想、物理方法等物理應(yīng)用，尤其從參觀科技成果展覽的活動(dòng)中，就能夠直觀地了解到物理知識(shí)在我們身邊，對(duì)開(kāi)拓我們的視野非常有用。因此平時(shí)我們的眼光不能僅僅停留在身邊的初級(jí)物理現(xiàn)象上，還要正確理解物理的基礎(chǔ)性、有用性，理論聯(lián)系實(shí)際才不至于懷疑物理的學(xué)以致用無(wú)法實(shí)現(xiàn)。

（三）充分重視物理語(yǔ)言

語(yǔ)言對(duì)于學(xué)生并不陌生，通常課本上的語(yǔ)法都很簡(jiǎn)單并盡可能通俗易懂，平時(shí)好像能應(yīng)付自如并沒(méi)有在意。但物理教材中特有的由科學(xué)語(yǔ)言、數(shù)學(xué)語(yǔ)言、生活語(yǔ)言構(gòu)成的物理語(yǔ)言，并非每位學(xué)生都足夠的重視，一部分學(xué)生不習(xí)慣、沒(méi)有形成真正物理語(yǔ)言這個(gè)工具，缺乏抽象思維，讀不懂教材教輔上對(duì)物理問(wèn)題的闡述，聽(tīng)不懂老師同學(xué)對(duì)物理問(wèn)題的討論與論述，給物理可持續(xù)性學(xué)習(xí)造成致命的缺陷。

物理中的科學(xué)語(yǔ)言，通常指物理名詞、描述性的物理概念（定性描述的，或者理解上不能一步到位，逐步加深的）、定義性的物理概念（定量描述的，有定義式有量綱的）以及定性描述物理概念之間、物理量之間的關(guān)系等等，都是建立在科學(xué)概念基礎(chǔ)上的物理科學(xué)語(yǔ)言，是整個(gè)物理語(yǔ)言中最為基礎(chǔ)的部分。

物理中的數(shù)學(xué)語(yǔ)言，通常指借用數(shù)學(xué)的函數(shù)關(guān)系來(lái)定量描述物理量與量的變化關(guān)系。有的是一個(gè)物理量隨另一個(gè)物理量而變化，有的是一個(gè)物理量隨多個(gè)物理量而變化（通常運(yùn)用控制變量法）。但物理中的數(shù)學(xué)語(yǔ)言不是純數(shù)學(xué)、純理論的，而是有適用條件、適用范圍的，結(jié)果也需要討論取舍，與實(shí)際相符。

物理中的生活語(yǔ)言，通常指日常生活中對(duì)物理現(xiàn)象、物理事件的描述性的語(yǔ)言，盡管其準(zhǔn)確性、科學(xué)性略顯不足，但它更加通俗易懂，是整個(gè)物理語(yǔ)言中必要的補(bǔ)充，尤其在科普讀物中更是大量存在[1]。

（四）充分重視形象思維與邏輯思維融合

物理思維最顯著的特征是融合形象思維與邏輯思維于一體，這是能否可持續(xù)學(xué)習(xí)物理最本質(zhì)的內(nèi)因之一，片面強(qiáng)調(diào)一方面或者兩個(gè)方面成分離狀態(tài)都會(huì)阻礙物理思維的形成。所謂形象思維，是指以具體的形象或圖像為思維內(nèi)容的思維形態(tài)，是人的一種本能思維，人一出生就會(huì)無(wú)師自通地以形象思維方式考慮問(wèn)題。比如以作草圖的方式進(jìn)行物理過(guò)程分析、受力分析、運(yùn)動(dòng)分析都是典型的形象思維過(guò)程，它能使分析的對(duì)象更具有生動(dòng)性、直觀性、整體性，是建立物理思維的起點(diǎn)；而邏輯思維是指人們?cè)谡J(rèn)識(shí)過(guò)程中借助于概念、判斷、推理反映現(xiàn)實(shí)的過(guò)程。尤其是邏輯思維中的“歸納與演繹”過(guò)程，即由個(gè)別性（一般性）前提推導(dǎo)出一般性（個(gè)別性）結(jié)論，前提與結(jié)論之間的聯(lián)系是必然的。比如在前形象思維的基礎(chǔ)上進(jìn)一步分析：題目給出哪些物理量、這些物理量的關(guān)系、變量間的關(guān)系、獨(dú)立變量間的關(guān)系等等，還需要將這些物理量通過(guò)運(yùn)算規(guī)則（量于量的函數(shù)關(guān)系）來(lái)準(zhǔn)確地確定它們之間，尤其變量之間、獨(dú)立變量之間的因果關(guān)系，均屬于典型的邏輯思維過(guò)程。

在學(xué)習(xí)初中物理之前，“自然常識(shí)”主要訓(xùn)練形象思維，“數(shù)學(xué)”主要訓(xùn)練邏輯思維，二者是分離的。即使相融合也是極少量又膚淺的。經(jīng)過(guò)初中階段的學(xué)習(xí)，許多學(xué)生物理思維習(xí)慣仍然停留在形象思維與邏輯思維的分離狀態(tài)，極大的阻礙了二者的融合和物理思維的轉(zhuǎn)向，但又非常需要新的物理思維習(xí)慣來(lái)取代這種分離狀態(tài)的思維定勢(shì)[2]。

（五）充分重視數(shù)學(xué)方法

數(shù)學(xué)方法是研究物理規(guī)律最重要的基本方法之一，數(shù)學(xué)思想、數(shù)學(xué)方法、數(shù)學(xué)演算（包括估算）、數(shù)學(xué)猜想等等在物理中多有體現(xiàn)。比如：實(shí)際問(wèn)題→物理過(guò)程→物理模型→數(shù)學(xué)模型→演算→數(shù)學(xué)結(jié)果→物理結(jié)果→實(shí)際結(jié)果等過(guò)程的轉(zhuǎn)換；再比如：數(shù)學(xué)模型→演算→數(shù)學(xué)結(jié)果→討論物理量的取值范圍、最大值、最小值；再比如：數(shù)學(xué)模型→演算→數(shù)學(xué)結(jié)果→討論物理過(guò)程真實(shí)存在狀態(tài)；再比如：數(shù)學(xué)圖像→理解物理圖像→理解物理量關(guān)系→理解物體真實(shí)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，等等都是以數(shù)學(xué)為核心的物理問(wèn)題研究。離開(kāi)了數(shù)學(xué)，物理只能是定性經(jīng)驗(yàn)和定性現(xiàn)象，就不會(huì)有今天的物理學(xué)。高中物理是物理學(xué)從定性到定量、從現(xiàn)象到本質(zhì)的過(guò)渡階段，數(shù)學(xué)方法的成分越來(lái)越重是必然的。數(shù)學(xué)是學(xué)習(xí)物理極其重要的生態(tài)環(huán)境因素，一切想忽略它、破壞它、繞過(guò)它都是徒勞的。

（六）充分重視哲學(xué)方法

許多學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)物理所需的（辯證唯物主義）哲學(xué)方法不重視，物理學(xué)與哲學(xué)有著千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系，物理學(xué)中廣泛運(yùn)用了唯物論和辯證法的哲學(xué)思想和方法，比如：物理課強(qiáng)調(diào)“實(shí)事求是”的科學(xué)態(tài)度，體現(xiàn)了唯物論所強(qiáng)調(diào)的物質(zhì)性與客觀性；受力分析、誤差分析體現(xiàn)了哲學(xué)中聯(lián)系的觀點(diǎn)；物理模型體現(xiàn)了哲學(xué)中主要矛盾（因素）與次要矛盾（因素）的關(guān)系；物理過(guò)程分析往往需要用到聯(lián)系的觀點(diǎn)、矛盾的觀點(diǎn)、矛盾的轉(zhuǎn)化觀點(diǎn)；整個(gè)物理課知識(shí)的學(xué)習(xí)理解都是典型的哲學(xué)所強(qiáng)調(diào)的“循環(huán)往復(fù)，螺旋上升”的發(fā)展過(guò)程，等等。一旦把物理與哲學(xué)方法隔離開(kāi)來(lái)，否定哲學(xué)的指導(dǎo)意義，那么我們的方法論就會(huì)迷失方向，必定造成正確分析物理過(guò)程困難，學(xué)習(xí)能力低下，直接造成物理學(xué)習(xí)入門(mén)和可持續(xù)學(xué)習(xí)的困難。

三、平衡可持續(xù)學(xué)習(xí)物理的生態(tài)環(huán)境

（一）運(yùn)用“體驗(yàn)式學(xué)習(xí)”

“體驗(yàn)式學(xué)習(xí)”能夠?qū)⒏鱾€(gè)學(xué)習(xí)生態(tài)因素有機(jī)地聯(lián)系起來(lái)，通過(guò)各因素相互作用綜合地平衡物理可持續(xù)性學(xué)習(xí)的生態(tài)環(huán)境。體驗(yàn)式學(xué)習(xí)探究物理問(wèn)題尤其探究原始物理問(wèn)題，能有效地阻止形象思維與邏輯思維割裂等，對(duì)提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力非常有效。體驗(yàn)式學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)“做中學(xué)”知行合一，從體驗(yàn)中感知、模仿、提煉、生成知識(shí)，包括“具體體驗(yàn)；觀察思考；形成概念；移植他處”四個(gè)步驟，操作非常簡(jiǎn)單，強(qiáng)調(diào)學(xué)生單獨(dú)反思或同他人一起思考交流。物理體驗(yàn)式學(xué)習(xí)，將所探究物理問(wèn)題融入實(shí)際應(yīng)用情景（即原始狀態(tài)）中，或者改造成原始物理問(wèn)題，進(jìn)行提煉、上升、理性化的體驗(yàn)，不斷的獲得認(rèn)知上的沖突而理解更加深刻。物理體驗(yàn)式學(xué)習(xí),更是以生態(tài)環(huán)境平衡并把各個(gè)學(xué)習(xí)生態(tài)因素有機(jī)地聯(lián)系起來(lái)為基礎(chǔ)，如果偏廢其中任何一項(xiàng)環(huán)境因素，體驗(yàn)式學(xué)習(xí)的效果都會(huì)大打折扣，或者不能順利的完成體驗(yàn)式學(xué)習(xí)。

這里以物理現(xiàn)象與規(guī)律相結(jié)合的體驗(yàn)式學(xué)習(xí),阻止形象思維與邏輯思維割裂為例。加強(qiáng)思維訓(xùn)練：①在物理入門(mén)階段，要刻意體驗(yàn)以形象思維為基礎(chǔ)進(jìn)行模仿訓(xùn)練，以實(shí)際例題分析、求解的過(guò)程為原型進(jìn)行體驗(yàn)；刻意突出原型特征：針對(duì)實(shí)例過(guò)程進(jìn)行受力分析、運(yùn)動(dòng)分析、作圖分析等 （形象思維的比重大），再尋找實(shí)例中有哪些過(guò)程、有哪些量、哪些已知、哪些未知；再抽象為量于量間的關(guān)系，尤其是那些變量、獨(dú)立變量的關(guān)系；再抽象到某個(gè)函數(shù)關(guān)系，建立公式求解（邏輯思維的比重大）；再將結(jié)果放回實(shí)例中去討論，比如解的取舍，矢量的方向（形象思維的比重大）等等。做到在整個(gè)實(shí)例原型中刻意強(qiáng)調(diào)：哪些是現(xiàn)象、哪些是規(guī)律、哪些思維屬于形象思維、哪些思維屬于邏輯思維；刻意強(qiáng)調(diào)它們相互滲透、相互影響、相互修正。②在學(xué)習(xí)引向深入階段，要刻意引導(dǎo)學(xué)生體驗(yàn)如何將現(xiàn)象“抽象”成為規(guī)律：需擺脫對(duì)實(shí)例原型的模仿，直接理解前提與結(jié)論間的必然聯(lián)系的內(nèi)涵，直接理解物理思維的內(nèi)涵，加深現(xiàn)象與規(guī)律、形象思維與邏輯思維的融合。③在綜合運(yùn)用知識(shí)階段，要刻意體驗(yàn)直接切入邏輯思維，以逐步減少形象思維的比例。比如將一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)直接抽象為質(zhì)點(diǎn)圖，再抽象為圖，再抽象為圖、圖，以至于抽象為一般函數(shù)圖。

（二）運(yùn)用“發(fā)現(xiàn)式學(xué)習(xí)”

“發(fā)現(xiàn)式學(xué)習(xí)”能夠有效地阻止物理方法與數(shù)學(xué)方法、哲學(xué)方法割裂，較體驗(yàn)式學(xué)習(xí)更高一層次平衡物理可持續(xù)性學(xué)習(xí)的生態(tài)環(huán)境。發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)的方法通常有：移植類(lèi)似方法、概括實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，還有一類(lèi)基于運(yùn)用數(shù)學(xué)方法（定量地演繹推導(dǎo)）和邏輯方法（定性判斷選擇）來(lái)“發(fā)現(xiàn)”新的物理規(guī)律（定理）為代表的發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)[3]，它是學(xué)生以發(fā)現(xiàn)新物理規(guī)律的探究視角，體驗(yàn)參與新物理規(guī)律“發(fā)現(xiàn)”過(guò)程的一種學(xué)習(xí)方法，它有助于對(duì)問(wèn)題提出→分析→假設(shè) （猜想）→驗(yàn)證（論證）等過(guò)程的具體理解；側(cè)重于物理規(guī)律與數(shù)學(xué)方法、與邏輯方法的緊密結(jié)合，開(kāi)發(fā)學(xué)生從現(xiàn)象到本質(zhì)、從定性到定量再到定性定量相融合以及形象思維與邏輯思維相融合等心智潛能。發(fā)現(xiàn)式學(xué)習(xí)是物理可持續(xù)性學(xué)習(xí)的生態(tài)環(huán)境平衡基礎(chǔ)之上，充分利用各因素的有機(jī)聯(lián)系和能動(dòng)性學(xué)習(xí)的結(jié)果，如果偏廢或者不能充分利用學(xué)習(xí)物理環(huán)境因素的任何一項(xiàng)，發(fā)現(xiàn)式學(xué)習(xí)都難以進(jìn)行。

這里以數(shù)學(xué)方法（定量地演繹推導(dǎo)）和邏輯方法（定性判斷選擇）相結(jié)合來(lái)發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)新的物理規(guī)律為例。比如：“動(dòng)量定理”、“動(dòng)能定理”、“機(jī)械能守恒”等等，突出數(shù)學(xué)方法、邏輯方法與發(fā)現(xiàn)式學(xué)習(xí)結(jié)合起來(lái)進(jìn)行發(fā)現(xiàn)式學(xué)習(xí)，必需使初學(xué)者理解物理規(guī)律的嚴(yán)密性、科學(xué)性；理解物理理論與實(shí)際過(guò)程的對(duì)應(yīng)性，明白其中每一個(gè)演算在生活生產(chǎn)實(shí)際中均有實(shí)際過(guò)程與之對(duì)應(yīng)，平時(shí)的演算并非無(wú)聊的游戲；在發(fā)現(xiàn)式學(xué)習(xí)中，學(xué)生通過(guò)聯(lián)系哲學(xué)方法保障其高質(zhì)量的開(kāi)展物理學(xué)習(xí)，通過(guò)數(shù)學(xué)方法體會(huì)發(fā)現(xiàn)定量的物理規(guī)律。

[1]余俊文.物理“教材精讀法”的課堂建構(gòu)與維度研究[J].教育科學(xué)論壇，2012，（2）∶19-21.

[2]余俊文.中下生學(xué)習(xí)物理入門(mén)切入點(diǎn)的理性思考[J].物理通報(bào)，2012，（5）∶31-33.

[3]余俊文.物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)式學(xué)習(xí)——基于數(shù)學(xué)與邏輯視角[J].教育科學(xué)論壇，2012，（10）：17-19.