物理文化背景下的物理教學(xué)

劉曉敏　薛偉平

物理文化是科學(xué)文化的重要組成部分。教育與文化緊密相聯(lián)，文化背景影響教育的目的和內(nèi)容，教育對(duì)文化又具有選擇、傳遞和創(chuàng)新等功能。教育就本質(zhì)而言是一種文化活動(dòng)，物理教學(xué)從屬于教育范疇，也應(yīng)置于宏觀的物理環(huán)境下予以實(shí)施。

每個(gè)人都是一個(gè)綜合的文化載體，都會(huì)受到文化背景的影響。物理文化是人類文化發(fā)展到一定階段的產(chǎn)物，因此具有傳統(tǒng)人文文化的共性。但作為科學(xué)，它又有著區(qū)別于一般傳統(tǒng)人文文化的鮮明特征，諸如探索性、實(shí)驗(yàn)性、數(shù)學(xué)化、應(yīng)用性等。物理文化概念是物理教學(xué)目標(biāo)的理論基礎(chǔ)，在物理文化背景下進(jìn)行物理教學(xué)，可以使學(xué)生以更廣闊的視野理解、辨析物理學(xué)，最終對(duì)物理世界，乃至自然界形成系統(tǒng)、科學(xué)的認(rèn)識(shí)，對(duì)培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的創(chuàng)新人才具有深遠(yuǎn)意義。

一、物理文化的概念界定

解世雄教授對(duì)物理文化的描述性定義是“物理文化是古代哲學(xué)家、近代物理學(xué)家和現(xiàn)代物理共同體歷經(jīng)數(shù)千年逐步創(chuàng)造的物理知識(shí)體系、觀念形態(tài)、價(jià)值標(biāo)準(zhǔn)以及約定俗成的工作方法的總和”。薛永紅則認(rèn)為“物理文化是由物理科學(xué)共同體在認(rèn)識(shí)物理世界和相互交往中自覺(jué)形成的一種相對(duì)獨(dú)立、相對(duì)穩(wěn)定的社會(huì)意義網(wǎng)絡(luò)”。前者是建立在物理文化這一學(xué)科基礎(chǔ)上對(duì)物理文化的理解，后者則是將物理文化的整個(gè)進(jìn)程考慮在內(nèi)對(duì)物理文化加以界定。受“文化”這一上位概念的影響，要對(duì)物理文化的定義作出準(zhǔn)確界定是困難的，但我們可以抓住物理文化的基本要素和基本原理，從本質(zhì)上對(duì)其加以掌握和理解。

解世雄教授指出，作為科學(xué)文化的一個(gè)子系統(tǒng)，物理文化同科學(xué)文化一樣，由四個(gè)基本要素組成：知識(shí)體系、觀念形態(tài)、語(yǔ)言符號(hào)和社會(huì)組織，它具有認(rèn)識(shí)功能、變革社會(huì)的功能、滲透功能、美學(xué)功能和育人功能。物理文化知識(shí)體系的構(gòu)建要遵循簡(jiǎn)單性、統(tǒng)一性、宇恒性、對(duì)稱性、互補(bǔ)性、可觀察性等基本原理。

綜上所述，物理文化可定義為由獨(dú)特基本要素組成，遵循內(nèi)在基本原理，利用自身特有語(yǔ)言符號(hào)顯示出一系列綜合功能的獨(dú)立而穩(wěn)定的共同體文化。它在歷代物理學(xué)家探索、創(chuàng)建物理學(xué)理論的過(guò)程中不斷發(fā)展與完善。狹義的物理文化即以文化視角來(lái)理解物理。

二、物理文化與學(xué)校物理教育的關(guān)系

物理文化的發(fā)展離不開(kāi)物理教育，物理教育是物理文化傳播的主要途徑；同時(shí)，物理教學(xué)過(guò)程不只是一個(gè)純粹學(xué)習(xí)科學(xué)的過(guò)程，更是一個(gè)以每個(gè)學(xué)生特殊的文化背景為基礎(chǔ)所進(jìn)行的復(fù)雜的文化跨越過(guò)程。因此，物理文化與物理教育之間存在千絲萬(wàn)縷的關(guān)系，弄清物理文化與物理教育之間的關(guān)系，有助于我們樹(shù)立正確的物理教育理念，并促進(jìn)教育教學(xué)質(zhì)量的提高。

首先，人類文化的傳遞有多種形式，但學(xué)校教育是系統(tǒng)化、制度化、有計(jì)劃的傳遞形式，并且通過(guò)培養(yǎng)目標(biāo)、教材內(nèi)容等對(duì)文化進(jìn)行選擇和創(chuàng)新。學(xué)校作為文化交流的重要場(chǎng)所，為社會(huì)培養(yǎng)創(chuàng)造性人才，并對(duì)學(xué)生產(chǎn)生潛移默化的影響和文化熏陶作用。

其次，物理教育受文化背景的影響。在信息技術(shù)這一時(shí)代背景的影響下，衡量人才的標(biāo)準(zhǔn)已不再是知識(shí)技能的積累，而是對(duì)知識(shí)的檢索能力和創(chuàng)造能力，因此在物理文化的影響下，物理教育的培養(yǎng)目標(biāo)和策略也應(yīng)發(fā)生相應(yīng)的改變。

最后，受物理文化的熏陶，新課程改革賦予了物理教學(xué)新的價(jià)值取向——文化化，即重視物理學(xué)的歷史文化價(jià)值和物理學(xué)科學(xué)方法。

三、物理文化背景下的物理教學(xué)

1.重視物理教學(xué)的認(rèn)識(shí)過(guò)程和體驗(yàn)過(guò)程

趙凱華教授指出：“物理學(xué)是一門理論和實(shí)驗(yàn)高度結(jié)合的精確科學(xué)。”物理科學(xué)具有邏輯性、方法性、實(shí)證性、精密性和實(shí)用性，它不僅是一種認(rèn)識(shí)成果，更是一個(gè)認(rèn)識(shí)過(guò)程。教師在教授過(guò)程中應(yīng)注重讓學(xué)生體驗(yàn)知識(shí)的認(rèn)識(shí)過(guò)程和探究過(guò)程。此外，物理思想是超越具體事物，經(jīng)概括、抽象之后形成的認(rèn)識(shí)，要使學(xué)生真正掌握物理知識(shí)的精髓，毋庸質(zhì)疑地需要學(xué)生的親身體驗(yàn)。

物理文化作為一種高品位的科學(xué)文化，其基本特征是探索性，因此，探究也就成了物理教學(xué)的核心要素。在教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生能做的事，都由學(xué)生親手去做，學(xué)生不會(huì)做的事則經(jīng)教師指導(dǎo)再讓學(xué)生去做，教師絕不能越俎代庖，剝奪學(xué)生體驗(yàn)的過(guò)程。

2.物理教學(xué)以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力為核心

愛(ài)因斯坦曾指出：“一個(gè)由沒(méi)有個(gè)人獨(dú)創(chuàng)和個(gè)人志愿的規(guī)格統(tǒng)一的個(gè)人組成的社會(huì)，將是沒(méi)有發(fā)展可能的不幸的社會(huì)。”創(chuàng)造潛能是人最重要的潛能，具有創(chuàng)造性是學(xué)生適應(yīng)瞬息萬(wàn)變的社會(huì)發(fā)展的必要前提。因此物理教師在教育過(guò)程中要以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力為核心，而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力必須要有良好的知識(shí)結(jié)構(gòu)，這就對(duì)物理教師的個(gè)人素質(zhì)提出了較高的要求。目前，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的教學(xué)仍然存在一些障礙，一方面教師認(rèn)為傳統(tǒng)教學(xué)相對(duì)而言是最省力、也是最保險(xiǎn)的教學(xué)方法，另一方面學(xué)生班級(jí)容量過(guò)大，高質(zhì)量的物理教師數(shù)量不足，對(duì)學(xué)生創(chuàng)造力的培養(yǎng)心有余而力不足。此外，受升學(xué)率的影響，學(xué)校以考試成績(jī)作為榮譽(yù)的象征，教師以題海戰(zhàn)術(shù)來(lái)提高學(xué)生學(xué)習(xí)成績(jī)，沒(méi)有時(shí)間和精力對(duì)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)造性的培養(yǎng)。

對(duì)學(xué)生創(chuàng)造能力的培養(yǎng)，首先，要注重讓學(xué)生對(duì)科學(xué)問(wèn)題產(chǎn)生興趣。可以在教學(xué)過(guò)程中穿插一些有愉悅感的材料，將學(xué)習(xí)內(nèi)容與學(xué)生常見(jiàn)的物理現(xiàn)象聯(lián)系起來(lái)，注重STS（科學(xué)一技術(shù)一社會(huì)）教育理念的滲透。其次，要注重情感教育。美國(guó)創(chuàng)造學(xué)家雷芬格指出：“創(chuàng)造性思維包括認(rèn)知和情感兩方面因素，在進(jìn)行創(chuàng)造訓(xùn)練時(shí)應(yīng)考慮思維和情感兩方面能力的提高。”因此教師在物理教學(xué)過(guò)程中不要忽略對(duì)學(xué)生情感的教育，沒(méi)有情感教育的物理教學(xué)是不完整的。最后，要加強(qiáng)創(chuàng)新思維能力的訓(xùn)練。教師要充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，點(diǎn)燃學(xué)生內(nèi)心創(chuàng)造的火花，通過(guò)發(fā)散思維、聚合思維等不斷提高學(xué)生的思維能力。

3.物理文化下的物理教學(xué)設(shè)計(jì)

教學(xué)設(shè)計(jì)是為了達(dá)到一定的教學(xué)目標(biāo)而對(duì)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)組織形式、教學(xué)媒體等進(jìn)行的計(jì)劃和安排。它規(guī)定了教學(xué)的方向和大致進(jìn)程，是師生教學(xué)活動(dòng)的依據(jù)。在新課程理念下，教學(xué)設(shè)計(jì)要重視物理文化的熏陶，關(guān)注學(xué)生科學(xué)價(jià)值觀的形成。物理教學(xué)設(shè)計(jì)有數(shù)學(xué)、應(yīng)用和人文三種路徑。首先，物理學(xué)受數(shù)學(xué)影響較大，物理教師通常要有較好的數(shù)學(xué)功底，但在教學(xué)過(guò)程中教師運(yùn)用數(shù)學(xué)路徑時(shí)要“重物理分析，輕數(shù)學(xué)推導(dǎo)”，避免造成只見(jiàn)數(shù)學(xué)不見(jiàn)物理的現(xiàn)象；其次，物理學(xué)應(yīng)用于日常生活，因此教師在教學(xué)過(guò)程中要聯(lián)系實(shí)際應(yīng)用，將平時(shí)搜集的關(guān)于物理學(xué)在各方面的應(yīng)用適時(shí)、巧妙地融入教學(xué)設(shè)計(jì)，加強(qiáng)物理與實(shí)際生活的聯(lián)系；最后，物理教學(xué)要注重物理學(xué)與時(shí)代文化的聯(lián)系，改變嚴(yán)重的文化缺失現(xiàn)象，在注重對(duì)學(xué)生知識(shí)技能培養(yǎng)的同時(shí)，重視物理教育文化功能的實(shí)現(xiàn)，使物理學(xué)成為有血有肉的活文化。

物理課堂教學(xué)設(shè)計(jì)包括教學(xué)思路的設(shè)計(jì)、教學(xué)目標(biāo)的設(shè)計(jì)、教學(xué)過(guò)程的設(shè)計(jì)、教學(xué)媒體的設(shè)計(jì)以及教學(xué)評(píng)價(jià)的設(shè)計(jì)。教學(xué)思路要對(duì)教學(xué)內(nèi)容、學(xué)生、教學(xué)媒體進(jìn)行分析；教學(xué)目標(biāo)分為知識(shí)和技能、過(guò)程和方法、情感態(tài)度和價(jià)值觀三個(gè)維度；教學(xué)過(guò)程則涵蓋新課引入、新課教學(xué)以及教學(xué)結(jié)尾三個(gè)過(guò)程的設(shè)計(jì)；對(duì)于教學(xué)媒體的設(shè)計(jì)，則要在達(dá)到預(yù)期目標(biāo)的基礎(chǔ)上追求最少媒體和資源的投入；教學(xué)評(píng)價(jià)的設(shè)計(jì)則要關(guān)注形成性評(píng)價(jià)與隨堂評(píng)價(jià)。教師有了正確的評(píng)價(jià)理念，就能夠進(jìn)行正確的教學(xué)評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)，從而有效反饋教學(xué)。

“低水平的物理教師、枯燥呆板的教材、缺乏學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)的學(xué)生這三者結(jié)合，必然是一種應(yīng)付考試的學(xué)習(xí)模式，沒(méi)有愉快可言。”教師的教學(xué)設(shè)計(jì)要以活化教材，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣為基本理念，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的提高。

4.注重物理教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生對(duì)物理美的體驗(yàn)

近年來(lái)，在大學(xué)和研究生階段選學(xué)物理的人數(shù)持續(xù)下降，相當(dāng)多的理工科學(xué)生懼怕物理，這一趨勢(shì)表明物理學(xué)科正在對(duì)學(xué)生失去吸引力。要想改變這一現(xiàn)狀，需要從基礎(chǔ)教育階段培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理、愛(ài)好物理的熱情，當(dāng)物理學(xué)習(xí)成為一種興趣愛(ài)好時(shí)，學(xué)生的學(xué)習(xí)就會(huì)積極主動(dòng)、全神貫注。正如愛(ài)因斯坦所言：“教育應(yīng)當(dāng)使所提供的東西讓學(xué)生作為一種寶貴的禮物來(lái)接受，而不是作為一種艱苦的任務(wù)要他去負(fù)擔(dān)。”因此，物理教師要引領(lǐng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)物理美，在美的物理文化中培養(yǎng)興趣。

物理文化中蘊(yùn)含著大量隱性和顯性的美，有物理現(xiàn)象的美、物理實(shí)驗(yàn)的美和物理理論的美。物理文化的美追求簡(jiǎn)單、對(duì)稱、統(tǒng)一，這是一種高品位的美。物理教師在教學(xué)過(guò)程中，要注重讓學(xué)生體會(huì)、欣賞物理的美。諸如平面鏡成像中物理現(xiàn)象的對(duì)稱美、比薩斜塔實(shí)驗(yàn)中物理實(shí)驗(yàn)的新奇美、物理公式中物理理論的簡(jiǎn)潔美……當(dāng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)并著迷于物理學(xué)的美時(shí)，就會(huì)對(duì)物理產(chǎn)生濃厚的興趣，興趣作為學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)在動(dòng)機(jī)會(huì)促使學(xué)生積極主動(dòng)地學(xué)習(xí)。因此，一名好的物理教師應(yīng)為學(xué)生創(chuàng)設(shè)發(fā)現(xiàn)物理美、體驗(yàn)物理美的情境，將深?yuàn)W、抽象、枯燥的物理知識(shí)與美相結(jié)合，提高學(xué)生的審美熱情和能力，調(diào)動(dòng)學(xué)生刻苦鉆研的精神，樹(shù)立學(xué)生科學(xué)的情感態(tài)度和價(jià)值觀，由此形成學(xué)生強(qiáng)烈的內(nèi)在動(dòng)機(jī)，進(jìn)而使外在動(dòng)機(jī)通過(guò)內(nèi)在動(dòng)機(jī)充分發(fā)揮作用。正如解世雄教授所言：“對(duì)科學(xué)美的認(rèn)知是引導(dǎo)學(xué)生學(xué)好物理學(xué)的橋梁。將美育融匯到物理教學(xué)中，展現(xiàn)在學(xué)生面前的就不再是一堆死氣沉沉的公式，而是一串串令人贊美的珍珠了。這樣，就可以達(dá)到以美啟真的效果。”

5.重視物理學(xué)的現(xiàn)象教學(xué)

物理是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)學(xué)科，是現(xiàn)象的學(xué)科。在實(shí)踐教學(xué)中，只有公式、原理，沒(méi)有實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的物理教學(xué)是“死”的教學(xué)。楊振寧教授指出：“物理學(xué)最重要的部分是與現(xiàn)象有關(guān)的。絕大部分物理學(xué)是從現(xiàn)象中來(lái)的。現(xiàn)象是物理學(xué)的根源。”由此可見(jiàn)，對(duì)物理學(xué)理論與公式的學(xué)習(xí)只是物理學(xué)骨干知識(shí)的學(xué)習(xí)，只有骨干的物理學(xué)如同只有骨架的人一樣，只是沒(méi)有靈魂的骷髏。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為物理學(xué)加上血肉，賦予物理學(xué)活力，使物理學(xué)既有骨干的支撐，又有血肉的豐富與充實(shí)。因此，物理教師在教學(xué)過(guò)程中要教授活生生的物理，為學(xué)生營(yíng)造“活”物理學(xué)的教學(xué)氛圍，讓學(xué)生通過(guò)現(xiàn)象深刻理解物理學(xué)的原理與公式。

另外，教師要在現(xiàn)象教學(xué)中讓學(xué)生體驗(yàn)、經(jīng)歷科學(xué)研究與探索的過(guò)程。錢偉長(zhǎng)先生認(rèn)為：“教學(xué)沒(méi)有科研底子，就是一個(gè)沒(méi)有觀點(diǎn)的教育，沒(méi)有靈魂的教育。”因此，物理教師要以教學(xué)與科研相結(jié)合的實(shí)踐行動(dòng)潛移默化地影響學(xué)生。

新課改提出了“提高全體學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)”的總目標(biāo)以及“促進(jìn)全體學(xué)生全面發(fā)展”的學(xué)業(yè)成就評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。物理教師作為新課改的直接實(shí)踐者，作為物理文化“活”的載體，要在實(shí)際教學(xué)中樹(shù)立現(xiàn)代教學(xué)理念，以學(xué)生為本，堅(jiān)持“為學(xué)生學(xué)會(huì)而教，不是為教完而教”的教育觀，與學(xué)生形成互教互學(xué)的“學(xué)習(xí)共同體”，培養(yǎng)學(xué)生批判、創(chuàng)新的科學(xué)人文精神，并形成學(xué)生健康、高尚的人格，切實(shí)將通過(guò)物理教育充實(shí)人、發(fā)展人、完善人的教育宗旨落到實(shí)處。

（責(zé)任編輯 郭向和）