物理文化背景下的物理教學

劉曉敏　薛偉平

物理文化是科學文化的重要組成部分。教育與文化緊密相聯，文化背景影響教育的目的和內容，教育對文化又具有選擇、傳遞和創新等功能。教育就本質而言是一種文化活動，物理教學從屬于教育范疇，也應置于宏觀的物理環境下予以實施。

每個人都是一個綜合的文化載體，都會受到文化背景的影響。物理文化是人類文化發展到一定階段的產物，因此具有傳統人文文化的共性。但作為科學，它又有著區別于一般傳統人文文化的鮮明特征，諸如探索性、實驗性、數學化、應用性等。物理文化概念是物理教學目標的理論基礎，在物理文化背景下進行物理教學，可以使學生以更廣闊的視野理解、辨析物理學，最終對物理世界，乃至自然界形成系統、科學的認識，對培養適應社會發展的創新人才具有深遠意義。

一、物理文化的概念界定

解世雄教授對物理文化的描述性定義是“物理文化是古代哲學家、近代物理學家和現代物理共同體歷經數千年逐步創造的物理知識體系、觀念形態、價值標準以及約定俗成的工作方法的總和”。薛永紅則認為“物理文化是由物理科學共同體在認識物理世界和相互交往中自覺形成的一種相對獨立、相對穩定的社會意義網絡”。前者是建立在物理文化這一學科基礎上對物理文化的理解，后者則是將物理文化的整個進程考慮在內對物理文化加以界定。受“文化”這一上位概念的影響，要對物理文化的定義作出準確界定是困難的，但我們可以抓住物理文化的基本要素和基本原理，從本質上對其加以掌握和理解。

解世雄教授指出，作為科學文化的一個子系統，物理文化同科學文化一樣，由四個基本要素組成：知識體系、觀念形態、語言符號和社會組織，它具有認識功能、變革社會的功能、滲透功能、美學功能和育人功能。物理文化知識體系的構建要遵循簡單性、統一性、宇恒性、對稱性、互補性、可觀察性等基本原理。

綜上所述，物理文化可定義為由獨特基本要素組成，遵循內在基本原理，利用自身特有語言符號顯示出一系列綜合功能的獨立而穩定的共同體文化。它在歷代物理學家探索、創建物理學理論的過程中不斷發展與完善。狹義的物理文化即以文化視角來理解物理。

二、物理文化與學校物理教育的關系

物理文化的發展離不開物理教育，物理教育是物理文化傳播的主要途徑；同時，物理教學過程不只是一個純粹學習科學的過程，更是一個以每個學生特殊的文化背景為基礎所進行的復雜的文化跨越過程。因此，物理文化與物理教育之間存在千絲萬縷的關系，弄清物理文化與物理教育之間的關系，有助于我們樹立正確的物理教育理念，并促進教育教學質量的提高。

首先，人類文化的傳遞有多種形式，但學校教育是系統化、制度化、有計劃的傳遞形式，并且通過培養目標、教材內容等對文化進行選擇和創新。學校作為文化交流的重要場所，為社會培養創造性人才，并對學生產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。在信息技術這一時代背景的影響下，衡量人才的標準已不再是知識技能的積累，而是對知識的檢索能力和創造能力，因此在物理文化的影響下，物理教育的培養目標和策略也應發生相應的改變。

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

三、物理文化背景下的物理教學

1.重視物理教學的認識過程和體驗過程

趙凱華教授指出：“物理學是一門理論和實驗高度結合的精確科學。”物理科學具有邏輯性、方法性、實證性、精密性和實用性，它不僅是一種認識成果，更是一個認識過程。教師在教授過程中應注重讓學生體驗知識的認識過程和探究過程。此外，物理思想是超越具體事物，經概括、抽象之后形成的認識，要使學生真正掌握物理知識的精髓，毋庸質疑地需要學生的親身體驗。

物理文化作為一種高品位的科學文化，其基本特征是探索性，因此，探究也就成了物理教學的核心要素。在教學過程中，學生能做的事，都由學生親手去做，學生不會做的事則經教師指導再讓學生去做，教師絕不能越俎代庖，剝奪學生體驗的過程。

2.物理教學以培養學生創新能力為核心

愛因斯坦曾指出：“一個由沒有個人獨創和個人志愿的規格統一的個人組成的社會，將是沒有發展可能的不幸的社會。”創造潛能是人最重要的潛能，具有創造性是學生適應瞬息萬變的社會發展的必要前提。因此物理教師在教育過程中要以培養學生的創造能力為核心，而培養學生的創造能力必須要有良好的知識結構，這就對物理教師的個人素質提出了較高的要求。目前，培養學生創新能力的教學仍然存在一些障礙，一方面教師認為傳統教學相對而言是最省力、也是最保險的教學方法，另一方面學生班級容量過大，高質量的物理教師數量不足，對學生創造力的培養心有余而力不足。此外，受升學率的影響，學校以考試成績作為榮譽的象征，教師以題海戰術來提高學生學習成績，沒有時間和精力對學生進行創造性的培養。

對學生創造能力的培養，首先，要注重讓學生對科學問題產生興趣。可以在教學過程中穿插一些有愉悅感的材料，將學習內容與學生常見的物理現象聯系起來，注重STS（科學一技術一社會）教育理念的滲透。其次，要注重情感教育。美國創造學家雷芬格指出：“創造性思維包括認知和情感兩方面因素，在進行創造訓練時應考慮思維和情感兩方面能力的提高。”因此教師在物理教學過程中不要忽略對學生情感的教育，沒有情感教育的物理教學是不完整的。最后，要加強創新思維能力的訓練。教師要充分調動學生學習的主動性，點燃學生內心創造的火花，通過發散思維、聚合思維等不斷提高學生的思維能力。

3.物理文化下的物理教學設計

教學設計是為了達到一定的教學目標而對教學內容、教學方法、教學組織形式、教學媒體等進行的計劃和安排。它規定了教學的方向和大致進程，是師生教學活動的依據。在新課程理念下，教學設計要重視物理文化的熏陶，關注學生科學價值觀的形成。物理教學設計有數學、應用和人文三種路徑。首先，物理學受數學影響較大，物理教師通常要有較好的數學功底，但在教學過程中教師運用數學路徑時要“重物理分析，輕數學推導”，避免造成只見數學不見物理的現象；其次，物理學應用于日常生活，因此教師在教學過程中要聯系實際應用，將平時搜集的關于物理學在各方面的應用適時、巧妙地融入教學設計，加強物理與實際生活的聯系；最后，物理教學要注重物理學與時代文化的聯系，改變嚴重的文化缺失現象，在注重對學生知識技能培養的同時，重視物理教育文化功能的實現，使物理學成為有血有肉的活文化。

物理課堂教學設計包括教學思路的設計、教學目標的設計、教學過程的設計、教學媒體的設計以及教學評價的設計。教學思路要對教學內容、學生、教學媒體進行分析；教學目標分為知識和技能、過程和方法、情感態度和價值觀三個維度；教學過程則涵蓋新課引入、新課教學以及教學結尾三個過程的設計；對于教學媒體的設計，則要在達到預期目標的基礎上追求最少媒體和資源的投入；教學評價的設計則要關注形成性評價與隨堂評價。教師有了正確的評價理念，就能夠進行正確的教學評價設計，從而有效反饋教學。

“低水平的物理教師、枯燥呆板的教材、缺乏學習動機的學生這三者結合，必然是一種應付考試的學習模式，沒有愉快可言。”教師的教學設計要以活化教材，激發學生學習動機，培養學生學習興趣為基本理念，促進學生科學素質的提高。

4.注重物理教學中引導學生對物理美的體驗

近年來，在大學和研究生階段選學物理的人數持續下降，相當多的理工科學生懼怕物理，這一趨勢表明物理學科正在對學生失去吸引力。要想改變這一現狀，需要從基礎教育階段培養學生學習物理、愛好物理的熱情，當物理學習成為一種興趣愛好時，學生的學習就會積極主動、全神貫注。正如愛因斯坦所言：“教育應當使所提供的東西讓學生作為一種寶貴的禮物來接受，而不是作為一種艱苦的任務要他去負擔。”因此，物理教師要引領學生發現物理美，在美的物理文化中培養興趣。

物理文化中蘊含著大量隱性和顯性的美，有物理現象的美、物理實驗的美和物理理論的美。物理文化的美追求簡單、對稱、統一，這是一種高品位的美。物理教師在教學過程中，要注重讓學生體會、欣賞物理的美。諸如平面鏡成像中物理現象的對稱美、比薩斜塔實驗中物理實驗的新奇美、物理公式中物理理論的簡潔美……當學生發現并著迷于物理學的美時，就會對物理產生濃厚的興趣，興趣作為學生學習的內在動機會促使學生積極主動地學習。因此，一名好的物理教師應為學生創設發現物理美、體驗物理美的情境，將深奧、抽象、枯燥的物理知識與美相結合，提高學生的審美熱情和能力，調動學生刻苦鉆研的精神，樹立學生科學的情感態度和價值觀，由此形成學生強烈的內在動機，進而使外在動機通過內在動機充分發揮作用。正如解世雄教授所言：“對科學美的認知是引導學生學好物理學的橋梁。將美育融匯到物理教學中，展現在學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，就可以達到以美啟真的效果。”

5.重視物理學的現象教學

物理是一門以實驗為基礎的科學學科，是現象的學科。在實踐教學中，只有公式、原理，沒有實驗現象的物理教學是“死”的教學。楊振寧教授指出：“物理學最重要的部分是與現象有關的。絕大部分物理學是從現象中來的。現象是物理學的根源。”由此可見，對物理學理論與公式的學習只是物理學骨干知識的學習，只有骨干的物理學如同只有骨架的人一樣，只是沒有靈魂的骷髏。實驗現象為物理學加上血肉，賦予物理學活力，使物理學既有骨干的支撐，又有血肉的豐富與充實。因此，物理教師在教學過程中要教授活生生的物理，為學生營造“活”物理學的教學氛圍，讓學生通過現象深刻理解物理學的原理與公式。

另外，教師要在現象教學中讓學生體驗、經歷科學研究與探索的過程。錢偉長先生認為：“教學沒有科研底子，就是一個沒有觀點的教育，沒有靈魂的教育。”因此，物理教師要以教學與科研相結合的實踐行動潛移默化地影響學生。

新課改提出了“提高全體學生的科學素養”的總目標以及“促進全體學生全面發展”的學業成就評價標準。物理教師作為新課改的直接實踐者，作為物理文化“活”的載體，要在實際教學中樹立現代教學理念，以學生為本，堅持“為學生學會而教，不是為教完而教”的教育觀，與學生形成互教互學的“學習共同體”，培養學生批判、創新的科學人文精神，并形成學生健康、高尚的人格，切實將通過物理教育充實人、發展人、完善人的教育宗旨落到實處。

（責任編輯 郭向和）