新形勢下塑造中學物理教學物理文化的新魅力

裴繼孫 鄭康

(常州市戚墅堰高級中學 江蘇 常州 213025)

物理學是一門研究自然界物質基本結構、相互作用和運動規律的基礎學科．物理學基于觀察和實驗，建構物理模型，應用數學等工具，通過科學推理和論證，形成系統的研究方法和理論體系．物理學作為一門學科，它不僅是一種知識體系，同時也是人類精神文明的碩果，在物理學的建立和發展過程中，人們積累了豐富的科學研究方法和思維方式，樹立了求真、求善、求美的科學態度和人文精神，因而物理學也蘊含著豐富的文化品性．

長期以來，我們的高中課堂比較注重物理知識的傳授，卻較少深入到物理學科的文化層面．實際教學中，教師花費大量的時間和精力向學生傳授物理知識，進行大量的習題訓練，欲使學生快速建立起嚴密的物理知識體系，然而物理知識往往被剝離于其產生的社會、時代背景，蘊含著豐富物理思想、方法的科學探究歷程常常被忽略，物理學家追求真善美的精神也得不到重視．這樣的物理課堂在某種程度上確實能夠強化學生的科技素養，但另一方面，卻減少了培養學生人文精神的機會，造成物理文化品性的缺失．

此外，當代社會正步入高科技時代，整個世界都在享受科技發展所帶來的紅利，然而科技的迅猛發展也給人類帶來了一系列的負效應．在以科技為主導的教育教學中，物理教育與人文精神被割裂，學生對課本以外的政治、經濟、倫理、環境、文化傳統、人類未來等問題缺少應有的關注和熱情，學生思維方式、生活態度、人格素質的發展都受到了極大的影響．因而傳播科學文化，消除科學與文化之間的隔閡，弘揚和重塑人文精神，是解決當代諸多社會問題的迫切需要．

當前，我國新一輪課程改革正在如火如荼地開展，教育部在《關于全面深化課程改革、落實立德樹人根本任務的意見》中，明確提出要提升學生的核心素養、培養學生的必備品格和關鍵能力．核心素養綜合表現為六大素養，分別是人文底蘊、科學精神、學會學習、健康生活、責任擔當和實踐創新．在最新制定的《普通高中物理課程標準》中，提出“高中物理課程應幫助學生從物理學的角度認識自然、理解自然；引導學生經歷科學探究過程，體會科學研究方法，養成科學思維習慣；引領學生認識科學的本質以及科學、技術、社會、環境的關系，形成科學態度、科學世界觀和正確的價值觀，為做有責任感的社會公民奠定基礎”[1]．

可以看出，無論是課程改革中核心素養體系的提出還是最新制定的課程標準，在強調培養學生科學素養的同時，對培養學生的人文精神也給予了極大關注，因而如何在物理教育中滲透物理文化，促進學生科學與人文素養的全面發展，應當成為每一位教育工作者關注和研究的熱點．

綜上所述，筆者認為，物理教育廣義上是一種文化傳承活動，物理學不僅是一門自然科學，更是一種文化，因而物理教育不是一種簡單的知識或事實的傳授過程，更是一項復雜的文化活動．在實踐教學中，教師除了教授物理知識，還應滲透物理文化價值，讓學生在物理學習過程中養成科學的思維方式，感受物理學中蘊含的真、善、美的科學態度和人文精神，接受物理文化的全面熏陶．

1 物理文化

關于物理文化研究，許多學者給出了自己的見解．

有些學者對物理文化的內涵進行了界定，他們認為物理文化是世界歷代物理學家在創建物理學理論過程中，發現、創造和形成的物理思想、物理方法、物理概念、物理定律、物理語言符號、價值標準、科學精神、物理儀器設備以及約定俗成的工作方法的總和[2]．在一些學者看來，物理文化由物質設備、觀念形態、知識體系和語言符號四大要素構成．

有的學者對物理文化的價值進行了思考，他們認為物理文化中包含著豐富的人文精神，物理文化的價值就是“求真、求善、求美”．“真”即追求物理世界的本質和客觀規律，“善”即能滿足人類的基本需求，對人類生存和發展有利，“美”即體現在物理學具有簡潔明快、和諧統一的美學特征[3]．

還有的學者根據物理文化對課程的定位進行了反思，他們認為物理課程應該避免科學主義與人文主義的對立，追求課程內在價值的統一；應該避免學科中心與學生中心的對立，實現學科與學生的良性融合；應該避免學習知識與發展能力的對立，倡導學生終身學習的品質，強調在學習知識的過程中發展能力，養成良好的學習習慣[4]．

在已有研究的基礎上，筆者認為，物理文化是歷代物理學家在建立物理學理論過程中，發現、創造和形成的物理概念、物理定律、物理語言符號、物理儀器設備、物理方法、物理思想、科學精神以及價值觀念的總和．這些部分各具特色又相互聯系，共同組成物理文化的有機整體[5]．可以看出，許多學者對物理文化的內涵、價值和課程的開展等方面進行了許多思考并提出了有益的見解，然而通過梳理有關文獻發現，對于在高中物理課程中深入挖掘物理文化的育人價值并提出具體滲透物理文化教育的研究并不多見，因此，筆者試圖對高中物理文化中的育人價值進行挖掘和凝練，并提出在高中物理課堂中滲透物理文化的原則和途徑．

2 物理文化的育人價值

物理文化是由歷代物理學家在認識自然、改造自然過程中逐步發展起來的，它解釋了自然界中發生的各種物理現象，改變了人們的思想觀念，變革了社會的生產、生活方式，為人類社會創造了巨大的物質財富和精神財富，具有豐富的育人價值．

2.1 幫助學生進行科學認知與思維訓練

物理理論體系是物理文化的載體，作為自然科學中最具代表性的知識體系，它廣泛地記錄了人類認識物理世界的智慧成果．通過物理教育，受教育者可以學習基本的物理概念、規律和理論，形成對物理世界乃至整個自然界的科學認識．

同時，在物理探究的過程中還蘊含著豐富的物理方法和物理思想，物理方法是人們在認識物理世界過程中形成的具有普適性的思維和活動方式，如觀察法、實驗法、比較與分類、分析與綜合、抽象與概括、歸納與演繹等[6]，綜合運用這些方法，受教育者進行提出問題、猜想假設、制定計劃與設計實驗、進行實驗與收集證據、分析與論證、評估、交流與合作，從而訓練思維，發展能力，收獲智慧的啟迪．

物理思想則是對物理概念、規律、方法、理論的進一步概括和提升，如能量思想、守恒思想、對稱思想、理想化思想等，通過物理思想教育，受教育者能夠更加深刻地認識自然世界的本質，破除封建迷信、增強批判和創新意識，樹立正確的世界觀．

2.2 幫助學生樹立科學態度與科學精神

物理學家在科學活動中還形成了許多寶貴的科學品質，其身上所彰顯的科學態度與精神已成為科學不可或缺的部分．這些精神主要表現為：保持對未知的好奇、大膽探索,實事求是、堅持真理,批判質疑、勇于創新等．

對自然和世界充滿好奇是人類的天性．人類生活在大自然中，總是力圖去了解自身和所處的外部世界，渴望心中的疑團得到解決．物質是由什么構成？天體是怎樣運行的？電和磁是怎樣產生的？正是自然界美妙而復雜的現象，激發了一代又一代物理學家的好奇心，促使他們大膽探索自然現象背后的本質．

實事求是、堅持真理是科學認知的基礎．求世界之“真”，求世界之“是”，是物理學家的根本任務．在探索物質世界的本質和客觀規律過程中，這種求“真”求“是”逐漸內化為物理學家的精神氣質，使物理研究具有實驗的基礎性、計算的精確性、邏輯的嚴密性和真理的客觀性，從而推動物理學不斷向前進步和發展．

堅持真理還離不開批判質疑、勇于創新．物理學每一次新理論的開辟，都必須要有敢于向舊思想、舊理論說“不”的勇氣，如關于“力與運動的關系”，亞里士多德認為，力是維持物體運動狀態的原因，這一思想曾在相當長時間內受到人們的一致認可，但伽利略等科學家經過不懈的推理和探究，最終得到力不是維持物理運動的原因，使亞里士多德的觀點走下神壇，還科學以本真的面目．可以說，物理學形成和發展的過程，就是不斷探索、批判和創新的過程，在物理課堂上展現這樣的過程，將有助于培養學生的科學態度和科學精神．

2.3 幫助學生提高審美和鑒美的能力

自然界中存在豐富多彩的運動、獨特的運動形式、簡潔的運動規律，物理學作為對客觀世界的描述，蘊含著豐富的現象美、理論美、形式美，具有“簡潔明快、均衡對稱、奇異相對、和諧統一”的美學特征[7]．

在物理課堂中滲透美學教育，對學生進行物理美的熏陶，可以幫助學生接觸科學、大方、典雅的美學，讓學生建立審美情趣，提高審美能力，在生活中脫離低級趣味，遠離庸俗的審美品位．

2.4 幫助學生樹立正確的科學價值觀

物理學的形成和發展，破除了落后的封建迷信思想，使科學的觀念深入人心，科學愈發成為人們認識自然、認識社會的重要手段[10]．物理學還引發了一次又一次的工業變革，促進了社會生產力和人類生活水平的大大提高．然而科學是一把雙刃劍，它既能造福社會，也會給社會帶來危害．如果人類不能樹立正確的科學價值觀，只顧自身的利益，運用各種科技手段和工具過分地利用和改造自然，只會不斷吞食自身行為所帶來的嚴重苦果．

牛頓力學的建立和熱力學的發展，推動了內燃機的發明和機械工業的發展，然而汽車的過度使用也產生了大量廢氣和噪聲污染；量子力學的建立和發展，加深了人們對原子結構的認識，使人們開發和利用核能成為現實，與此同時一些核武器也被開發出來，成為危害人類安全的不穩定因素；半導體、納米、激光、超導等科學技術的發展，推動了計算機的發明和應用，使人類進入信息化大發展時代，然而許多青少年卻沉迷于網絡游戲難以自拔，電腦黑客利用自身技術盜竊國家和商業機密不當謀利，網絡黑手制造和傳播病毒危害公共安全．

科學技術日益深入到社會生產和生活領域，促進社會進步的同時也存在諸多隱患．科學技術本身并沒有錯，關鍵是作為其創造主體的人對科學技術持有怎樣的態度和看法．比如，我們謀求經濟增長，但絕不能以犧牲生態環境為代價.在物理課堂中，我們應幫助學生樹立正確的科學價值觀，積極引導學生關心社會發展，勇于擔當起國家建設的重任，能夠正面積極地運用科學技術并不斷變革創新，樹立將科學服務于全人類的社會責任感．

3 高中物理課堂中滲透物理文化教育的原則和途徑

根據物理學科性質和物理文化自身的特點，在高中物理課堂中滲透物理文化教育應遵循以下原則：科學性原則、藝術性原則、趣味性原則和統一性原則．

3.1 科學性原則

在物理課堂中使用到物理文化素材時，必須真實和準確．如在引入一些歷史背景資料時，需要教師尊重史實，切不可為了教學效果肆意編改歷史，也不應引用沒有出處的野史傳聞，更不能將個人的主觀臆斷作為既定現實介紹給學生．在引用名人名言、物理學家的個人事跡時，應對其時代背景、人生經歷進行介紹，將引用的片段放在特定的歷史和時代背景下，幫助學生去偽存真，力求物理的科學性和真實性．

3.2 藝術性原則

物理課堂中滲透物理文化教育還應講究一定的方式方法．首先，教學設計應該符合學生學情，遵循學生認知發展規律，才能得到學生的認可和接納．其次，引用的關聯性素材不能牽強附會，應該經得起反復推敲，物理語言應簡潔明快，課堂動作得體，板書設計邏輯清晰，重點突出．在教學中還應營造民主平等、寬松和諧的教學氛圍，鼓勵學生大膽思考，自由爭辯，給學生更多討論的機會，從而使學生更加積極主動地學習．

3.3 趣味性原則

高中生正處于求知欲、參與性最高的發展階段，這個階段的年輕人渴望學到知識的同時，也希望能夠輕松、愉快地學習．如果教師只是一味地照本宣科、說教和講道理，難免引起學生的反感甚至厭惡．物理文化中存在許多內容詳實、跌宕起伏的片段，教師如果能合理地選取素材，在課堂中安排得當，則可以調和教材的枯燥和無趣，使干癟的公式和規律變得栩栩如生，課堂則變得貼近學生，更加鮮活和有趣．

3.4 統一性原則

高中物理教學的目標是讓學生從物理的視角認識自然，養成科學的思維方式，增強創新意識和實踐能力，樹立正確的科學態度和科學價值觀，因而在物理課堂中滲透物理文化應實現科學與人文的雙向融合，二者相互統一，缺一不可[11]．同時，在教學中應確保教師、教學內容、學生之間協調運作，確保章節知識的整體與部分、部分與部分之間相互聯系，做到文化素材的組織分而不散、主次有序、和諧統一．

根據以上原則，如何具體地在高中物理課堂中滲透物理文化教育？筆者認為有以下途徑：展現物理知識產生和發展的過程,揭示知識背后所隱藏的思想方法,滲透物理學科內容中的美學特征,介紹物理學在生活中的廣泛應用．

3.5 展現物理知識形成和發展的過程

物理學中絕大多數的概念、規律并不是物理學家靈光乍現、立即建立和發現的，其理論體系需要許許多多的學者堅持不懈、不斷探索和研究才逐漸建立起來．在物理課堂中，教師應盡力向學生展現物理內容產生和發展的過程，使學生在追尋物理發展的歷史足跡中，觸摸到物理知識的來龍去脈，感受物理學家實事求是、堅持真理的科學態度，體會其批判質疑、勇于創新的科學精神，從而樹立正確的科學觀．

3.6 揭示知識背后所隱藏的思想方法

物理學中常見的思想方法有猜想與假設、形象與直覺、求同與求異、類比與比較、歸納與演繹、對稱與守恒、分析與綜合、模型與抽象、溯因與推理等，正是因為這些思想方法，才使得物理在自然和社會科學中有著更加廣泛的應用．在某種程度上，掌握這些方法甚至比掌握知識本身更為重要．

在物理教學中，教師應該深入挖掘知識體系背后所隱藏的思想方法，幫助學生提高思維能力，養成科學思維的習慣．

3.7 滲透物理學科內容中的美學特征

物理美是物理文化的重要內容，在物理課堂中向學生滲透豐富多樣的物理美，可以“以美啟真，激活創新，培養實踐能力；以美輔德，健全人格，陶冶高尚情操；以美育美，感受自然，提高創美能力；以美助健，疏導情感，促進身心健康；以美樂群，交流合作，實現共同提高”．因而對學生進行美學熏陶，不僅能夠提高學生審美、鑒美的能力，也有助于學生全面提高思想品位和精神境界，幫助學生形成健康、高尚的人格．

3.8 介紹物理學在生活中的廣泛應用

物理學是人類社會進步的產物，也是推動社會不斷發展的動力．無論是物理知識還是物理思維方法在生產生活中都有著廣泛的應用．在教學中教師應該讓學生了解物理科學與人類社會發展之間的相互作用，體會物理學的科學價值、應用價值，這樣才能激發學生學習物理的興趣和愿望，提升學生學以致用的意識和能力．當學生建立起物理學與人類生活息息相關的觀點之后，物理文化的教育功能也得以更好地發揮．

4 總結

由于受傳統知識觀的影響，實際中的高中物理課堂常常以學生被動接受物理客觀知識為主要目的，并把物理教育看成一種目的鮮明的灌輸、啟發、教化、培養的社會活動而非文化性的活動，因而沒有意識到物理教育中還存在著物理文化的深層作用．當我們在物理教育中提升文化意識時，物理教育便不只是一種基于知識的傳授過程，更是一種綜合性的文化交流過程，所以我們的教育目標必須在物理文化的視角上加以重新定位，不僅要突出知識和技能的培養，還應注重對學生進行物理文化的全面熏陶[12]．

通過在高中物理課堂中滲透物理文化教育，幫助學生提高科學認知水平，樹立科學探索精神，提升審美鑒美能力，樹立正確的科學價值觀，從而更好地發揮物理文化教育功能，塑造高中物理教學新魅力！