例谈在哲学思维培育中实现高中物理核心素养的教学目标******

□戴大勇

（苏州工业园区星海实验中学，江苏苏州 215021）

一、问题的提出

哲学是通过对一系列关乎宇宙和人生的一般本质和普遍规律问题的思考而形成的一门学科[1]3.各门自然学科均起源于哲学，物理学也不例外.哲学思维是人们认识、改造客观世界时所运用的具有哲学特征的思维方法，是辩证性、批判性、实践第一、超经验的思维方法.哲学思维是一种理性思维，是一种高级思维.无论是遗传素质和生理成熟所提供的认知发展可能性，还是对个体认知发展起决定作用的环境和教育[2]285，高中生已经初步具备了培育这种思维能力的内部可能和外部条件.中学教育理应承担起培育学生哲学思维的责任，为学生的全面发展、可持续发展、终生发展提供动力源泉.在中学课程体系中，思想政治学科承担了哲学思维的显性教学，而其他学科则主要承担了隐性教学.笔者根据对高中物理和高中思想政治中关于哲学思维教学要求的分析，结合高中物理教学的实践，探讨高中物理如何在哲学思维培育中实现学科核心素养的教学目标，以期抛砖引玉.

在高中物理新课标所提出的“科学思维”和“科学态度与责任”两个核心素养中，蕴含了丰富的哲学原理，笔者对此做了粗浅的分析，具体见表1.

表1

二、培育高中生哲学思维的理论基础

现代认知心理学一般依据知识的不同表征方式和作用，将知识分为陈述性知识、程序性知识和策略性知识.策略性知识是关于如何学习和如何思维的知识，即个体运用陈述性知识和程序性知识去学习、记忆、解决问题的一般方法和技巧.只有在策略性知识的指导下，陈述性知识和程序性知识才能被有效地加以应用[2]75.按照中学教学界“知识与能力”的分类方法，陈述性知识和程序性知识属于“知识”范畴，而策略性知识则属于“能力”范畴.哲学思维属于策略性知识，可归类到能力范畴.

学生对知识的学习只有在实现概念化（是什么）、条件化（怎么用）、结构化（网络化、非零乱）和自动化（近似于条件反射）之后，才能达到策略化的水平，才能形成解决问题的一般思维策略.所以培育学生的哲学思维有其内在的规律性.笔者结合具体的实例，谈谈在培育学生哲学思维方面所做的一些尝试.

三、落实培养学生哲学思维教学目标的教学案例

（一）帮助学生树立正确的认识观

虽然世界是客观的，但人类对世界认识的过程却充满着主观性；世界是可以被认识的，但这个认识必然要经历一个漫长而曲折的过程，是一个不断“破”与“立”的过程.树立正确的认识观对学生质疑精神、创新精神的培养大有裨益，同时还能提高学生今后从事科学研究的耐挫力.

1.在“破”与“立”中，帮助学生树立正确的认识观

【实例1】人类对原子结构认识的“破与立”[3]

从汤姆逊的枣糕模型到卢瑟福的核式结构模型，从玻尔的轨道模型到后来的电子云模型，经历了反反复复的“破与立”.学生心中常生疑问：老师为什么要讲这么多“错误”的理论，而不直接讲“正确”的理论？其用意不言自明.再如在介绍天体运动规律物理学史时，教师不能为了引入新的理论把前一理论全盘否定，而应引导学生辩证地评价相关理论，分别指出它们的成功之处和不足之处.这样的内容是对学生进行哲学认识论教育的“绝佳”素材.

关于“破与立”的实例还有不少，如：在受力分析中，关于怎样的物体可以视为整体问题的认识；由初中物理中对电流表、电压表的认识，到高中物理中各种阻值测量不同方法的比较.这种“破与立”也充满物理学的发展史，如：关于力与运动关系，力是维持运动的原因还是改变运动的原因；落体运动中速度与质量关系；经典力学与相对论力学中，关于质量、时间与空间三者关系的认识；量子理论与经典理论中，对能量辐射的认识等.

2.在重温科学家探究物理规律之路的过程中，帮助学生树立正确的认识观

物理学不少规律的发现都经历了复杂而曲折的过程，例如：人类在天文学方面的认识，经历了“地心说→日心说→第谷的天文观测→开普勒三定律→万有引力定律”等阶段，其中布鲁诺为了日心说甚至付出了生命的代价；人类对电与磁关系的认识，经历了“奥斯特对电流磁效应的研究→安培对安培力的研究→法拉第用10年研究出了产生感应电流的条件→麦克斯韦方程组的建立”等阶段；人们关于光的本性认识，经历了“光的粒子说→光的波动说→粒子说与波动说的争论阶段→光子说→光的波粒二象性”等阶段，其过程也是一波三折.类似的教学素材还有不少，限于篇幅，不再一一列举.

物理学的发展史是一个由表及里的过程，也是一个不断由模糊走向清晰的过程.让学生认识到这一规律，有利于坚定其今后从事科学研究的理想和信念.

（二）提高学生处理主要矛盾与次要矛盾关系的能力

我们所处的世界是一个充满矛盾的世界，矛盾是发展的动力.认识世界就是认识矛盾，改造世界就是解决矛盾，矛盾分析法，是我们认识世界和改造世界的根本方法[1]67.在事物发展过程中，主要矛盾处于支配地位、对事物的发展起决定作用.在解决问题时，我们应着重把握主要矛盾，突出矛盾的主要方面，会有利于问题的解决.

1.在解决估算类问题中，提高学生处理主要矛盾与次要矛盾关系的能力

【实例2】用平均速度代替瞬时速度的问题[2].

一个小石子从离地某一高度处由静止自由落下，某摄影爱好者恰好拍到了它下落的一段轨迹AB．该爱好者用直尺量出轨迹的长度，如图1所示．已知曝光时间为0.001 s，则小石子出发点离A点约为（ ）

图1

A.6.5 m B.10 m

C.20 m D.45 m

在这个练习题中，虽然绝大部分学生选择了正确答案C，但笔者在讲评时，仍不惜“牺牲”不少课堂时间，组织学生对这个问题进行了深入的探讨.首先，笔者在黑板上呈现了学生中几种常见的解法，如：（1）先求出AB段的平均速度，再求A点的速度，最后求OA的间距；（2）先对AB段应用匀变速运动的位移公式求出A点的速度，再求出OA的间距.这两种做法的共同缺点是步骤较繁、运算量大.然后，笔者直接用AB段的平均速度代替，去求OA的间距，再问学生这种解法“靠谱”吗？不少学生第一感觉这样的做法有“瑕疵”，但就结果而言，好像还是可以接受的……

老师不仅要指出，能这样做的原因——在时间间隔极短的情况下，可以用平均速度代替瞬时速度；而且要上升到一定的哲学高度——把复杂的问题进行必要的简化，突出问题的主要方面.类似这样的例子还有不少，如油膜法对分子直径的估测、天体质量的估算等，在中学阶段，只要数量级正确，都是科学方法“伟大”的胜利.

2.在理想模型建立、条件理想化处理中，提高学生处理主要矛盾与次要矛盾关系的能力

【实例3】在解决微观粒子相关问题时，为什么重力可以忽略.

有些老师可能会说重力与电场力或洛仑兹力比较非常小，所以可以忽略；但在讨论这些粒子的运动规律时，明明有重力加速度，为什么还能忽略重力呢？其实我们可以从重力对速度影响的角度讲，因Δv=gΔt，而微观粒子的速度一般都比较大（不少问题中都在105m/s数量级），则在有限的时间内Δv与v的比值接近零，所以重力加速度对速度的影响可以忽略不计.在进行理想化的处理时，老师要和学生讲清楚“为什么”，否则学生会囫囵吞枣.

主要矛盾与次要矛盾相互依赖、相互影响，并在一定条件下相互转化[1]72.学生的认知能力在不同阶段的发展重点不同，我们应制定不同的教学目标，并确定不同的教学重点.理想模型的建立是一个典型的抓住主要矛盾、忽略次要矛盾的例证，如：质点、点电荷、轻质球、轻质硬杆、纯电感器等；条件的理想化亦是如此，如：自由落体、弹性碰撞、光滑、绝热、炸弹爆炸前后的动量守恒等.

（三）在规律适用条件认识中，帮助学生正确认识量变与质变的关系

【实例4】关于光传播问题的几个经典模型.

光在经过比较大的孔（10-2m级以上）时，在光屏上得到与孔形状相似的光斑；当孔的尺寸减小到10-3m级时，此时在光屏上得到光源倒立的实像；当孔的尺寸减小到10-5m级时，在屏上则出现了光的衍射图样.

关于从规律适用条件认识量变与质变的关系，还有不少实例，如：量子理论对经典物理的突破，相对论力学对经典时空观的颠覆，光电效应与康普顿效应的区别等.

（四）帮助学生树立正确的联系观

世界是一个联系的世界，而且联系是普遍存在的，联系是多种多样的.有些联系是显现的，也有些是模糊的，有待我们去发现、去认识.我们只有认识了联系，才能认识世界.

1.在学会应用函数方法分析问题的过程中，帮助学生树立正确的联系观

【实例5】人造卫星绕地球做匀速圆周运动，其轨道半径为r，线速度为v，周期为T，要使卫星的周期变为2T，可以采取的办法是（ ）[4]

B．v不变，使轨道半径变为2r

C．使卫星的高度增加r

环绕天体的运动学参量（T，v，ω，an）仅是轨道半径r的函数，而与其他因素均无关.把r视作为自变量（中心天体质量M一定），其他参量视为应变量，则有选D.该类问题的关键是关系式中分子上的物理量与分母上的物理量是独立量（一个物理量的变化不会引起其他量的连锁反应），还是关联量（与独立量相对）.在说一个物理量（应变量）与其他物理量（自变量）间是什么关系时，要保证一个自变量变化时，其他自变量能保持不变，即符合控制变量法的要求.

函数描述了量的制约关系，反映了一个事件（或参量）随着其他若干个事件（或参量）变化而变化的关系和规律，是联系的一种表现形式.由于知识水平和看问题的角度所限，学生容易犯上述这种类型的错误.在教学中，教师应指导学生学会检验表达式中自变量的独立性.

2.在物理规律探究的过程中，帮助学生树立正确的联系观

强调对学生探究能力的培养，是前一轮课程改革与此前一轮课程改革显著的特征之一.对物理量间的定量关系探究是高中物理的重要教学内容之一.探究的过程中，常用的控制变量法、数据处理的方法（如图像法、代数平均值法、几何平均值法等）、误差的分析处理等，均是帮助学生树立正确联系观的机会.限于篇幅，不再赘述.

3.讲清楚重要的因果联系，有利于学生对问题本质的把握

联系是普遍的，因果联系是联系的一种常见形式，若在教学过程中适当的时候能突显出这种关系，可以达到去伪存真、事半功倍的效果.笔者现将高中物理中相关的实例列举如下（见表2）.

表2

（续表）

（五）借助物理学史的教学，渗透新课标核心素养立德树人的价值取向

“立德树人”是新一轮课程改革最突出的目标之一，中学阶段是学生世界观、人生观和价值观形成的重要阶段.为了更好地体现新课标的这一价值取向，教育教学的过程必须“入耳”、“入脑”、“入心”，避免说教，物理学史中适合的教学素材比比皆是，不再赘述.

四、结语

哲学思维是一种高级思维，要中学生达到应用自如是不现实的.但这并不是说，我们对学生思维的培育可以视而不见，课程标准对此已经提出了明确要求，中学教师有义务为实现课标中的教学目标而付之努力.