论物理学科的育人价值

2021-03-29马亚鹏

物理教师 2021年1期

马亚鹏

(1. 银川市第九中学，宁夏银川 750011; 2. 宁夏大学物理与电气工程学院，宁夏银川 750021)

作为物理教师,我们时常会被一些重要而基本的问题所困扰,其中“学生为什么要学物理”和“学生学习物理后可获得哪些独特的素养”这两个问题最为关键,我们称其为物理教育研究的终极之问．用学术的语言来表述,则是物理学科育人价值及其转化的问题．核心素养时代的物理教学需要更加关注和深入挖掘物理学的育人价值．因此,对这一问题的回答既是教师教学观念的反映,更是教师重要的专业能力．本文在追溯学科与教育关系的基础上,从科学哲学的视角提出一个具体分析物理学科育人价值的分析框架,并结合物理课程内容具体分析之．

1 育人价值是学科的内禀属性

从价值哲学的角度,价值是事物的属性与人的需要之间的相依关系,通俗地讲,价值是“好”或者“有用”的代名词．所谓育人价值,实际上就是教育价值．据陈桂生教授考证,教育一词的本义指“使人向善”,后转义为“健全人格的完善”,20世纪后再次转义为“社会性人格的完善”．[1]可见,教育本身就有“善好”的意义,只不过不同时代指代的具体内容不同,反映了对“培养什么人”的不同价值判断．认识教育的上述内涵,有助于我们更为深刻地理解我国当代核心素养背景下“立德树人”的教育价值导向．考虑到我国以分科课程为主的课程设计现状,只有各学科独特的育人价值得以实现,才可以说是将“立德树人”根本任务落到了实处．在这里,首要的前提是重估各学科的育人价值．

历史地来看,学科与价值是筋脉相连的．两千多年前,古希腊哲学家苏格拉底就通过“知识即美德”与“知识可教”逻辑必然地导出了“美德可教”的结论,可认为是讨论知识育人价值的思想之源．近代教育学的奠基人赫尔巴特提出“教学的教育性”思想,进一步明确了学科知识的育人价值,即“不存在无教育的教学”．19世纪,英国功利主义教育家斯宾塞针对古典课程“阻碍、窒息儿童发展”的状况,提出“什么知识最有价值”的问题,主张以“是否对实际生活、社会生活有用的角度,来确定各门学科及知识的相对价值”,[2]倡导选取最有用、最有价值的内容纳入学科课程,为物理等学科的设置提供了依据．赫胥黎非常重视科学真理的教育价值,为科学教育在中等教育体系中争取相应的地位．实用主义教育家杜威亦不否认上述观点,他进一步指出真正有教育价值的知识是“活”的知识,即“个人在经验中获得和经过检验而获得的知识”．[1]现代意义上的学科更是根据一定的教育价值观和学生的身心发展特点从相应的科学中遴选出核心、主干知识而形成的．因此,学科的内容选择与组织除了受制于科学的逻辑结构和相应年龄阶段学生的发展特点外,还与相应的教育价值观休戚相关．可以说,育人价值是学科的内禀属性．

值得说明的是,很长一段时间以来,学科的育人价值被异化为“在学科知识之外附加一些思想政治教育的因素”,并被认为是学科教学中渗透了“德育”．这种观点实际上是对学科育人价值的狭隘化和窄化．可见,对学科独特育人价值的认识、分析和“挖掘”至今仍具有重要的现实意义．

2 物理学科独特的育人价值

物理学是自然科学的基础,“物理学的进步不仅推动了世界物质文明的发展,也彰显出丰富的人文价值”．[3]这些人文价值主要有:“物理学为人类提供了一幅科学的世界图景,物理学的发展深刻地改变着人类的思维模式,物理学所彰显的科学精神是现代人文精神的重要基础,物理学还包含着丰富的审美因素”．[3]据此,物理学科独特的育人价值可概括为认知价值、发展价值、精神价值和审美价值四个方面．

2.1 认知价值——认识物理世界,破除迷信教条

物理学研究物质结构和运动基本规律,中学物理课程精选了经典物理学各主要分支的核心概念和基本规律作为知识内容,并融入了现代物理学的主要观点,体现课程的基础性与时代性,以满足青少年学生基本科学文化素养发展之需要．这些课程内容有助于学生形成一幅科学地认识物理世界的图景,它以概念为中介告诉我们自然界是什么样子以及为什么是这个样子,明确我们自身在宇宙中的位置,使人们意识到世界对人类的意义,引导人们按照科学的规律生活．直至今日,“科学的”已成为人类所信奉的基本价值规范．这是物理学科认知价值的集中体现．比如古人将天体的运动看作是非常神圣的,在“天人感应”的认知模式下,彗星的莅临往往预示着人间将发生战争或灾难等．而牛顿的三大定律和万有引力定律将天上物体和地上物体运动的规律统一了起来,天体将不再成为神秘的所在,而是严格遵循牛顿定律的一个物体,天地的界限因此被打破,这就促使人类思想的触角冲破了宗教神学的禁锢．这说明物理知识不仅可以解释常见的自然现象,预言未知自然现象的发生、发展状况;还具有破除迷信、教条与权威的价值．不仅如此,还可以从科学理论的具体陈述中反向推导出一些重要的价值观念,以“劝诫或告诫人们不要去相信或去做”,[4]如熟知热力学定律的人自然不会相信有人真的可以制造得出永动机．

2.2 发展价值——掌握科学方法,训练科学思维

物理学科对学生发展的独特贡献体现在科学方法和科学思维教育上．科学方法和科学思维是获取物理知识的重要手段,也是理解、应用物理知识的重要手段．物理学的发展总是从提出一个有待解决的问题开始的,问题的来源是多方面的,可以来源于生活实践,也可以是从已有理论中推演出来的还未曾解决的新问题,或者是发现了已有理论解释不了的新的现象或事实．当人们面对新问题时,往往会尝试运用自己的知识和思维提出一些假设,试着用这个假设去解释问题．至于假设是否合理,必须用实验来检验,于是人们又需要设计实验、进行实验操作、采集并处理实验数据,将实验结果与原有的假设相对照,舍弃错的假设,得出正确的结论,这些结论还应该解释或预测一些物理现象．最后,需要将上述的工作以口头或书面的方式同其他人进行交流．正是通过问题、假设、实验、解释、交流等活动的不断循环,才促进了科学的发展．因此,物理学科课程引入科学探究,就是要通过物理知识的探索、发现与应用过程,实施科学方法教育,形成唯有通过物理教育才能获得的科学思维方式,使得学生的心智得以训练,思维得以发展．经由科学方法和科学思维训练的心智“不仅能够应对日益扩张的科学知识前沿,更重要的是能够成为现代社会的健全公民”．[5]

2.3 精神价值——培育科学精神,激励创新创造

科学精神的内容极其丰富,这里择要做一简单介绍．求真是科学的第一要务,因而需要实事求是的精神态度,具体到物理学研究中,就是要尊重客观事实,从实验的方法、数据的采集到数据处理,都应该做到实事求是,不能捏造、篡改实验数据,更不能剽窃他人的研究成果．科学精神也是一种理性的精神,相信自然界是有秩序并且这种秩序是人的理性可以认识的,是一切优秀科学家的坚定信念．科学是在被质疑中发展的,科学界没有权威,一个结论合理不合理,正确不正确,都需要接受实践的检验,质疑、批判、不迷信权威是科学最可贵的精神气质．科学研究要造福于人类,凡是有损人类利益和伦理的科学研究都是不道德的,会受到公众的谴责．科学精神也是一种献身精神,伽利略为了捍卫哥白尼的日心说和自己的学说,不惜被宗教法庭判为终身监禁,但他的这种献身精神终于使人类冲破了愚昧与无知,走向了智慧与光明．尽管科学精神是科学共同体成员内部的精神气质,但由科学所塑造的这些可贵的精神品质理应也成为科学昌明时代社会公众具有的重要的人文教养,而这种教养唯有经历全面的科学教育才能得以丰富、完善,进而养成科学态度与责任,激励创新创造．从这个意义上来说,“科学教育的要义是教养科学精神”．[6]

2.4 审美价值——增进审美情趣,陶冶美好心灵

物理学中蕴含着丰富的审美因素,概而言之,主要包括“简单美、对称美、统一美、和谐美、结构美和发现美等”．[3]科学家对物理美的论述不胜枚举,科学界以美引真的故事亦是层出不穷,这里不再一一赘述．需要特别指出的是,对物理美的鉴赏并非科学家的专利,师生在教学过程中也可能获得一定的审美体验,而这种“超功利的美的历程具有丰富的教育价值”．[7]第一,在物理学习中“激发的审美体验有助于学生直觉思维能力的培养”,[8]良好的直觉思维又具有促进科学创新的价值．第二,对物理美的鉴赏有助于增进审美情趣,陶冶美好心灵,提升人生境界和品位．只不过这种审美价值并不像科学知识、科学方法和科学精神的价值那么明显,在实践中也并未引起足够的重视．从美学的角度,“美在意象”,[9]终究是一个情景交融的感性世界．因此,教师可以从三个方面挖掘物理学科的审美价值:一是展示物理现象之美,二是经历物理过程之美,三是欣赏物理结构之美．可见,对物理美的体验与物理知识的学习是相统一的,也就是说,物理美是只有懂得了其中的奥秘的人在鉴赏物理现象、过程和结构时才得以显现的一种独特的美．

3 物理学科育人价值的具体分析

上述从认知、发展、精神和审美四个方面概括地给出了分析物理学科的育人价值的一个分析框架．这一分析框架是综合的、概念化的,需要教师在教学实践中以高度的自觉性和创造性加以具体化．可见,教师不仅要对物理教育的价值有渊博的见识,还要有“把这种见识转化到学科教育的技能”．[10]

有鉴于本文讨论的主题与篇幅,下面以高中物理电磁感应单元教学为例,就学科育人价值的具体分析展开讨论,以期为分析特定学习主题的育人价值提供一个范例．

案例:高中物理“电磁感应”中的育人价值分析

(1) 认知价值.

通过产生感应电流的条件、楞次定律和法拉第电磁感应定律等的学习,理解电磁现象所遵循的规律,进一步完善电磁学的知识结构,形成电与磁之间相互联系的自然观,并运用上述规律解释涡流、自感等现象,体会科学理论在解释自然中的巨大作用．

(2) 发展价值.

经历探究电磁感应的产生条件、楞次定律、法拉第电磁感应定律的探究过程,体会科学归纳法在探究物理规律时的重要作用;从理论上研究动生与感应电动势中非静电力的起源问题,体会逻辑推理在物理学中的应用,体会理论思维的重要意义;通过麦克斯韦对感生电场的研究中,体会科学假说方法在物理学中的应用及作用,并通过电子感应加速器的学习,认识到只有被实践检验了的科学假设才能成为科学理论,体会物理学科本质．

(3) 精神价值.

在探究电磁感应的产生条件、楞次定律和法拉第电磁感应定律等物理规律的实验中,正确使用实验仪器、如实记录实验结果等,体会求真精神在探索自然规律时的重要性;了解法拉第及同时期其他物理学家对电磁感应现象及其规律的研究过程,体会科学发展的艰辛与科学家的质疑创新的探索精神,体会科学家的信念对科学发展的影响．了解涡流、电磁驱动和电磁阻尼等电磁感应现象在生产、生活中的应用,体会科学事业对人类文明的促进以及科学造福于人类的崇高价值．

(4) 审美价值.

从奥斯特对“电生磁”的研究和法拉第对“磁生电”的研究中,体验物理学中的对称之美;从自感、互感、涡流等电磁感应现象的实验中体验物理学的现象之美;从由楞次定律所确定的感应电流的方向是能量守恒定律的必然结果中体验物理学的和谐、统一之美;从法拉第电磁感应定律的表达式中体验物理规律的简洁之美;从运用法拉第电磁感应定律推理得出自感电动势表达式的过程中体验物理理论的逻辑之美．

案例从四个维度较为详细地分析了电磁感应中蕴含的育人价值,是前述分析框架在电磁感应单元教学中的具体化．这一分析着眼于学生的学习,逐步讨论了电磁学知识内容的扩展和结构化,体现科学的解释与预言功能．具体分析了电磁感应知识形成过程中体现出来的科学方法和科学思维,并分析了该单元中科学精神和审美教育的因素．这一分析,有助于教师在头脑中形成对电磁感应单元主题教学的核心价值．这些具体的育人价值可以作为统领课程实施的重要思想之源,便于教师根据这些核心价值确定单元及课时教学目标,遴选、重组和开发教材资源,设计有利于价值转化的教学过程和教学策略,并在教学实施中提炼和生成核心经验,使学生获得唯有经过物理学习才能获得的独特的经验,进而转化为学生不可剥离的素养,真正实现以物理学为载体而育人的物理教育．这一过程可用图1表示．