【物理教学的科学显性教育研讨】研讨交流

物理教学的科学显性教育研讨

本文通过分析科学方法隐性教育的缺陷，提出科学方法显性 教育的观点，以期给物理教学中的科学方法教育以有益的启 示。

一、物理教学中科学方法隐性教育的不足 所谓科学方法隐性教育，就是在教学中隐蔽地发挥科学 方法的导向作用，使学生在学习过程中受到潜移默化的熏 陶；
教学过程中一般不出现科学方法的名称，教师也不对科 学方法进行解释。由于具有这些特点，在物理教学实践中， 科学方法隐性教育存在以下不足。

1.教学目标不明确 隐性教育观认为，科学方法隐藏在知识背后，学生难以 理解和把握，因此，不宜在教学中对此展开讨论；
科学方法 教育应该在概念和规律教学中创设一种反映科学方法的情 境，让学生受到科学方法的熏陶；
按照科学方法隐性教育方 式组织教学，就能使学生感受科学探究的过程，得到科学方 法的启蒙，达到科学方法教育的目的。而实际上，诸如感受 和启蒙等词汇，本身是模糊和主观的，将它们作为教学要求， 既难以准确操作，也无法客观评价。这就使得物理教学中科学方法教育缺乏明确的教学目标，由此产生的后果是，一方 面，物理教师不清楚应该追求什么样的教育结果，不确定学 生的科学方法应该达到怎样的水平；
另一方面，学生意识不 到物理教学中的科学方法，找不到学习科学方法的突破口。

所以，隐性教育方式使得学生在物理教学中学习科学方法时 无所适从，从而羁绊了科学方法教育的开展。

2.教学内容不确定 受隐性教育观的影响，科学方法教育内容在《物理课程 标准》和物理教材中没有明确显现出来，需要教师在教学中 自己挖掘。由于大部分物理教师对科学方法教育的认识不够 全面，很少注意到教材中的科学方法教育因素，缺乏对科学 方法教育内容进行挖掘，即使少部分教师意识到科学方法的 重要性，又由于理解不同且缺乏客观标准，对应于同一物理 知识挖掘出来的科学方法也存在较大差异。以《物体的相互 作用》为例，一种判定结果是：演绎推理、守恒思想、隔离 法和比较方法；
[1]而另一种分析结果是：实验方法、守恒 原理、隔离法、比较、矢量运算和近似法，[2]这就造成了 科学方法教育内容的缺失或不统一。有的教师挖掘出的科学 方法数量多，有的教师认定的少；
有的教师认为某种方法重 要、教学要求高一些好，有的教师却持不同看法。教育内容 的不明确严重影响了物理教学中科学方法教育的开展。国际 科学教育研究者认为，无论采用哪一种形式，都必须明确地 加以讲述，若非如此，从隐含的印象中得出的认识将是混乱不清的和一堆零散的概念。[3]这充分说明了科学方法教育 内容显性化的重要性。

3.教学效果不显著 隐性教育观认为，物理教材大都是按照知识顺序编排的， 科学方法隐藏在知识背后，不像知识那样明了，不便于直接 讲解，而且又比较深奥，学生理解起来有困难，所以应该进 行隐性教育，通过知识教学的渗透，反映出科学方法的特点， 让学生自己体会和揣摩。其实，这样做不仅不能降低学习科 学方法的难度，反会增加学生的学习负担。因为对科学方法 进行隐性处理，缺少引发注意的线索，学生很难意识到科学 方法的存在，这就使得科学方法学习缺失外部条件；
教师不 讲解科学方法的步骤，学生也不会对科学方法作出思考，使 得学习科学方法的内部条件不充分，从而影响了学生对于科 学方法的学习。总之，由于隐性教育不能使学生有意识地学 习科学方法，不能使学生获得对科学方法的理性认识，不能 让学生自觉地以科学方法为指导来加深对知识的理解，因而 容易使“过程与方法”维度虚化并导致物理教学中的科学方 法教育效果欠佳。

二、物理教学中科学方法显性教育的理论建构 所谓科学方法显性教育，是指教师有意识地公开进行科 学方法教育，学生有意识地学习科学方法，以达到理解知识、 掌握方法和形成科学态度的目的。在物理教学中进行科学方 法显性教育，其理论思路至关重要。这种理论思路，主要是指整个科学方法显性教育的理论出发点和基本路线。从物理 学知能结构理论出发，可以对此问题作出较为圆满的诠释。

一般认为，物理学科的基本结构包括物理学的基本概念、基 本原理（包括基本定律和基本理论）、基本方法以及它们之 间的相互联系。大量事实和研究表明，科学方法作为物理认 识活动的中介，是连接物理现象与物理知识的纽带，在物理 理论的发展中起着桥梁作用。

也就是说，物理概念和规律只有通过科学方法的参与， 才有可能上升为知识形态。不仅如此，物理理论的应用同样 需要科学方法的参与。以科学方法为中心的物理学知能结构 理论认为，以科学方法作为物理认识活动的中介，可以展现 出物理知识与科学方法的相互关系，如图1所示。[4]从图1 可以看出，物理学知能结构主要包括五个部分：物理现象、 物理知识、科学方法、数学以及物理学的延伸和应用。图中 的箭头表明不同部分之间的相互关系。科学方法处于物理学 知能结构图的中心，分别与其他四个部分相连，发生着单向 或双向作用。不同部分之间也会发生联系，但这种联系须经 由科学方法才可以实现，科学方法起到桥梁和纽带的作用。

科学方法处于物理学知能结构的中心，因此，抓住了科学方 法就等于抓住了物理教学的核心。而物理学不同部分之间发 生相互作用的途径和机制，则为科学方法显性教育的实施提 供了参考和依据。从物理教学实践来看，科学方法教育主要 体现在物理学知能结构的两条路径上。（1）物理现象科学方法物理知识。这一路径反映了物 理知识的获得过程。杨振宁指出：“绝大部分物理学是从现 象中来的，现象是物理学的根源。”[5]然而，从物理现象 出发并不能直接得到物理知识，而需要借助于科学方法。现 代科学哲学认为，科学就是人类对物质世界的解释，物理知 识并非外在物质世界的翻版，它是富含人类智慧的，需要经 过思考、创造与想象等过程。从物理现象出发，人们必须经 过科学方法的加工整理才能获得物理知识，科学方法是物理 现象通达物理知识的必经之路，既不可或缺，也无法逾越。

因此，在物理知识教学中必须进行科学方法显性教育，必须 讲清楚科学方法，才能使学生掌握科学方法。如，牛顿第二 定律的建立，就应用了实验法、控制变量法、图像法、化曲 为直法以及比例系数法等科学方法。显然，物理教学应该进 行这些科学方法的显性教育。

（2）物理知识科学方法延伸和应用。这一路径反映了 物理知识的应用过程。显然，从物理知识出发，必须通过科 学方法这一中介才能解决物理问题。物理知识的应用是一个 思维加工和信息处理的过程，问题的分析、知识的选择及其 施用都离不开科学方法的参与。这就要求物理知识教学必须 重视科学方法教育，要将解决物理问题中使用的科学方法显 化出来，引导学生掌握这些方法。仍以牛顿第二定律为例， 在应用该定律解决实际问题时，就需要用到整体法、隔离法、 正交分解法及图像法等科学方法。因此，物理教学中应该进行科学方法显性教育，让学生得到这些方法的训练。明确了 科学方法在物理学知能结构中的核心地位，清楚了科学方法 发挥作用的途径和方式，就为物理教学开展科学方法显性教 育奠定了基础并提供了思路。首先，科学方法具有知识加工、 获取和建构等功能，所以，进行科学方法教育需要与知识教 学相结合，“应将方法视为比知识更重要的东西，视为知识 的脉络，按照科学方法所展示的路子，去组织教材，安排教 学进程”[6]。其次，科学方法支配着知识的演化和发展， 是隐藏在知识背后的一只无形的手，物理教学不仅要按照科 学方法的逻辑组织教学，还应该将这种逻辑显现出来，使学 生既能体会到逻辑的力量，又能掌握这种逻辑发生的条件和 步骤。第三，科学方法决定了知识的应用和发展，知识的应 用和发展离不开科学方法，只有通过科学方法组织起来的知 识才会形成清晰、严密和灵活的认知结构，才能不断地接收 和包容新的知识，人们也只有熟练地掌握科学方法，才能迅 速准确地解决实际问题，进行创造性的活动。

三、物理教学中科学方法显性教育的意义 科学方法显性教育的主要做法是：进行科学方法教育时， 明确指出科学方法的名称，揭示科学方法的形式，挖掘科学 方法的内涵，说明科学方法的使用条件，强化科学方法的训 练。在物理教学中进行科学方法显性教育，具有以下教育意 义。

1.明确教学目标，使科学方法教育有的放矢当前，物理教学科学方法教育存在的一个重要问题是， 教师对科学方法教育的意识不够清楚，表现为在教学实践中， 要么没有进行科学方法教育，要么因为认识有限而讲解不到 位。另一方面，学生需要具备学习科学方法的意识，因为明 确学习任务和目标会有利于对知识的思考和掌握，特别是像 科学方法这样比较抽象的内容，通过认真思考可以更好地掌 握。教师在确定知识教学目标时，应该同时制定物理教学中 的科学方法教育目标，明确不同阶段科学方法教育的重点， 制定与教学内容相匹配的目标计划，使科学方法教育更具有 针对性，最大限度地发挥教材的作用，调动学生的学习积极 性。

2.确定教育内容，使科学方法教育有据可依 教育内容决定教育方式，因此，进行科学方法显性教育 必须确定科学方法教育内容。从一定意义上说，全部课程的 问题就是内容问题，课程的设计、课程的目的、课程的评价 以及课程的实施，都可以理解为围绕着课程内容的安排及其 结果展开的。[7]物理教学中的科学方法教育需要解决三个 方面的问题―――教什么、教到何种程度、哪个年级教，也 就是科学方法的内容标准、学生表现标准和各年级衔接的问 题。现代物理教育认为，物理教学中的科学方法教育已经不 再局限于智力开发，而是关注科学教育与人文教育的融合；

不仅关注智力的发展，也关注知识的价值。我们认为，物理 教学中的科学方法教育至少包括三个方面的内容，即思维方法、物理方法和科学方法观教育。思维方法是人的大脑的功 能，是进行各种学习和探索的基础，在认知心理学中被划为 弱认知方法的范畴，适用于解决各种普遍问题。物理方法是 物理知识与思维方法相结合而产生的方法，是物理学特有的 方法，在解决物理问题时具有强大的功能。人们重视科学方 法不仅由于它具有智育价值，也由于人们认识到它的社会价 值和人文价值，科学方法观将两个领域连接起来，使得科学 与人文走到一起。只有兼顾了这三个方面的教育，才能真正 实现物理教学中的科学方法教育目的，提高学生的科学素养。

3.构建教学策略，提供学习科学方法的条件 教育方式与教育内容联系最为紧密，内容决定方式，方 式为内容服务。科学方法教育不仅要采用显性的教育方式， 而且依照目标分类学的思想，教学策略还应该与教育内容相 匹配。[8]如前所述，物理教学中的科学方法教育包括思维 方法、物理方法和科学方法观教育，这三个部分由于学习条 件存在差异，所以教学中必须根据各自的特点，采用不同的 教学策略。思维方法作为人脑的功能，主要通过训练来学习 和发展，如概括，就必须通过对各种物理现象的剖析而发现 其本质特征，在这一过程中训练概括的方法。物理方法与物 理知识联系密切，物理知识的建立离不开物理方法，结合物 理知识讲授物理方法，按照物理方法的逻辑推导出物理知识， 是教授物理方法的主要方式。科学方法观的教学，侧重于观 念的传播和内化，需要教师在教学中讲清楚科学方法观的价值取向、内涵以及现实意义，并组织学生结合具体事例进行 讨论，以引发学生感悟和加深理解。根据科学方法教学内容 的特点，将教学内容与教学策略相对应，不同的教学内容采 用对应的教学策略，使得不同的科学方法教学都能取得实效， 才能将科学方法教育真正落实在物理教学过程中。