薛鈺康

(蘇州工業(yè)園區(qū)星海實驗中學 江蘇 蘇州 215021)

?

國內初中物理教材中物理學史呈現(xiàn)的比較研究

薛鈺康

(蘇州工業(yè)園區(qū)星海實驗中學 江蘇 蘇州 215021)

義務制教育物理課程標準提出要提高學生的科學素養(yǎng).科學素養(yǎng)應該包括理解基本科學觀點、理解科學方法、科學精神.要實現(xiàn)這個目標，必須從物理學史中去汲取營養(yǎng).筆者通過比較國內各個版本的教材，建議編寫者要重視物理學史在教材中的合理呈現(xiàn).

科學素養(yǎng) 物理學史 科學方法 科學精神

恩格斯曾經明確地說,“我們根本沒有想到要懷疑或輕視‘歷史的啟示’；歷史就是我們的一切，我們比任何一個哲學學派，甚至比黑格爾，都更重視歷史.”義務制教育物理課程標準中,課程基本理念的第一條是“面向全體學生，提高學生科學素養(yǎng)”，其詮釋是：以學生終身發(fā)展為本，以提高全體學生科學素養(yǎng)為目標，為每個學生的學習與發(fā)展提供平等機會，關注學生的個體差異，使每個學生學習科學的潛能得到發(fā)展.我們特別注意到“以提高全體學生的科學素養(yǎng)為目標”.那么科學素養(yǎng)指的是什么呢？百度百科：國際上普遍將科學素養(yǎng)概括為3個組成部分，即對于科學知識達到基本的了解程度；對科學的研究過程和方法達到基本的了解程度；對于科學技術對社會和個人所產生的影響達到基本的了解程度.美國學者米勒認為，公眾科學素養(yǎng)由相互關聯(lián)的3部分組成：科學知識、科學方法和科學對社會的作用.歐盟國家科學素質調查的領導人J·杜蘭特認為，科學素養(yǎng)由3部分組成：理解基本科學觀點、理解科學方法、理解科學研究機構的功能.因此，學習物理學不僅僅是學習物理的知識，也包括物理科學方法、科學精神的綜合科學素養(yǎng)的過程.物理科學方法與精神來源于哪里？來源于物理科學發(fā)展史.一部物理學史就是一部物理科學方法與精神的歷史.北京大學郭奕玲教授說過：通過物理學史的學習，不但能增長見識，加深對物理學的理解，更重要的是可以從中得到教益，得到啟示，開闊眼界，從前人的經驗中吸取營養(yǎng)，用以指導我們的工作，使我們少走彎路.

那么，義務教育物理課本中提供給學生學習的物理學史資料如何呢？對此，我們不妨來比較一下.

1 橫向比較：不同版本教材物理學史呈現(xiàn)的比較

新課程改革以來，國內義務制教育通過部審的初中物理教材有多個版本：人教版、北師版、滬科版、粵滬版、蘇科版等多個版本.我們以法拉第電磁感應現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)歷史為例，各版本教材呈現(xiàn)如圖1～4所示.

圖1 人教版呈現(xiàn)的法拉第電磁感應現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)

圖2 北師版呈現(xiàn)的法拉第電磁感應現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)

(a)

(b)

圖4 蘇科版呈現(xiàn)的法拉第電磁感應現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)

粵滬版教材筆者沒有，沒有取樣，比較其他幾種教材，其中北師版對法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應的事件一句話都沒提，滬科版僅僅在信息窗中簡略提了一句話，而人教版和蘇科版則簡略說了一下事件發(fā)生的人物與時間，也沒有對過程做更多其他的陳述.

那么，我們換個角度，來看一下以往的教材這一點做的又如何呢？

2 縱向比較：解放以來教材物理學史呈現(xiàn)的比較

自解放以來，由于歷史的原因，初中物理教材變化已經經歷幾個過程，董振邦老師在《40多年來我國中學物理教材的演變》中將從新中國成立以來中國物理教材分為4個主要階段：學習蘇聯(lián)、走自己的路、10年動亂和撥亂反正.那么，筆者再加上一個“新課程改革”階段，也就是可以說自新中國成立至今，中國物理教材已經經歷了5個階段.由于手邊資料的欠缺，同樣以法拉第電磁感應現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)歷史為例，列舉4例如下對法拉第電磁感現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)歷史，呈現(xiàn)如圖5～7所示.

圖5 人民教育出版社1956年第3版初級中學課本《物理學》(初級中學三年級適用)

奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁場之后，人們受到了啟發(fā)：既然電流能夠產生磁場，那么，反過來利用磁場能不能獲得電流？英國物理學家法拉第，經過十年堅持不懈的努力，終于在1831年發(fā)現(xiàn)了這個現(xiàn)象．法拉第的發(fā)現(xiàn)進一步揭示了電和磁的聯(lián)系，導致了發(fā)電機的發(fā)明，實現(xiàn)了機械能轉化為電能．

圖6 20世紀80年代的人民教育出版社初級中學物理第二冊

圖7 1998年第1版華東地區(qū)初中物理教材編寫協(xié)作組編九年義務教育三年制初級中學課本第二冊

新課程改革后人民教育出版社編寫如圖1所示.

比較4次版本中對法拉第電磁感應現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)的陳述，還是1956年的版本稍詳細一些.可見，這么多年以來，人們對物理學史在提高學生科學素養(yǎng)方面的作用一直未予以足夠的重視.錢三強先生曾經說過：科學上沒有平坦的大道.我們要通過物理學史的介紹，向學生講清楚，科學經歷的是一條非常曲折、非常艱難的道路.然而，教師在對學生進行教育的時候往往是應用經過幾次消化了的材料來講授，或者經過抽象的理論分析加以表述，把已有的知識系統(tǒng)歸納，形成簡明扼要的理論體系，這當然是必要的，但是這樣的教學方法，往往會使學生對科學概念的產生和發(fā)展產生誤解，以為什么結論都可用數(shù)學推導出來，失去了對觀察和實驗的興趣.這樣的結果使學生不了解科學是怎樣來的，時間長了，等到他自己從事教學時就很容易把科學當作一門死科學來教.今天我們科學界有一個弱點，這就是思想不很活潑，這也許跟大家過去受的教育有一定關系.教材中不予以足夠的重視，怎么能夠促使教師、學生的重視呢？筆者在文獻[13]中列舉了杰拉爾德·霍爾頓等編寫的《光學與電磁學》對法拉第電磁感應現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)的陳述，國外的教材是一貫重視科學史在教材編寫中的地位的.

3 教材遞進物理學史呈現(xiàn)的研究

以上對比呈現(xiàn)了不同教材中對同一物理歷史事件的陳述.下面，再比較一下同一版本教材從初二上冊、下冊到初三上冊、下冊，隨學年遞進過程中教材對物理學史事件陳述的變化情況.下面就以蘇科版教材為例，各個學期教材各舉一例事件如圖8～圖15所示.

圖8 初二上冊第55頁牛頓發(fā)現(xiàn)光的色散現(xiàn)象

在這一章后面的“讀一讀”中補充陳述了光的色散相關物理事件，如圖9所示.

圖9 初二上冊第76頁補充陳述光的色散

圖10 初二下冊第92頁牛頓第一運動定律的發(fā)現(xiàn)

其中對伽利略發(fā)現(xiàn)的補充陳述在課本一章后第97頁的“讀一讀”欄目中,補充陳述的內容為“伽利略理想實驗”事例，如圖11所示.

圖11 初二下冊第97頁補充陳述“伽利略理想實驗”

圖12 初三上冊第96頁歐姆定律的發(fā)現(xiàn)

同樣在這一章后面第105～106頁的“讀一讀”中補充了歐姆定律的發(fā)現(xiàn)過程，如圖13所示.

圖13 初三上冊第105～106頁補充歐姆定律的發(fā)現(xiàn)

圖14 初三下冊第38頁電流周圍存在磁場的奧斯特發(fā)現(xiàn)事件

同樣在這一章后面第56～57頁的“讀一讀”中補充了奧斯特的發(fā)現(xiàn)，如圖15所示.

圖15 初三下冊第56～57頁補充奧斯特的發(fā)現(xiàn)

從初級中學二年級到三年級的物理教材編寫時，編者在知識內容的呈現(xiàn)上十分關注學生心理與生理的發(fā)展特點，根據(jù)學生身心發(fā)展的特點，安排教材的章節(jié)與內容的陳述方式.而在物理學史材料的運用時在這方面考慮的很少，后面九年級下冊教材對物理學史的陳述與前面八年級上冊教材的陳述沒什么變化，仍然是人物、時間作一交代，而沒有將其經歷的過程作一敘述.沒有按照學生的心智發(fā)展特點進行編寫，在科學精神方面的關注就更顯不足，也不利于青少年學生科學價值觀的形成.

4 結束語

通過以上3個維度，列舉了建國以來國內部分初中物理教材中物理學史呈現(xiàn)情況，我們能夠發(fā)現(xiàn)些什么呢？首先我們可以想一下歷史是什么？歷史是人類社會活動發(fā)展的過去形態(tài).歷史是以研究人類的過去，但歸宿于服務現(xiàn)實；它對于人類、社會有著巨大的社會功能和價值.物理學史是人類對自然界各種物理現(xiàn)象的認識史.物理教材中如果能夠抓住若干歷史典型事件，講得深透些，問一問：為什么會出現(xiàn)那樣的事件？為什么會發(fā)生新的突破？分析其成功的要素與方法，總結其中失敗的經驗與教訓，切實提煉出其中的科學精神財富，則對學生的成長與科學素養(yǎng)的提高有不可限量的價值.由此想我們以往的教材對物理學史陳述的處理是否顯得很單薄.

(1)以往的教材僅重視知識與應用的陳述，新課程改革以來的教材，又開始重視科學探究的模式，如滬科版教材中對電磁感應現(xiàn)象從猜想入手，那么試問科學家對物理事件的研究及其猜想都是如此從個案現(xiàn)象出發(fā)的嗎？忽視歷史的演變，為模式而模式，為知識而知識，這樣進行教材編寫，似乎不利于學生科學素養(yǎng)的全面提高.

(2)從縱向的歷史比較角度看，教材編寫中忽視歷史資料的作用，是否是我國物理教育界的習慣呢？記得20世紀我國翻譯國外的物理教材時，往往將其中的物理學史或科學家圖片資料等都省略.這主要反映在大學資料的翻譯，可能一個方面的原因是節(jié)約紙張資源？但是對物理學史的不重視確實也是真的，而同樣是美國的教材，卻是非常重視這一點，例如在1980年6月第1版的杰拉爾德·霍爾頓等人編寫的《中學物理教程》的中文翻譯內容提要中有這樣一段敘述：“這套教程的特點是突出最基本的概念和規(guī)律，注意物理學與社會的聯(lián)系和相互影響，包括了相當豐富的物理學史資料，重視闡明科學研究方法和思考方法，敘述深入淺出，生動有趣.”希望我們的教材編寫者也能充分理解物理學史的價值.

(3)從橫向的比較角度看，我國教材的編寫雖然是一綱多本，但是實際上各個版本之間的差異主要體現(xiàn)在知識內容安排的差異上，對課程標準的閱讀理解也是相差無幾，重視的大家都重視，不重視的大家都不重視，如對于提高科學素養(yǎng)的解讀.真正從本質上體現(xiàn)自己的教材特色，顯得不夠突出，這一點在各個版本教材推廣時的專家培訓解讀中就可見.如果我們有一套教材能夠提供足夠的、關鍵的、深刻的物理發(fā)現(xiàn)歷史的相關案例過程，體現(xiàn)出科學探究過程的艱難、復雜、方法，科學家的執(zhí)著，科學的精神和科學價值的話，無疑是我們所有學生的幸福，也是中國科學教育的幸事.

(4)從教材序列角度看編寫，啟蒙、開初期的物理教材在運用物理學史時要突出趣味性和科學家的發(fā)現(xiàn)對人類貢獻的巨大作用與意義，初二學生年齡較小，趣味性越強則越有利于激發(fā)學生的學習興趣.越往后面，在物理學史的運用時要逐步突出科學發(fā)現(xiàn)的艱難和挫折、科學家的執(zhí)著、科學研究的方法、科學家的人格精神魅力、科學的理性規(guī)范，以及科學研究中失敗的案例及其因素剖析等等.初三學生則更能理性一點思考其學習問題，也就是教材中物理學史的陳述也應該符合學生發(fā)展的心智特點.

物理學史中也有許多精彩的故事，也包含了科學家善于抓主要矛盾，敢于大膽假設，尋求聯(lián)系和統(tǒng)一，多角度考慮問題等等科學實例.物理學史中也包含了科學家的許多失誤，如思想僵化、思維定勢、粗心大意等等.一部物理科學發(fā)展史能提供給我們的遠遠不是幾個物理結論得到的時間、地點和人物的記錄，它是一部人類精神發(fā)展的歷史，它更多地提供了我們如何來看待自然的態(tài)度、方法，而這一點就應該是在學生世界觀、價值觀開始建立的初期就給予的，其價值遠大于知識內容本身.物理學史切實的事例更能夠使學生明白科學上的一次成功前可能經歷過一千次的失敗，它能培養(yǎng)學生百折不饒的科學精神.因此，建議教材中要重視物理科學發(fā)展史的正確運用，真正把物理教育的目光放得更遠大一些.

以上是筆者基于對課程標準和教材的一些個人的粗淺認識，提出來與大家商榷，不當之處，敬請批評指正.

1 教育部.全日制義務教育物理課程標準(2011年版).北京：北京師范大學出版社，2012.2

2 課程教材研究所物理課程教材研究開發(fā)中心.義務教育課程標準實驗教科書 物理八年級下冊(第3版).北京：人民教育出版社，2006.83

3 閻金鐸.義務教育課程標準實驗教科書 物理九年級.北京：北京師范大學出版社，2006.128

4 廖伯琴，何潤偉.義務教育課程標準實驗教科書 物理九年級.上海：上海科技出版社，2002.128

5 劉炳昇，李容.義務教育課程標準實驗教科書物理九年級.南京：江蘇科技出版社，2006.51，38，56～57

6 陳同新，許南明.初級中學課本 物理學(下冊)(第3版).北京：人民教育出版社，1957.90～91

7 華東地區(qū)初中物理教材編寫協(xié)作組.九年義務教育三年制初級中學課本 物理(第二冊).上海：上海科學技術出版社，1998.68

8 劉炳昇，李容.義務教育課標準實驗教科書 物理(八年級上冊).南京：江蘇科學技術出版社，2006.55，76

9 劉炳昇，李容.義務教育課標準實驗教科書物理(八年級下冊).南京：江蘇科學技術出版社，2007.92，97

10 劉炳昇，李容.義務教育課標準實驗教科書物理(九年級上冊).南京：江蘇科學技術出版社，2008.96，105～106

11 杰拉爾德·霍爾頓.中學物理教程(課本和手冊2——天空中的運動).華中師范學院物理系翻譯組譯.北京：文化教育出版社，1980.扉頁

12 郭奕玲，沈慧君.物理學史(第2版).北京：清華大學出版社，2010.前言

13 薛鈺康.從教材中一則物理學史的呈現(xiàn)談談物理科學方法的教學.物理教師，2014(4)：8～9

2016-06-15)