百年中學(xué)物理教科書中科學(xué)方法教育的變遷研究

李正福 谷雅慧

(1. 中國教育科學(xué)研究院課程教學(xué)研究中心,北京 100088; 2. 人民教育出版社物理編輯室,北京 100081)

·教師進(jìn)修園地·

百年中學(xué)物理教科書中科學(xué)方法教育的變遷研究

李正福1谷雅慧2

(1. 中國教育科學(xué)研究院課程教學(xué)研究中心,北京 100088; 2. 人民教育出版社物理編輯室,北京 100081)

科學(xué)方法是科學(xué)素養(yǎng)的重要組成部分,將科學(xué)方法作為科學(xué)教育的內(nèi)容是世界科學(xué)教育界長期以來的做法．通過對我國百年中學(xué)物理教科書中科學(xué)方法教育的變遷研究發(fā)現(xiàn),物理科學(xué)方法教育從自發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)樽杂X,教學(xué)理念上從隱性到顯性,編寫思路上從知識方法分離到知識方法融合,編寫內(nèi)容上從少到多、結(jié)構(gòu)上從碎片到系統(tǒng),呈現(xiàn)方式上從偶有散落到多欄目配合．在今后的物理教科書的編寫中,應(yīng)遵循科學(xué)方法教育的規(guī)律、全面規(guī)劃物理科學(xué)方法教育體系、加強(qiáng)物理科學(xué)方法內(nèi)容的配合與銜接、創(chuàng)新物理科學(xué)方法內(nèi)容呈現(xiàn)方式．

物理教科書;科學(xué)方法教育;變遷

科學(xué)方法是科學(xué)知識體系的基本要素,是通向所有科學(xué)思維的關(guān)口,是科學(xué)素養(yǎng)的重要成分．[1]將科學(xué)方法作為科學(xué)教育的內(nèi)容是世界科學(xué)教育界長期以來的自發(fā)做法．隨著科學(xué)教育理論認(rèn)識與實(shí)踐探索的不斷深化,科學(xué)方法的價值和地位得到越來越清楚的理解,科學(xué)方法也逐漸成為科學(xué)教育最為重要的基本內(nèi)容之一而被國際科學(xué)教育組織和各國所關(guān)注． 2007年,國際教育科學(xué)院與聯(lián)合國教科文組織國際教育局聯(lián)合發(fā)行科學(xué)教育實(shí)踐手冊,認(rèn)為“科學(xué)是一種認(rèn)識自然的方式,一種學(xué)習(xí)自然的方法”．[2]《美國國家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》明確將提出學(xué)生“在進(jìn)行個人決策之時恰當(dāng)?shù)剡\(yùn)用科學(xué)的方法和原理”列為學(xué)校科學(xué)教育的目標(biāo)．[3]我國的物理課程標(biāo)準(zhǔn)中也將“過程與方法目標(biāo)”確定為課程的三維目標(biāo)之一．在此背景下,回顧我國物理教科書中科學(xué)方法教育的變遷,梳理變遷歷程、提煉變遷特點(diǎn)、分析變遷原因,對于把握物理科學(xué)方法教育規(guī)律、編制物理課程標(biāo)準(zhǔn)與教材、提高物理科學(xué)方法教育效果都有重要的價值和意義．

1 研究內(nèi)容

所謂方法,就是為了解決某一個具體問題,從實(shí)踐或理論上所采取的各種手段或方式的總和．物理科學(xué)方法就是研究物理現(xiàn)象、描述物理現(xiàn)象、實(shí)施物理實(shí)驗(yàn)、建立物理概念、總結(jié)物理規(guī)律、檢驗(yàn)物理規(guī)律時所應(yīng)用的各種手段與方法．廣義地講,物理科學(xué)方法應(yīng)該包括物理學(xué)的研究方法、物理學(xué)理論體系的建立方法,以及物理學(xué)理論的學(xué)習(xí)與傳播方法．狹義物理科學(xué)方法主要是指研究物理學(xué)的方法．[4]本研究取狹義的物理科學(xué)方法．

自物理學(xué)進(jìn)入中學(xué)教育以來已有100多年的歷史．在我國早期的物理教學(xué)中,科學(xué)方法的啟蒙功能得到重視,出現(xiàn)了科學(xué)方法教育早慧現(xiàn)象．比如,任鴻雋起草的《高級中學(xué)公共必修的科學(xué)概論課程綱要》(1923)就確定“注重科學(xué)精神及方法,以矯正吾國自來為學(xué)弊病”的目的后,并詳細(xì)給出了科學(xué)方法教育的內(nèi)容,包括“論理上的——比較,歸納,演繹”“實(shí)施上的——觀察,試驗(yàn),推理,假設(shè),證驗(yàn)”．[5]此后,科學(xué)方法教育在物理教學(xué)中就再也未曾斷絕過,有時成為教學(xué)的熱點(diǎn),有時又比較沉寂．那么,100多年來物理教科書中科學(xué)方法教育發(fā)生了怎樣的變遷?有哪些特點(diǎn)?哪些因素影響了物理教科書中的科學(xué)方法教育?物理科學(xué)方法教育有何發(fā)展趨勢?對今后物理教科書的編寫有哪些啟示?百年中學(xué)物理教科書中科學(xué)方法教育的變遷研究,將聚焦教科書如何促進(jìn)科學(xué)方法教育的落實(shí),為物理教科書的編寫與改進(jìn)提供參考和建議．

2 研究思路與工具

選取各時期主要的物理教科書,分析重要概念規(guī)律內(nèi)容中的科學(xué)方法種類、頻次、呈現(xiàn)方式等,然后進(jìn)行統(tǒng)計分析,并剖析、比較典型案例,進(jìn)而得出結(jié)論．為此,主要采用文獻(xiàn)研究法、案例研究法和比較研究法．

2.1 物理教科書樣本的選取

課題組參考社會歷史發(fā)展和教育課程改革,根據(jù)教科書的發(fā)行量、再版次數(shù)、編寫者和出版社的權(quán)威性以及在全國的使用范圍等為依據(jù),共選取了10套物理教科書進(jìn)行研究．其中包括清末2套、民國3套、新中國4套．具體信息如表1所示．

表1 選取的物理教科書樣本

2.2 重要概念規(guī)律內(nèi)容的確定

選取中學(xué)物理10個重要概念規(guī)律作為案例進(jìn)行分析．選取的內(nèi)容涉及中學(xué)物理主要領(lǐng)域,包括力學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)等部分內(nèi)容,具體為萬有引力定律、自由落體運(yùn)動、牛頓第一定律、牛頓第二定律、動量守恒定律、庫侖定律、楞次定律、全反射、氣體定律、波的干涉．

2.3 物理科學(xué)方法的選定

選取依據(jù)主要有3個： (1) 典型科學(xué)方法論,比如邏輯經(jīng)驗(yàn)主義、否證論、科學(xué)歷史主義、科學(xué)實(shí)在論等理論的指導(dǎo);[6](2) 新一輪課程標(biāo)準(zhǔn)提出的科學(xué)方法教育的內(nèi)容,比如科學(xué)探究與實(shí)驗(yàn)的方法; (3) 物理教學(xué)中經(jīng)常使用的、重要的科學(xué)方法,比如控制變量法、轉(zhuǎn)換法、比值定義法等．據(jù)此選定了中學(xué)物理一些常見科學(xué)方法,包括觀察、實(shí)驗(yàn)、邏輯思維(分析、綜合、歸納、演繹、理想化、類比、假說方法)、數(shù)學(xué)方法、猜想．研究工具如表3所示,分析所選教科書內(nèi)容中科學(xué)方法出現(xiàn)的種類、頻次以及它們的匯總．

在確定物理教科書樣本、典型內(nèi)容和物理科學(xué)方法之后,為提高信度,課題組請專家共同就某一個內(nèi)容的科學(xué)方法的認(rèn)定進(jìn)行了研究,取得共識后,再按照物理內(nèi)容分組,分別研究不同版本物理教科書的科學(xué)方法教育情況．

表2

表3 選取的科學(xué)方法及其頻次統(tǒng)計(以“自由落體運(yùn)動”為例)

3 研究分析與結(jié)論

總體來看,100多年來,物理教科書中的科學(xué)方法教育發(fā)生了很大的變化．具體表現(xiàn)為,科學(xué)方法教育從自發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)樽杂X,教學(xué)理念上從隱性到顯性,編寫思路上從知識方法分離到知識方法融合,編寫內(nèi)容上從少到多、結(jié)構(gòu)上從碎片到系統(tǒng),呈現(xiàn)方式上從偶有散落到多欄目配合．物理教科書科學(xué)方法內(nèi)容的諸多變遷,為落實(shí)科學(xué)方法教育指明了方向、提供了材料、搭建了框架、鋪就了道路,促進(jìn)了科學(xué)方法教育質(zhì)量的提升,推動了科學(xué)方法教育的不斷發(fā)展．

3.1 知識方法兼顧的理念逐步落實(shí)

雖然科學(xué)方法在物理學(xué)中具有很高的地位和價值,但在物理教學(xué)中意識到這一點(diǎn)并努力加以落實(shí)卻經(jīng)歷了很長一段時間．應(yīng)該說,物理教科書就是一個縮影．早期的物理教科書,注重物理知識體系,強(qiáng)調(diào)知識和技能的掌握,對科學(xué)方法的要求卻不明確,有些版本甚至在介紹重要規(guī)律發(fā)現(xiàn)過程時也很少出現(xiàn)科學(xué)方法．隨著科學(xué)教育理論的發(fā)展,科學(xué)方法的重要性得到認(rèn)識,科學(xué)方法跟知識同等重要甚至更重要的觀點(diǎn)得到越來越多的認(rèn)同．物理教科書也在編寫中重視科學(xué)方法內(nèi)容的引進(jìn),深刻剖析科學(xué)發(fā)現(xiàn)過程中科學(xué)方法的邏輯,并按照這一邏輯組織教材內(nèi)容,促進(jìn)知識與方法的深入的融合．比如,《牛頓第二定律》的編寫就逐步體現(xiàn)了對科學(xué)方法的重視,晚清的物理教科書只有知識的陳述而沒有科學(xué)方法的內(nèi)容,民國時期的教科書就出現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)和數(shù)學(xué)方法,最近的課程標(biāo)準(zhǔn)版教材就通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了加速度、質(zhì)量和力的關(guān)系并進(jìn)一步得出公式,兼顧了科學(xué)方法與科學(xué)知識．

3.2 科學(xué)方法教育方式的逐漸清晰

物理教科書科學(xué)方法的編寫既受到科學(xué)方法教育方式的影響也會對之產(chǎn)生反作用．縱觀百年物理教科書,科學(xué)方法的教育方式大體經(jīng)歷了無意識、隱性教育、顯性教育、隱顯結(jié)合．晚清時期的物理教科書,對科學(xué)方法基本沒有要求,科學(xué)方法偶有顯現(xiàn),也不會真正開展科學(xué)方法教育;民國時期,物理教科書編寫了一些科學(xué)方法的內(nèi)容,但既不系統(tǒng)也不深入;建國以來,科學(xué)方法教育主要采取隱性教育方式,輔以顯性教育;新課程改革以來,科學(xué)方法作為課程目標(biāo)而受到物理教學(xué)的高度關(guān)注,顯性教育方式成為主流,并在實(shí)踐中與隱性教育方式相互配合,形成了隱顯結(jié)合的教育方式．比如,《萬有引力定律》引入科學(xué)方法內(nèi)容后,編寫方式最初采用滲透的方式,以科學(xué)方法來組織知識,而后的教材點(diǎn)明科學(xué)方法的名稱、介紹物理史上的科學(xué)方法,課程標(biāo)準(zhǔn)版教材則更加注意教學(xué)的要求,采取了隱顯結(jié)合的方式,既注意科學(xué)方法內(nèi)容,更突出科學(xué)方法的作用．

3.3 科學(xué)方法的內(nèi)容不斷豐富

晚清至今,物理教科書中的科學(xué)方法內(nèi)容從少到多,種類越來越豐富,表明越來越多的科學(xué)方法進(jìn)入教科書．統(tǒng)計顯示,晚清時期的兩套物理教科書各將6種科學(xué)方法納入其中,而新課程改革以來的物理教科書將科學(xué)方法數(shù)量增至11種(如圖1所示)．一方面,物理學(xué)研究的基本方法始終得到教科書的關(guān)注,自晚清開始教科書就把實(shí)驗(yàn)方法、邏輯方法和數(shù)學(xué)方法作為重要內(nèi)容呈現(xiàn)在相關(guān)章節(jié)中,并且受到越來越多的重視;另一方面,物理學(xué)研究中的一些非常規(guī)方法也逐漸得到理性處理,物理教科書也在適當(dāng)?shù)膬?nèi)容中加以體現(xiàn),并且隨著科學(xué)教育理論的發(fā)展,非常規(guī)方法受到更多的重視,比如在人教社課程教科書中,猜想出現(xiàn)了7次,遠(yuǎn)高于類比等方法．物理教科書中科學(xué)方法種類的增多,為教授和學(xué)習(xí)科學(xué)方法提供了素材,方便了師生接觸科學(xué)方法、了解科學(xué)方法以及學(xué)習(xí)科學(xué)方法．

圖1 各版本物理教科書中的科學(xué)方法種類數(shù)

按照時間順序來看,科學(xué)方法在所選教材內(nèi)容中出現(xiàn)的頻次雖有微幅波動但整體呈增長趨勢,表明科學(xué)方法被教科書關(guān)注的程度在提高．總體來看,晚清時期的物理教科書,科學(xué)方法頻次在20次上下,民國時期的教科書在30次左右,改革開放以后的教科書在40次左右,而課程標(biāo)準(zhǔn)教科書達(dá)到70次．其中,科學(xué)方法頻次最低的是1919年出版的《中華中學(xué)物理學(xué)教科書》,科學(xué)方法總頻次為13;科學(xué)方法頻次最高的是2011年出版的《普通高中物理課程標(biāo)注試驗(yàn)版教科書物理》,科學(xué)方法總頻次為70．

圖2 各版本物理教科書中的科學(xué)方法的頻次

各種科學(xué)方法在百年教科書中出現(xiàn)的頻次存在差異,經(jīng)典物理學(xué)常規(guī)方法出現(xiàn)的頻次高,而一般思維方法直接出現(xiàn)的頻次較低．出現(xiàn)頻次前三位的分別是實(shí)驗(yàn)方法(102次)、數(shù)學(xué)方法(67次)和歸納法(47次),這三種方法是經(jīng)典物理學(xué)最為基本的方法,是物理學(xué)得以建立和發(fā)展的基礎(chǔ),也是學(xué)習(xí)中學(xué)物理的重要內(nèi)容和關(guān)鍵方式,得到足夠的重視和充分的體現(xiàn)是理所當(dāng)然的．假說(4次)、綜合(8次)、分析(11次)出現(xiàn)的頻次排在后三位,但并非表明這些方法不重要,而是因?yàn)榻虒W(xué)目標(biāo)和內(nèi)容的不同而采取的差異化處理．總之,科學(xué)方法教育內(nèi)容在物理教科書中越來越豐富,既反映了科學(xué)方法教育得到更多的關(guān)注,也明確了科學(xué)方法教育的內(nèi)容,易于引發(fā)師生的注意,為科學(xué)、準(zhǔn)確地學(xué)習(xí)各種科學(xué)方法創(chuàng)造了條件．

圖3 百年教科書中各科學(xué)方法的總頻次

3.4 科學(xué)方法的系統(tǒng)性增強(qiáng)

在物理學(xué)研究中,科學(xué)方法從來都不是單打獨(dú)斗的,每個重大發(fā)現(xiàn)總是多種科學(xué)方法協(xié)同應(yīng)用的結(jié)果,呈現(xiàn)出科學(xué)方法的系統(tǒng)性(如牛頓科學(xué)方法論就以培根的實(shí)驗(yàn)歸納方法為基礎(chǔ),又吸收了笛卡兒的數(shù)學(xué)演繹體系,形成了實(shí)驗(yàn)歸納、邏輯方法和數(shù)學(xué)方法相結(jié)合的科學(xué)方法體系)．比如,從萬有引力教科書內(nèi)容的演變來看,科學(xué)方法的系統(tǒng)性從較少體現(xiàn)轉(zhuǎn)變到充分表達(dá),按照萬有引力的建立過程、遵循科學(xué)方法的內(nèi)在邏輯系統(tǒng)地編寫萬有引力的內(nèi)容成為基本編寫方式．此外,新課程改革以來,按照科學(xué)探究的步驟將科學(xué)方法與科學(xué)知識融合于科學(xué)發(fā)現(xiàn)過程的編寫方式,也呈現(xiàn)了科學(xué)方法的系統(tǒng)性．科學(xué)方法的系統(tǒng)呈現(xiàn),較為完整地呈現(xiàn)了物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)與建立過程,緩解了早期物理教科書科學(xué)方法內(nèi)容欠缺的問題,理順了科學(xué)發(fā)現(xiàn)的邏輯思路,不僅能夠引導(dǎo)學(xué)生重走物理規(guī)律發(fā)現(xiàn)之路,更能讓他們較為全面地了解科學(xué)方法的內(nèi)涵、體會科學(xué)方法的功能和感受科學(xué)方法論的力量,有助于科學(xué)方法教育的落到學(xué)生掌握的實(shí)處．

3.5 科學(xué)方法的內(nèi)涵展現(xiàn)越來越充分

學(xué)習(xí)科學(xué)方法不僅要知道它的名稱,還要了解科學(xué)方法的內(nèi)涵,抓住科學(xué)方法的實(shí)質(zhì)．百年來,物理教科書內(nèi)容在科學(xué)方法上著墨增多、篇幅變大,在規(guī)律發(fā)現(xiàn)和建立的關(guān)鍵環(huán)節(jié)上更是細(xì)致地呈現(xiàn)出科學(xué)方法的步驟,更為深入地展現(xiàn)了科學(xué)方法的內(nèi)涵．比如萬有引力定律的建立過程,由張開圻編著、中華書局于1946年出版的《新中國教科書高級中學(xué)物理學(xué)》寫道“更由卡文迪許于公元1797年,由屢次的實(shí)驗(yàn),直接測定萬有引力常數(shù),著稱為卡文迪許實(shí)驗(yàn),方將萬有引力用為運(yùn)算．”該內(nèi)容并沒有詳細(xì)介紹卡文迪許實(shí)驗(yàn)的原理和裝置,其中應(yīng)用的轉(zhuǎn)換法和放大法也沒有呈現(xiàn)．而在解放后的教科書中,不僅強(qiáng)調(diào)了實(shí)驗(yàn)在萬有引力定律建立過程中的重要性,還通過文字和示意圖詳細(xì)地介紹了卡文迪許實(shí)驗(yàn)的原理和裝置,很好地展現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)方法的本質(zhì)．科學(xué)方法內(nèi)涵的呈現(xiàn),不僅能夠讓學(xué)生知道科學(xué)方法的名稱,更能夠在學(xué)習(xí)知識的同時了解科學(xué)方法的適用范圍、主要步驟、注意事項(xiàng)等內(nèi)容,有利于他們真正掌握科學(xué)方法．

3.6 科學(xué)方法的編寫呈現(xiàn)多樣化

物理教科書中,科學(xué)方法的呈現(xiàn)由較為單一的方式走向多樣的方式．早期的物理教科書本身內(nèi)容就不多,科學(xué)方法也很少,呈現(xiàn)的方式也比較單一,基本就是簡單提及其名,很少展開陳述;解放后,科學(xué)方法內(nèi)容逐漸豐富起來,其呈現(xiàn)方式也越來越多樣化,不僅有顯性方式也有隱性方式,不僅提及名稱也詳細(xì)介紹,不僅與知識融合也有專題介紹,不僅有文字表達(dá)也有圖表呈現(xiàn),不僅出現(xiàn)在正文中也在注釋、附錄、閱讀材料中出現(xiàn)．比如萬有引力,晚清的教科書,多在介紹第谷和開普勒的工作中出現(xiàn)“觀察”、在卡文迪許的工作中出現(xiàn)“實(shí)驗(yàn)”,顯化程度比較低;而在課程標(biāo)準(zhǔn)版教科書中,專門設(shè)置了《科學(xué)足跡》欄目來系統(tǒng)介紹牛頓科學(xué)方法論,詳細(xì)介紹經(jīng)典物理學(xué)的基本科學(xué)方法,引導(dǎo)學(xué)生系統(tǒng)地掌握這些科學(xué)方法．科學(xué)方法多樣化呈現(xiàn),不僅是其內(nèi)容增多的要求,更是編者對科學(xué)方法教育認(rèn)識的加深和處理方式的優(yōu)化,力促學(xué)生看得見科學(xué)方法名稱、分得清科學(xué)方法使用條件、找得到科學(xué)方法主要步驟、感覺得到科學(xué)方法的作用,進(jìn)而較為全面地掌握科學(xué)方法．

經(jīng)過多年的發(fā)展,科學(xué)方法教育在物理教科書中得到了充分的重視和適當(dāng)?shù)某尸F(xiàn),這為物理教學(xué)落實(shí)科學(xué)方法教育目標(biāo)提供了保障,也為科學(xué)方法教育的進(jìn)一步發(fā)展奠定了基礎(chǔ)．在科學(xué)方法教育逐步得到加強(qiáng)的同時,物理教科書也表現(xiàn)出一些不足、出現(xiàn)了一些新的問題．比如,物理教科書對于科學(xué)方法的性質(zhì)陳述不夠全面,一些基本觀念尚未納入教科書內(nèi)容;科學(xué)方法的連貫性不強(qiáng),各年級教學(xué)內(nèi)容存在交叉、重復(fù)、錯位、脫節(jié)的情況;科學(xué)方法內(nèi)容的編排還不夠完善,有些地方脫離了教育教學(xué)實(shí)踐;等等．這些問題還有待于研究和解決．

4 物理教科書科學(xué)方法教育編寫建議

物理課程旨在提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)．然而最近可查公開資料顯示,2010年我國公民僅有3.27%具備科學(xué)素質(zhì),而掌握基本科學(xué)方法的公民比例為9.75%,在科學(xué)素質(zhì)3個方面中得分最低．[7]這反映出加強(qiáng)科學(xué)方法教育的迫切性．為了更好地落實(shí)科學(xué)方法教育,提出以下物理教科書編寫建議．

4.1 遵循物理科學(xué)方法教育的規(guī)律

提高科學(xué)方法教育質(zhì)量必須遵循科學(xué)方法教育的規(guī)律,物理教科書也不例外．由于科學(xué)方法是一種比較特殊的學(xué)習(xí)內(nèi)容,雖然可以從已有的學(xué)習(xí)理論中得到一些啟示,但還非常有必要開展科學(xué)方法學(xué)習(xí)基礎(chǔ)性研究,為包括教科書在內(nèi)的科學(xué)方法教育提供依據(jù)．一方面要組織力量繼續(xù)研究科學(xué)方法教育的規(guī)律,開展理論研究和實(shí)踐探索,加深認(rèn)識,摸清規(guī)律,提高效果;另一方面,物理教科書要根據(jù)教材編寫的原則和要求,遵循科學(xué)方法教與學(xué)的規(guī)律,將科學(xué)方法教育創(chuàng)造性地落實(shí)在教科書中,為科學(xué)方法教育實(shí)踐提供指導(dǎo)和素材．物理教科書遵循科學(xué)方法教育規(guī)律來組織編寫科學(xué)方法內(nèi)容,有助于物理教科書進(jìn)一步提高科學(xué)方法教育的科學(xué)化、規(guī)范化、技術(shù)化水平．

4.2 全面規(guī)劃物理科學(xué)方法教育體系

科學(xué)方法內(nèi)容在物理教科書中呈現(xiàn)迅速增加的趨勢,種類變多,頻次增大,篇幅擴(kuò)充．科學(xué)方法內(nèi)容的不斷增加,凸顯了物理教科書對科學(xué)方法教育的重視,同時也出現(xiàn)了一些問題,比如科學(xué)方法內(nèi)容出現(xiàn)重復(fù)、比較零散、深度不夠等．針對這些問題,物理教科書有必要全面規(guī)劃科學(xué)方法教育體系,并將之作為相關(guān)內(nèi)容編寫的指南．這一體系包括科學(xué)方法教育的價值體系、目標(biāo)體系、內(nèi)容體系、欄目體系、評價體系等,基礎(chǔ)是目標(biāo)體系和內(nèi)容體系．要兼顧直接目標(biāo)和間接目標(biāo)、階段目標(biāo)和終結(jié)目標(biāo)、課時目標(biāo)和單元目標(biāo),通過科學(xué)方法教育目標(biāo)的系統(tǒng)設(shè)置,增強(qiáng)物理教科書的整合程度．內(nèi)容體系要處理好內(nèi)容的層次、領(lǐng)域、環(huán)節(jié)等方面的關(guān)系,將常規(guī)科學(xué)方法和非常規(guī)科學(xué)方法、經(jīng)典物理科學(xué)方法和現(xiàn)代物理科學(xué)方法、一般科學(xué)方法與物理學(xué)特殊方法、思維方法和實(shí)驗(yàn)方法、探究方法和解題方法等不同類型的科學(xué)方法綜合起來統(tǒng)籌布局．物理教科書可以根據(jù)中學(xué)物理教學(xué)目標(biāo)重點(diǎn)抓好一些主要科學(xué)方法的編寫．加強(qiáng)科學(xué)方法教育的系統(tǒng)性,是進(jìn)一步提高物理教科書科學(xué)方法教育質(zhì)量的基礎(chǔ)工作,科學(xué)方法教育體系的建立必將促進(jìn)物理教科書科學(xué)方法教育上升到一個新的更高的層次．

4.3 加強(qiáng)物理科學(xué)方法內(nèi)容的配合與銜接

物理教科書處理科學(xué)方法內(nèi)容時,需要注意科學(xué)方法內(nèi)容的連貫性．連貫性是高質(zhì)量的教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)、課程安排、教學(xué)指導(dǎo)和評價體系的基本要求．[8]物理科學(xué)方法教育不應(yīng)該將學(xué)習(xí)目標(biāo)僅僅看作是一些科學(xué)方法的堆積,而應(yīng)該把學(xué)習(xí)目標(biāo)看作是對科學(xué)方法理解的提高．這就需要加強(qiáng)科學(xué)方法內(nèi)容的銜接與配合．一方面,掌握一種科學(xué)方法需要一個過程,可能還會跨越幾個單元,這就需要將該科學(xué)方法的各部分內(nèi)容適當(dāng)分解并注意銜接,恰當(dāng)放置在相關(guān)章節(jié)中,藕斷絲相連,前呼后應(yīng),逐步推進(jìn),系統(tǒng)總結(jié),最終完成該種科學(xué)方法的內(nèi)容編寫．另一方面,各種科學(xué)方法具有相對獨(dú)立性,但科學(xué)發(fā)現(xiàn)從來都是多種科學(xué)方法共同作用的結(jié)果,不同科學(xué)方法之間的相互配合也必須引起重視．不同科學(xué)方法之間的配合,既可以在一節(jié)課里群體出現(xiàn),也可以在一章里分節(jié)出現(xiàn),還可以根據(jù)教學(xué)的需要階段性重點(diǎn)突破．通過不同層面的相互配合,既可以牢固掌握某種科學(xué)方法,又可以較好地把握相互關(guān)聯(lián)的多種科學(xué)方法,能夠更好地發(fā)揮物理教科書科學(xué)方法教育的服務(wù)功能．

4.4 創(chuàng)新物理科學(xué)方法內(nèi)容呈現(xiàn)方式

教科書的呈現(xiàn)方式不同,對學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)方式和學(xué)習(xí)效果的影響也不同．[9]物理教科書科學(xué)方法內(nèi)容呈現(xiàn)方式要緊密圍繞科學(xué)方法教育的目的、內(nèi)容和任務(wù),服務(wù)于師生科學(xué)方法教與學(xué)的活動．借鑒、移植新型媒體技術(shù),融合傳統(tǒng)媒介和新興媒介,將紙質(zhì)教科書與電子教學(xué)材料結(jié)合起來,積極使用科學(xué)方法教學(xué)視頻課程,引導(dǎo)學(xué)生通過微課學(xué)習(xí)科學(xué)方法．豐富科學(xué)方法教育內(nèi)容的載體,統(tǒng)籌文字、圖表、照片等信息載體,提高信息傳遞的有效性．系統(tǒng)設(shè)置科學(xué)方法教育欄目,將科學(xué)方法融入物理教科書,在開篇語、序言、正文、小結(jié)、實(shí)驗(yàn)、總結(jié)中體現(xiàn)科學(xué)方法,在做一做、說一說、批注、科學(xué)足跡、問題與練習(xí)、科學(xué)漫步等欄目介紹科學(xué)方法,通過閱讀材料、網(wǎng)絡(luò)鏈接等拓展科學(xué)方法．通過科學(xué)方法內(nèi)容呈現(xiàn)方式的創(chuàng)新,促進(jìn)形式更好地服務(wù)與內(nèi)容,進(jìn)而提升物理教科書科學(xué)方法教育水平．

4.5 加強(qiáng)物理科學(xué)方法教育理論研究

理論具有實(shí)踐的力量．科學(xué)方法教育理論的發(fā)展為物理教科書編寫科學(xué)方法教育內(nèi)容提供了動力．由于科學(xué)方法隱藏于知識背后,意識到科學(xué)方法的存在并將它們顯化出來,已非易事,而將它們整理成體系,討論清楚為何教、教什么、怎樣教也需要一個長期的研究過程,離不開科學(xué)方法教育理論的引導(dǎo)和支持．科學(xué)方法教育理論的推動作用不僅表現(xiàn)為正向的動力,還表現(xiàn)在預(yù)防錯誤上．比如,Brian較為全面地梳理了“the scientific method”的不足以及對常見其的誤解,指出科學(xué)研究中并不存在特定“the”的科學(xué)方法．[10]這就有助于我們更好地理解科學(xué)方法的性質(zhì),避免將科學(xué)方法固化．因此,要進(jìn)一步加強(qiáng)科學(xué)方法教育理論研究與學(xué)習(xí),深入思考和探索科學(xué)方法認(rèn)識和實(shí)踐上的問題,以便促進(jìn)物理教科書更好地落實(shí)科學(xué)方法教育的要求．

1 H G Gauch,Jr.著.科學(xué)方法實(shí)踐[M].王義豹,譯. 北京:清華大學(xué)出版社,2005:Ⅸ.

2 J R Staver.TeachingScience[DB/OL].http://www.ibe.unesco.org/fileadmin/user_upload/archive/publications/EducationalPracticesSeriesPdf/Practice_17.pdf,2007:7.

3 [美]國家研究理事會. 美國國家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)[S]. 戢守志,金慶和,譯. 北京:科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社,1999:17.

4 張憲魁. 物理科學(xué)方法教育[M]. 青島:青島海洋大學(xué)出版社,2000:30.

5 課程教材研究所. 20世紀(jì)中國中小學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)·教學(xué)大綱匯編(物理卷)[Z]. 北京:人民教育出版社,2001:7.

6 舒煒光,邱仁宗. 當(dāng)代西方科學(xué)哲學(xué)述評(第2版)[M]. 北京:中國人民大學(xué)出版社,2007:13-18.

7 劉莉. 第八次中國公民科學(xué)素質(zhì)調(diào)查結(jié)果顯示:我國公民3.27%具備科學(xué)素質(zhì),為發(fā)達(dá)國家20年前水平[N]. 科技日報,2010年11月26日第001版.

8 美國科學(xué)促進(jìn)會,著.中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會,譯. 科學(xué)素養(yǎng)的導(dǎo)航圖[M]. 北京:科學(xué)普及出版社,2008.

9 張穎.新課程高中物理教科書呈現(xiàn)方式的研究[J].課程·教材·教法,2011(5):76-81.

10 A Brian. Woodcock.“The Scientific Method”as Myth and Ideal[J].Science & Education,2014,(23)： 2069-2093.

本文系國家社會科學(xué)基金重大課題“中國百年教科書整理與研究”(批準(zhǔn)號:10&ZD095)子課題“百年中學(xué)物理教科書中科學(xué)方法教育的變遷研究”成果．

2016-12-26)