論物理觀念的生成機(jī)制與教學(xué)策略

于海波　侯建華

專家論壇

《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》解讀文章系列

【專家介紹】

于海波，男，東北師范大學(xué)物理學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師，教育部義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)修訂組核心成員、教育部國培專家，中國教育學(xué)會物理教學(xué)專業(yè)委員會理事、中國高等物理教育研究會理事、中國青少年科技教育工作者協(xié)會物理教育與普及專業(yè)委員會副秘書長、中國高等學(xué)校物理演示實驗教學(xué)研究會常務(wù)理事，吉林省物理學(xué)會物理教學(xué)專業(yè)委員會主任委員。近年，主持全國教育科學(xué)規(guī)劃課題、教育部人文社會科學(xué)重點(diǎn)研究基地重大課題、教育部基礎(chǔ)教育質(zhì)量監(jiān)測中心重大課題等研究課題20余項。在《求是》《教育研究》《課程·教材·教法》《Physical Review Physics Education Research》《物理教學(xué)探討》《物理教師》《中學(xué)物理教學(xué)參考》《物理通報》等學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表學(xué)術(shù)論文160余篇，出版學(xué)術(shù)專著3部，主編教材2部。曾獲寶鋼優(yōu)秀教師獎、全國教育碩士優(yōu)秀指導(dǎo)教師獎、中國教育學(xué)會優(yōu)秀論文獎、吉林省社會科學(xué)優(yōu)秀成果獎、吉林省教育科學(xué)優(yōu)秀成果獎、吉林省教學(xué)成果獎等多項榮譽(yù)。

摘? ?要：物理觀念是初、高中物理學(xué)科核心素養(yǎng)的重要內(nèi)容。目前，如何理解物理觀念和有效實施物理觀念教學(xué)是一線教學(xué)關(guān)注的焦點(diǎn)問題。文章力圖在更大的視野下，深入分析物理觀念的內(nèi)涵與特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)與生成，進(jìn)而嘗試性提出了促進(jìn)學(xué)生頭腦中物理知識向物理觀念轉(zhuǎn)變的四條教學(xué)策略，即加強(qiáng)物理學(xué)的內(nèi)在聯(lián)系，在知識聯(lián)系中生成觀念；關(guān)注物理學(xué)的發(fā)現(xiàn)歷程，在知識發(fā)展中生成觀念；重視物理學(xué)的實踐體驗，在知識運(yùn)用中生成觀念；加強(qiáng)物理學(xué)的價值審視，在知識反思中生成觀念。

關(guān)鍵詞：物理知識；物理觀念；生成機(jī)制；教學(xué)策略

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? 文章編號：1003-6148（202３）3-0001-6

無論是2022年頒布的《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)》，還是2018年頒布的《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》，課程目標(biāo)均為包括物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和科學(xué)態(tài)度與責(zé)任四個方面的物理學(xué)科核心素養(yǎng)。如何理解物理學(xué)科核心素養(yǎng)的內(nèi)涵、價值、特點(diǎn)，并結(jié)合學(xué)情、資源、條件和教師情況將其轉(zhuǎn)變成教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)活動，已經(jīng)成為當(dāng)下物理教師的重要工作。其中，物理觀念是本輪物理課程標(biāo)準(zhǔn)修訂提出的新素養(yǎng)、新目標(biāo)、新內(nèi)容，物理教師對于如何理解物理觀念的生成機(jī)制、如何培養(yǎng)學(xué)生的物理觀念等問題存在一定的迷茫、困惑或是誤解。為此，我們有必要對物理觀念的內(nèi)涵與特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)與生成進(jìn)行專門的厘清、辨析和解讀，進(jìn)而提出促進(jìn)學(xué)生頭腦中物理知識向物理觀念轉(zhuǎn)變的教學(xué)策略。

1? ? 物理觀念的內(nèi)涵與特點(diǎn)

1.1? ? 物理觀念的內(nèi)涵

要討論清楚什么是物理觀念，首先要理解什么是觀念?！坝^念”這一概念在哲學(xué)、心理學(xué)、教育學(xué)中比較常見。從哲學(xué)的視域看，“人的觀念作為人在社會實踐過程中形成的對客觀世界和規(guī)律的反映，一旦形成，就會反過來對人的行為進(jìn)行指導(dǎo)，從而反作用于客觀世界”［1］。哲學(xué)對觀念的定義，強(qiáng)調(diào)觀念是主動性與被動性、主觀性與客觀性的統(tǒng)一。從心理學(xué)的視域看，“觀念是個體一生中作出決定的最好指標(biāo)……即觀念影響他們的知覺、判斷，而這些又影響他們的課堂行為”［2］。心理學(xué)對觀念的界定，更關(guān)注觀念作為心理活動的基礎(chǔ)性、指引性及其對個人行為的重要支配作用。從教育學(xué)的視域看，以教師的教育觀念為例，“教育觀念屬于人們對教育現(xiàn)象和教育問題的主體認(rèn)識以及由此而產(chǎn)生的某些行為意向。每個人都可以有也必然有屬于自己的對教育的認(rèn)識”［3］。觀念反映了行為主體個體化的行為意向和基本認(rèn)識。盡管不同領(lǐng)域?qū)τ^念界定的關(guān)注點(diǎn)有所不同，但還是能夠從中發(fā)現(xiàn)它們的共通之處，即強(qiáng)調(diào)個體面對某一領(lǐng)域或問題時，行為主體經(jīng)過學(xué)習(xí)和實踐獲得的、并在現(xiàn)象分析和問題解決中所顯現(xiàn)和反映出來的、具有鮮明個人視角和個性特點(diǎn)的、居于基礎(chǔ)地位和發(fā)揮支配作用的整體而概括的認(rèn)識。

理解觀念將有助于我們思考物理觀念是什么?！读x務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》對物理觀念的定義是“物理觀念是從物理學(xué)視角形成的關(guān)于物質(zhì)、運(yùn)動與相互作用、能量等內(nèi)容的總體認(rèn)識，是物理概念和規(guī)律等在頭腦中的提煉與升華；是從物理學(xué)視角解釋自然現(xiàn)象和解決實際問題的基礎(chǔ)?！保?］定義中強(qiáng)調(diào)了三點(diǎn)：首先，物理觀念是“從物理學(xué)視角形成的關(guān)于物質(zhì)、運(yùn)動與相互作用、能量等內(nèi)容的總體認(rèn)識”，這就意味著物理觀念具有一定的學(xué)科性、情境性、問題性，同時是一種“總體認(rèn)識”，是認(rèn)知結(jié)構(gòu)中更為基礎(chǔ)和概括性的部分，但不是所有的認(rèn)識、知識都能稱為物理觀念；其次，物理觀念是“物理概念和規(guī)律等在頭腦中的提煉與升華”，明確了物理觀念不等于物理知識，或者不等于一般性的“陳述性”物理知識，物理知識只有在頭腦中通過思考、研究、使用，才能不斷得到升華和凝練，進(jìn)而轉(zhuǎn)化成物理觀念；最后，物理觀念是“從物理學(xué)視角解釋自然現(xiàn)象和解決實際問題的基礎(chǔ)”，這表明物理觀念對于物理現(xiàn)象解釋和問題解決發(fā)揮著深層次、方向性、根本性的作用，甚至具有微觀的認(rèn)識論、方法論和價值論的特點(diǎn)。物理觀念對學(xué)生的學(xué)習(xí)和發(fā)展至關(guān)重要、影響深遠(yuǎn)，這也是物理觀念被列為物理學(xué)科核心素養(yǎng)之首的原因。

怎樣來理解物理觀念呢？我們來舉一個例子。在16世紀(jì)末葉，當(dāng)時的物理學(xué)與天文學(xué)界流行著兩個“太陽系模型”。一個是歷史悠久的托勒密的“地心說”，另一個是哥白尼新近提出的“日心說”，那么當(dāng)時的科學(xué)家和民眾會如何選擇呢？用現(xiàn)代人的眼光來看，大家應(yīng)該齊刷刷地選擇日心說，因為日心說更科學(xué)。但是，事實真的如此嗎？其實，從物理學(xué)的視角看，地心說和日心說只是參考系不同而已。以地球為參考系，“看”太陽的運(yùn)動，太陽就是繞著地球轉(zhuǎn)；以太陽為參考系，“看”地球的運(yùn)動，地球就是繞著太陽轉(zhuǎn)，從物理學(xué)的視角來看兩者并沒有本質(zhì)區(qū)別。也許有人會說，日心說更符合實際，更能得到天文觀測數(shù)據(jù)的支持，但事實是地心說同樣能夠解釋和預(yù)測當(dāng)時的各種天文現(xiàn)象，解釋力絲毫不亞于日心說，并且符合人們的日常經(jīng)驗。唯一的差別在于，以太陽為參考系，太陽系諸行星的運(yùn)動軌跡是很規(guī)整的圓形；而以地球為參考系，行星們的運(yùn)行軌跡就會變得異常復(fù)雜，需要借助很多的“輪子”才能描述。同時，我們也應(yīng)該看到，日心說也面臨著很多困難，比如當(dāng)時日心說的擁躉就無法解釋高桿上的落物為什么沒有偏西，也無法解釋地球“帶”著月球繞著太陽轉(zhuǎn)，為什么月球沒有被地球甩在后面？于是，人們在兩種模型之間開始了無限的糾結(jié)，就連那些大科學(xué)家也不例外。比如，第谷就非?？鄲溃驗樗认矚g地心說的“真實”，也喜歡日心說的“簡潔”?！罢鎸崱焙汀昂啙崱保际堑诠炔辉阜艞壍奈锢碛^念，在百般糾結(jié)之后，第谷創(chuàng)造性地發(fā)明了雙中心的太陽系模式，地球是太陽系的中心，太陽繞著地球轉(zhuǎn)，而除了地球之外的諸行星則繞著太陽轉(zhuǎn)。本質(zhì)而言，從物理學(xué)的視角看，“地心說”“日心說”和“雙中心說”都是等價的，但其發(fā)展過程不僅反映了物理觀念在物理學(xué)和人的認(rèn)識中的關(guān)鍵、核心作用，同時也反映了物理觀念的穩(wěn)固和倔強(qiáng)。而這種穩(wěn)固和倔強(qiáng)既是舊科學(xué)完善的內(nèi)核，也是新科學(xué)提出的阻力，所以在某種意義上來講，物理學(xué)的發(fā)展就是物理觀念的發(fā)展。

1.2? ? 物理觀念的特點(diǎn)

物理觀念作為物理教育教學(xué)要培養(yǎng)的獨(dú)特核心素養(yǎng)，具有以下六個特點(diǎn)：

一是抽象性。物理觀念在人的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中居于較為上位的層級，是對物理知識、方法、活動的進(jìn)一步抽離、提煉和概括，因此具有抽象性在所難免。比如，“物質(zhì)觀”“物質(zhì)形態(tài)觀”“物質(zhì)形態(tài)的轉(zhuǎn)化觀”等都具有一定的抽象性，同時對于整個物理理解也具有一定的統(tǒng)攝性。

二是基礎(chǔ)性。物理觀念雖然比較抽象，但是在物理學(xué)的研究和構(gòu)建中，往往又處于基礎(chǔ)性地位，居于研究和思考問題的邏輯起點(diǎn)。比如，太陽系運(yùn)行的“地心說”信奉“地球為宇宙中心的觀點(diǎn)”，這個“不容置疑”是研究和思考的起點(diǎn)，一切研究要以此為前提和起點(diǎn)。

三是綜合性。物理觀念的生成是一個復(fù)雜而艱巨的過程，是人們對多種物理現(xiàn)象、問題、理論進(jìn)行深入而全面思考的結(jié)果。比如，亞里士多德堅持“力是維持物體運(yùn)動的原因”的觀念，如今我們看來荒謬可笑，但事實上它也是在紛繁復(fù)雜的物理世界中提煉出來，并得到了現(xiàn)實世界和理論邏輯的雙重“檢驗”。這看似是一個簡單的命題，但其背后隱藏著亞里士多德宇宙構(gòu)成理論和物理世界“比附”式的解釋邏輯，而這只是亞里士多德復(fù)雜觀念網(wǎng)絡(luò)的一個節(jié)點(diǎn)而已。

四是指引性。不管是物理學(xué)的學(xué)習(xí)發(fā)展還是物理學(xué)的研究進(jìn)步，物理觀念總是在無形中指引著人們學(xué)習(xí)和研究的方向，但物理觀念為學(xué)習(xí)和研究提供明確方向的同時，也可能限制學(xué)習(xí)和研究的思考空間，加大了提出新方向、新想法、新思路的難度。比如，光本質(zhì)的“波動觀”在光的研究中起到了重要的推動作用，但后來也曾一度制約光的深入研究。這不能責(zé)怪任何物理觀念或者物理學(xué)家，因為這是人類認(rèn)識物理世界甚至是自然世界的基本規(guī)律，也是人類認(rèn)識世界的規(guī)律。

五是結(jié)構(gòu)性。從物理學(xué)的視角看，物理科學(xué)家共同體的物理觀念是對物理知識、物理方法、物理活動的概括、凝練、體驗的進(jìn)一步升華，但結(jié)果并不是隨意散亂的，而是具有一定的結(jié)構(gòu)性，觀念的力量來源恰恰就在于其結(jié)構(gòu)性特征［5］。從物理學(xué)習(xí)的視角看，學(xué)習(xí)的內(nèi)容、過程、方式、活動也是經(jīng)過科學(xué)規(guī)劃和實施的，其結(jié)果也力爭使學(xué)生生成有一定結(jié)構(gòu)性的物理觀念。比如，初、高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)都給我們描繪了一個結(jié)構(gòu)化的物理觀念藍(lán)圖——物理觀念包括物質(zhì)觀、運(yùn)動和相互作用觀、能量觀，當(dāng)然這樣的觀念還可以繼續(xù)細(xì)分下去。

六是發(fā)展性。無論是物理學(xué)中的物理觀念，還是學(xué)生頭腦中的物理觀念，都是在不斷發(fā)展變化的，理解這種發(fā)展性會讓我們對物理學(xué)的理解更深刻，也會讓我們對學(xué)生物理學(xué)習(xí)過程的認(rèn)識更全面。比如在物理學(xué)中，物質(zhì)的結(jié)構(gòu)觀就有一個從宏觀表象、經(jīng)驗解釋，到猜想假設(shè)、發(fā)散想象，再到微觀結(jié)構(gòu)、精細(xì)分析的認(rèn)識過程；學(xué)生學(xué)習(xí)物質(zhì)的組成也部分體現(xiàn)了認(rèn)知反演過程，學(xué)生頭腦中的物理觀念在不斷發(fā)展變化。

2? ? 物理觀念的結(jié)構(gòu)與生成

2.1? ? 物理觀念的結(jié)構(gòu)

物理觀念是一個結(jié)構(gòu)性存在，由不同的下位觀念構(gòu)成。按照物理學(xué)的研究問題、研究主題和教育需要，初、高中課程標(biāo)準(zhǔn)將物理觀念分解為物質(zhì)觀、運(yùn)動和相互作用觀、能量觀。這種分解是以物理學(xué)知識體系為基礎(chǔ)展開的，主要關(guān)注物理學(xué)的內(nèi)容和邏輯，對于老師們理解把握物理觀念意義重大。但同時我們也應(yīng)該看到，這只是物理觀念分解、提煉的最直接、最簡潔、最直觀的視角。在教學(xué)中，我們還需要基于課標(biāo)中物理觀念的定義和思想，對物理觀念展開進(jìn)一步的追問、細(xì)化和分解。物理觀念是物理概念和規(guī)律等在頭腦中的提煉與升華［4］，這也就意味著，物理觀念是學(xué)生通過各種方式學(xué)習(xí)物理學(xué)后，在觀念層面上獲得的與眾不同的高階認(rèn)知。

經(jīng)過文獻(xiàn)梳理和現(xiàn)實了解，我們可以認(rèn)為，從中學(xué)生學(xué)習(xí)層面來看，物理觀念還可以進(jìn)一步細(xì)化為實證觀念、模型觀念、系統(tǒng)觀念、守恒觀念、對稱觀念、時空觀念等。

一是實證觀念。物理學(xué)之所以被稱為科學(xué)，就在于物理學(xué)講究數(shù)據(jù)、證據(jù)、實驗、檢驗，不管是證實還是證偽都講究“實證”，空談、玄論不是物理學(xué)。學(xué)生經(jīng)過不斷學(xué)習(xí)、思考、探究，實證的觀念就會不斷生成和發(fā)展。

二是模型觀念。模型體現(xiàn)了物理學(xué)家研究紛繁復(fù)雜的物理世界時，力圖把握本質(zhì)，找準(zhǔn)努力方向，抓住關(guān)鍵成果。物理學(xué)正是通過不同的物理模型，告訴我們一個理想的物理學(xué)世界的樣態(tài)，同時又能通過理想的物理模型來解決現(xiàn)實物理世界的問題。物理學(xué)的學(xué)習(xí)，不僅能讓學(xué)生學(xué)會物理模型，還能讓學(xué)生獲得模型的觀念——日后在面對各種問題時，學(xué)生會不自覺地想到通過建構(gòu)模型來解決問題。

三是系統(tǒng)觀念。物理世界是一個大系統(tǒng)，每一個物理學(xué)具體的研究對象本身都是一個系統(tǒng)，并且是更上位系統(tǒng)的子系統(tǒng)，也是更下位系統(tǒng)的母系統(tǒng)。只有具有系統(tǒng)的觀念，研究問題才能更深入、更全面、更明確。另外，物理學(xué)也是一個知識系統(tǒng)。經(jīng)過物理學(xué)習(xí)和體會，學(xué)生逐漸會生成系統(tǒng)觀念，日后在解決物理問題和生活問題時就會用系統(tǒng)的思維和方法來處理問題。

四是守恒觀念。守恒觀念是具有鮮明物理學(xué)特色的觀念。物理學(xué)研究史往往就是一個在尋找守恒量的過程，然后利用守恒的規(guī)律來解釋現(xiàn)實世界中不守恒的問題。經(jīng)過各種守恒定律的學(xué)習(xí)，“守恒”這個觀念就會在學(xué)生的頭腦中不斷生根發(fā)芽，進(jìn)而影響學(xué)生的想法和行為。

五是對稱觀念。對稱觀念在物理學(xué)研究和物理理論建構(gòu)中具有重要作用，但在中學(xué)物理學(xué)中還處于“潛隱”的狀態(tài)，并不容易引起注意。即便如此，中學(xué)生還是具備了一些對稱性觀念。比如，在光的反射定律中，在拋體運(yùn)動中，在彈性碰撞中，在質(zhì)能方程中，在電磁轉(zhuǎn)換中，在熱在均勻介質(zhì)傳播中……無不彰顯著物理現(xiàn)象的對稱之美及其背后蘊(yùn)含的對稱觀念，在物理學(xué)習(xí)過程中學(xué)生的對稱觀念將不斷得到顯化。

六是時空觀念。時空觀念是物理學(xué)中的重要觀念，中學(xué)物理課程內(nèi)容主要是經(jīng)典物理學(xué)和很少的相對論初步知識，雖然力圖彌補(bǔ)相對論時空觀的缺失，但是整個中學(xué)物理傳遞的主要還是經(jīng)典物理學(xué)的時空觀。時空觀念的轉(zhuǎn)換是物理學(xué)一次重要的革命，其背后蘊(yùn)含的教育價值毋庸置疑。如何科學(xué)恰切地滲透時空觀教育也應(yīng)成為物理課程教學(xué)及其改革的應(yīng)有內(nèi)容。

2.2? ? 物理觀念的生成機(jī)制

學(xué)生頭腦中的物理觀念顯然是在學(xué)習(xí)中不斷生成的。若探討物理觀念的生成機(jī)制，就涉及到物理學(xué)的哪些要素有助于物理觀念的生成、怎樣的學(xué)習(xí)更有利于物理觀念的生成這兩個問題。

對于第一個問題，物理學(xué)其實是一個整體，正如前文論述它是一個系統(tǒng)。但為了討論得更深入，也只能對其進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆纸?。在物理學(xué)中，有三個層面的要素對學(xué)生物理觀念的生成很重要。一是物理知識。物理知識的整體性和邏輯性的呈現(xiàn)就是物理學(xué)理論，經(jīng)常被認(rèn)為是物理文化的主體內(nèi)容，其構(gòu)成主要是概念、規(guī)律、原理、學(xué)說等。物理知識或理論表面上展現(xiàn)的是對真實物理世界的客觀認(rèn)識成果，但在客觀認(rèn)識的深處又蘊(yùn)含著科學(xué)家共同的物理觀念，比方說經(jīng)典物理學(xué)背后蘊(yùn)含著“決定論”的物理觀念、熱力學(xué)第二定律蘊(yùn)含著宇宙最終將走向“熱寂”的發(fā)展觀。二是物理方法。物理學(xué)研究的主要研究范式，包括科學(xué)觀察、實驗探究和推理計算［4］，在物理方法背后隱含著對物理世界、物理理論和人類認(rèn)識等諸多方面的物理觀念。科學(xué)觀察方法，更多地強(qiáng)調(diào)世界的客觀性、穩(wěn)定性、統(tǒng)一性；實驗探究方法，關(guān)注物理現(xiàn)象的可研究、可重復(fù)、可驗證性；推理計算方法，則更重視物理規(guī)律的因果性、邏輯性、嚴(yán)密性。物理方法的運(yùn)用不僅是在研究客觀世界，同時也是在塑造物理研究者和學(xué)習(xí)者的大腦，隨著方法的不斷運(yùn)用，研究者和學(xué)習(xí)者也漸漸接受了方法蘊(yùn)含的物理觀念。三是物理學(xué)史。物理學(xué)史是另一種物理學(xué)——?dú)v史邏輯書寫的物理學(xué)。物理學(xué)史的教育價值容易被低估，人們經(jīng)常認(rèn)為物理學(xué)史就是一些事件、史料的堆積，其實不然，物理學(xué)史尤其是物理學(xué)思想史中蘊(yùn)含著強(qiáng)大的科學(xué)思想、物理觀念、科學(xué)精神培育的資源。

對于第二個問題，物理學(xué)中的觀念生成要素和資源通過什么樣的教學(xué)活動才能有效轉(zhuǎn)換為學(xué)生的物理觀念呢？整體而言，學(xué)生頭腦中物理觀念的生成有傳遞、自悟和啟發(fā)三個途徑。一是傳遞。在傳遞途徑中，教師將物理課程中的觀念進(jìn)行挖掘、整理、加工，像陳述性知識那樣教給學(xué)生，學(xué)生進(jìn)行記憶、理解和運(yùn)用。這種培養(yǎng)途徑的優(yōu)點(diǎn)是速度快，缺點(diǎn)是效果不好，記憶獲得的觀念內(nèi)化的程度比較低，往往還是以靜態(tài)知識形態(tài)存在，不容易轉(zhuǎn)化為學(xué)生的觀念。同時，傳遞途徑對教師的物理觀念和物理觀念教學(xué)能力也是一個挑戰(zhàn)。二是自悟。在自悟途徑中，教師不再進(jìn)行顯性化的物理觀念教學(xué)，學(xué)生物理觀念的獲得主要依靠自己對知識理論的理解、對思想觀念的感受、對科學(xué)方法的運(yùn)用、對學(xué)史過程的體悟，進(jìn)而生成物理觀念。雖然學(xué)生學(xué)習(xí)速度慢，效果受制于學(xué)生的知識基礎(chǔ)和學(xué)習(xí)能力，但學(xué)生形成的物理觀念往往更牢固、更明確、更扎實。三是啟發(fā)。啟發(fā)是對前兩種途徑的平衡和折中，盡量吸收兩者的優(yōu)點(diǎn)又避免兩者的不足。在啟發(fā)途徑中，教師主要通過問題設(shè)計、課堂理答、活動安排、作業(yè)布置等教學(xué)環(huán)節(jié)，將觀念的教育科學(xué)、適度地隱藏其中，做到“不憤不啟，不悱不發(fā)”，讓學(xué)生在啟發(fā)下自己生成物理觀念。啟發(fā)途徑具有效果好、效率高的優(yōu)勢，但是對教師的挑戰(zhàn)更大。

3? ? 物理觀念的教學(xué)策略

物理觀念與物理知識的關(guān)系最為密切，但物理知識不等于物理觀念。物理觀念是物理知識的高階表現(xiàn)，物理知識是物理觀念的低階形式。如何促進(jìn)學(xué)生頭腦中的物理知識向物理觀念轉(zhuǎn)化，這是一個復(fù)雜的問題。為此，我們從不同視角提出四個教學(xué)策略。

3.1? ? 加強(qiáng)物理學(xué)的內(nèi)在聯(lián)系，在知識聯(lián)系中生成觀念

正如前文分析，物理觀念的生成要基于物理知識，但又不同于物理知識，是在對物理知識進(jìn)行整體理解、思考和掌握的基礎(chǔ)上形成的具有一定抽象性、深層次、概括化的個人認(rèn)識。要使知識順利地轉(zhuǎn)化為觀念，建立知識之間的內(nèi)在聯(lián)系，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)不同知識內(nèi)在的相似性、共通性和一致性就變得至關(guān)重要。例如，中小學(xué)生在科學(xué)和物理學(xué)習(xí)的不同階段中，會學(xué)習(xí)到質(zhì)量守恒、能量守恒、電荷守恒等不同的守恒定律。當(dāng)學(xué)生學(xué)習(xí)每一個具體守恒定律的時候，這些守恒定律與具體的情境、條件、問題相聯(lián)系，但當(dāng)我們在這些守恒定律之間建立聯(lián)系、進(jìn)行比較、尋找共性之后，學(xué)生就容易發(fā)現(xiàn)原來物理世界背后存在著某些物理量守恒的特點(diǎn)。達(dá)到這步，學(xué)生就基本獲得了守恒觀念，但是守恒觀念的獲得過程還沒有結(jié)束。我們還可以給學(xué)生介紹物理學(xué)歷史上建構(gòu)的一些失敗的守恒定律，比如“活力守恒”“宇稱守恒”等，讓學(xué)生能夠認(rèn)識到，守恒定律的發(fā)現(xiàn)是一個曲折的歷史過程，一些被認(rèn)為科學(xué)、正確的守恒定律，后來又被推翻了。這會讓學(xué)生對守恒的辯證性、發(fā)展性有更深刻的認(rèn)識。綜合各種與守恒相關(guān)的知識與史實，學(xué)生會進(jìn)一步認(rèn)識到，守恒的認(rèn)識具有一定的結(jié)構(gòu)性、條件性和發(fā)展性，這就生成了比較全面、辯證的守恒觀念。

3.2? ? 關(guān)注物理學(xué)的發(fā)現(xiàn)歷程，在知識發(fā)展中生成觀念

物理學(xué)史中蘊(yùn)藏著培養(yǎng)學(xué)生物理觀念的重要寶藏。物理學(xué)史不是單純的物理事件、史實的羅列，而是依據(jù)歷史邏輯對物理學(xué)的梳理、概括、提煉和組織，是物理學(xué)的另一種形態(tài)。物理學(xué)史，兼顧物理研究的活動與背景、過程與結(jié)果、數(shù)理邏輯與歷史邏輯、科學(xué)知識與人文精神，會為學(xué)生打開一個不一樣的物理世界和學(xué)習(xí)空間，對于提升學(xué)生的物理觀念大有裨益。比如，學(xué)生在學(xué)習(xí)物質(zhì)的組成和結(jié)構(gòu)時，有必要鼓勵引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)相關(guān)的物理學(xué)發(fā)展史，讓學(xué)生們認(rèn)識到人類對物質(zhì)的組成和結(jié)構(gòu)的研究與認(rèn)識過程，是經(jīng)歷了研究身邊物體、探尋基本元素、發(fā)現(xiàn)微觀粒子、建構(gòu)原子模型、關(guān)注“無形”物質(zhì)、再走向更微觀的世界……這樣一個研究與發(fā)現(xiàn)的歷程。那么，我們就可以啟發(fā)學(xué)生思考和提出各種各樣的問題。比如，物質(zhì)一定是可見的嗎？物質(zhì)無限可分嗎？物質(zhì)構(gòu)成要素之間是如何聯(lián)系的？物質(zhì)之間可以轉(zhuǎn)化嗎？物質(zhì)能夠消失嗎？隨著學(xué)生不斷地學(xué)習(xí)和思考，在其頭腦中就會學(xué)習(xí)到關(guān)于物質(zhì)的各種知識，還會生成個人確定、堅信的想法，這就生成了物質(zhì)觀念。在這個過程中，可以引導(dǎo)學(xué)生們不斷獲得和發(fā)展物質(zhì)的形態(tài)觀、結(jié)構(gòu)觀、守恒觀、轉(zhuǎn)化觀和作用觀等。

3.3? ? 重視物理學(xué)的實踐體驗，在知識運(yùn)用中生成觀念

物理學(xué)的知識既有陳述性知識、程序性知識，還有策略性知識、觀念性知識，越是高階知識的學(xué)習(xí)和內(nèi)化，越需要手腦活動的協(xié)同進(jìn)行。在手腦活動的展開過程中，知識不僅能夠得到內(nèi)化，而且能夠與學(xué)生原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)發(fā)生廣泛、深入、多樣的聯(lián)系，進(jìn)而促進(jìn)知識結(jié)構(gòu)的拓展與優(yōu)化，同時也就有了知識向觀念轉(zhuǎn)化和進(jìn)階的機(jī)會。例如，在“微小形變放大器”的教學(xué)中，常見的微小形變放大器的類型之一就是找一個玻璃瓶裝滿紅色液體，瓶子的蓋上穿一根細(xì)管，這樣瓶子體積的微小變化就會在細(xì)管內(nèi)液注的升降中得到明顯體現(xiàn)。教學(xué)中，教師們一般會用這個裝置來幫助學(xué)生了解堅硬的物體也能發(fā)生形變，且可以通過放大法將微小的形變顯著化。但是，僅僅這樣做還是有一些浪費(fèi)了微小形變放大教學(xué)的實驗資源和教學(xué)時間，這樣一個小型演示實驗教學(xué)完全有可能帶領(lǐng)學(xué)生展開更深入的思考。比如，引導(dǎo)學(xué)生思考幾個問題：擠壓水瓶小液面就一定上升嗎？小液面上升與溫度有關(guān)嗎？用手捂著水瓶，小液面一定上升嗎？對于第一個問題，液面不一定上升，液面升降取決于瓶子的形狀和擠壓的位置；對于第二個問題，液面升降會跟室溫有關(guān)；對于第三個問題，用手捂著水瓶，小液面是否上升要看瓶子和手的溫度差，如果瓶子和瓶內(nèi)液體的溫度明顯低于人手的溫度，用手捂著甚至?xí)霈F(xiàn)液面先下降后上升的有趣現(xiàn)象。有了這些手腦并用的物理問題解決和實踐過程，學(xué)生對物理知識、方法、實驗、實踐的體驗就會很不一樣。這不僅能激活知識解決問題，還能鍛煉發(fā)展學(xué)生思維，促進(jìn)學(xué)生實踐觀念、實證觀念、系統(tǒng)觀念等物理觀念的形成和發(fā)展。

3.4? ? 加強(qiáng)物理學(xué)的價值審視，在知識反思中生成觀念

物理學(xué)既具有價值中立性、工具性，也具有價值性。學(xué)習(xí)物理學(xué)不僅要學(xué)習(xí)、內(nèi)化、運(yùn)用物理學(xué)和物理技術(shù)知識，還要學(xué)習(xí)為誰運(yùn)用、如何運(yùn)用、為什么運(yùn)用的物理學(xué)知識。這需要從一個更大的視野來審視、選擇和設(shè)計物理課程與教學(xué)內(nèi)容。挖掘物理知識的價值負(fù)載，有利于學(xué)生科學(xué)價值觀念的形成。生活中有一個問題——激光能打爆氣球嗎，這個有趣的實驗后來被搬上了電視節(jié)目，有的教師還在課堂上做了這個實驗。這個實驗教學(xué)更多強(qiáng)調(diào)的是激光能量強(qiáng)、準(zhǔn)直性好、照射點(diǎn)集中等知識點(diǎn)和安全教育。其實，這個演示實驗或者視頻的教育內(nèi)容還可以進(jìn)一步拓展，比如激光武器、激光手術(shù)、激光測距、激光顯示、激光焊接、激光致盲等方面的知識。對于這些知識的學(xué)習(xí)和思考，可以讓學(xué)生認(rèn)識到激光知識雖然是價值無涉的，但是在技術(shù)應(yīng)用中就可能具有了價值性。進(jìn)而，教師可以引導(dǎo)學(xué)生對更多的物理知識進(jìn)行價值反思性的思考，促進(jìn)學(xué)生系統(tǒng)觀念、辯證觀念的生成與發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

［1］賈麗艷.論人的觀念現(xiàn)代化［J］.社會科學(xué)輯刊，2005（2）：178-180.

［2］辛濤，林崇德.教師心理研究的回顧與前瞻［J］.心理發(fā)展與教育，1996（4）：45-51.

［3］易凌云，龐麗娟.教師教育觀念：內(nèi)涵、結(jié)構(gòu)與特征的思考［J］.教師教育研究，2004，16（3）：6-11.

［4］中華人民共和國教育部.義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）［S］.北京：北京師范大學(xué)出版社，2022：4.

［5］高瑞泉.觀念的力量及其實現(xiàn)［J］.華東師范大學(xué)學(xué)報（哲學(xué)社會科學(xué)版），2019，51（6）：1-13，173.

（欄目編輯? ? 廖伯琴）