摭談物理學(xué)科德育的教學(xué)價(jià)值

摘 要：物理學(xué)科德育不僅僅是愛國(guó)主義和理想主義教育，要弘揚(yáng)科學(xué)理性以形成培養(yǎng)學(xué)生的世界觀，探尋方法論與審美價(jià)值對(duì)學(xué)生成長(zhǎng)的意義。

關(guān)鍵詞：學(xué)科德育；世界觀；審美教育

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-6148（2015）10-0008-4

物理學(xué)科與德育如何實(shí)現(xiàn)融合與創(chuàng)新，是物理教師踐行“立德樹人”使命所必須面臨的課題。筆者以為，構(gòu)建學(xué)科德育體系，準(zhǔn)確探尋物理教學(xué)內(nèi)容的德育生長(zhǎng)點(diǎn)，以課堂作為實(shí)施學(xué)科德育的主要文化場(chǎng)，讓課堂教學(xué)不僅僅是傳授知識(shí)、培養(yǎng)能力，而且能彰顯學(xué)科德育的親和力與感染力，將社會(huì)主義核心價(jià)值觀融入到教學(xué)之中，引導(dǎo)學(xué)生樹立科學(xué)的世界觀、人生觀、價(jià)值觀。這樣，一定會(huì)增強(qiáng)物理學(xué)科德育教學(xué)的針對(duì)性和實(shí)效性，從教學(xué)藝術(shù)視角來看也是潤(rùn)物無聲，渾然天成。

1 在物理教學(xué)中進(jìn)行愛國(guó)主義與理想主義教育

1.1 發(fā)掘古代中國(guó)在物理學(xué)上的杰出貢獻(xiàn)，增強(qiáng)學(xué)生民族自尊心和自豪感

作為世界文明發(fā)祥地之一，我國(guó)古代在物理學(xué)理論和實(shí)踐上的輝煌成就是有目共睹的。著作類《墨經(jīng)》《考工記》《天工開物》《論衡》《夢(mèng)溪筆談》《齊民要術(shù)》《太平廣記》中有關(guān)科學(xué)技術(shù)的論述，在當(dāng)時(shí)的世界處于遙遙領(lǐng)先的地位。實(shí)踐上看，從春秋時(shí)期的“立表測(cè)影”的天文授時(shí)到東漢張衡《渾天儀圖》，從《墨經(jīng)》中的“光的直線傳播、小孔成像”到明代方以智《物理小識(shí)》中的“色散現(xiàn)象”，從東漢王充《論衡》中的“頓牟掇芥”到宋代沈括的《夢(mèng)溪筆談》中測(cè)定地磁偏角……在物理科技方面，還有圭表、漏刻、渾天儀、候風(fēng)地動(dòng)儀、孔明燈、火箭、船閘、石拱橋等等，在當(dāng)時(shí)都是遙遙領(lǐng)先世界各國(guó)。英國(guó)著名科學(xué)史家李約瑟博士，在他的《中國(guó)科學(xué)技術(shù)史》一書中，曾列舉了中國(guó)向西方傳播機(jī)械和其他技術(shù)達(dá)26項(xiàng)之多。教學(xué)中結(jié)合教材相關(guān)教學(xué)模塊穿插學(xué)習(xí)這些內(nèi)容，不僅可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，還能使學(xué)生了解祖國(guó)燦爛輝煌的文化，樹立民族自信心和自豪感。

1.2 探尋現(xiàn)代中國(guó)科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，激發(fā)學(xué)生愛國(guó)的榮譽(yù)感和尊嚴(yán)感

應(yīng)當(dāng)承認(rèn)，在近代中國(guó)，科技確實(shí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于西方發(fā)達(dá)國(guó)家，但中國(guó)矢志砥礪，發(fā)奮圖強(qiáng)，幾十年來科技發(fā)展迅速。例如，人造衛(wèi)星的發(fā)射與回收，原子彈、氫彈、洲際導(dǎo)彈的實(shí)驗(yàn)成功，正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)的建成，三峽水電事業(yè)、核能的和平利用等，都曾為世界矚目。僅以2013年為例，中國(guó)科學(xué)標(biāo)志性工作有：一是“神舟十號(hào)”飛船和“天宮一號(hào)”交會(huì)對(duì)接；二是“嫦娥三號(hào)”攜帶的“玉兔”月球車順利登陸月球，標(biāo)志著中國(guó)首次在地球外軟著陸成功，這也是人類時(shí)隔37年再次在月球表面展開探測(cè)工作；三是清華大學(xué)薛其坤院士領(lǐng)銜的團(tuán)隊(duì)成功觀測(cè)到諾獎(jiǎng)級(jí)的科研成果的“量子反?；魻栃?yīng)”；四是中科大青年物理學(xué)家潘建偉院士的團(tuán)隊(duì)測(cè)出量子糾纏的速度下限，其比光速高四個(gè)數(shù)量級(jí)；五是中科大史保森教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)了攜帶軌道角動(dòng)量、具有空間結(jié)構(gòu)的單光子脈沖在冷原子系綜中的存儲(chǔ)與釋放，邁出了基于高維量子中繼器實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離大信息量量子信息傳輸?shù)年P(guān)鍵一步；六是復(fù)旦大學(xué)微電子學(xué)院張衛(wèi)教授團(tuán)隊(duì)研發(fā)出世界第一個(gè)半浮柵晶體管（SFGT），標(biāo)志我國(guó)微電子器件領(lǐng)域首次領(lǐng)跑世界。教師如果把現(xiàn)代科學(xué)家工作成就融于物理學(xué)科教學(xué)中，既增強(qiáng)學(xué)生的現(xiàn)代科技意識(shí)，也引導(dǎo)學(xué)生熱愛祖國(guó)，忠于理想，激發(fā)獻(xiàn)身于科學(xué)研究的崇高感情。

1.3 理解科學(xué)家的創(chuàng)造價(jià)值及人格魅力，形成求真求是的人生觀與世界觀

源遠(yuǎn)流長(zhǎng)的物理長(zhǎng)河中，蘊(yùn)藏著許多精彩動(dòng)人的物理問題和追求真理的感人事跡。通過課堂教學(xué)巧妙設(shè)計(jì)，會(huì)強(qiáng)烈誘導(dǎo)出學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣。譬如，伽利略與比薩斜塔實(shí)驗(yàn)，牛頓與蘋果落地的傳說，愛因斯坦與追光理想實(shí)驗(yàn)等，恰似一座座神秘的迷宮，將會(huì)強(qiáng)烈地吸引同學(xué)們?nèi)ヌ剿魑锢硎澜绲膴W妙。開普勒為天文觀測(cè)的8'誤差對(duì)天空立法，傅科擺實(shí)驗(yàn)與地球自轉(zhuǎn)、英國(guó)皇家學(xué)會(huì)懸賞征文與惠更斯的碰撞理論，永動(dòng)機(jī)與能的轉(zhuǎn)化和守恒定律，泊松亮斑與菲涅耳的光的衍射理論的戲劇效果故事……不僅使同學(xué)們?cè)鲩L(zhǎng)了知識(shí)，更能激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣。而近代我國(guó)物理學(xué)家錢三強(qiáng)，“兩彈元?jiǎng)住编嚰谙扰c愛國(guó)科家錢學(xué)森，他們都是放棄國(guó)外優(yōu)越的生活和工作條件，毅然返回祖國(guó)，為我國(guó)核工業(yè)的發(fā)展做出了巨大的貢獻(xiàn)。優(yōu)秀光學(xué)家蔣筑英、蔡祖泉，為發(fā)展我國(guó)光學(xué)事業(yè)，填補(bǔ)電光源空白而艱苦創(chuàng)業(yè)的事跡，以及近年來從“神舟” 系列宇宙飛船的發(fā)射成功，從“嫦娥1號(hào)”到“天宮一號(hào)”，航天員王亞偉“太空授課”，無疑將激勵(lì)同學(xué)們奮發(fā)學(xué)習(xí)，樹立振興中華、開創(chuàng)未來的崇高理想和為真理奮斗的偉大志向。

2 在物理教學(xué)中進(jìn)行辨證唯物主義教育

中學(xué)物理中的每一個(gè)概念、原理、定律、公式等，無不包含著辯證唯物主義思想的世界觀和方法論，充分利用教材的這一特點(diǎn)，加以滲透，使學(xué)生初步了解和掌握一些辯證唯物主義觀點(diǎn)，不僅能使學(xué)生形成辯證唯物主義世界觀和方法論，而且也對(duì)解決物理問題增進(jìn)了認(rèn)識(shí)，提供了方法。

2.1 運(yùn)動(dòng)發(fā)展的觀點(diǎn)

中學(xué)物理學(xué)科教學(xué)中的物理概念，其形成、判斷、推理都有自身的矛盾，也是運(yùn)動(dòng)和發(fā)展的。如標(biāo)量與矢量，勻速與變速，直線和曲線，粒子和波等處于矛盾的形態(tài)中，而這種矛盾恰為解決矛盾，提供了一個(gè)過渡和橋梁作用。從另一角度來說，人類對(duì)客觀物質(zhì)世界的認(rèn)識(shí)也是一個(gè)運(yùn)動(dòng)和發(fā)展的過程，如對(duì)光的本性探求過程，先是從牛頓的微粒說到惠更斯的波動(dòng)說，直到麥克斯韋波的電磁說的偉大構(gòu)想為赫茲實(shí)驗(yàn)所證實(shí)，忽又被光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)證實(shí)光具有粒子性，光的波動(dòng)性和粒子性的和諧統(tǒng)一更豐富了人類對(duì)物質(zhì)的認(rèn)識(shí)。

2.2 對(duì)立統(tǒng)一的特點(diǎn)

中學(xué)教學(xué)中的對(duì)立統(tǒng)一關(guān)系處處可見，如“常量與變量”“合成與分解”“運(yùn)動(dòng)和靜止”“轉(zhuǎn)化與守恒”“有限和無限”“動(dòng)態(tài)和靜態(tài)”等。在解釋單個(gè)光子行為時(shí)表現(xiàn)為光的粒子性，而大量光子的行為則表現(xiàn)為光的波動(dòng)性；在解釋交流電的熱效應(yīng)和做功問題時(shí)，交流電的有效值是等同于直流電來考慮的；在處理熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)態(tài)平衡問題時(shí)，是把每一過程都當(dāng)成準(zhǔn)靜態(tài)過程來處理；在求解曲線問題平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)，往往是把它分解為兩個(gè)方向上的直線運(yùn)動(dòng)來處理，這些方法都是對(duì)立統(tǒng)一的觀點(diǎn)在物理中具體運(yùn)用。

2.3 普遍聯(lián)系觀點(diǎn)

任何一個(gè)物理實(shí)際問題內(nèi)部的諸因素都是相互聯(lián)系的。例如，在機(jī)械能守恒定律中動(dòng)能和勢(shì)能是可以相互轉(zhuǎn)化的；物體的運(yùn)動(dòng)軌跡是由物體的受力情況和初始狀態(tài)共同決定的；物體是否做圓周運(yùn)動(dòng)中的合外力與向心力是相互牽制的；分子無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)中的引力和斥力是同時(shí)存在的；奧斯特的電流的磁效應(yīng)實(shí)驗(yàn)和法拉第電磁感應(yīng)實(shí)驗(yàn)說明電和磁是相互聯(lián)系的，而相互轉(zhuǎn)化又需要一定條件的，等等。都毫無例外地說明了事物是普遍聯(lián)系而又相互制約的。

2.4 量變質(zhì)變觀點(diǎn)

自然界一切事物發(fā)展變化的過程，都會(huì)經(jīng)歷量變到質(zhì)變的過程。例如，以“牛頓人造衛(wèi)星原理圖”講解為例，物體速度不太大水平拋出時(shí)，在平拋運(yùn)動(dòng)尺度范圍內(nèi)，地面可以看作是水平面，重力加速度的方向始終垂直于水平面，而平拋初速度越來越大時(shí)，落地點(diǎn)則一次比一次遠(yuǎn)。此時(shí)已不能看成是理想的平拋運(yùn)動(dòng)了，不僅如此，當(dāng)速度足夠大時(shí)，物體就不會(huì)落到地球上來，而是繞地球旋轉(zhuǎn)，完成了量變到質(zhì)變的積累，成為一顆繞地球運(yùn)動(dòng)的人造地球衛(wèi)星。由此延伸出對(duì)環(huán)繞速度、脫離速度與逃逸速度等概念的認(rèn)識(shí)。物理學(xué)此類事例不勝枚舉，如物態(tài)變化的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)，彈簧的彈性限度、最大靜摩擦力、光電效應(yīng)中的極限頻率、核裂變中臨界質(zhì)量與臨界體積，等等。無不說明物理變化中所蘊(yùn)藏的量變質(zhì)變規(guī)律，也辯證說明了量變與質(zhì)變相互依存和相互滲透的聯(lián)系。

此外，物理的思想和方法也隨處閃耀著唯物主義辯證法。如在處理選擇題一般性問題時(shí)可用極限推理法，它就是將矛盾的普遍性寓于特殊性之中；在處理波的傳播周期性和雙向性問題時(shí)，它是一分為二思想的具體體現(xiàn)；而課堂教學(xué)中突出重點(diǎn)，突破難點(diǎn)，就是抓事物主要矛盾的主要方面等等。在物理思維方法上，分析與綜合，從一般到特殊的演繹和從特殊到一般的歸納，收斂思維與發(fā)散思維，動(dòng)態(tài)思維與靜態(tài)思維，整體分析與隔離分析等，都是辯證法在物理問題中的具體體現(xiàn)。

3 在物理教學(xué)中進(jìn)行品格意志磨煉的道德教育

物理首先是一門實(shí)事求是、講究實(shí)踐的實(shí)驗(yàn)科學(xué)。學(xué)生在物理實(shí)驗(yàn)中面對(duì)實(shí)踐問題要求與他人團(tuán)結(jié)合作，講究與他人溝通的技巧，從而學(xué)會(huì)關(guān)心，學(xué)會(huì)合作，這是現(xiàn)代科技人才所必備的個(gè)性品質(zhì)。同時(shí)，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析，數(shù)據(jù)的分析和處理以及對(duì)結(jié)論的推理形成能力，會(huì)鑄成學(xué)生尊重科學(xué)、實(shí)事求是的科學(xué)作風(fēng)。

物理其次是一門體系嚴(yán)謹(jǐn)、結(jié)構(gòu)緊密的論證科學(xué)。其概念定義的嚴(yán)謹(jǐn)使人心悅誠服，規(guī)律定理的論證科學(xué)使人堅(jiān)信不移，物理科學(xué)的真理性的探尋過程正展現(xiàn)了科學(xué)家的銳意進(jìn)取和百折不撓的科學(xué)精神?，F(xiàn)代科學(xué)人生何嘗不是如此，真誠、正直、嚴(yán)謹(jǐn)、求實(shí)，正是我們立身處世的基石。即使細(xì)微到物理問題解題過程中的“大膽假設(shè)，小心求證”思想，也成為我們分析問題、解決問題的指導(dǎo)思想之指南。

物理再次是一門務(wù)實(shí)求真、精益求精的精密科學(xué)。在物理推理中，容不得粗心大意，在科學(xué)計(jì)算中，來不得半點(diǎn)馬虎。以學(xué)生分組物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)為例，刻苦實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)的是勇于進(jìn)取的科學(xué)作風(fēng)、小組合作，形成的是協(xié)作研究的科學(xué)精神。即使如愛護(hù)儀器等細(xì)小之事，也是培養(yǎng)學(xué)生主人翁精神的具體表現(xiàn)。事實(shí)上，細(xì)致周到、認(rèn)真負(fù)責(zé)是從事任何工作的成功者所必備的基本素質(zhì)。

物理最后是一門循序漸進(jìn)、邏輯性強(qiáng)的抽象科學(xué)。學(xué)習(xí)物理，攻克具有挑戰(zhàn)性的問題，會(huì)逐漸鑄就人們腳踏實(shí)地、頑強(qiáng)進(jìn)取的探索精神，形成學(xué)生越挫越勇、百折不撓的堅(jiān)強(qiáng)性格。焦耳30年400次實(shí)驗(yàn)為能量守恒定律奠基，牛頓苦等22年月地距離天文數(shù)據(jù)后發(fā)表萬有引力定律?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)物理學(xué)原理的過程，推動(dòng)物理學(xué)發(fā)展的歷史進(jìn)程，尊重常識(shí)、遵循規(guī)律正是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是、嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度，對(duì)學(xué)生未來人生觀和世界觀的形成有不可估量的教育作用。

可以這樣說，學(xué)生學(xué)習(xí)物理，即使他工作以后很可能由于長(zhǎng)期不接觸物理，而把“物理知識(shí)都還給老師了”。但由于學(xué)習(xí)物理過程中領(lǐng)悟的物理精神、思想和方法，作為一種品格力量，卻一直發(fā)揮著作用，會(huì)一直伴隨學(xué)生一生，使其終生受益。從這個(gè)角度講，物理是世界觀也是方法論，更是一種人生態(tài)度。

4 在物理教學(xué)進(jìn)行素質(zhì)養(yǎng)成的審美教育

人的審美情趣是真與善、規(guī)律性與目的性的統(tǒng)一。物理之美是典型的科學(xué)之美。著名物理學(xué)家楊振寧認(rèn)為，物理之美包括三個(gè)層級(jí)：現(xiàn)象之美，理論描述之美，理論架構(gòu)之美。此語道出了由表面向深層逐漸認(rèn)識(shí)物理之美的發(fā)展秩序。以落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律為例，首先，落體運(yùn)動(dòng)是人人都可以觀察到的物理現(xiàn)象，忽略阻力情況下，同高落體皆同時(shí)落地，讓我們感受實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象之美；其次，對(duì)落體運(yùn)動(dòng)進(jìn)行理論研究，竟然發(fā)現(xiàn)自由落體遵循速度隨時(shí)間均勻變化，且相等時(shí)間經(jīng)過各段距離之比，等于從1開始的一系列奇數(shù)之比，這是更深一層的理論描述之美。任何學(xué)生第一次計(jì)算出這樣的結(jié)果以后，不可能沒有非常深刻的感受，這真的是妙不可言?？墒莾H有這個(gè)還不夠，為什么會(huì)自由落體？為什么會(huì)有統(tǒng)一的加速度g？設(shè)問之后，學(xué)生通過牛頓定律來發(fā)掘其本質(zhì)，探析其根源，則對(duì)物理規(guī)律有了更深層次的理解。這即是更高級(jí)的理論架構(gòu)之美。

從另一方面來說，物理之美首先在于它的抽象邏輯美，在形形色色、紛繁復(fù)雜的表象下物理概念與規(guī)律抓住的是事物發(fā)展變化的本質(zhì)規(guī)律，并用嚴(yán)謹(jǐn)、簡(jiǎn)潔的形式（ 概念、規(guī)律、公式等）表達(dá)出來，體現(xiàn)出令人折服的理性之美。物理的美還包括簡(jiǎn)潔美（精煉準(zhǔn)確的物理規(guī)律、嚴(yán)謹(jǐn)簡(jiǎn)潔的物理公式）、奇異美（美輪美奐的物理模型、曲徑通幽的思維方法）、圖像美（線性和非線性、單調(diào)性與周期性的物理圖像）等。此外，物理內(nèi)涵的對(duì)稱性（如單擺運(yùn)動(dòng)規(guī)律中周期變化對(duì)稱與時(shí)間反演對(duì)稱）、和諧性（如牛頓萬有引力定律證明天上地上規(guī)律適用相同）、統(tǒng)一性（如麥克斯韋電磁統(tǒng)一方程組，準(zhǔn)確預(yù)言出電磁波存在）和新穎性（一個(gè)接一個(gè)物理學(xué)“悖論”的出現(xiàn)，如著名的“麥克斯韋小妖”“外祖母悖論”等）等無不閃爍著迷人的風(fēng)采。如果在物理教學(xué)中教師再輔之以得體的著裝、瀟灑的教態(tài)、豐富的情感、幽默的語言、優(yōu)美的板書、迅速準(zhǔn)確的演算、細(xì)致縝密的推理、先聲奪人的引入、懸念悠悠的收尾，一定能展現(xiàn)出物理的無窮魅力。

應(yīng)當(dāng)承認(rèn)，物理不象人文學(xué)科那樣具有顯性的德育價(jià)值，但只要我們準(zhǔn)確把握物理的學(xué)科特點(diǎn)、深入探究學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律、廣泛關(guān)注社會(huì)的發(fā)展動(dòng)態(tài)，以強(qiáng)烈的責(zé)任感、使命感及孜孜不倦的敬業(yè)精神去充分挖掘教材中蘊(yùn)含的精神、態(tài)度、思想、方法，并隨時(shí)在教學(xué)中體現(xiàn)出來。此外，還可以根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)制訂的德育目標(biāo)，聯(lián)系物理教材內(nèi)容和學(xué)生實(shí)際，從整體上把握知識(shí)結(jié)構(gòu)，再根據(jù)德育目標(biāo)來設(shè)計(jì)一個(gè)德育序列，形成一個(gè)較為完整、合理的德育架構(gòu)，從宏觀上保證德育的基本內(nèi)容，微觀上有計(jì)劃、有目的地通過物理知識(shí)的傳授，使學(xué)生受到世界觀和方法論的教育，這樣必定會(huì)實(shí)現(xiàn)物理學(xué)科德育融會(huì)貫通于日常課堂教學(xué)過程之中。

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（欄目編輯 趙保鋼）