在哲學(xué)視域下領(lǐng)會(huì)物理學(xué)科核心素養(yǎng)

李 銀

(石家莊市第二中學(xué)，河北 石家莊 05000)

馬克思主義哲學(xué)是中國(guó)各級(jí)各類學(xué)校教育的通識(shí)課，其對(duì)各行各業(yè)的廣泛指導(dǎo)意義早已成為共識(shí)，往大了看它是幾代國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)集體治國(guó)理政的看家本領(lǐng)，往小了說它是個(gè)人“三觀”建設(shè)的引路明燈。習(xí)近平在北京大學(xué)師生座談會(huì)上說：“要樹立正確的世界觀、人生觀、價(jià)值觀，掌握了這把總鑰匙，再來看看社會(huì)萬象、人生歷程，一切是非、正誤、主次，一切真假、善惡、美丑，自然就洞若觀火、清澈明了，自然就能做出正確判斷、做出正確選擇?！盵1]

圖1 核心素養(yǎng)

發(fā)展核心素養(yǎng)，主要指學(xué)生應(yīng)具備的，能夠適應(yīng)終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力。具體內(nèi)容落實(shí)為三大層面下分成六大素養(yǎng)再涵蓋十八個(gè)基本要點(diǎn)，常用同心圓形式表述如圖1所示。[2]從《中國(guó)學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)》發(fā)布以來，各種公開發(fā)表的文章用汗牛充棟形容也不過分，但是一直沒見到馬克思主義哲學(xué)視域下的解讀。

1 核心素養(yǎng)的體系建構(gòu)是馬克思主義哲學(xué)指導(dǎo)教育實(shí)踐結(jié)出的碩果

從馬哲原理出發(fā)，辯證唯物主義指導(dǎo)建設(shè)世界觀，歷史唯物主義指導(dǎo)建設(shè)人生觀和價(jià)值觀。自主發(fā)展即構(gòu)建人生觀，健康的人生才有機(jī)會(huì)發(fā)展，文化基礎(chǔ)即構(gòu)建世界觀，豐富的文化積累才有機(jī)會(huì)廣泛的社會(huì)參與，社會(huì)參與即構(gòu)建價(jià)值觀，人不是孤立的個(gè)體，歷史唯物主義告訴我們生命的價(jià)值一定要在融入社會(huì)中才能體現(xiàn)。核心素養(yǎng)不是概念堆砌，而是相互關(guān)聯(lián)的有機(jī)體，是指導(dǎo)人們構(gòu)建生存之道，發(fā)展之道，并走向幸福之道的國(guó)家意志。[3]核心素養(yǎng)三方面的辯證關(guān)系也就自然地和世界觀、人生觀、價(jià)值觀的辯證關(guān)系相契合，聯(lián)合起來就是構(gòu)建人與自己，人與自然，人與社會(huì)的科學(xué)發(fā)展觀，和中國(guó)先哲的表述也一致，簡(jiǎn)化為表1所示。

表1

林崇德教授在“構(gòu)建中國(guó)化的學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)”文中提到：“堅(jiān)持以馬克思主義為指導(dǎo)，是中國(guó)學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)區(qū)別于其他國(guó)際組織和國(guó)家核心素養(yǎng)研究成果的根本標(biāo)志，必須旗幟鮮明地加以堅(jiān)持?！盵2]依托哲學(xué)原理，三維目標(biāo)可以解讀成，人類已經(jīng)認(rèn)知到的成果，獲取成果積累的思維方法、技術(shù)方法，認(rèn)知?dú)v史的精神感悟即情感態(tài)度和價(jià)值觀。正因此所有學(xué)科都可以在三維目標(biāo)體系下構(gòu)建本學(xué)科教學(xué)目標(biāo)。三維目標(biāo)向?qū)W科素養(yǎng)發(fā)展，是目標(biāo)變得更具體了而不是更復(fù)雜了，也不是更深?yuàn)W了，各學(xué)科素養(yǎng)為總目標(biāo)服務(wù)，是子集和全集的關(guān)系。

2 物理學(xué)科素養(yǎng)是辯證唯物主義在教育實(shí)踐中的具體化

核心素養(yǎng)總綱用科學(xué)精神表達(dá)科學(xué)素養(yǎng)，容易引起局部代表整體的誤解，比較而言各學(xué)科核心素養(yǎng)內(nèi)涵完整，彌補(bǔ)了這點(diǎn)不足。物理學(xué)科核心素養(yǎng)[4]常見四象限表述形式見表2。

表2

物理學(xué)和哲學(xué)是天生的近親，牛頓的《自然哲學(xué)之?dāng)?shù)學(xué)原理》就是橫跨科學(xué)史和人類文明史的巨著。物理學(xué)的進(jìn)展不斷地給哲學(xué)提供例證，哲學(xué)經(jīng)常給物理學(xué)指出前進(jìn)的方向。例如，“動(dòng)電生磁，動(dòng)磁生電”是一個(gè)哲學(xué)思考，如果法拉第及時(shí)意識(shí)到這一點(diǎn)也許用不了十年就能發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象，歷史唯物主義告訴我們先驅(qū)不受責(zé)備，不管怎樣，法拉第依舊是偉大的哲學(xué)家，他的哲學(xué)思想深深地影響著后世物理學(xué)家。楊振寧先生在“麥克斯韋方程和規(guī)范理論的概念起源”[5]一文中，用麥克斯韋給法拉第的悼詞做了結(jié)尾——“法拉第使用假想力線的方法來解釋電磁感應(yīng)，說明他實(shí)際上是一位具有高度智慧的數(shù)學(xué)家”；“從歐幾里得的直線到法拉第的力線，這一切說明了動(dòng)態(tài)和幾何的思維不斷推動(dòng)科學(xué)的發(fā)展與進(jìn)步”；“以今天收集到的科學(xué)證據(jù)為基礎(chǔ)，也許下一位如法拉第般偉大的哲學(xué)家能發(fā)展出全新的科學(xué)，而我們今天很可能對(duì)此一無所知”。而麥克斯韋自己正是他預(yù)見的繼牛頓之后偉大的哲學(xué)家，楊振寧先生則是踩在麥克斯韋肩上的又一代科學(xué)巨擘。

在哲學(xué)原理視域下，物理觀念就是別人研究清楚了的世界是什么樣子，世界是物質(zhì)的，物質(zhì)是運(yùn)動(dòng)的，運(yùn)動(dòng)不是孤立的，物質(zhì)是相互作用的，作用是矛盾統(tǒng)一的，認(rèn)知學(xué)把這個(gè)叫認(rèn)知結(jié)果，這是辯證唯物主義的唯物論。如何獲取認(rèn)知結(jié)果就要調(diào)動(dòng)兩個(gè)工具，一個(gè)是思維，一個(gè)是實(shí)踐，實(shí)踐是獲取直接經(jīng)驗(yàn)，思維是利用間接經(jīng)驗(yàn)，科學(xué)思維就是獲取物理觀念的非物質(zhì)方法，科學(xué)探究就是獲取物理觀念的物質(zhì)手段，兩者互為支撐，這是辯證唯物主義的認(rèn)識(shí)論和方法論?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任是人和自己、人和社會(huì)、人和自然的相處規(guī)則，是人生觀和價(jià)值觀的體現(xiàn)。簡(jiǎn)化成表3。

表3

物理核心素養(yǎng)的四個(gè)方面相輔相成，不能看成獨(dú)立的四個(gè)象限。初級(jí)思維和粗陋技術(shù)只能探究初步的物理觀念，如中學(xué)物理探究胡克定律。高階科學(xué)思維和先進(jìn)探究技術(shù)求得前沿物理觀念，如貴州“天眼”。在物理學(xué)發(fā)展中，實(shí)驗(yàn)物理、理論物理、應(yīng)用物理就是一個(gè)相互促進(jìn)的關(guān)系。科學(xué)態(tài)度是科學(xué)家在科學(xué)事業(yè)的進(jìn)程中表現(xiàn)出來的對(duì)人、對(duì)事、對(duì)國(guó)家、對(duì)人類的情感，正所謂能力越大責(zé)任越大。我們看到科學(xué)界那些時(shí)代楷模無不是把個(gè)人的命運(yùn)和國(guó)家民族的前途連在一起，他們鍥而不舍、淡泊名利、包容開放、伸張正義，其人格力量和科學(xué)成就相得益彰。原子彈之父奧本海默在聯(lián)合國(guó)大會(huì)上脫口而出:“總統(tǒng)先生,我的雙手沾滿了鮮血?！睏钫駥幭壬P(guān)于“反對(duì)中國(guó)今天開始建造超大對(duì)撞機(jī)”[7]給出七條理由，體現(xiàn)了大科學(xué)家的態(tài)度和責(zé)任。

突出核心素養(yǎng)目標(biāo)，以“速度”教學(xué)為例：運(yùn)動(dòng)的世界是有快慢的，快慢是可描述的，這就是物理觀念。描述快慢用到比值定義法、矢量運(yùn)算法、函數(shù)求導(dǎo)法這就是科學(xué)思維。如何感知速度、測(cè)量速度，這就是科學(xué)探究。有的場(chǎng)合需要高速度，如高速公路，高鐵，飛機(jī)，真空隧道，有的場(chǎng)合需要低速度，如高速攝影，激光致冷，有的場(chǎng)合需要遵守規(guī)則，如開車要有限速不超速的，這些價(jià)值觀層面的東西就從屬于科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。

3 和認(rèn)知學(xué)相關(guān)的各種研究最終概括都是認(rèn)識(shí)論

有了理解核心素養(yǎng)的哲學(xué)框架，再來構(gòu)建教學(xué)內(nèi)容就變得容易了。北京大學(xué)物理學(xué)院穆良柱老師制作了物理學(xué)ETA認(rèn)知模型[8]，全部物理的觀念、思維、探究問題都可以在這個(gè)模型中找到位置參見表4。

物理觀念是人類積累的對(duì)自然認(rèn)知的成果，它同時(shí)具有發(fā)展性和相對(duì)穩(wěn)定性，個(gè)體認(rèn)知的發(fā)展和人類認(rèn)知積累在大的進(jìn)程上有相似性，辯證唯物主義把這個(gè)稱作“邏輯與歷史的統(tǒng)一性”，經(jīng)典的比喻是胚胎的發(fā)育和動(dòng)物的進(jìn)化。小的進(jìn)程上往往差異巨大，文明是進(jìn)步的，道路是曲折的。在科學(xué)史上，因?yàn)闊o知而無畏進(jìn)而導(dǎo)致無謂犧牲的例子比比皆是，明朝的萬戶因?yàn)榛鸺w天而獻(xiàn)出生命，貝克勒爾被他鐘愛的放射性物質(zhì)奪去了生命。學(xué)生的物理觀念進(jìn)階是物理學(xué)進(jìn)化的濃縮版，既然是進(jìn)化就不會(huì)橫空出世，它遵循從實(shí)踐到認(rèn)識(shí)，從感性認(rèn)識(shí)到理性認(rèn)識(shí)的循環(huán)，在循環(huán)中更新提高。在教育學(xué)領(lǐng)域，從建構(gòu)主義教學(xué)論到學(xué)習(xí)進(jìn)階理論[9]都不外乎是辯證唯物主義認(rèn)識(shí)論的應(yīng)用。表5是筆者參照文獻(xiàn)[8]、[9]、[10]整理的學(xué)習(xí)進(jìn)階理論與ETA認(rèn)知模型舉例。

表4

月亮繞著地球轉(zhuǎn)，地球繞著太陽(yáng)轉(zhuǎn)，看上去太陽(yáng)月亮大小差不多，實(shí)際上差距巨大，這些都是前人觀察計(jì)算的結(jié)果是當(dāng)下的物理觀念。如何得到這些觀念，那就要?jiǎng)佑米銐虻挠^測(cè)記錄(第谷的數(shù)據(jù))，構(gòu)建研究數(shù)據(jù)間可能存在的規(guī)律，形成定量化數(shù)學(xué)結(jié)果(開普勒三定律)，猜想規(guī)律的深層奧密形成理論假說，合理外推假說滿足更多事實(shí)，(牛頓萬有引力定律)，經(jīng)歷后人證偽，不能解釋水星進(jìn)動(dòng)，理論繼續(xù)演化(愛因斯坦廣義相對(duì)論)。這些是理論物理和實(shí)驗(yàn)物理的協(xié)同發(fā)展，用核心素養(yǎng)說就是科學(xué)思維和科學(xué)探究的協(xié)同推動(dòng)人類物理觀念的進(jìn)化。隨著科學(xué)的發(fā)展，人類得以把沒用的學(xué)問逐漸演化成有用的學(xué)問，太空冶煉、太空育種、衛(wèi)星導(dǎo)航，航天事業(yè)已經(jīng)改變了人類的生活方式。這一過程中科學(xué)家們表現(xiàn)出對(duì)科學(xué)的摯愛迷戀都是情感世界的高階表現(xiàn)。在科學(xué)家個(gè)人世界，從興趣走向責(zé)任，從責(zé)任走向使命，科學(xué)家個(gè)人的事業(yè)沖上巔峰名垂青史，是他們個(gè)人的高度也成就了人類的夢(mèng)想，點(diǎn)石成金、長(zhǎng)命百歲、跨越時(shí)空、嫦娥飛天……

“ETA模型”本來不是專門給教學(xué)論寫的，按學(xué)科歸類當(dāng)屬自然辯證法領(lǐng)域，但它就是一篇實(shí)實(shí)在在的教學(xué)論文章，不僅對(duì)物理，對(duì)其他學(xué)科同樣適用，因?yàn)檫@完全是馬哲原理認(rèn)識(shí)論的物理版。

“ETA模型”前四項(xiàng)直接構(gòu)成物理概念課的教學(xué)結(jié)構(gòu)，例如：加速度、電場(chǎng)強(qiáng)度。

“ETA模型”前七項(xiàng)直接構(gòu)成物理規(guī)律課的教學(xué)結(jié)構(gòu)，例如：動(dòng)量守恒定律、法拉第電磁感應(yīng)定律。

“ETA模型”后四項(xiàng)直接構(gòu)成專題習(xí)題課的教學(xué)結(jié)構(gòu)，例如：中國(guó)高鐵、中國(guó)橋梁。

雖然物理科核心素養(yǎng)是學(xué)生總體核心素養(yǎng)的子集，但依舊宏大，教學(xué)實(shí)踐中絕大多數(shù)不存在一課時(shí)是一單元的分形結(jié)構(gòu)，但是一單元往往可以構(gòu)成一個(gè)學(xué)科的分形結(jié)構(gòu)。一課時(shí)有時(shí)只能完成“ETA模型”11步進(jìn)程中的一步，所以教學(xué)實(shí)踐中構(gòu)建單元備課是必然的選擇，不能試圖每節(jié)課都能四維核心素養(yǎng)齊抓共管，有則列出，無則不強(qiáng)求。比如高中物理《電磁感應(yīng)》第一節(jié)“劃時(shí)代的發(fā)現(xiàn)”[10：2-5]，這節(jié)課是一段科學(xué)故事，講述了磁生電的發(fā)現(xiàn)歷程和法拉第其人。從物理核心素養(yǎng)切入，涉及科學(xué)思維(動(dòng)電生磁到動(dòng)磁生電的類比)，科學(xué)探究(歷時(shí)十年的五類磁生電實(shí)驗(yàn))，物理觀念(能量是守恒的，有去向必有來源)，科學(xué)態(tài)度和責(zé)任(法拉第的學(xué)品、人品都堪稱楷模)，看上去很齊全，實(shí)際上觀念沒在本節(jié)形成，思維只是聽說，探究啥也沒做，實(shí)打?qū)嵉闹挥锌茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任得到了熏陶。這也是一篇人文閱讀，因?yàn)槲锢韺W(xué)史是人類文明史的重要組成部分，從歷史科核心素養(yǎng)角度構(gòu)建這節(jié)教學(xué)也很合理，歷史學(xué)科核心素養(yǎng)五個(gè)方面：唯物史觀、時(shí)空觀念、史料實(shí)證、歷史解釋、家國(guó)情懷。[11]科拉頓的實(shí)驗(yàn)失敗了， 是“跑”失良機(jī)還是“獨(dú)”失良機(jī)還是“技”失良機(jī)？都有，那就是“史”失良機(jī)。法拉第的實(shí)驗(yàn)成功了，是“哲”來良機(jī)還是“信”來良機(jī)還是“勤”來良機(jī)？都有，那就是“史”有良機(jī)。

表5

有了哲學(xué)統(tǒng)領(lǐng)，核心素養(yǎng)不再生澀，教學(xué)設(shè)計(jì)有的放矢，上至做頂層設(shè)計(jì)的專家下至具體實(shí)踐的教師都有了共同的話語體系，不同學(xué)科核心素養(yǎng)之間可以相互借鑒，同一學(xué)科的不同學(xué)段之間更是一脈相承。筆者個(gè)人認(rèn)為大中物理教學(xué)銜接的關(guān)系中大學(xué)是甲方，中學(xué)是乙方，中學(xué)應(yīng)該關(guān)心大學(xué)需要把學(xué)生培養(yǎng)成什么樣子再深造，中學(xué)老師應(yīng)多向大學(xué)老師們?nèi)〗?jīng)。