論物理學(xué)科的育人價(jià)值

馬亞鵬

(1. 銀川市第九中學(xué)，寧夏 銀川 750011; 2. 寧夏大學(xué)物理與電氣工程學(xué)院，寧夏 銀川 750021)

作為物理教師,我們時(shí)常會(huì)被一些重要而基本的問題所困擾,其中“學(xué)生為什么要學(xué)物理”和“學(xué)生學(xué)習(xí)物理后可獲得哪些獨(dú)特的素養(yǎng)”這兩個(gè)問題最為關(guān)鍵,我們稱其為物理教育研究的終極之問．用學(xué)術(shù)的語言來表述,則是物理學(xué)科育人價(jià)值及其轉(zhuǎn)化的問題．核心素養(yǎng)時(shí)代的物理教學(xué)需要更加關(guān)注和深入挖掘物理學(xué)的育人價(jià)值．因此,對(duì)這一問題的回答既是教師教學(xué)觀念的反映,更是教師重要的專業(yè)能力．本文在追溯學(xué)科與教育關(guān)系的基礎(chǔ)上,從科學(xué)哲學(xué)的視角提出一個(gè)具體分析物理學(xué)科育人價(jià)值的分析框架,并結(jié)合物理課程內(nèi)容具體分析之．

1 育人價(jià)值是學(xué)科的內(nèi)稟屬性

從價(jià)值哲學(xué)的角度,價(jià)值是事物的屬性與人的需要之間的相依關(guān)系,通俗地講,價(jià)值是“好”或者“有用”的代名詞．所謂育人價(jià)值,實(shí)際上就是教育價(jià)值．據(jù)陳桂生教授考證,教育一詞的本義指“使人向善”,后轉(zhuǎn)義為“健全人格的完善”,20世紀(jì)后再次轉(zhuǎn)義為“社會(huì)性人格的完善”．[1]可見,教育本身就有“善好”的意義,只不過不同時(shí)代指代的具體內(nèi)容不同,反映了對(duì)“培養(yǎng)什么人”的不同價(jià)值判斷．認(rèn)識(shí)教育的上述內(nèi)涵,有助于我們更為深刻地理解我國(guó)當(dāng)代核心素養(yǎng)背景下“立德樹人”的教育價(jià)值導(dǎo)向．考慮到我國(guó)以分科課程為主的課程設(shè)計(jì)現(xiàn)狀,只有各學(xué)科獨(dú)特的育人價(jià)值得以實(shí)現(xiàn),才可以說是將“立德樹人”根本任務(wù)落到了實(shí)處．在這里,首要的前提是重估各學(xué)科的育人價(jià)值．

歷史地來看,學(xué)科與價(jià)值是筋脈相連的．兩千多年前,古希臘哲學(xué)家蘇格拉底就通過“知識(shí)即美德”與“知識(shí)可教”邏輯必然地導(dǎo)出了“美德可教”的結(jié)論,可認(rèn)為是討論知識(shí)育人價(jià)值的思想之源．近代教育學(xué)的奠基人赫爾巴特提出“教學(xué)的教育性”思想,進(jìn)一步明確了學(xué)科知識(shí)的育人價(jià)值,即“不存在無教育的教學(xué)”．19世紀(jì),英國(guó)功利主義教育家斯賓塞針對(duì)古典課程“阻礙、窒息兒童發(fā)展”的狀況,提出“什么知識(shí)最有價(jià)值”的問題,主張以“是否對(duì)實(shí)際生活、社會(huì)生活有用的角度,來確定各門學(xué)科及知識(shí)的相對(duì)價(jià)值”,[2]倡導(dǎo)選取最有用、最有價(jià)值的內(nèi)容納入學(xué)科課程,為物理等學(xué)科的設(shè)置提供了依據(jù)．赫胥黎非常重視科學(xué)真理的教育價(jià)值,為科學(xué)教育在中等教育體系中爭(zhēng)取相應(yīng)的地位．實(shí)用主義教育家杜威亦不否認(rèn)上述觀點(diǎn),他進(jìn)一步指出真正有教育價(jià)值的知識(shí)是“活”的知識(shí),即“個(gè)人在經(jīng)驗(yàn)中獲得和經(jīng)過檢驗(yàn)而獲得的知識(shí)”．[1]現(xiàn)代意義上的學(xué)科更是根據(jù)一定的教育價(jià)值觀和學(xué)生的身心發(fā)展特點(diǎn)從相應(yīng)的科學(xué)中遴選出核心、主干知識(shí)而形成的．因此,學(xué)科的內(nèi)容選擇與組織除了受制于科學(xué)的邏輯結(jié)構(gòu)和相應(yīng)年齡階段學(xué)生的發(fā)展特點(diǎn)外,還與相應(yīng)的教育價(jià)值觀休戚相關(guān)．可以說,育人價(jià)值是學(xué)科的內(nèi)稟屬性．

值得說明的是,很長(zhǎng)一段時(shí)間以來,學(xué)科的育人價(jià)值被異化為“在學(xué)科知識(shí)之外附加一些思想政治教育的因素”,并被認(rèn)為是學(xué)科教學(xué)中滲透了“德育”．這種觀點(diǎn)實(shí)際上是對(duì)學(xué)科育人價(jià)值的狹隘化和窄化．可見,對(duì)學(xué)科獨(dú)特育人價(jià)值的認(rèn)識(shí)、分析和“挖掘”至今仍具有重要的現(xiàn)實(shí)意義．

2 物理學(xué)科獨(dú)特的育人價(jià)值

物理學(xué)是自然科學(xué)的基礎(chǔ),“物理學(xué)的進(jìn)步不僅推動(dòng)了世界物質(zhì)文明的發(fā)展,也彰顯出豐富的人文價(jià)值”．[3]這些人文價(jià)值主要有:“物理學(xué)為人類提供了一幅科學(xué)的世界圖景,物理學(xué)的發(fā)展深刻地改變著人類的思維模式,物理學(xué)所彰顯的科學(xué)精神是現(xiàn)代人文精神的重要基礎(chǔ),物理學(xué)還包含著豐富的審美因素”．[3]據(jù)此,物理學(xué)科獨(dú)特的育人價(jià)值可概括為認(rèn)知價(jià)值、發(fā)展價(jià)值、精神價(jià)值和審美價(jià)值四個(gè)方面．

2.1 認(rèn)知價(jià)值——認(rèn)識(shí)物理世界,破除迷信教條

物理學(xué)研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)基本規(guī)律,中學(xué)物理課程精選了經(jīng)典物理學(xué)各主要分支的核心概念和基本規(guī)律作為知識(shí)內(nèi)容,并融入了現(xiàn)代物理學(xué)的主要觀點(diǎn),體現(xiàn)課程的基礎(chǔ)性與時(shí)代性,以滿足青少年學(xué)生基本科學(xué)文化素養(yǎng)發(fā)展之需要．這些課程內(nèi)容有助于學(xué)生形成一幅科學(xué)地認(rèn)識(shí)物理世界的圖景,它以概念為中介告訴我們自然界是什么樣子以及為什么是這個(gè)樣子,明確我們自身在宇宙中的位置,使人們意識(shí)到世界對(duì)人類的意義,引導(dǎo)人們按照科學(xué)的規(guī)律生活．直至今日,“科學(xué)的”已成為人類所信奉的基本價(jià)值規(guī)范．這是物理學(xué)科認(rèn)知價(jià)值的集中體現(xiàn)．比如古人將天體的運(yùn)動(dòng)看作是非常神圣的,在“天人感應(yīng)”的認(rèn)知模式下,彗星的蒞臨往往預(yù)示著人間將發(fā)生戰(zhàn)爭(zhēng)或?yàn)?zāi)難等．而牛頓的三大定律和萬有引力定律將天上物體和地上物體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律統(tǒng)一了起來,天體將不再成為神秘的所在,而是嚴(yán)格遵循牛頓定律的一個(gè)物體,天地的界限因此被打破,這就促使人類思想的觸角沖破了宗教神學(xué)的禁錮．這說明物理知識(shí)不僅可以解釋常見的自然現(xiàn)象,預(yù)言未知自然現(xiàn)象的發(fā)生、發(fā)展?fàn)顩r;還具有破除迷信、教條與權(quán)威的價(jià)值．不僅如此,還可以從科學(xué)理論的具體陳述中反向推導(dǎo)出一些重要的價(jià)值觀念,以“勸誡或告誡人們不要去相信或去做”,[4]如熟知熱力學(xué)定律的人自然不會(huì)相信有人真的可以制造得出永動(dòng)機(jī)．

2.2 發(fā)展價(jià)值——掌握科學(xué)方法,訓(xùn)練科學(xué)思維

物理學(xué)科對(duì)學(xué)生發(fā)展的獨(dú)特貢獻(xiàn)體現(xiàn)在科學(xué)方法和科學(xué)思維教育上．科學(xué)方法和科學(xué)思維是獲取物理知識(shí)的重要手段,也是理解、應(yīng)用物理知識(shí)的重要手段．物理學(xué)的發(fā)展總是從提出一個(gè)有待解決的問題開始的,問題的來源是多方面的,可以來源于生活實(shí)踐,也可以是從已有理論中推演出來的還未曾解決的新問題,或者是發(fā)現(xiàn)了已有理論解釋不了的新的現(xiàn)象或事實(shí)．當(dāng)人們面對(duì)新問題時(shí),往往會(huì)嘗試運(yùn)用自己的知識(shí)和思維提出一些假設(shè),試著用這個(gè)假設(shè)去解釋問題．至于假設(shè)是否合理,必須用實(shí)驗(yàn)來檢驗(yàn),于是人們又需要設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作、采集并處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與原有的假設(shè)相對(duì)照,舍棄錯(cuò)的假設(shè),得出正確的結(jié)論,這些結(jié)論還應(yīng)該解釋或預(yù)測(cè)一些物理現(xiàn)象．最后,需要將上述的工作以口頭或書面的方式同其他人進(jìn)行交流．正是通過問題、假設(shè)、實(shí)驗(yàn)、解釋、交流等活動(dòng)的不斷循環(huán),才促進(jìn)了科學(xué)的發(fā)展．因此,物理學(xué)科課程引入科學(xué)探究,就是要通過物理知識(shí)的探索、發(fā)現(xiàn)與應(yīng)用過程,實(shí)施科學(xué)方法教育,形成唯有通過物理教育才能獲得的科學(xué)思維方式,使得學(xué)生的心智得以訓(xùn)練,思維得以發(fā)展．經(jīng)由科學(xué)方法和科學(xué)思維訓(xùn)練的心智“不僅能夠應(yīng)對(duì)日益擴(kuò)張的科學(xué)知識(shí)前沿,更重要的是能夠成為現(xiàn)代社會(huì)的健全公民”．[5]

2.3 精神價(jià)值——培育科學(xué)精神,激勵(lì)創(chuàng)新創(chuàng)造

科學(xué)精神的內(nèi)容極其豐富,這里擇要做一簡(jiǎn)單介紹．求真是科學(xué)的第一要?jiǎng)?wù),因而需要實(shí)事求是的精神態(tài)度,具體到物理學(xué)研究中,就是要尊重客觀事實(shí),從實(shí)驗(yàn)的方法、數(shù)據(jù)的采集到數(shù)據(jù)處理,都應(yīng)該做到實(shí)事求是,不能捏造、篡改實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),更不能剽竊他人的研究成果．科學(xué)精神也是一種理性的精神,相信自然界是有秩序并且這種秩序是人的理性可以認(rèn)識(shí)的,是一切優(yōu)秀科學(xué)家的堅(jiān)定信念．科學(xué)是在被質(zhì)疑中發(fā)展的,科學(xué)界沒有權(quán)威,一個(gè)結(jié)論合理不合理,正確不正確,都需要接受實(shí)踐的檢驗(yàn),質(zhì)疑、批判、不迷信權(quán)威是科學(xué)最可貴的精神氣質(zhì)．科學(xué)研究要造福于人類,凡是有損人類利益和倫理的科學(xué)研究都是不道德的,會(huì)受到公眾的譴責(zé)．科學(xué)精神也是一種獻(xiàn)身精神,伽利略為了捍衛(wèi)哥白尼的日心說和自己的學(xué)說,不惜被宗教法庭判為終身監(jiān)禁,但他的這種獻(xiàn)身精神終于使人類沖破了愚昧與無知,走向了智慧與光明．盡管科學(xué)精神是科學(xué)共同體成員內(nèi)部的精神氣質(zhì),但由科學(xué)所塑造的這些可貴的精神品質(zhì)理應(yīng)也成為科學(xué)昌明時(shí)代社會(huì)公眾具有的重要的人文教養(yǎng),而這種教養(yǎng)唯有經(jīng)歷全面的科學(xué)教育才能得以豐富、完善,進(jìn)而養(yǎng)成科學(xué)態(tài)度與責(zé)任,激勵(lì)創(chuàng)新創(chuàng)造．從這個(gè)意義上來說,“科學(xué)教育的要義是教養(yǎng)科學(xué)精神”．[6]

2.4 審美價(jià)值——增進(jìn)審美情趣,陶冶美好心靈

物理學(xué)中蘊(yùn)含著豐富的審美因素,概而言之,主要包括“簡(jiǎn)單美、對(duì)稱美、統(tǒng)一美、和諧美、結(jié)構(gòu)美和發(fā)現(xiàn)美等”．[3]科學(xué)家對(duì)物理美的論述不勝枚舉,科學(xué)界以美引真的故事亦是層出不窮,這里不再一一贅述．需要特別指出的是,對(duì)物理美的鑒賞并非科學(xué)家的專利,師生在教學(xué)過程中也可能獲得一定的審美體驗(yàn),而這種“超功利的美的歷程具有豐富的教育價(jià)值”．[7]第一,在物理學(xué)習(xí)中“激發(fā)的審美體驗(yàn)有助于學(xué)生直覺思維能力的培養(yǎng)”,[8]良好的直覺思維又具有促進(jìn)科學(xué)創(chuàng)新的價(jià)值．第二,對(duì)物理美的鑒賞有助于增進(jìn)審美情趣,陶冶美好心靈,提升人生境界和品位．只不過這種審美價(jià)值并不像科學(xué)知識(shí)、科學(xué)方法和科學(xué)精神的價(jià)值那么明顯,在實(shí)踐中也并未引起足夠的重視．從美學(xué)的角度,“美在意象”,[9]終究是一個(gè)情景交融的感性世界．因此,教師可以從三個(gè)方面挖掘物理學(xué)科的審美價(jià)值:一是展示物理現(xiàn)象之美,二是經(jīng)歷物理過程之美,三是欣賞物理結(jié)構(gòu)之美．可見,對(duì)物理美的體驗(yàn)與物理知識(shí)的學(xué)習(xí)是相統(tǒng)一的,也就是說,物理美是只有懂得了其中的奧秘的人在鑒賞物理現(xiàn)象、過程和結(jié)構(gòu)時(shí)才得以顯現(xiàn)的一種獨(dú)特的美．

3 物理學(xué)科育人價(jià)值的具體分析

上述從認(rèn)知、發(fā)展、精神和審美四個(gè)方面概括地給出了分析物理學(xué)科的育人價(jià)值的一個(gè)分析框架．這一分析框架是綜合的、概念化的,需要教師在教學(xué)實(shí)踐中以高度的自覺性和創(chuàng)造性加以具體化．可見,教師不僅要對(duì)物理教育的價(jià)值有淵博的見識(shí),還要有“把這種見識(shí)轉(zhuǎn)化到學(xué)科教育的技能”．[10]

有鑒于本文討論的主題與篇幅,下面以高中物理電磁感應(yīng)單元教學(xué)為例,就學(xué)科育人價(jià)值的具體分析展開討論,以期為分析特定學(xué)習(xí)主題的育人價(jià)值提供一個(gè)范例．

案例:高中物理“電磁感應(yīng)”中的育人價(jià)值分析

(1) 認(rèn)知價(jià)值.

通過產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件、楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律等的學(xué)習(xí),理解電磁現(xiàn)象所遵循的規(guī)律,進(jìn)一步完善電磁學(xué)的知識(shí)結(jié)構(gòu),形成電與磁之間相互聯(lián)系的自然觀,并運(yùn)用上述規(guī)律解釋渦流、自感等現(xiàn)象,體會(huì)科學(xué)理論在解釋自然中的巨大作用．

(2) 發(fā)展價(jià)值.

經(jīng)歷探究電磁感應(yīng)的產(chǎn)生條件、楞次定律、法拉第電磁感應(yīng)定律的探究過程,體會(huì)科學(xué)歸納法在探究物理規(guī)律時(shí)的重要作用;從理論上研究動(dòng)生與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)中非靜電力的起源問題,體會(huì)邏輯推理在物理學(xué)中的應(yīng)用,體會(huì)理論思維的重要意義;通過麥克斯韋對(duì)感生電場(chǎng)的研究中,體會(huì)科學(xué)假說方法在物理學(xué)中的應(yīng)用及作用,并通過電子感應(yīng)加速器的學(xué)習(xí),認(rèn)識(shí)到只有被實(shí)踐檢驗(yàn)了的科學(xué)假設(shè)才能成為科學(xué)理論,體會(huì)物理學(xué)科本質(zhì)．

(3) 精神價(jià)值.

在探究電磁感應(yīng)的產(chǎn)生條件、楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律等物理規(guī)律的實(shí)驗(yàn)中,正確使用實(shí)驗(yàn)儀器、如實(shí)記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果等,體會(huì)求真精神在探索自然規(guī)律時(shí)的重要性;了解法拉第及同時(shí)期其他物理學(xué)家對(duì)電磁感應(yīng)現(xiàn)象及其規(guī)律的研究過程,體會(huì)科學(xué)發(fā)展的艱辛與科學(xué)家的質(zhì)疑創(chuàng)新的探索精神,體會(huì)科學(xué)家的信念對(duì)科學(xué)發(fā)展的影響．了解渦流、電磁驅(qū)動(dòng)和電磁阻尼等電磁感應(yīng)現(xiàn)象在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用,體會(huì)科學(xué)事業(yè)對(duì)人類文明的促進(jìn)以及科學(xué)造福于人類的崇高價(jià)值．

(4) 審美價(jià)值.

從奧斯特對(duì)“電生磁”的研究和法拉第對(duì)“磁生電”的研究中,體驗(yàn)物理學(xué)中的對(duì)稱之美;從自感、互感、渦流等電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)中體驗(yàn)物理學(xué)的現(xiàn)象之美;從由楞次定律所確定的感應(yīng)電流的方向是能量守恒定律的必然結(jié)果中體驗(yàn)物理學(xué)的和諧、統(tǒng)一之美;從法拉第電磁感應(yīng)定律的表達(dá)式中體驗(yàn)物理規(guī)律的簡(jiǎn)潔之美;從運(yùn)用法拉第電磁感應(yīng)定律推理得出自感電動(dòng)勢(shì)表達(dá)式的過程中體驗(yàn)物理理論的邏輯之美．

案例從四個(gè)維度較為詳細(xì)地分析了電磁感應(yīng)中蘊(yùn)含的育人價(jià)值,是前述分析框架在電磁感應(yīng)單元教學(xué)中的具體化．這一分析著眼于學(xué)生的學(xué)習(xí),逐步討論了電磁學(xué)知識(shí)內(nèi)容的擴(kuò)展和結(jié)構(gòu)化,體現(xiàn)科學(xué)的解釋與預(yù)言功能．具體分析了電磁感應(yīng)知識(shí)形成過程中體現(xiàn)出來的科學(xué)方法和科學(xué)思維,并分析了該單元中科學(xué)精神和審美教育的因素．這一分析,有助于教師在頭腦中形成對(duì)電磁感應(yīng)單元主題教學(xué)的核心價(jià)值．這些具體的育人價(jià)值可以作為統(tǒng)領(lǐng)課程實(shí)施的重要思想之源,便于教師根據(jù)這些核心價(jià)值確定單元及課時(shí)教學(xué)目標(biāo),遴選、重組和開發(fā)教材資源,設(shè)計(jì)有利于價(jià)值轉(zhuǎn)化的教學(xué)過程和教學(xué)策略,并在教學(xué)實(shí)施中提煉和生成核心經(jīng)驗(yàn),使學(xué)生獲得唯有經(jīng)過物理學(xué)習(xí)才能獲得的獨(dú)特的經(jīng)驗(yàn),進(jìn)而轉(zhuǎn)化為學(xué)生不可剝離的素養(yǎng),真正實(shí)現(xiàn)以物理學(xué)為載體而育人的物理教育．這一過程可用圖1表示．

圖1 物理學(xué)科育人價(jià)值的轉(zhuǎn)化路徑

因此,物理學(xué)科育人價(jià)值的分析,不能僅停留在宏觀的、籠統(tǒng)的層面,而是要深入到特定的學(xué)習(xí)內(nèi)容,挖掘相應(yīng)學(xué)習(xí)內(nèi)容對(duì)學(xué)生認(rèn)知、發(fā)展、精神和審美方面的重要價(jià)值,實(shí)現(xiàn)育人價(jià)值的具體綜合．唯此,才能為物理學(xué)科育人價(jià)值的轉(zhuǎn)化提供一個(gè)邏輯的起點(diǎn)．