物理學(xué)科研究與物理學(xué)科教育關(guān)系的多維審度

馬亞鵬 趙堅

[作者簡介]*馬亞鵬（1986—），男，寧夏隆德人。中學(xué)高級教師，寧夏大學(xué)研究生導(dǎo)師，陜西師范大學(xué)碩士生校外合作導(dǎo)師。寧夏青年五四獎?wù)芦@得者，寧夏青年拔尖人才。主要研究方向為物理教學(xué)與科學(xué)文化。

[摘要]物理學(xué)科研究與物理學(xué)科教育之間具有錯綜復(fù)雜的關(guān)系，從物理學(xué)、課程論、學(xué)習(xí)論、教學(xué)論和教育學(xué)等多學(xué)科和跨學(xué)科的視角對二者關(guān)系的審度中，明確了物理學(xué)科研究是物理學(xué)科教育的基礎(chǔ)，為物理課程內(nèi)容選擇提供支撐，能夠調(diào)整、簡化、優(yōu)化物理教學(xué)，結(jié)合學(xué)生身心發(fā)展特點的學(xué)科研究是促進學(xué)科邏輯與心理邏輯相統(tǒng)一的必然路徑。物理學(xué)科教育中的物理學(xué)科研究受教育價值觀念的制約與引領(lǐng)，范圍也更廣。為此，中學(xué)物理學(xué)科研究需要上升至物理學(xué)科教育學(xué)。

[關(guān)鍵詞]物理學(xué)科研究;物理學(xué)科教育;學(xué)科育人價值;審度

[中圖分類號]H195.3[文獻標識碼]A[文章編號]1005-4634（2021）02-0071-07

中學(xué)物理教學(xué)中存在混淆學(xué)科研究與學(xué)科教育的傾向，使得一方面在研究領(lǐng)域?qū)σ恍┪锢硪呻y問題的討論陷入無休止的爭論和辯論的境地而置育人價值于不顧;另一方面在實踐領(lǐng)域則無視課程標準要求與學(xué)生身心發(fā)展特點，盲目地將一些超出課程標準要求的、難度較大的物理知識引入教學(xué)，加重了學(xué)生的學(xué)業(yè)負擔，也在一定程度上導(dǎo)致學(xué)生對物理產(chǎn)生畏難情緒，不利于學(xué)生素養(yǎng)的發(fā)展。因此，重新審度物理學(xué)科研究與物理學(xué)科教育，對落實物理學(xué)科核心素養(yǎng)，凸顯物理學(xué)科的育人價值具有重要意義。本文通過對二者內(nèi)涵的闡發(fā)，從物理學(xué)、課程論、學(xué)習(xí)論、教學(xué)論和教育學(xué)等多維視角展開論述，以期從中學(xué)物理學(xué)科研究走向物理學(xué)科教育學(xué)，更好地發(fā)揮物理學(xué)科獨特的育人功能。

1物理學(xué)科研究與物理學(xué)科教育的內(nèi)涵

1.1物理學(xué)科研究

學(xué)科是某一領(lǐng)域知識積累到一定階段后經(jīng)結(jié)構(gòu)化、邏輯化所形成的知識體系，物理學(xué)科是物理學(xué)發(fā)展的結(jié)晶，是物理概念、規(guī)律、方法及其關(guān)系的結(jié)構(gòu)化組織，是物理知識、物理思想、物理方法和科學(xué)精神的內(nèi)在統(tǒng)一。物理學(xué)科完整地記錄了物理學(xué)發(fā)展的成果，并將其加以整合，形成有意義的知識結(jié)構(gòu)，如以牛頓力學(xué)、熱力學(xué)、統(tǒng)計物理、電磁學(xué)、光學(xué)和原子物理學(xué)構(gòu)成的普通物理學(xué)就是物理學(xué)科的典范。

物理學(xué)科研究屬于基礎(chǔ)研究領(lǐng)域，主要定位于主動尋求物理學(xué)科中一些知識、問題的根本性原因和更高可靠性的理由依據(jù)，從而使對物理問題的認識更為科學(xué)、嚴謹、可靠，它更多是從研究的角度來審視物理學(xué)科知識，是應(yīng)用科學(xué)的方法以探求和獲得問題的解決。正因為如此，必然要從科學(xué)性、嚴謹性、原則性等方面對物理學(xué)科研究的問題給予考慮。比如對重力與萬有引力之間的關(guān)系，中學(xué)物理教學(xué)中大量充斥著“重力是萬有引力的一個分力”的觀點，這一觀點是否正確呢？物理學(xué)中通常把地面附近的物體受到的引力稱之為重力。在實踐中，人們通常使用臺秤來測量物體重力的大小，即在與地面相對靜止的情況下，用重物對臺秤壓力的大小表示重力的大小。但由于地球自轉(zhuǎn)的影響，地球并非為嚴格的慣性參考系，這種方法測得的重力的大小并不等于引力的大小，因此將其稱之為“表觀重力”。進一步分析，從非慣性系動力學(xué)的角度，“（表觀）重力是萬有引力和慣性離心力的合力”[1]。由此可見，物理學(xué)科研究就是要對重要概念和規(guī)律形成明晰、準確、科學(xué)的認識，并糾正平時教學(xué)中形成的錯誤觀點，更進一步為科學(xué)的發(fā)展掃清障礙或者匡正道路。尤為重要的，物理科學(xué)研究的目的是要實現(xiàn)物理科學(xué)的創(chuàng)新與進步，如愛因斯坦的相對論對牛頓力學(xué)的揚棄就是物理學(xué)史中最具創(chuàng)造性的光輝篇章。

1.2物理學(xué)科教育

學(xué)科教育是根據(jù)學(xué)科課程計劃實現(xiàn)培養(yǎng)人的活動，因此它的載體，如課程標準、教材等，更多是從教育的角度來闡述和詮釋學(xué)科知識，所以不僅需要考慮國家、社會對學(xué)生的發(fā)展要求，還得考慮學(xué)習(xí)對象的年齡特征、認知水平、思維方式、理解能力，等等。正是基于此，《普通高中物理課程標準（2017年版2020年修訂）》對高中物理課程性質(zhì)做了明確的界定：“高中物理課程是普通高中自然科學(xué)領(lǐng)域的一門基礎(chǔ)課程，旨在落實立德樹人的根本任務(wù)，進一步提升學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)，為學(xué)生的終身發(fā)展奠定基礎(chǔ)，促進人類科學(xué)事業(yè)的傳承與社會的發(fā)展?！盵2]這一界定可以使人感受到其鮮明的人文主義教育價值觀，即以人的發(fā)展為旨歸并實現(xiàn)科學(xué)事業(yè)傳承與社會發(fā)展。簡言之，物理學(xué)科教育就是以特定的教育目標、課程計劃和課程標準要求為指導(dǎo)，以青少年兒童的身心發(fā)展特征為依據(jù)，從物理學(xué)科中精選出為培養(yǎng)全面發(fā)展的個體服務(wù)的教學(xué)（教育）科目，其本質(zhì)在于“成人”，即“使學(xué)生成為具有符合人類歷史發(fā)展進程的社會本質(zhì)、文化本質(zhì)和精神本質(zhì)的人”[3]。

在實踐中，物理學(xué)科教育則要深入挖掘物理學(xué)科的育人價值，針對學(xué)生物理學(xué)習(xí)的需要、發(fā)展的可能性與發(fā)展的方向，幫助學(xué)生從物理學(xué)的視角認識世界，學(xué)會運用物理思想方法探究物理世界的奧秘，形成科學(xué)的態(tài)度與價值觀。如重力和萬有引力關(guān)系之追問這樣典型的物理學(xué)科疑難問題。在物理學(xué)科教育中，教師對這一問題的處理，需要從學(xué)科教育的角度進行闡明。教學(xué)實踐中既不能給學(xué)生植入“重力是萬有引力的一個分力”的錯誤觀念，也無法給學(xué)生講明白“（表觀）重力是引力和慣性離心力的合力”的結(jié)論。而是首先要具體分析這一問題的育人功能，主要是讓學(xué)生知道在計算地球質(zhì)量時，為何可以忽略地球自轉(zhuǎn)的影響，有助于使學(xué)生形成正確的運動與相互作用觀念;其次根據(jù)對其科學(xué)的解釋（重力是萬有引力與慣性離心力的合力），并充分考慮學(xué)生原有知識基礎(chǔ)（未接觸過非慣性系動力學(xué)），合理地“降階”教學(xué)的深度（僅解釋教材中不考慮地球自轉(zhuǎn)的原因是因為地球自轉(zhuǎn)導(dǎo)致測量的表觀重力大小與引力大小相差太小，差異不及1/200），并為學(xué)生后續(xù)學(xué)習(xí)留下“接口”（表觀重力和萬有引力之間的關(guān)系的正確關(guān)系則需要學(xué)習(xí)了非慣性系動力學(xué)后才能真正得到理解）[1]。這樣的處理在中學(xué)物理教學(xué)中是適切的，也是極具教育意義的。因此，教師既不能漠視教學(xué)中確實存在的物理疑難問題，但也不能在未加篩選的前提下一股腦把學(xué)生難以接受的大學(xué)物理知識硬塞給學(xué)生。

2物理學(xué)科研究與物理學(xué)科教育關(guān)系的審度

從上述分析可知，學(xué)科研究與學(xué)科教育從定位、內(nèi)容和功能等方面都是迥異的。然而，無論是理論研究，還是教學(xué)實踐，未必能真正明晰二者之間錯綜復(fù)雜的關(guān)系，而是往往將物理學(xué)科教育理解為“物理學(xué)科”與“教育學(xué)”的簡單組合，比如一種廣為流傳的常識之見是“物理教師需要有扎實的物理學(xué)科知識基礎(chǔ)，還需要掌握一定的教育學(xué)（教學(xué)法）知識，如此才能更好地實施物理教學(xué)工作”。從辯證法的角度，這種觀點沒有考慮到物理教育這個教育的子系統(tǒng)與物理學(xué)、課程、學(xué)生、教學(xué)和教育的復(fù)雜關(guān)系，犯了用孤立的而非聯(lián)系的觀點看問題的“錯誤”。既然物理學(xué)科教育是一個具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)和獨特功能的教育“子系統(tǒng)”，那么，對物理學(xué)科研究與物理學(xué)科教育的關(guān)系就需要從多學(xué)科、跨學(xué)科的視野展開審度。

2.1物理學(xué)的審度

從物理學(xué)的角度，物理學(xué)科是物理教育的基礎(chǔ)，物理學(xué)科研究的深度、程度和水平，決定著物理教育的高度、質(zhì)量和品格。沒有人會否認物理學(xué)科之于物理教育的基礎(chǔ)性，也很難想象會存在離開物理學(xué)科的物理教育。教師對物理學(xué)科的理解水平直接影響和制約著其教學(xué)能力。這就要求物理教師首先要熟知物理學(xué)科的知識體系、研究方法和思維方式，能從較高的水平看待物理學(xué)科本身。這是因為“對物理學(xué)所蘊含的豐富物理思想和特有思維方式的明確闡釋或深刻詮釋，乃是一門物理學(xué)課程學(xué)術(shù)水平的重要體現(xiàn)”[4]。也正是從這個角度，將“物理學(xué)科專業(yè)知識”作為教師教學(xué)學(xué)術(shù)能力的第一構(gòu)成要素[5]。

如何提高教師對物理學(xué)科理解的深度？恐怕僅僅擁有大學(xué)物理系學(xué)習(xí)的經(jīng)歷是不夠的！教師需要樹立將中學(xué)物理學(xué)科知識看成學(xué)術(shù)的態(tài)度，運用物理學(xué)術(shù)研究的路徑、方法對中學(xué)物理中存在的疑難問題展開專業(yè)而詳實的研究。在中學(xué)物理教育類學(xué)術(shù)期刊中經(jīng)常能讀到國內(nèi)高水平物理教師對一些重要物理問題的學(xué)術(shù)討論，前文所述“重力和萬有引力關(guān)系”的研究即為一例，類似的還有“機械能守恒的條件”“另類勻變速直線運動”“含有理想二極管的理想變壓器問題”等。這些學(xué)術(shù)討論，在一定程度上澄清了一些容易引起混淆或理解錯誤的概念、規(guī)律，提供了對一些典型問題的合理解釋，是非常重要和有價值的。顯然，為提升物理教育的質(zhì)量，這種研究不應(yīng)該只是高水平教師的“專利”，而理應(yīng)成為每位物理教師必備的關(guān)鍵能力，是物理教師成為專業(yè)人員的“硬本領(lǐng)”。

2.2課程論的審度

從課程論的角度，物理學(xué)科是物理教育的載體，物理學(xué)科研究保障物理課程內(nèi)容的選擇和課程編制的科學(xué)性、嚴謹性和合理性。課程理論應(yīng)知識經(jīng)濟時代對學(xué)校教育和課程設(shè)計的要求而生，產(chǎn)生了多個課程流派，創(chuàng)造了多種課程開發(fā)模式，但無論何種課程開發(fā)模式，都離不開對特定學(xué)科內(nèi)容的取舍、遴選和組織。物理學(xué)科研究對物理課程內(nèi)容選擇提供重要支撐。

第一，物理學(xué)科研究中所建構(gòu)的物理學(xué)邏輯結(jié)構(gòu)是物理課程的重要內(nèi)容。這是因為，在課程編制時，既不能完全把物理學(xué)科知識不加選擇加工地照搬過來，也不能只考慮學(xué)生的“最近發(fā)展區(qū)”而隨意裁剪、選擇一些碎片化的知識點，而應(yīng)著力體現(xiàn)物理學(xué)的基本結(jié)構(gòu)。這也是我國基礎(chǔ)物理課程的特點和優(yōu)點，如《普通高中物理課程標準（2017年版2020年修訂）》在課程結(jié)構(gòu)方面，圍繞物理“大觀念”組織課程內(nèi)容，采用模塊化課程設(shè)計思路，通過對必修課程、選擇性必修課程和選修課程的有序設(shè)計[6]，意在學(xué)生通過物理課程的學(xué)習(xí)，較為系統(tǒng)地掌握物理學(xué)的知識結(jié)構(gòu)。

第二，物理學(xué)科研究有助于提高課程內(nèi)容的科學(xué)性。物理課程內(nèi)容不僅要將物理學(xué)的核心概念、基本規(guī)律按一定的邏輯組織起來，還要將探究這些知識的科學(xué)方法教給學(xué)生，科學(xué)方法不僅是學(xué)生學(xué)習(xí)的方法，也是學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)容。前者構(gòu)成了物理學(xué)科的實質(zhì)結(jié)構(gòu)（substantive structure），后者則為句法結(jié)構(gòu)（syntactical structure）的主要形態(tài)。物理學(xué)科研究一方面擁有一整套嚴謹、規(guī)范的科學(xué)研究方法，這些方法經(jīng)篩選后納入物理課程并構(gòu)成了物理學(xué)科教育的內(nèi)容;另一方面在使用科學(xué)方法分析、論證、推理的過程中，進一步加深了人們對物理現(xiàn)象、過程的規(guī)律性認識，豐富和發(fā)展了物理學(xué)理論。物理學(xué)科研究在這兩方面的特點都能提高物理課程的科學(xué)性。

第三，物理學(xué)科研究能夠保障物理課程的時代性。物理學(xué)的發(fā)展日新月異，新的發(fā)現(xiàn)和進展噴薄涌現(xiàn)，這在客觀上要求物理課程的結(jié)構(gòu)不可能永遠處于靜態(tài)。為了學(xué)生能夠適應(yīng)未來社會可能面臨的挑戰(zhàn)，必須對課程結(jié)構(gòu)進行更新，這種更新不能僅僅理解為教學(xué)方式的變革或教學(xué)技術(shù)的引入，深層地應(yīng)將物理學(xué)科研究所取得的突破性進展及其技術(shù)應(yīng)用以及對人類社會造成的可能影響及時納入物理課程，以體現(xiàn)物理課程的時代性、先進性，使學(xué)生在習(xí)得科學(xué)知識的同時理解科學(xué)本質(zhì)，受到科學(xué)精神的熏陶，進一步提升其科學(xué)素養(yǎng)。

當然，選擇哪些內(nèi)容納入課程卻不單由學(xué)科本身決定，這是因為課程編制也從來都不是一種價值中立的活動。下文從教育價值角度的慎思會進一步充分說明這一點。

2.3學(xué)習(xí)論的審度

從學(xué)習(xí)論的角度，物理學(xué)科教育不能直接照搬物理學(xué)科研究的成果，而需要與學(xué)生原有的知識經(jīng)驗、思維能力和學(xué)習(xí)態(tài)度等密切結(jié)合，真正做到學(xué)科邏輯和學(xué)生心理邏輯的統(tǒng)一。物理學(xué)科教育之所以不能是“物理學(xué)”與“教育學(xué)”的簡單組合，一個非常重要的原因是學(xué)生學(xué)習(xí)物理學(xué)要遵循物理學(xué)科學(xué)習(xí)的專門方法，而獲得這些專門方法不是只借鑒教育心理學(xué)的學(xué)習(xí)策略就可以完成的，它需要物理學(xué)科教育在物理學(xué)科研究的基礎(chǔ)上獨立地生長。這一點已得到科學(xué)概念轉(zhuǎn)變、問題解決心理學(xué)等研究的一再印證。

用問題解決心理學(xué)對學(xué)生物理問題解決過程與能力進行研究發(fā)現(xiàn)：“專家（經(jīng)驗豐富的物理教師或高水平的物理學(xué)習(xí)者）擁有自己專長領(lǐng)域豐富的問題解決圖式?！盵7]有了這些圖式，在面對新的問題時，專家就可以通過檢索大腦中儲存的“領(lǐng)域內(nèi)強方法”來解決問題，如用圖解法解決共點力作用下物體的動態(tài)平衡問題。除此之外，在沒有明顯的“強方法”時，優(yōu)先使用物理學(xué)科通用的解題策略如“解決動力學(xué)問題的基本方法”或“整體法與隔離法”等這些可以稱之為“領(lǐng)域內(nèi)弱方法”來尋求問題的解決。這一研究對物理學(xué)科教育的啟示如下：一是應(yīng)對物理學(xué)科中的一些疑難問題及其解題方法展開探究，系統(tǒng)歸納物理學(xué)科領(lǐng)域內(nèi)“強方法”和“弱方法”，對其進行科學(xué)的分類和有序的組織。二是針對具體學(xué)生的認知發(fā)展特點，應(yīng)該運用物理學(xué)的思維方式來“教”物理，讓學(xué)生在自己原有基礎(chǔ)上獲得解決物理問題的專門方法，成為專業(yè)的物理學(xué)習(xí)者。特別需要說明的是，這里用到了“專業(yè)”一詞，不是指要將學(xué)生培養(yǎng)成大學(xué)物理系科的專業(yè)人才，而是使學(xué)生通過物理學(xué)習(xí)獲得運用物理視角與物理方法認識世界、分析和解決問題的專業(yè)能力，這種能力應(yīng)為未來社會全面發(fā)展的人所具備的科學(xué)素養(yǎng)的重要成分，而且這種能力是未接受過物理學(xué)科教育的學(xué)生所不具備的，也由此體現(xiàn)出物理學(xué)科教育的獨特性。

2.4教學(xué)論的審度

近年來，教學(xué)論研究的一種進路是尤為重視教學(xué)模式、教學(xué)環(huán)境和教學(xué)技術(shù)的研究，試圖通過借助現(xiàn)代信息技術(shù)手段創(chuàng)設(shè)情境和營造教學(xué)環(huán)境，一勞永逸地制造某種課堂模式，以實現(xiàn)所謂的“精準教學(xué)”。姑且不論教學(xué)是否真的需要和能夠做到“精準”，單就這一進路未能體現(xiàn)不同學(xué)科之具體特點的弊病，就知道其指導(dǎo)教學(xué)實踐的針對性有限，更遑論推進課堂變革了。甚至，脫離了對學(xué)科自身的教學(xué)研究，越“好”的技術(shù)所導(dǎo)致的結(jié)果可能越“壞”，這一點值得所有學(xué)科教師時刻“警惕”。

從教學(xué)論的角度，一方面，物理學(xué)科研究對物理內(nèi)容邏輯順序及結(jié)構(gòu)合理性的研究，有助于調(diào)整、簡化、優(yōu)化教學(xué)過程，使教學(xué)過程更趨合理，教學(xué)效益更加顯著。另一方面，物理學(xué)科教學(xué)要將重點聚焦在圍繞學(xué)科邏輯創(chuàng)設(shè)真實的問題情境，運用科學(xué)方法進行思維加工建構(gòu)科學(xué)知識，運用所學(xué)知識解決實際問題等課堂教學(xué)核心環(huán)節(jié)的設(shè)計與實施。如是，才能真正做到學(xué)科邏輯與教學(xué)邏輯相統(tǒng)一。這里僅舉一例分析，比如平拋運動的教學(xué)，教師往往通過借鑒教材中“紅蠟塊”實驗的啟示，根據(jù)分運動的獨立性將平拋運動分解為水平方向的勻速直線運動和豎直方向上的自由落體運動，各自研究這兩個方向上的運動得出平拋運動的規(guī)律。實際上，這一邏輯并未起到優(yōu)化教學(xué)過程的作用，也未能突出教學(xué)的重點。這是因為，“不存在運動的獨立性原理，只有力的獨立作用原理，把曲線運動分解為幾個分運動是用矢量分解，與運動的獨立性無關(guān)。紅蠟塊的實例是參考系的變換，而運動的分解是在同一參考系中進行的，是兩個不同性質(zhì)的問題”[8]。應(yīng)該將對平拋運動的研究看成是“運動和相互作用觀”在曲線運動中的具體運用，著力運用牛頓第二定律和矢量的合成與分解方法得出平拋運動的規(guī)律。由此可知，正確的邏輯應(yīng)該為：（1）結(jié)合生活經(jīng)驗，認識平拋運動;（2）科學(xué)抽象、概括，建立平拋運動的概念;（3）運用牛頓第二定律理論分析平拋運動的特點;（4）運用矢量分解與合成的方法研究平拋運動，得出運動規(guī)律;（5）實驗驗證;（6）應(yīng)用實踐。

2.5教育學(xué)的審度

從教育學(xué)的角度，中學(xué)物理學(xué)科研究應(yīng)以物理學(xué)科教育為準繩，學(xué)科研究要服務(wù)于物理學(xué)科育人價值的凸顯和物理學(xué)科核心素養(yǎng)的落實。也就是說，物理教師和物理教育研究者的物理學(xué)科研究，需要同科學(xué)院里的物理學(xué)專家嚴格地區(qū)分開來，后者進行物理學(xué)科研究的核心目標是物理學(xué)科知識創(chuàng)生，前者則在于優(yōu)化物理學(xué)科教育。這需要從下面兩個方面來把握。

第一，物理學(xué)科教育中的學(xué)科研究需要教育價值觀的引領(lǐng)。物理課程的目標由“雙基”到“三維目標”再到“學(xué)科核心素養(yǎng)”的轉(zhuǎn)變，本質(zhì)上即為教育價值觀的轉(zhuǎn)變。當下，基于物理學(xué)科核心素養(yǎng)的教育實踐正在轟轟烈烈地進行著，如何看待和把握物理學(xué)科核心素養(yǎng)在物理學(xué)科教育中的地位與作用，進而規(guī)范學(xué)科研究以實現(xiàn)學(xué)科育人，是擺在物理教育人面前的歷史使命。物理學(xué)科核心素養(yǎng)的提出是一種全新的教育價值觀，它將學(xué)生在接受學(xué)科教育過程中所形成的價值觀念、必備品格和關(guān)鍵能力作為育人目標。這就要求基于學(xué)科研究的課程編制、學(xué)科教學(xué)、學(xué)生評價等物理教育諸環(huán)節(jié)都要以物理學(xué)科核心素養(yǎng)為統(tǒng)領(lǐng)，對進入物理教育視野中的所有素材，大到課程結(jié)構(gòu)的建立，小到演示實驗的設(shè)計，都要接受物理學(xué)科核心素養(yǎng)的“裁判”，以此來確保能夠?qū)⒂欣趯W(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)培育的內(nèi)容以符合學(xué)生發(fā)展的方式納入到物理學(xué)科教育實踐之中。正是在物理學(xué)科與人（學(xué)生）相遇的過程之中，既實現(xiàn)物理文化的個體性轉(zhuǎn)化，又促進學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的發(fā)展。反之，對于不利于學(xué)生物理學(xué)科素養(yǎng)發(fā)展的物理學(xué)科內(nèi)容，即使是物理學(xué)科中的疑難問題，對物理學(xué)科教育本身是無意義的，因而沒有必要陷入無休止的討論之中，更不宜將這些內(nèi)容引入課堂教學(xué)而無形中加重學(xué)生的學(xué)習(xí)負擔。

第二，物理學(xué)科教育中的學(xué)科研究范圍更廣。從物理學(xué)科教育的角度，教師的物理學(xué)科研究不應(yīng)停留于對某些重要物理概念、規(guī)律或問題的爭論之中，而應(yīng)根據(jù)物理教育的目標擴展研究范圍，比如可以圍繞物理學(xué)科核心素養(yǎng)進行物理學(xué)科專題性研究。在這一視野中，物理核心概念建立及其演化的概念史、物理觀念的孕育與形成的思想史、物理科學(xué)方法論、物理科學(xué)本質(zhì)、物理學(xué)與技術(shù)、社會乃至人類文明的關(guān)系，都是研究的內(nèi)容。只有在這樣的研究中，才真正能夠“照亮”人的存在、人的精神世界、人的未來發(fā)展，彰顯物理學(xué)科教育鮮明的人文教育價值觀念。如此，則大大拓展了物理學(xué)科研究的對象和范疇。目前來看，這些內(nèi)容僅有個別研究者感興趣，還遠沒有引起一線教師的廣泛關(guān)注。

2.6教育實踐中的相互融通

現(xiàn)從中學(xué)物理教育實踐的具體維度，對上述討論做簡要總結(jié)。

第一，物理學(xué)科研究與物理學(xué)科教育的本質(zhì)差異。物理學(xué)科研究是物理學(xué)科范疇內(nèi)解決物理學(xué)科疑難問題、生成物理知識、豐富物理學(xué)知識體系的科學(xué)研究。在中學(xué)物理教學(xué)中，諸如“重力與萬有引力關(guān)系”的討論等就屬此類研究，這些研究有助于教師真正理解物理學(xué)的邏輯結(jié)構(gòu)，是物理教師教學(xué)學(xué)術(shù)能力的“內(nèi)核”。物理學(xué)科教育則是以物理學(xué)科為載體展開的育人活動，這種育人活動與物理學(xué)科結(jié)構(gòu)、學(xué)生認知發(fā)展水平等因素有關(guān)，更受到特定社會教育價值觀的制約。因此，二者在本質(zhì)上是迥異的。

第二，物理學(xué)科研究與物理學(xué)科教育的實踐融通。盡管二者具有本質(zhì)的差異，但在實踐中卻是密切融通的。這是因為，無論是課程編制、學(xué)生學(xué)習(xí)、課堂教學(xué)，都離不開對物理學(xué)科專業(yè)而生動的研究。實踐中也發(fā)現(xiàn)，物理學(xué)科底蘊深厚的教師更容易將物理概念、規(guī)律和方法的內(nèi)在邏輯講清楚，講明白，也更容易發(fā)掘出物理學(xué)科中豐富的育人因素，也更容易將這些因素轉(zhuǎn)化為學(xué)生習(xí)得的經(jīng)驗，促進學(xué)生精神發(fā)育。當然，這還遠遠不夠，物理學(xué)科邏輯的教學(xué)展開及育人價值的釋放不僅需要教師對物理學(xué)科本身有專門的學(xué)習(xí)與研究，還有賴于教師自身擁有的與物理學(xué)科相聯(lián)系的物理教學(xué)法知識、學(xué)生物理學(xué)習(xí)心理等知識，這些知識的整合狀態(tài)即教師的學(xué)科教學(xué)知識（PCK）。這是由核心素養(yǎng)導(dǎo)向下物理學(xué)科教育的復(fù)雜性、綜合性特點所決定的。

第三，物理教師要擁有物理學(xué)科研究與物理學(xué)科教育雙重本領(lǐng)。從上述多維審度中，也逐漸明晰了物理教師專業(yè)發(fā)展的方向。那就是既擁有從事物理學(xué)科研究的基本能力，熟知物理學(xué)科的知識結(jié)構(gòu)，具有可遷移性的物理思維方法，能在遇到疑難問題時自覺運用科學(xué)方法加以解決。同時，還能夠圍繞物理學(xué)科核心素養(yǎng)，具體分析物理學(xué)科育人價值，精選和開發(fā)物理教學(xué)資源，優(yōu)化物理教學(xué)邏輯，并通過精湛的教學(xué)技能轉(zhuǎn)化為學(xué)生經(jīng)由物理學(xué)習(xí)而獲得的不可剝離的科學(xué)素養(yǎng)。因此，核心素養(yǎng)導(dǎo)向的物理學(xué)科教育必然要求教師專業(yè)發(fā)展水平應(yīng)從“學(xué)科發(fā)展態(tài)”和“學(xué)科教學(xué)發(fā)展態(tài)”躍升到“學(xué)科教育發(fā)展態(tài)”。

處于“教育發(fā)展態(tài)”的教師能“明確自身所從事教育教學(xué)工作的時空坐標，洞悉教育與人的發(fā)展規(guī)律，并因為自身理解水平的提升獲得一種精神上的和諧和人格上的完善，在更高層面上體驗一種物我同一所帶來的愉悅”[9]。這一對處于“教育發(fā)展態(tài)”教師的素描所揭示的是教師對待物理學(xué)科及物理學(xué)科研究的立場已不再單純地停留于物理學(xué)本身，而是從教育學(xué)的境界“居高臨下”審視物理學(xué)科研究，使得教師真正“回到物理學(xué)本身”，對物理學(xué)及其發(fā)展歷程中所積累的物理知識、物理方法及其思想史進行教育價值判斷，并尋求使這些價值成為教育現(xiàn)實的方略。可見，本文的研究與“教育發(fā)展態(tài)”理論在精神境界上是不謀而合的。

3從物理學(xué)科研究走向物理學(xué)科教育學(xué)

上述討論大致梳理了物理學(xué)科研究與物理學(xué)科教育的不同品格及復(fù)雜聯(lián)系，就物理學(xué)科教育而言，仍有問題需要進一步闡明。

3.1“法”—“論”—“學(xué)”構(gòu)想的再慎思

早在20世紀末，首都師范大學(xué)喬際平先生對物理學(xué)科教育學(xué)的發(fā)展提出了一個由“法”及“論”至“學(xué)”的“構(gòu)想”，他指出：“物理教學(xué)法：它是以物理教學(xué)過程中教師的工作方式、方法為研究對象，是建立在教學(xué)經(jīng)驗總結(jié)的基礎(chǔ)上，是以‘怎樣教的研究為核心，著重研究的是物理教學(xué)中的具體方法?！薄拔锢斫虒W(xué)論：它是以研究物理教學(xué)過程為對象，要對物理教學(xué)過程中的各種問題作出‘為什么的回答，揭示物理教學(xué)過程的基本規(guī)律、基本特點。因而它著重從理論上研究問題，需要有一個比較完整的理論體系。”“物理教育學(xué)：它的研究對象是整個物理教育過程。即在學(xué)科范圍內(nèi)研究人的全面發(fā)展，提高人的素質(zhì)，研究全面體現(xiàn)物理學(xué)科功能和規(guī)律的任務(wù)?！盵10]從這一“構(gòu)想”中，能夠看到其鮮明的物理學(xué)科特征，應(yīng)該來說，是務(wù)實的、有前瞻性的。也就是說，從物理學(xué)科教育學(xué)的提出伊始，就自覺地以解決物理教育自身的問題為鵠，而非簡單將教育學(xué)和心理學(xué)理論移植、套用至物理教育之中。這也是老一輩物理教育學(xué)人的集體共識，陜西師范大學(xué)王較過先生反復(fù)強調(diào)的也是物理教育研究要著力解決物理教育自己的事[11]。

因此，物理學(xué)科教育必須要突出物理學(xué)科特征，同時接受教育價值觀的考量，并在此基礎(chǔ)上審度融合多學(xué)科研究成果，進而生發(fā)出實現(xiàn)物理教育價值的教育規(guī)律并指導(dǎo)教育實踐全過程，最終做到“從更高的高度統(tǒng)領(lǐng)物理教育的方方面面，以期實現(xiàn)物理教育合目的性與合規(guī)律性的統(tǒng)一”[12]。

3.2物理學(xué)科何以育人？

體現(xiàn)物理學(xué)科特征、解釋物理教育全過程功能和規(guī)律并指導(dǎo)物理教育實踐的物理學(xué)科教育學(xué)何以可能？這是需要正面回答的問題，正如有論者指出的：“‘學(xué)科（尤其是基礎(chǔ)教育階段的‘學(xué)科）作為近代以來才出現(xiàn)的知識分類方法與內(nèi)容，所呈現(xiàn)的分析性、片段性乃至功利性的特征，如何能夠?qū)崿F(xiàn)教育‘和諧—完善的目標？”[13]

的確，建基于產(chǎn)業(yè)革命時代的近代教育體系無法回溯至軸心時代古希臘“七藝”和我國古代春秋戰(zhàn)國時期“六藝”式的教育。“七藝”中的“后四藝”（算術(shù)、幾何、天文和音樂）都不是近代意義上的學(xué)科，而是指向?qū)硐肴诵缘呐囵B(yǎng)：“算術(shù)是人思維分析與綜合能力的操演訓(xùn)練。”“幾何學(xué)是人知覺形式結(jié)構(gòu)的直覺能力與建構(gòu)形式的能力。”“天文學(xué)攸關(guān)古希臘自然哲學(xué)的宇宙本體論?！薄皩W(xué)習(xí)音樂所獲得的節(jié)奏與和諧感，使人可以內(nèi)在地與天道大地合拍，成為一個既合規(guī)律又合道德的優(yōu)秀者?！盵14]因此，所謂“七藝”，實指七種“自由藝術(shù)（LiberalArts）”，其主導(dǎo)精神是人性的培養(yǎng)，屬于典型的人文之學(xué)。伴隨著學(xué)科分化，物理、化學(xué)等實科課程進入基礎(chǔ)教育領(lǐng)域，在歷史上有其積極意義，但其局限性也是顯而易見的，主要是技術(shù)進步及其社會生產(chǎn)方式對勞動者“生產(chǎn)技藝”方面的要求，客觀上導(dǎo)致物理等學(xué)科教育的功利目標擴張而育人價值式微。由此可見，分科教育的功利性特征并非為學(xué)科本身所致。

時至今日，知識經(jīng)濟時代端倪已現(xiàn)，人工智能等高科技領(lǐng)域的重大進展加重了人類的不安全感和對未來的“焦慮”，反映在教育領(lǐng)域則是國際社會對“21世紀能力”或“核心素養(yǎng)”的普遍關(guān)注，“全面發(fā)展的人”這一人性理想又一次彰顯出其強大的吸引力。因此，不能再從“專業(yè)—分工”的角度看待任何一門基礎(chǔ)教育的學(xué)科課程，而是要在“歷史—現(xiàn)實—未來”的時空坐標之下，直面現(xiàn)實和未來對學(xué)生素養(yǎng)發(fā)展的新需要，重申學(xué)科育人。對于物理學(xué)科教育而言，就是要回到“物理教育的人文本質(zhì)”這一命題[15]。這是由物理學(xué)獨特的育人價值所決定的，正如研究業(yè)已指出的，物理學(xué)科具有“認識物理世界，破除迷信教條的認知價值;掌握科學(xué)方法，訓(xùn)練科學(xué)思維的發(fā)展價值;培育科學(xué)精神，激勵創(chuàng)新創(chuàng)造的精神價值;增進審美情趣，陶冶美好心靈的審美價值”[16]。這些育人價值的教育實現(xiàn)可以使學(xué)生獲得唯有經(jīng)過物理學(xué)習(xí)才能獲得的獨特經(jīng)驗，進而轉(zhuǎn)化為他們不可剝離的主體性人文素養(yǎng)。如是，以物理學(xué)科為載體而育人的物理教育才能落到實處。這一點與國際科學(xué)教育目標的轉(zhuǎn)向是相契合的，“科學(xué)不再僅僅被看成是一系列的知識，而是了解世界的方式（a way of knowing the world）”，科學(xué)教育的重要性是“出于受教育者認識論上的需要，這種認識論能夠擴展到受教育者的日常生活以及未來生活之中”[17]。也是從這一點上，筆者不認同對學(xué)科教育“工程性”學(xué)科屬性的判斷[18]。

3.3走向物理學(xué)科教育學(xué)的路徑遐思

在正面回答了物理學(xué)科何以育人的問題之后，就坐實了物理學(xué)科教育學(xué)建構(gòu)的邏輯起點，但囿于物理學(xué)科教育基礎(chǔ)的“不成熟”，從物理學(xué)科走向物理學(xué)科教育學(xué)的任務(wù)依然艱難繁復(fù)，已有的“物理教育思想史研究”和“回歸物理教學(xué)實踐”[13]等取向，確為促進物理學(xué)科教育學(xué)的建構(gòu)提供了啟發(fā)與思想資源。在此基礎(chǔ)上，教師需要思考還可以做些什么？

第一，無論是理論界還是實踐界，都應(yīng)積極直面物理學(xué)科教育學(xué)的“不成熟性”，與其徒勞空想構(gòu)筑龐大的學(xué)科大廈，不如以物理人特有的實干品質(zhì)和求是精神，在“微小”處以專業(yè)精神“做具體的事”，對中學(xué)物理學(xué)科內(nèi)容、方法、思想、精神和審美因素等展開細致入微的分析與探究，以此來切入到物理學(xué)科教育研究，經(jīng)多重積累后再進行綜合提煉，或可以做出真的東西來，正所謂見微知著。第二，對物理學(xué)科研究與物理學(xué)科教育的多維審度之中亦可看出，體現(xiàn)物理學(xué)科特征的物理學(xué)科教育研究所需要的多學(xué)科、跨學(xué)科研究對研究者自身的知識結(jié)構(gòu)要求頗高。就筆者自身的實踐而言，由于興趣使然，在研究中往往引述諸如美學(xué)、科學(xué)哲學(xué)等其他學(xué)科的知識，但由于這些領(lǐng)域已是經(jīng)歷了學(xué)術(shù)建制所形成的專門知識，未經(jīng)專門、系統(tǒng)的學(xué)習(xí)總會出現(xiàn)捉襟見肘之感，更談不上將其與物理學(xué)科教育的深度融合了，甚至由于顧此失彼、厚此薄彼所產(chǎn)生的常識性錯誤也時有發(fā)生。因此，欲想做好物理學(xué)科教育學(xué)研究，“額外”的系統(tǒng)性學(xué)習(xí)必不可少，非下工夫不可。當然，這些想法未必成熟，故曰遐思。

參考文獻

[1] 馬亞鵬.重力與萬有引力關(guān)系的及其對中學(xué)物理教學(xué)的啟示[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2013（6）：50-52.

[2] 中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標準（2017年版2020年修訂）[S].北京：人民教育出版社，2020：1.

[3] 郭元祥.論學(xué)科育人的邏輯起點、內(nèi)在條件與實踐訴求[J].教育研究，2020（4）：4-15.

[4] 鐘錫華.為提高大學(xué)物理教學(xué)的學(xué)術(shù)水平而努力[J].大學(xué)物理，2018（6）：1-6.

[5] 馬亞鵬.中學(xué)物理教學(xué)學(xué)術(shù)能力研究[J].天津師范大學(xué)學(xué)報（基礎(chǔ)教育版），2019（4）：46-50.

[6] 馬亞鵬，趙堅，楊威虎.弄懂新課程標準做實物理課教學(xué)——《普通高中物理課程標準（2017年版）》的特點分析與實施原則[J].物理教學(xué)，2018（5）：2-5.

[7] 陳剛.物理學(xué)習(xí)與教學(xué)論[M].上海：華東師范大學(xué)出版社，2019：152.

[8] 北京物理學(xué)會高中物理專題組.高中物理教學(xué)深層研究[M].北京：首都師范大學(xué)出版社，2013：112.

[9] 邢紅軍.物理教學(xué)論[M].北京：北京大學(xué)出版社，2015：268.

[10] 喬際平.物理學(xué)科教育學(xué)[M].北京：首都師范大學(xué)出版社，2020：3-4.

[11] 馬亞鵬.我的恩師王較過先生[J].師道，2017（9）：6-9.

[12] 馬亞鵬.建構(gòu)符合物理學(xué)科特點的物理教育學(xué)體系——感念喬際平先生之物理教育思想[J].師道，2015（2）：50-52.

[13] 胡揚洋.我國學(xué)科教育學(xué)的沉浮與啟示[J].中國教育科學(xué)，2016（1）：183-197.

[14] 尤西林.人文科學(xué)導(dǎo)論[M].北京：高等教育出版社，2002：6-7.

[15] 馬亞鵬.物理教育的人文本質(zhì)[J].基礎(chǔ)教育，2013（4）：28-33.

[16] 馬亞鵬.中學(xué)物理教育教學(xué)問題研究[M].西安：陜西師范大學(xué)出版社，2020：13-15.

[17] 朱晶.科學(xué)教育中的知識、方法與信念——基于科學(xué)哲學(xué)的考察[J].華東師范大學(xué)學(xué)報（教育科學(xué)版），2020（7）：106-116.

[18] 張奠宙.學(xué)科教育：教育發(fā)展的一個戰(zhàn)略重點[J].教育科學(xué)研究，2011（8）：5-9.

AbstractThere is a complex relationship between physics disciplinary research and physics disciplinary education.In reviewing this relationship from a multidisciplinary and interdisciplinary perspective such as physics，curriculum theory，learning theory，teaching theory and education，it is clear that physics disciplinary research is the basis of physics disciplinary education.Physics disciplinary research support the selection of physics courses content andphysics，whichcan disciplinary adjust，simplify and optimize physics teaching.Besides，physics disciplinary research combining students′ physical and mental development characteristics is an inevitable way to promote the unity of subject logic and psychological logic.Physics disciplinary research in physics disciplinary education is led and restricted by educational values，but it also has a broader scope.To this end，middle schools′physics disciplinary research needs to rise to physics disciplinary education.

Keywordsphysics disciplinary research;physics disciplinary education;subject educational values;review

[責(zé)任編輯馬曉寧]