物理科学方法教育的启蒙价值＊

申 洁

（苏州市振华中学 江苏 苏州 215006）

1 启蒙的含义与物理教育的启蒙意义

《辞海》界定，“启蒙，开发蒙昧.使初学者得到基本的、入门的知识.亦指通过宣传教育，使后进者接受新思想、新事物.”［1］英文中“启蒙”（Enlightment）的含义是阐明、澄清、照亮，给人启发和启示.美国心理学家卡伦·荷妮指出：“你无需——事实上也不能教会一粒橡籽长成橡树，但是如果给橡籽一个机会，它内在的潜能就会长成一棵橡树.同样，只要给予人类个体一个机会，他就能发挥出特殊的人类潜能来.”［2］启蒙的意义在于开启智慧，运用理性，其实质不是为了给予知识和传授真理，而是启发人们思考，交流思考的方法或心得，在交流中提高人们的自由思辨能力，以获得思维的创新和思想的升华.

处于生理及心理成长期的中学生，普遍对外界新事物敏感、好奇心强，但尚未形成自己的思维定势，可塑性强.在接触物理学之前，他们已经在日常生活中日积月累形成了一些关于客观物质世界的各种认识.这些认识，有些是对教学中所要建立的知识体系有帮助并能纳入其原有知识体系的，有些则是对教学起到阻碍作用，对物理科学还缺乏本质理解的片面认识.中学生的这些认知特点影响着其今后的学习及人生的发展，由此，如何引导学生形成科学思维就具有重要的意义.如果说中学物理教育的整个阶段是中学生形式逻辑思维演变的过程期，是从具体到抽象的思维完善过渡期，也是从经验向理论提升的发展期，那么，就初中物理教育而言，这阶段的学习既是以后物理科学知识学习的基础阶段，也是形成科学思维的萌芽阶段，更是对其终身世界观和价值观产生影响的启蒙阶段.

因此，中学物理教育的意义在于启蒙，它包含了物理学知识的启蒙，物理学方法的启蒙，物理学思想的启蒙［3］.其中，物理学方法的启蒙尤为重要，其意义重在启迪学生的理性思维，使其具有自觉运用理性的意识和勇气，能够进行独立性思考，批判性评价，能够创新思维，解决各种挑战性问题.

2 物理科学方法教育的价值

2.1 科学方法是最有价值的知识

法国哲学家笛卡儿认为，“最有价值的知识，是关于方法的知识.”科学发展史告诉我们，建立新概念，提出新定律，发现新事物必然存在方法.1930年，波特和贝克发现从铍中发射出一种穿透力很强的中性射线，他们以为是γ射线，未加理会.约里奥·居里夫妇于1931年用这种射线轰击石腊，发现能打出强质子束，但他们徘徊在“铍射线”的边缘，失去了发现中子的机会.查德威克察觉到这种射线很可能是由中性粒子组成的，经过反复实验及粒子质量的估算，终于发现了中子.查德威克的成功在于他运用了比较的方法，抓住了新射线与γ射线及“铍射线”的本质区别，所以有了新发现［4］.

古人云：“授之以鱼，更授之以渔.”后人经常引申为教人知识，不如教人学会得到知识的方法.教育自身的局限决定了学生在学校所能学到的知识是有限的，而明白新知识，掌握新技术，没有科学方法的灵活运用是难以实现的.没有科学方法，不仅知识难以构建，技能也难以提高.没有科学思想方法作为统领，知识可能是一盘散沙，能力形成也可能是一句空话.可以说，科学方法是联系知识和能力的桥梁，是能力形成的核心，是收获智慧的有效途径.

2.2 物理科学方法教育的价值

物理科学方法的广义理解极其丰富，而狭义的物理科学方法主要指研究物理学的基本方法.物理科学方法不仅适用于自然科学研究，也适用于其他科学技术领域，并且包括生活领域和工作领域，普遍存在于人的各种思维活动中，是人们生存不可缺少的基本科学素养.

在众多的科学方法中，物理科学方法具有基本的意义.巴甫洛夫认为，“搞科学研究时的头等重要任务乃是制定研究方法.”从这个意义上说，通过物理教学活动实施科学方法教育，启迪学生的理性思维，教给学生发现问题、分析问题和解决问题的科学方法，是学校教育给予学生的最有价值的知识，最具生命活力的教育成果，也是学生离开学校后学习、生活和工作的有力工具，学生在物理教学过程中受到的科学方法教育将使其终身受益［5］.

《物理课程标准》明确指出：“物理课程应改变过分强调知识传承的倾向，让学生经历科学探究过程，学习科学研究方法，培养学生的探索精神、实践能力以及创新意识.”由此可见，物理教学不仅要教给学生基本的科学知识，更重要的是要教给学生具有普遍应用价值的科学方法.科学方法教育对于培养学生的科学品质，培养学生的创造性思维和探索能力是其他方面的教育所不可替代的［6］.

3 物理科学方法教育的启蒙价值

3.1 探究兴趣的激发

法国著名启蒙思想家、教育家卢梭说过，“问题不在于教他各种学问，而在于培养他有爱好学问的兴趣，而且在这种兴趣充分增长起来的时候，教他以研究学问的方法.毫无疑问，这是所有一切良好教育的一个基本原则.”［7］从心理学角度看，当人们对某件事物产生浓厚兴趣时，会主动去求知、探索和实践，在求知与探索的过程中产生愉快情绪和体验，这种体验越丰富，兴趣会越浓厚，求知与探索的自觉性与自主性就越强.学生如果掌握了科学方法，就能快捷有效地获取物理知识，得到科学探究兴趣的满足，而激发探究兴趣就是对学生“接受新事物、新思想”的早期启蒙.

以“转换法”的应用为例，“转换”是为了让物理实验效果显性而直观，有利于学生观察物理现象，感悟物理原理，激发深层次的物理学习兴趣.在进行“声音的响度”教学时，教师先直接用鼓棒敲击鼓面发声，再用不同大小的力敲击鼓面，学生听到了不同响度的鼓声，但不能看出鼓面的振动情况，这时教师在鼓面上放一些彩色的纸屑，用大小不同的力再次敲击鼓面发声，彩色纸屑在鼓面上跳动的情景吸引了学生的眼球，激发了他们的兴趣.通过观察纸屑跳动的现象，学生不仅知道了发声体发声时振幅大小对于响度的影响，也明白了“转换法”的意义.

以此为切入口，可继续设置问题情境激发学生探究“音调与频率关系”的兴趣.教师设问：“音叉发声的音调可能与音叉振动快慢——频率有关，但音叉发声时的振动快慢情况并不能直观看出，怎样显示呢？”因为知道了“转换法”，有学生就说，“可用乒乓球靠近发出不同音调的音叉，看乒乓球‘被振动’后振动的快慢情况……”教师当场用乒乓球做了实验，学生看到乒乓球“被振动”的现象与他们设计的方法相符合时，非常高兴.又有学生提出用气球替代乒乓球，还有学生说用泡沫小球也行……在学生体会方法应用和感受教师给予方法引导的激励氛围中，学生对问题探究的兴趣增强了.

在后续的学习过程中，学生会自觉运用“转换法”去研究相关物理问题.比如，研究“分子在做永不停息的无规则运动”时，由于分子不能用肉眼直接看见，学生想到可以通过观察或感觉扩散现象认识和理解它；电流看不见、摸不着，可以通过电流的各种效应判断它的存在；磁场看不见、摸不着，可以通过小磁针指向或偏转以及与其他磁场的效应判断它的存在，等等.

实际上，通过科学方法教育，可以形成一种借助于方法获取知识的心理能量，使学生容易领会知识和掌握规律，及时产生问题敏感性，找到解决问题的有效途径，在解决问题的过程中得到心理满足和科学探究兴趣的进一步激发，由此获得认识和接受新事物的内在动力.

3.2 理性思维的培养

理性思维是建立在证据和逻辑推理基础上的思维方式，是一种有明确思维方向和充分思维依据，能对事物或问题进行观察比较，分析综合，抽象与概括的一种思维活动.当年多数物理学家认为应对麦克斯韦理论按牛顿力学原理进行修改.爱因斯坦却以自己的理性直觉认为，为保持物理学定律在逻辑上的一致性和麦克斯韦电磁理论的有效性，必须对以牛顿力学为基础的相对性原理做出修改；经过10年努力，狭义相对论诞生了［8］.

传统的物理教学非常注重知识积累与迁移以及再现，评价标准也相应地体现这种特征，这无形中忽略了学生的主体精神，久而久之导致学生理性思维的缺失.然而，现代社会界定的一个真正受过教育的人，应该是一个富有理性并能进行理性思维的人，不经训练无以产生理性思维.对学生进行物理科学方法教育，培养其理性思维是物理教学的必然选择.

基于物理实验现象的观察、数据的分析、概念的抽象与概括、规律的总结与应用，物理实验活动过程蕴涵有丰富的科学理性思维内容，非常有利于学生理性思维的培养.如“控制变量法”是中学物理实验常用的科学方法.教师在教学过程中针对性地让学生思考“为什么要控制变量，如何确定变量，如何控制变量”就是理性思维的启蒙.又如，对于实验数据的收集与处理，教师可以设问：“为什么要多测几次实验数据？多测几次实验数据对于不同的实验，实验意义一样吗？”这样的问题看上去简单，其实对于启发学生的理性思维是有益的.如果学生对看似简单的“为什么”缺乏思考，而教师又疏于引导，天长日久，理性思维是不可能形成的.

康德在《什么是启蒙运动》中指出，“任何一个个人要从几乎已经成为自己天性的那种不成熟状态之中奋斗出来，都是很艰难的……，就只有很少数的人才能通过自己精神的奋斗而摆脱不成熟的状态，并且从而迈出切实的步伐来.”［9］借用此番阐述，不难理解物理科学方法教育对于学生科学理性的启蒙何其重要.

3.3 批判精神的倡导

批判精神是指善于独立思考，不受暗示干扰，善于发现问题，提出质疑，善于客观地考虑正、反两方面的论据，提出和检查各种假设、计划或方案的系列思维活动及意识.法国后现代主义哲学家福柯在“何为启蒙”一文中指出，启蒙“应被看作是态度、‘气质’、哲学生活”.这种哲学气质在于，“对我们之所说、所思进行批判.”［10］物理学几乎每一个重大发现都表明，批判和质疑精神是打开未知科学大门的钥匙.伽利略研究落体运动的科学思想和方法就是在继承和批判前人，特别是继承和批判亚里士多德关于落体运动理论的基础上发展起来的.

当下物理教学普遍存在的现状是，多数学生倾向于接受已有的结论，较少去追究知识的来源和对课本或权威提出质疑.这种被动的思维习惯限制了学生主动学习意识的形成，造成了深入学习动力的缺乏.教学实践中也发现，一些学习成绩优秀的学生具备较强的批判性意识及独立思维能力，正是这种自身具有的批判精神造就了他们思维的独立性，赋于他们学习的自信与主见，形成了学习的耐力与内需动力.因此，有必要在物理教学过程中培养学生的质疑性思维，倡导无畏的批判精神，让学生在对待任何事情和问题上都保持思维的灵动，使他们真正获得科学精神的启发.

物理教学过程中渗透物理科学方法教育，倡导批判与质疑精神是一个教与学相辅相成，由感性到理性的逐渐变化过程.除了要求学生学会运用分析、归纳、演绎、比较、假设、反证等一般的解答问题的方法外，通过教学活动强化一些特殊的科学思维方法，如模型法、类比法、等效法、守恒法、转换法等，更有利于学生获得思维的顿悟与突破，形成质疑与批判的精神品质.例如，“研究串联电阻特点”的教学过程中，教师以“两个电阻串联”为研究对象，启发学生思考等效的意义，当学生意识到运用一个电阻可以替代两个电阻串联的效果时，“等效”就不难理解了.当教师提出能否用一个“电阻箱”替代某一个电阻时，有学生指出“电阻箱”就是若干电阻串联的等效电阻，而不是一个独立的电阻.学生这样思考的过程呈现出的就是批判性思维的雏形.

笔者在美国波特兰杰克森中学考察时，关注了该校8年级学生学习“机械能转化与守恒”内容所完成的相关作业，确切地说是学生的“创意作品”，学生将“能量转化与守恒”的思想及方法落实在他的“过山车”作品的制作上.每一件作品都有相对应的说明书，对所用材料特点及使用模型的步骤有具体交代；尤其对于所用材料，特别强调了环保性.这显示了学生对模型法、守恒法、转换法、比较法等物理科学方法的一种实践层面的批判性解读，某种程度上也反映了美国学校教育渗透物理科学方法教育的启蒙意义所在.

3.4 独立思想的形成

独立思想意味着个人思维体系的成熟与完善，外界的变化不易影响和控制个体进行独立的思维.爱因斯坦认为，“发展独立思考和独立判断的一般能力，应当始终放在首位.如果一个人掌握了他的学科的基础理论，并且学会了独立思考和工作，他必定会找到自己的道路，而且比起那种主要以获得细节知识为其培训内容的人来，他一定会更好地适应进步和变化.”［11］这一方面说明了知识与能力的密切关系，另一方面特别强调了独立思想的重要.

如果一个学生思想是独立的，他就不会单纯死记硬背书本内容，不会人云亦云，也不会因为应试的一点成绩而沾沾自喜.因为具有了独立思想，他懂得运用科学方法去分析问题的多方面因素、多角度背景及深层次原因，能够理性地理解各种价值及自我定位，直接说，就是能明辨是非对错，明白自己的目标与作为.对于中学生，思想独立是值得倡导和需要进行培养的，这是影响其发展的重要精神素质，任何时代和社会都希望有更多的思想独立者去推动人类文明的进程.

物理科学方法教育是提高学生科学素质，培养创新意识和创新人才的基础.学生在接受科学方法教育的过程中，作为独立的个体能够形成自己解决问题的科学方法体系，并能伴随知识的积累和发展相应地调整方法体系，这无疑就是创新，也是独立思想形成的体现.如有些学生在理解“建模”物理思想方法的基础上，能够设计和构建自己领悟的“电路”模型，用自己的方法掌握电路连接的基本方式，而不是完全按照书本和教师所教授的方法理解和设计电路；又如，学生在“制作测力计”的活动中，不同学生构建的测力计模型不一样，值得教师欣喜的是，学生制作的测力计并不是实验室用测力计造型的简单模仿，而是每个学生独立的“模型”和“转换”思想的体现，“模型”的与众不同就是“创新”.我们不妨认为，学生这种独立思想的形成与科学方法教育的渗透和影响是密切相关的.

由此可见，关注物理科学方法教育与学生独立思考能力的培养，关心学生独立思想的形成应成为物理教育的信念基础.

4 结语

作为科学方法教育的启蒙，其功效是双向的，不仅是被启蒙者——学生能受益，启蒙者——教师也能有所获，这两者地位是对等的.物理科学方法教育是一个值得探索的永恒课题，只要物理教育存在，物理科学方法教育的启蒙价值也就值得思考.

1 夏征农，陈至立.辞海（第六版）.上海：上海辞书出版社，2009

2 （美）卡伦·荷妮著.陈收，等译.神经症与人的成长.北京：国际文化出版社，2001

3 许耀刚.物理启蒙教育的一部好教材.课程·教材·教法 ，1995（7）

4 张宪魁，李晓林，阴瑞华.物理学方法论.杭州：浙江教育出版社，2007

5 徐志长.高中物理科学方法教育的研究.课程·教材·教法 ，2002（6）

6 廖伯琴，张大昌.物理课程标准（实验稿）解读.武汉：湖北教育出版社，2002

7 （法）卢梭著.李平沤译.爱弥儿 论教育.北京：商务印书馆，1978

8 邢红军.论物理教育中的直觉思维及其对教学的启示.课程·教材·教法，2004（4）

9 （德）康德著.何兆武译.历史理性批判文集.北京：商务印书馆，1990

10 杜小真编.福柯集.上海：上海远东出版社，2003

11 许良英，赵中立，张宣三编译.爱因斯坦文集（第三卷）.北京：商务印书馆，2009