在“对话”中彰显物理课程的人文魅力

马亚鹏

传统的物理课程教学过于注重知识的传授，老师单向地以“独白”的方式向学生传递信息，学生以记录课堂笔记、习题演练等为主要方式接受信息，这种“灌输中心教学”忽视了学生思维的发展，也没能体现物理课程的人文教育功能，有“见物不见人”的倾向。事实上，课堂教学首先是由一系列的沟通活动构成的，在多样的沟通活动中，实现学生对知识的主动积极建构、发展学生的思维能力、形成学习共同体、实现他们的社会化发展。从这个意义上，包括物理课程在内的课堂教学都需要从“灌输中心教学”走向“对话中心教学”。本文具体阐述“对话”原理在物理课堂教学中的运用。

一、在“对话”中实现物理知识的建构

在以教师“独白”为主要方式的课堂教学中，学生尽管用心识记了课程内容，但学生在进入课堂学习之前并不是一块“白板”，而是在长期的学习和生活中建立了丰富的“前概念”。因前概念具有顽固性，单纯通过记忆概念的语词和定义并不能帮助学生正确理解概念的本质。研究表明，多样化的教学情境以及通过充分的交流使前概念暴露在课堂环境之中，是实现概念转变的一条有效途径。因此，在物理教学中，教师应当根据特定学生的特点，创设有益于发现问题的物理情境，引发学生的讨论，在这个过程中建构对知识的正确理解。

【案例1】“牛顿第一定律”课堂实录（片段）

（首先让学生阅读教科书，提出问题）

师：在认识“力和运动”关系的历程中，哪些科学家提出了自己的观点？

生：亚里士多德、伽利略、笛卡尔和牛顿。

师：亚里士多德提出的观点是什么？

生：亚氏认为，必须有力作用在物体上，物体才能运动；没有力的作用，物体就要静止在一个地方。

师：亚氏提出自己观点的依据是什么呢？

生：生活经验，比如我用力推一下放在桌面上的文具盒，文具盒发生运动，停止用力，文具盒停了下来。（边回答边演示）

师：很好！这个观点和我们的生活经验是一致的，因此绵延了一千多年，后来伽利略提出了自己的观点，他是怎么想的呢？

生：伽利略首先认识到小球沿着斜面向下运动时速度增大，向上运动时速度减小，由此他得出小球在水平面上运动，物体的速度将不增不减。可他发现实际情况并不是这样的，而是速度逐渐减小，直到停止。他认为这是因为阻力的作用，由此他猜想，如果没有阻力，球将永远运动下去。

师：伽利略是如何证明自己的猜想的呢？

生：通过斜面实验。

师：伽利略的斜面实验是怎样进行的？

生：让小球从一个斜面从静止状态开始向下运动，小球将滚上另一个斜面，如果没有摩擦，小球将上升到原来的高度。减小第二个斜面的倾角，小球在斜面上仍将达到同一高度，但这时它要运动得远些。继续减小第二个斜面的倾角，球到达同一高度时就会离得更远。若将第二个斜面放平，球将永远运动下去。

师：在斜面实验中，伽利略得出了什么结论？

生：力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动的原因。

师：伽利略的斜面实验中，认为没有摩擦时，小球将上升到原来的高度，这个实验能实现吗？

生：不能，摩擦是不可避免的。

师：嗯，伽利略的斜面实验，也叫理想实验。它是“思想上的实验”，它是在真实的科学实验的基础上，抓住主要因素，对实际物理过程进行的科学抽象，是一种逻辑推理的思维过程和理论研究的重要方法。正是利用伽利略的斜面实验所使用的推理方式，才使得人们拨开了阻力的迷雾，真正认识到亚里士多德观点的谬误之处，建立了正确的力与运动关系的认识……

【评述】牛顿第一定律教学向来是一个难点，本案例一改以往讲授式的教学方式，首先引导学生带着问题阅读教科书，然后在教师一系列问题的引导下，认识牛顿第一定律建立的过程，尤其是对伽利略理想斜面实验的详细探讨，让学生彻底意识到亚里士多德“力是维持物体运动的原因”的观点的错误之处，有效克服了前概念对习得新知识的影响。

二、在“对话”中体会物理思想方法的奥妙

物理学是探讨物质结构和运动基本规律的科学，在物理学发展的历程之中，科学思想方法的地位举足轻重，科学思想方法也是科学文化的重要组成部分。物理教学不能无视这些文化成果，更不能使科学思想方法和科学家富有真知灼见的发现过程被严密的逻辑体系和繁复的公式运算所遮蔽。教学中，要尽可能地引导学生通过讨论乃至争论，帮助学生认知、理解、体会物理思想方法的奥秘。

【案例2】“追寻守恒量”课堂实录（片段）

师：在研究守恒规律的过程中，运动中的守恒量是什么呢？这曾经是一个非常重要而且引起强烈争论的问题。之所以要研究运动中的守恒量，是因为很多哲学家都坚信“运动不灭”，如著名的哲学家、科学家笛卡尔曾经说过，“物质有一个一定的量的运动，这个量从来不增加也不减少”。运动有恒的思想，早在伽利略的著作中就有所体现。我们来做一个实验。

演示：取一单摆，在单摆运动平面的后面放一张标记了水平线的纸，将摆球拉至水平线所示的位置释放，学生观察摆球的运动。

师：请同学们分析一下摆球的运动？

生：（描述现象）小球由静止向下摆动，越来越快，到最低点后向上摆动，速度减小。如此往复。

师：大家有没有注意到一个现象，小球摆动到左边的最高点B和释放点A好像在同一水平线上。

生：好像是。

师：我们看一个慢镜头。

播放视频：播放单摆运动的频闪视频。

师：从视频中，我们有什么启发？

生：小球在运动中，高度降低、速度增大，速度减少、高度增加。摆动过程中的最高点与原来的高度相同。

师：嗯，正是在对摆球的研究过程中，伽利略得到了启示，设计了一个理想斜面实验。斜面实验我们在上一学期学习过，下面我们再请两位学生演示并讲解这个实验。endprint

演示：（学生演示并讲解）重温伽利略理想斜面实验。

师：这两个实验的共同特点是什么？

生：共同特点高度降低、速度增大；高度增加、速度减小；在没有阻力的条件下，还能回到原来的高度。

师：这个过程中，有没有一个量是守恒的呢？想一下，我们是怎样研究守恒的。

生：h+v守恒。

师：对不对呢？

生：这两个不能直接相加。

师：如果换成f（h）+f（v）=C，大家觉得如何？

生：可以，与高度有关的物理量和与速度有关的物理量之和保持不变。

师：嗯。这样就可以相加了，后来的物理学家把这个事实说成是“某个量是守恒的”，并把这个量叫做能量或能。

【评述】能量的概念是在人类追寻“运动中的守恒量是什么”的过程中发展起来的。守恒关系是自然中十分重要的关系，从中学开始加强学生对守恒关系的认识是有益的，因为它是极为重要的研究方向。案例通过伽利略当年对摆球的研究过程中得到启示设计的理想斜面实验，请两位学生演示、讲解这个实验同时总结这两个实验的共同特点。教师追问：这个过程中，有没有一个量是守恒的呢？学生从起初的“h+v守恒”讨论到f（h）+f（v）=C，即得到与高度有关的物理量和与速度有关的物理量之和保持不变。后来的物理学家把这个事实说成是“某个量是守恒的”，并把这个量叫做能量或能。

三、在“对话”中感悟“科学·技术·社会（STS）”之间的关系

STS（即科学、技术与社会）是20世纪六七十年代在欧美兴起的研究科学、技术与社会之间的相互关系的思潮。尽管学术界对STS的界定还存在着争议，但其代表了一种新的思维模式和价值观。STS研究的宗旨是“充分发挥科学技术的积极作用，克服科学技术的负面影响，使科学技术真正造福于人类”。然而在教学实践中，STS教学还停留在相关内容的介绍的层次上，这对学生而言实在是可有可无的教学环节，没能发挥其应有的价值。对STS议题的讨论可实现学生对科学、技术与社会关系的真正理解。

【案例3】“核能的利用”课堂实录（片段）

师：今天的“STS”专题研讨课。我们讨论一个议题——“核能的利用”，请大家根据课前检索的资料，对这个议题进行研讨。

师：我们要讨论的第一个问题是“核能与常规能源相比，具有哪些优势”？

生A：根据我查到的资料，核能有四个优点：①核原料提供的能量巨大，计算表明，1kg铀全部裂变释放的能量相对于2700t标准煤完全燃烧放出的能量；②核原料的储量丰富，铀在地壳中的平均含量比金、银更为丰富，不仅分布在岩石中，也蕴藏在海水、河水、湖水中；热核反应需要的燃料——氘，在海水中有着丰富的储量；③核燃料的运输和存储方便；④清洁卫生，对环境污染小。

师：看来核能的确有很多优点，那么我们利用核能的途径有哪些呢？

生B：我们组也查阅了一些材料，二战时期科学家研制了原子弹和氢弹，将核能应用于战争，加速了二战的结束。第二种利用核能的方式是建立核电站，据我所知，目前已经有40多个国家和地区建立了400多座核电站，发电量已占世界发电总量的17%以上。第三种利用核能的方式是可控的热核反应，不过目前没有很好的核燃料约束方法。

师：非常好。刚才B同学说到了核电站，我们大家都知道，2011年3月，日本福岛核电站发生了核泄漏事件，引发了国际社会的恐慌，人们认为核电站很不安全，大家对这个问题怎么看？

生C：我们专门查阅了相关的资料，其实核泄漏的可能性是极小的，核电站往往会设计4道安全屏障。（具体内容从略）

师：谢谢C同学精心准备的材料，核电站确实有着严格的安全措施，那么对于核反应后的核废料，通常是怎样处理的呢？

生D：我们组关注了这个问题，其实核废料的处理方法有多种，目前我国对核废料采用后处理技术，即从用过的核燃料中回收铀、钚等。对一些中、低放射性废物进行沥青固化或水泥固化后，埋藏在地下浅层废料库；对高放射性废料采用玻璃固化后，埋藏在深层废料库。

师：巨大的核能既能造福于人类，也有一些潜在的危险。如果大家是未来的核物理科学家，你们认为应该怎样利用核能呢？

生：……

【评述】案例以“议题”的形式开展STS教育，通过学生课前查阅资料之后，在教师的主持之下，进行交流和讨论，使教科书上的一小段阅读材料，在师生共同的教学创生中，发挥了很好的教育价值。学生通过对话、协作和研讨，认识了核能利用的历史、现状、安全性、核废料的处理以及科学家的社会责任等，使学生了解科学技术的高度发展引起的社会问题以及公众应对这些问题的方式，实现了物理课程三维教学目标的统一。

（作者单位：宁夏银川市第九中学）endprint