摭谈物理学科德育的教学价值

摘 要：物理学科德育不仅仅是爱国主义和理想主义教育，要弘扬科学理性以形成培养学生的世界观，探寻方法论与审美价值对学生成长的意义。

关键词：学科德育；世界观；审美教育

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2015）10-0008-4

物理学科与德育如何实现融合与创新，是物理教师践行“立德树人”使命所必须面临的课题。笔者以为，构建学科德育体系，准确探寻物理教学内容的德育生长点，以课堂作为实施学科德育的主要文化场，让课堂教学不仅仅是传授知识、培养能力，而且能彰显学科德育的亲和力与感染力，将社会主义核心价值观融入到教学之中，引导学生树立科学的世界观、人生观、价值观。这样，一定会增强物理学科德育教学的针对性和实效性，从教学艺术视角来看也是润物无声，浑然天成。

1 在物理教学中进行爱国主义与理想主义教育

1.1 发掘古代中国在物理学上的杰出贡献，增强学生民族自尊心和自豪感

作为世界文明发祥地之一，我国古代在物理学理论和实践上的辉煌成就是有目共睹的。著作类《墨经》《考工记》《天工开物》《论衡》《梦溪笔谈》《齐民要术》《太平广记》中有关科学技术的论述，在当时的世界处于遥遥领先的地位。实践上看，从春秋时期的“立表测影”的天文授时到东汉张衡《浑天仪图》，从《墨经》中的“光的直线传播、小孔成像”到明代方以智《物理小识》中的“色散现象”，从东汉王充《论衡》中的“顿牟掇芥”到宋代沈括的《梦溪笔谈》中测定地磁偏角……在物理科技方面，还有圭表、漏刻、浑天仪、候风地动仪、孔明灯、火箭、船闸、石拱桥等等，在当时都是遥遥领先世界各国。英国著名科学史家李约瑟博士，在他的《中国科学技术史》一书中，曾列举了中国向西方传播机械和其他技术达26项之多。教学中结合教材相关教学模块穿插学习这些内容，不仅可以激发学生学习物理的兴趣，还能使学生了解祖国灿烂辉煌的文化，树立民族自信心和自豪感。

1.2 探寻现代中国科学技术的飞速发展，激发学生爱国的荣誉感和尊严感

应当承认，在近代中国，科技确实远远落后于西方发达国家，但中国矢志砥砺，发奋图强，几十年来科技发展迅速。例如，人造卫星的发射与回收，原子弹、氢弹、洲际导弹的实验成功，正负电子对撞机的建成，三峡水电事业、核能的和平利用等，都曾为世界瞩目。仅以2013年为例，中国科学标志性工作有：一是“神舟十号”飞船和“天宫一号”交会对接；二是“嫦娥三号”携带的“玉兔”月球车顺利登陆月球，标志着中国首次在地球外软着陆成功，这也是人类时隔37年再次在月球表面展开探测工作；三是清华大学薛其坤院士领衔的团队成功观测到诺奖级的科研成果的“量子反常霍尔效应”；四是中科大青年物理学家潘建伟院士的团队测出量子纠缠的速度下限，其比光速高四个数量级；五是中科大史保森教授领导的研究小组在国际上首次实现了携带轨道角动量、具有空间结构的单光子脉冲在冷原子系综中的存储与释放，迈出了基于高维量子中继器实现远距离大信息量量子信息传输的关键一步；六是复旦大学微电子学院张卫教授团队研发出世界第一个半浮栅晶体管（SFGT），标志我国微电子器件领域首次领跑世界。教师如果把现代科学家工作成就融于物理学科教学中，既增强学生的现代科技意识，也引导学生热爱祖国，忠于理想，激发献身于科学研究的崇高感情。

1.3 理解科学家的创造价值及人格魅力，形成求真求是的人生观与世界观

源远流长的物理长河中，蕴藏着许多精彩动人的物理问题和追求真理的感人事迹。通过课堂教学巧妙设计，会强烈诱导出学生学习物理的兴趣。譬如，伽利略与比萨斜塔实验，牛顿与苹果落地的传说，爱因斯坦与追光理想实验等，恰似一座座神秘的迷宫，将会强烈地吸引同学们去探索物理世界的奥妙。开普勒为天文观测的8'误差对天空立法，傅科摆实验与地球自转、英国皇家学会悬赏征文与惠更斯的碰撞理论，永动机与能的转化和守恒定律，泊松亮斑与菲涅耳的光的衍射理论的戏剧效果故事……不仅使同学们增长了知识，更能激发他们的学习兴趣。而近代我国物理学家钱三强，“两弹元勋”邓稼先与爱国科家钱学森，他们都是放弃国外优越的生活和工作条件，毅然返回祖国，为我国核工业的发展做出了巨大的贡献。优秀光学家蒋筑英、蔡祖泉，为发展我国光学事业，填补电光源空白而艰苦创业的事迹，以及近年来从“神舟” 系列宇宙飞船的发射成功，从“嫦娥1号”到“天宫一号”，航天员王亚伟“太空授课”，无疑将激励同学们奋发学习，树立振兴中华、开创未来的崇高理想和为真理奋斗的伟大志向。

2 在物理教学中进行辨证唯物主义教育

中学物理中的每一个概念、原理、定律、公式等，无不包含着辩证唯物主义思想的世界观和方法论，充分利用教材的这一特点，加以渗透，使学生初步了解和掌握一些辩证唯物主义观点，不仅能使学生形成辩证唯物主义世界观和方法论，而且也对解决物理问题增进了认识，提供了方法。

2.1 运动发展的观点

中学物理学科教学中的物理概念，其形成、判断、推理都有自身的矛盾，也是运动和发展的。如标量与矢量，匀速与变速，直线和曲线，粒子和波等处于矛盾的形态中，而这种矛盾恰为解决矛盾，提供了一个过渡和桥梁作用。从另一角度来说，人类对客观物质世界的认识也是一个运动和发展的过程，如对光的本性探求过程，先是从牛顿的微粒说到惠更斯的波动说，直到麦克斯韦波的电磁说的伟大构想为赫兹实验所证实，忽又被光电效应实验证实光具有粒子性，光的波动性和粒子性的和谐统一更丰富了人类对物质的认识。

2.2 对立统一的特点

中学教学中的对立统一关系处处可见，如“常量与变量”“合成与分解”“运动和静止”“转化与守恒”“有限和无限”“动态和静态”等。在解释单个光子行为时表现为光的粒子性，而大量光子的行为则表现为光的波动性；在解释交流电的热效应和做功问题时，交流电的有效值是等同于直流电来考虑的；在处理热运动的动态平衡问题时，是把每一过程都当成准静态过程来处理；在求解曲线问题平抛运动时，往往是把它分解为两个方向上的直线运动来处理，这些方法都是对立统一的观点在物理中具体运用。

2.3 普遍联系观点

任何一个物理实际问题内部的诸因素都是相互联系的。例如，在机械能守恒定律中动能和势能是可以相互转化的；物体的运动轨迹是由物体的受力情况和初始状态共同决定的；物体是否做圆周运动中的合外力与向心力是相互牵制的；分子无规则热运动中的引力和斥力是同时存在的；奥斯特的电流的磁效应实验和法拉第电磁感应实验说明电和磁是相互联系的，而相互转化又需要一定条件的，等等。都毫无例外地说明了事物是普遍联系而又相互制约的。

2.4 量变质变观点

自然界一切事物发展变化的过程，都会经历量变到质变的过程。例如，以“牛顿人造卫星原理图”讲解为例，物体速度不太大水平抛出时，在平抛运动尺度范围内，地面可以看作是水平面，重力加速度的方向始终垂直于水平面，而平抛初速度越来越大时，落地点则一次比一次远。此时已不能看成是理想的平抛运动了，不仅如此，当速度足够大时，物体就不会落到地球上来，而是绕地球旋转，完成了量变到质变的积累，成为一颗绕地球运动的人造地球卫星。由此延伸出对环绕速度、脱离速度与逃逸速度等概念的认识。物理学此类事例不胜枚举，如物态变化的熔点、沸点，弹簧的弹性限度、最大静摩擦力、光电效应中的极限频率、核裂变中临界质量与临界体积，等等。无不说明物理变化中所蕴藏的量变质变规律，也辩证说明了量变与质变相互依存和相互渗透的联系。

此外，物理的思想和方法也随处闪耀着唯物主义辩证法。如在处理选择题一般性问题时可用极限推理法，它就是将矛盾的普遍性寓于特殊性之中；在处理波的传播周期性和双向性问题时，它是一分为二思想的具体体现；而课堂教学中突出重点，突破难点，就是抓事物主要矛盾的主要方面等等。在物理思维方法上，分析与综合，从一般到特殊的演绎和从特殊到一般的归纳，收敛思维与发散思维，动态思维与静态思维，整体分析与隔离分析等，都是辩证法在物理问题中的具体体现。

3 在物理教学中进行品格意志磨炼的道德教育

物理首先是一门实事求是、讲究实践的实验科学。学生在物理实验中面对实践问题要求与他人团结合作，讲究与他人沟通的技巧，从而学会关心，学会合作，这是现代科技人才所必备的个性品质。同时，学生对实验现象的分析，数据的分析和处理以及对结论的推理形成能力，会铸成学生尊重科学、实事求是的科学作风。

物理其次是一门体系严谨、结构紧密的论证科学。其概念定义的严谨使人心悦诚服，规律定理的论证科学使人坚信不移，物理科学的真理性的探寻过程正展现了科学家的锐意进取和百折不挠的科学精神。现代科学人生何尝不是如此，真诚、正直、严谨、求实，正是我们立身处世的基石。即使细微到物理问题解题过程中的“大胆假设，小心求证”思想，也成为我们分析问题、解决问题的指导思想之指南。

物理再次是一门务实求真、精益求精的精密科学。在物理推理中，容不得粗心大意，在科学计算中，来不得半点马虎。以学生分组物理实验教学为例，刻苦实验，培养的是勇于进取的科学作风、小组合作，形成的是协作研究的科学精神。即使如爱护仪器等细小之事，也是培养学生主人翁精神的具体表现。事实上，细致周到、认真负责是从事任何工作的成功者所必备的基本素质。

物理最后是一门循序渐进、逻辑性强的抽象科学。学习物理，攻克具有挑战性的问题，会逐渐铸就人们脚踏实地、顽强进取的探索精神，形成学生越挫越勇、百折不挠的坚强性格。焦耳30年400次实验为能量守恒定律奠基，牛顿苦等22年月地距离天文数据后发表万有引力定律。科学家发现物理学原理的过程，推动物理学发展的历史进程，尊重常识、遵循规律正是培养学生实事求是、严谨认真的科学态度，对学生未来人生观和世界观的形成有不可估量的教育作用。

可以这样说，学生学习物理，即使他工作以后很可能由于长期不接触物理，而把“物理知识都还给老师了”。但由于学习物理过程中领悟的物理精神、思想和方法，作为一种品格力量，却一直发挥着作用，会一直伴随学生一生，使其终生受益。从这个角度讲，物理是世界观也是方法论，更是一种人生态度。

4 在物理教学进行素质养成的审美教育

人的审美情趣是真与善、规律性与目的性的统一。物理之美是典型的科学之美。著名物理学家杨振宁认为，物理之美包括三个层级：现象之美，理论描述之美，理论架构之美。此语道出了由表面向深层逐渐认识物理之美的发展秩序。以落体运动规律为例，首先，落体运动是人人都可以观察到的物理现象，忽略阻力情况下，同高落体皆同时落地，让我们感受实验现象之美；其次，对落体运动进行理论研究，竟然发现自由落体遵循速度随时间均匀变化，且相等时间经过各段距离之比，等于从1开始的一系列奇数之比，这是更深一层的理论描述之美。任何学生第一次计算出这样的结果以后，不可能没有非常深刻的感受，这真的是妙不可言。可是仅有这个还不够，为什么会自由落体？为什么会有统一的加速度g？设问之后，学生通过牛顿定律来发掘其本质，探析其根源，则对物理规律有了更深层次的理解。这即是更高级的理论架构之美。

从另一方面来说，物理之美首先在于它的抽象逻辑美，在形形色色、纷繁复杂的表象下物理概念与规律抓住的是事物发展变化的本质规律，并用严谨、简洁的形式（ 概念、规律、公式等）表达出来，体现出令人折服的理性之美。物理的美还包括简洁美（精炼准确的物理规律、严谨简洁的物理公式）、奇异美（美轮美奂的物理模型、曲径通幽的思维方法）、图像美（线性和非线性、单调性与周期性的物理图像）等。此外，物理内涵的对称性（如单摆运动规律中周期变化对称与时间反演对称）、和谐性（如牛顿万有引力定律证明天上地上规律适用相同）、统一性（如麦克斯韦电磁统一方程组，准确预言出电磁波存在）和新颖性（一个接一个物理学“悖论”的出现，如著名的“麦克斯韦小妖”“外祖母悖论”等）等无不闪烁着迷人的风采。如果在物理教学中教师再辅之以得体的着装、潇洒的教态、丰富的情感、幽默的语言、优美的板书、迅速准确的演算、细致缜密的推理、先声夺人的引入、悬念悠悠的收尾，一定能展现出物理的无穷魅力。

应当承认，物理不象人文学科那样具有显性的德育价值，但只要我们准确把握物理的学科特点、深入探究学生的认知规律、广泛关注社会的发展动态，以强烈的责任感、使命感及孜孜不倦的敬业精神去充分挖掘教材中蕴含的精神、态度、思想、方法，并随时在教学中体现出来。此外，还可以根据课程标准制订的德育目标，联系物理教材内容和学生实际，从整体上把握知识结构，再根据德育目标来设计一个德育序列，形成一个较为完整、合理的德育架构，从宏观上保证德育的基本内容，微观上有计划、有目的地通过物理知识的传授，使学生受到世界观和方法论的教育，这样必定会实现物理学科德育融会贯通于日常课堂教学过程之中。

参考文献：

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（栏目编辑 赵保钢）