物理教学中显性科学方法教育研究①

刘霁华

(江苏省常州市教育科学研究院，江苏 常州 213001)



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物理教学中显性科学方法教育研究①

刘霁华

(江苏省常州市教育科学研究院，江苏 常州 213001)

本文分析了物理教学中科学方法教育存在的问题，探讨了科学方法的教育价值、显性科学方法教育的实施原则和理念策略，为一线教师的课堂实践提供参考，并交流了实践成效.

物理教学；显性方法教育；教育价值；实施原则；理念和策略

笛卡尔说过：“最有价值的知识，是关于方法的知识”.在物理教学中不仅要帮助学生掌握基本的学科知识，更重要的是帮助学生掌握具有普遍价值的科学方法.教给学生发现问题、分析问题和解决问题的科学方法，是学生离开学校后，进一步学习和工作的有力工具，是教育给予学生的最具生命力的成果，是物理教育的本质要求.

1 问题的提出

新一轮课程改革提倡在物理教学中既要重视知识，又要重视方法，强调为了学生的终身发展而教，提出了以学习者为中心的教育理念.课程标准中“过程与方法”维度的提出，使方法教育上升到了与知识同等的地位和高度.科学方法是培养学生自主能力、提升学生科学素养的重要内容，其对于物理教育的重要性、对于学生发展的重要性毋庸置疑.但本轮课改至今已经走过了十年，面对物理课堂教学的现实，物理教学中“过程与方法”维度事实上还处于无内容、无策略、无意义、无评价的虚化状态，如何将科学方法教育目标落实到具体的课堂教学中，还有很多问题有待在实践中解决，存在的问题如下：

(1) 考试评价机制的制约

由于考试的压力，一线教师普遍重视物理知识的系统传授，忽视了对学生进行科学方法教育，导致方法教育的缺失，方法教育处在无目标的“隐性化”状态.

(2) 传统教学模式的束缚

物理教学中灌输式现象还很常见，部分一线教师知道方法教育对于学生长远发展的重要性，有时会关注物理思想方法，但其教学方式一般都是以随意性的“告诉”为主，学生的方法学习缺少过程性，知识与方法缺少融合，方法教育只是“授之以鱼”，处于无策略的“简单化”状态.

(3) 教学理念理解的偏差

教师在教学中生搬硬套各种新学习模式，导致课堂教学貌似气氛活跃,但在热闹的形式下,缺乏实质性内容,课堂变成教师和优生共同表演的“舞台”，这样的课堂中开展的知识与方法学习，一般按照教师事先安排好的操作程序按部就班进行，实质只有新课程理念的躯壳，学生学习的自主性、独立性、创造性被忽视，方法教育处于无内涵的“程式化”状态.

(4)科学方法理论功底的欠缺

科学方法的系统性、全面性，应用条件的合理性、准确性，建立过程的概括性、人文性，对于许多教师来说都是比较生疏的内容.问卷调查表明：一线教师对于与解题中涉及的物理方法了解比较多，但对于蕴藏在物理学科中的思维方法了解较少，缺乏显性方法教育的课程资源，方法教育如同无源之水、无本之木，与学生的学习过程难以融合，处于随意性的“边缘化”状态.

2 物理教学中显性科学方法教育探讨

2.1 科学方法的教育价值

价值引领，是推进课堂教学改革的原动力，那么实施显性方法教育可以给我们的课堂带来怎样的改变，具有怎样的教育价值？笔者通过课堂观察、学生问卷调查，发现显性方法教育带给课堂进程、带给学生学习的改变是多元的：课堂内涵丰富，学生思维活跃，学生不仅理解了知识，也理解了过程，促进了学生的自主学习，学习信心提高，我们在实践中认识到显性方法教育具有以下的教育价值.

(1) 引导建构，促进生成

方法的迁移可以引领新的知识和过程的生成，实现意义建构.如在学习“简谐运动”一节时，如果我们直接告诉学生弹簧振子的定义，学生可能只是“知其然、不知其所以然”，如果在情境中引导同学分析影响振动的各种因素，然后问学生：我们过去如何开始研究的？这时就自然地迁移出“理想化模型”的物理方法，在这一方法引领下，弹簧振子概念的建立就变得自然而然了.再如在“安培力”的学习中，学生根据B与L垂直时F=0、B与L平行时F=BIL，获得了B与I成任意角度时的一般结果：F=BILsinθ.如果就此结束，那么学生获得的只是一个生冷的公式.但是如果我们关注其中生成的“从特殊到一般”思想方法，并将其显性化，课堂教学的效果则截然不同，这个方法对后续学习起到了引导作用，按照这一思想方法我们应该怎样研究安培力的方向？学生自然提出：让通电导线垂直放在磁场中，“从特殊到一般”的思想方法引领了左手定则的学习，课堂教学变得流畅、水到渠成，学生的学习是一种意义的构建，也得到了审美的满足.

(2) 体验过程，加深理解

对知识进行归纳是加深理解的重要方法，而新知识的建构过程中蕴含物理思想方法的归纳，可以全面提升对知识的理解，之所以称之为提升而不是加深，是指方法的归纳会使学习上升到全新的高度，让学生站在更高的层次上统揽全局，常能使学生领略“登上山峰”之感.如学习“安培力”后归纳出的“从特殊到一般”思想方法提升了学生对所学知识的理解，这种提升不是记忆层面的，而是思想层面的，达到化分立为整体、变表象为实质的功效.

(3) 高屋建瓴，形成观念

科学方法的显性化教育，不仅要关注运用这些方法认识自然、解决问题，还应该关注科学方法所包含的哲学思考.站在物理思想的高度审视物理方法，实施物理方法教育，赋予方法以灵魂，引领物理学习从技能和记忆的学习上升到观念和审美的高度，促进了学生对方法的领悟，提升了学科的魅力.在“用牛顿定律解决问题(2)”一节中，教材分析了平衡状态、超重与失重、落体与抛体的三种状态.有的老师认为这节是“用牛顿运动定律解决问题(1)”的延续，就是为了多几种解题方法，其教学过程也是波澜不惊.其实本节内容有着统领高中物理教材必修1的意义，即静力学、运动学、动力学是内在统一的，他们统一于牛顿运动定律，在本节教学后指出：平衡状态、抛体运动、超重失重都是在牛顿定律支配下的特殊状态，这是物理世界的“统一和谐”的表现，学生在习得知识的同时，形成了物理观念，提升了对物理的理解——物理学不仅是有用的，而且是简洁和谐的！

2.2 显性科学方法教育的实施原则

生搬硬套、机械模仿是实践研究开始阶段教师经常出现的现象.一方面反映了教师对这种课型的认识和理解还不到位，另一方面也需要关注这种课堂的实施原则.与所有教学方法一样，这种教学方法不是普遍适用的，教学中除了要关注教材、学生这两方面因素做到因材施教外,我们在实践中还总结了以下几个原则：

(1) 生成性原则

科学方法教育不是课堂的点缀、也不是强加给课堂的，更不应成为课堂的负担，它是在学习中与知识共同生长、和谐生成的，只有这样才能激发学生学习兴趣，体现培养学生思维能力的价值.

(2) 适切性原则

对于不同的教学内容、不同的课型，方法可能是迁移过来的，先于问题解决；方法也可能是问题解决中形成的或归纳得到的，所以显性化的方法教育并没有一成不变的模式，教师必须根据教学材料和学生的具体情况制定方法教育的目标，从而进行每一节课的教学设计.学生能否接受、当前是否需要，是教学设计之初首先要考虑的问题.物理方法是纷繁多样的，而实施显性化的方法一定是对本节课的认识过程起重要作用的方法，这样才能体现方法教育“画龙点睛”、“启迪智慧”的效果.知识与方法是和谐统一的，但知识是方法的载体，方法为知识学习明晰了方向，脱离知识的方法教育不是显性方法教育的本意，也会脱离课程的三维目标，显性化的方法学习应该是简单明了的、循序渐进的、对知识的掌握有价值的.

(3) 情境化原则

科学方法特别是一些操作性的科学方法，是和方法使用的过程和情境分不开的，脱离情境的说教则会背离方法教育显性化发展思维、形成理念、积淀素养的目的，导致方法学习的异化.比如高中物理实验中常常会提到“简单性原则”这一科学思想，但如果老师在教学中单纯强调这一思想，则对学生犹如空话，但是放在“探究牛顿第二定律”“平衡摩擦力”“小车质量远大于钩码质量”的情境中探讨，学生对方法则会“豁然开朗”、对知识的理解也得到了升华.

(4) 主体化原则

方法教育同样应该以学生为主体，在充分发挥教师的主导作用的前提下，引导学生主动探索物理知识，总结科学方法，显性化的方法教育要给学生以主动参与思考、实践的机会，以体现学生的主体性，切忌为了讲方法而满堂灌.在课堂教学中，我们坚持学生优先、学习中心的立场，采用了如下实施路径：情境引发(问题)→互动构建(主体)→人文渗透(思想)→和谐统一(逻辑)→应用反馈(评价).情境引起思维、引发问题，使学生走进真实的物理；互动体现主体、在过程中发现方法、解决问题，使学生走进真实的学习；人文关注科学之美，体现人文精神，凝练科学思想；和谐要求恰当处理知识与方法的关系，做到逻辑统一、简洁明了；学以致用，交流反馈学习效果，总结提升认识.

2.3 显性科学方法教育的理念和策略

(1) “学习即研究”的理念和策略

站在建构主义的立场看，课堂教学过程应该是学生在教师引领下的研究过程，我们在课题的实践中提出了“学习即研究，研究离不开问题与方法(过程)，对研究方法(过程)和结果要进行评价、质疑和运用”的教学思路与行动策略.首先，要落实学习是一种研究，那就要改变过去教师主宰的“一元课堂”的教学方式，研究问题的提出和方法设计应该在教师引领下，由学生提出，落实师生共同建构的“二元课堂”的教学方式.其次，研究离不开问题与方法(过程)，则要求教师和学生在问题解决环节，共同研究方案并引申出思想方法.其三，学习不只是接受和获得知识，学习的过程还需要总结、怀疑和批判，特别是过程与方法的总结与批判，因此对研究方法(过程)和结果要进行评价、质疑和运用，体现出对学习本质的回归，也体现出物理教学中对方法教育的显性化要求.

(2) 以方法为主线的物理教学理念和策略

笔者在《以方法为主线的物理教学》一文中，提出了在课堂实施显性方法教学的实施原则，为中学实施显性方法教育提出了初步方案.首先，方法学习与知识学习是统一的，高中物理的科学方法是蕴涵在物理知识之中的，科学方法与学科的知识是相辅相成的，研究、挖掘高中物理知识中的方法教育元素，形成与学科知识目标相适应、与知识教学相融合的方法教育的内容，是实施显性方法教育的基础.其次，方法主线就是物理内容的逻辑意义主线，以方法为主线的教学，不仅是方法学习的需要，也是知识学习的需要.其三，学习者(最初是科学家)总是运用一定的思想方法认识发现、规律的，如伽利略运用逻辑推理和实验方法研究自由落体，从卢瑟福原子结构的发现、再到玻尔模型的提出，物理学家则运用了模型方法，方法主线是和人类的认知过程是一致的.

(3) 知识与方法统一性的理念和策略

在实施显性方法教育中，方法教育与知识的掌握过程是一个有的整体,师生的探究活动也是一个有机的整体，在思想方法的引领下提出问题,在探究解决问题中形成知识和方法,在知识掌握的同时实现了方法的掌握，因此实施显性方法教育，是知识与方法的统一性的必然要求，是对物理学习的本质回归.

3 推广与绩效

我们定期开展了专题研究课、专题讲座、专题沙龙等活动，推进显性方法教育的实践.通过教学设计——观课议课——评价反思，改善课堂教学.三年来，我们共开设研究课50余节，专题沙龙10余次，参加省教研室、中国教育学会、华东六省一市组织的研讨会和专家讲座5次，在江苏省高中物理优课评比中两节显性方法教育课都获得一等奖.通过这些活动吸引了大批教师的实践热情，促进了课堂教学的转变，提升了物理教学的品质，带动了教师的专业成长，获得了省、市物理教育界的认可.

[1] 张宪魁等．物理学方法论[M]．杭州：浙江教育出版社，2007．

[2] 李正福等．从隐性到显性：物理科学方法教育方式的重要变革[J]．课程·教材·教法，2010，(12)．

[3] 刘霁华．以方法为主线的物理教学[J]．物理教学，2008(8)．

[4] 刘霁华．物理学科有意义教学的实现途径[J]．物理之友，2014，30(8)．

①本文为江苏省教育科学“十二五”规划重点课题：高中物理显性科学方法教育课堂的构建研究(批准号：B-b/2013/02/230)的研究成果.

名师简介：刘霁华，江苏省特级教师、教授级高级教师，常州市教育科学研究院高中物理教研员，《物理之友》编委，江苏省教育学会物理教学专业委员会理事，主要研究高中物理教学.