国内初中物理教材中物理学史呈现的比较研究

薛钰康

(苏州工业园区星海实验中学 江苏 苏州 215021)



国内初中物理教材中物理学史呈现的比较研究

薛钰康

(苏州工业园区星海实验中学 江苏 苏州 215021)

义务制教育物理课程标准提出要提高学生的科学素养.科学素养应该包括理解基本科学观点、理解科学方法、科学精神.要实现这个目标，必须从物理学史中去汲取营养.笔者通过比较国内各个版本的教材，建议编写者要重视物理学史在教材中的合理呈现.

科学素养 物理学史 科学方法 科学精神

恩格斯曾经明确地说,“我们根本没有想到要怀疑或轻视‘历史的启示’；历史就是我们的一切，我们比任何一个哲学学派，甚至比黑格尔，都更重视历史.”义务制教育物理课程标准中,课程基本理念的第一条是“面向全体学生，提高学生科学素养”，其诠释是：以学生终身发展为本，以提高全体学生科学素养为目标，为每个学生的学习与发展提供平等机会，关注学生的个体差异，使每个学生学习科学的潜能得到发展.我们特别注意到“以提高全体学生的科学素养为目标”.那么科学素养指的是什么呢？百度百科：国际上普遍将科学素养概括为3个组成部分，即对于科学知识达到基本的了解程度；对科学的研究过程和方法达到基本的了解程度；对于科学技术对社会和个人所产生的影响达到基本的了解程度.美国学者米勒认为，公众科学素养由相互关联的3部分组成：科学知识、科学方法和科学对社会的作用.欧盟国家科学素质调查的领导人J·杜兰特认为，科学素养由3部分组成：理解基本科学观点、理解科学方法、理解科学研究机构的功能.因此，学习物理学不仅仅是学习物理的知识，也包括物理科学方法、科学精神的综合科学素养的过程.物理科学方法与精神来源于哪里？来源于物理科学发展史.一部物理学史就是一部物理科学方法与精神的历史.北京大学郭奕玲教授说过：通过物理学史的学习，不但能增长见识，加深对物理学的理解，更重要的是可以从中得到教益，得到启示，开阔眼界，从前人的经验中吸取营养，用以指导我们的工作，使我们少走弯路.

那么，义务教育物理课本中提供给学生学习的物理学史资料如何呢？对此，我们不妨来比较一下.

1 横向比较：不同版本教材物理学史呈现的比较

新课程改革以来，国内义务制教育通过部审的初中物理教材有多个版本：人教版、北师版、沪科版、粤沪版、苏科版等多个版本.我们以法拉第电磁感应现象的发现历史为例，各版本教材呈现如图1～4所示.

图1 人教版呈现的法拉第电磁感应现象的发现

图2 北师版呈现的法拉第电磁感应现象的发现

(a)

(b)

图4 苏科版呈现的法拉第电磁感应现象的发现

粤沪版教材笔者没有，没有取样，比较其他几种教材，其中北师版对法拉第发现电磁感应的事件一句话都没提，沪科版仅仅在信息窗中简略提了一句话，而人教版和苏科版则简略说了一下事件发生的人物与时间，也没有对过程做更多其他的陈述.

那么，我们换个角度，来看一下以往的教材这一点做的又如何呢？

2 纵向比较：解放以来教材物理学史呈现的比较

自解放以来，由于历史的原因，初中物理教材变化已经经历几个过程，董振邦老师在《40多年来我国中学物理教材的演变》中将从新中国成立以来中国物理教材分为4个主要阶段：学习苏联、走自己的路、10年动乱和拨乱反正.那么，笔者再加上一个“新课程改革”阶段，也就是可以说自新中国成立至今，中国物理教材已经经历了5个阶段.由于手边资料的欠缺，同样以法拉第电磁感应现象的发现历史为例，列举4例如下对法拉第电磁感现象的发现历史，呈现如图5～7所示.

图5 人民教育出版社1956年第3版初级中学课本《物理学》(初级中学三年级适用)

奥斯特发现了电流的磁场之后，人们受到了启发：既然电流能够产生磁场，那么，反过来利用磁场能不能获得电流？英国物理学家法拉第，经过十年坚持不懈的努力，终于在1831年发现了这个现象．法拉第的发现进一步揭示了电和磁的联系，导致了发电机的发明，实现了机械能转化为电能．

图6 20世纪80年代的人民教育出版社初级中学物理第二册

图7 1998年第1版华东地区初中物理教材编写协作组编九年义务教育三年制初级中学课本第二册

新课程改革后人民教育出版社编写如图1所示.

比较4次版本中对法拉第电磁感应现象发现的陈述，还是1956年的版本稍详细一些.可见，这么多年以来，人们对物理学史在提高学生科学素养方面的作用一直未予以足够的重视.钱三强先生曾经说过：科学上没有平坦的大道.我们要通过物理学史的介绍，向学生讲清楚，科学经历的是一条非常曲折、非常艰难的道路.然而，教师在对学生进行教育的时候往往是应用经过几次消化了的材料来讲授，或者经过抽象的理论分析加以表述，把已有的知识系统归纳，形成简明扼要的理论体系，这当然是必要的，但是这样的教学方法，往往会使学生对科学概念的产生和发展产生误解，以为什么结论都可用数学推导出来，失去了对观察和实验的兴趣.这样的结果使学生不了解科学是怎样来的，时间长了，等到他自己从事教学时就很容易把科学当作一门死科学来教.今天我们科学界有一个弱点，这就是思想不很活泼，这也许跟大家过去受的教育有一定关系.教材中不予以足够的重视，怎么能够促使教师、学生的重视呢？笔者在文献[13]中列举了杰拉尔德·霍尔顿等编写的《光学与电磁学》对法拉第电磁感应现象发现的陈述，国外的教材是一贯重视科学史在教材编写中的地位的.

3 教材递进物理学史呈现的研究

以上对比呈现了不同教材中对同一物理历史事件的陈述.下面，再比较一下同一版本教材从初二上册、下册到初三上册、下册，随学年递进过程中教材对物理学史事件陈述的变化情况.下面就以苏科版教材为例，各个学期教材各举一例事件如图8～图15所示.

图8 初二上册第55页牛顿发现光的色散现象

在这一章后面的“读一读”中补充陈述了光的色散相关物理事件，如图9所示.

图9 初二上册第76页补充陈述光的色散

图10 初二下册第92页牛顿第一运动定律的发现

其中对伽利略发现的补充陈述在课本一章后第97页的“读一读”栏目中,补充陈述的内容为“伽利略理想实验”事例，如图11所示.

图11 初二下册第97页补充陈述“伽利略理想实验”

图12 初三上册第96页欧姆定律的发现

同样在这一章后面第105～106页的“读一读”中补充了欧姆定律的发现过程，如图13所示.

图13 初三上册第105～106页补充欧姆定律的发现

图14 初三下册第38页电流周围存在磁场的奥斯特发现事件

同样在这一章后面第56～57页的“读一读”中补充了奥斯特的发现，如图15所示.

图15 初三下册第56～57页补充奥斯特的发现

从初级中学二年级到三年级的物理教材编写时，编者在知识内容的呈现上十分关注学生心理与生理的发展特点，根据学生身心发展的特点，安排教材的章节与内容的陈述方式.而在物理学史材料的运用时在这方面考虑的很少，后面九年级下册教材对物理学史的陈述与前面八年级上册教材的陈述没什么变化，仍然是人物、时间作一交代，而没有将其经历的过程作一叙述.没有按照学生的心智发展特点进行编写，在科学精神方面的关注就更显不足，也不利于青少年学生科学价值观的形成.

4 结束语

通过以上3个维度，列举了建国以来国内部分初中物理教材中物理学史呈现情况，我们能够发现些什么呢？首先我们可以想一下历史是什么？历史是人类社会活动发展的过去形态.历史是以研究人类的过去，但归宿于服务现实；它对于人类、社会有着巨大的社会功能和价值.物理学史是人类对自然界各种物理现象的认识史.物理教材中如果能够抓住若干历史典型事件，讲得深透些，问一问：为什么会出现那样的事件？为什么会发生新的突破？分析其成功的要素与方法，总结其中失败的经验与教训，切实提炼出其中的科学精神财富，则对学生的成长与科学素养的提高有不可限量的价值.由此想我们以往的教材对物理学史陈述的处理是否显得很单薄.

(1)以往的教材仅重视知识与应用的陈述，新课程改革以来的教材，又开始重视科学探究的模式，如沪科版教材中对电磁感应现象从猜想入手，那么试问科学家对物理事件的研究及其猜想都是如此从个案现象出发的吗？忽视历史的演变，为模式而模式，为知识而知识，这样进行教材编写，似乎不利于学生科学素养的全面提高.

(2)从纵向的历史比较角度看，教材编写中忽视历史资料的作用，是否是我国物理教育界的习惯呢？记得20世纪我国翻译国外的物理教材时，往往将其中的物理学史或科学家图片资料等都省略.这主要反映在大学资料的翻译，可能一个方面的原因是节约纸张资源？但是对物理学史的不重视确实也是真的，而同样是美国的教材，却是非常重视这一点，例如在1980年6月第1版的杰拉尔德·霍尔顿等人编写的《中学物理教程》的中文翻译内容提要中有这样一段叙述：“这套教程的特点是突出最基本的概念和规律，注意物理学与社会的联系和相互影响，包括了相当丰富的物理学史资料，重视阐明科学研究方法和思考方法，叙述深入浅出，生动有趣.”希望我们的教材编写者也能充分理解物理学史的价值.

(3)从横向的比较角度看，我国教材的编写虽然是一纲多本，但是实际上各个版本之间的差异主要体现在知识内容安排的差异上，对课程标准的阅读理解也是相差无几，重视的大家都重视，不重视的大家都不重视，如对于提高科学素养的解读.真正从本质上体现自己的教材特色，显得不够突出，这一点在各个版本教材推广时的专家培训解读中就可见.如果我们有一套教材能够提供足够的、关键的、深刻的物理发现历史的相关案例过程，体现出科学探究过程的艰难、复杂、方法，科学家的执着，科学的精神和科学价值的话，无疑是我们所有学生的幸福，也是中国科学教育的幸事.

(4)从教材序列角度看编写，启蒙、开初期的物理教材在运用物理学史时要突出趣味性和科学家的发现对人类贡献的巨大作用与意义，初二学生年龄较小，趣味性越强则越有利于激发学生的学习兴趣.越往后面，在物理学史的运用时要逐步突出科学发现的艰难和挫折、科学家的执着、科学研究的方法、科学家的人格精神魅力、科学的理性规范，以及科学研究中失败的案例及其因素剖析等等.初三学生则更能理性一点思考其学习问题，也就是教材中物理学史的陈述也应该符合学生发展的心智特点.

物理学史中也有许多精彩的故事，也包含了科学家善于抓主要矛盾，敢于大胆假设，寻求联系和统一，多角度考虑问题等等科学实例.物理学史中也包含了科学家的许多失误，如思想僵化、思维定势、粗心大意等等.一部物理科学发展史能提供给我们的远远不是几个物理结论得到的时间、地点和人物的记录，它是一部人类精神发展的历史，它更多地提供了我们如何来看待自然的态度、方法，而这一点就应该是在学生世界观、价值观开始建立的初期就给予的，其价值远大于知识内容本身.物理学史切实的事例更能够使学生明白科学上的一次成功前可能经历过一千次的失败，它能培养学生百折不饶的科学精神.因此，建议教材中要重视物理科学发展史的正确运用，真正把物理教育的目光放得更远大一些.

以上是笔者基于对课程标准和教材的一些个人的粗浅认识，提出来与大家商榷，不当之处，敬请批评指正.

1 教育部.全日制义务教育物理课程标准(2011年版).北京：北京师范大学出版社，2012.2

2 课程教材研究所物理课程教材研究开发中心.义务教育课程标准实验教科书 物理八年级下册(第3版).北京：人民教育出版社，2006.83

3 阎金铎.义务教育课程标准实验教科书 物理九年级.北京：北京师范大学出版社，2006.128

4 廖伯琴，何润伟.义务教育课程标准实验教科书 物理九年级.上海：上海科技出版社，2002.128

5 刘炳昇，李容.义务教育课程标准实验教科书物理九年级.南京：江苏科技出版社，2006.51，38，56～57

6 陈同新，许南明.初级中学课本 物理学(下册)(第3版).北京：人民教育出版社，1957.90～91

7 华东地区初中物理教材编写协作组.九年义务教育三年制初级中学课本 物理(第二册).上海：上海科学技术出版社，1998.68

8 刘炳昇，李容.义务教育课标准实验教科书 物理(八年级上册).南京：江苏科学技术出版社，2006.55，76

9 刘炳昇，李容.义务教育课标准实验教科书物理(八年级下册).南京：江苏科学技术出版社，2007.92，97

10 刘炳昇，李容.义务教育课标准实验教科书物理(九年级上册).南京：江苏科学技术出版社，2008.96，105～106

11 杰拉尔德·霍尔顿.中学物理教程(课本和手册2——天空中的运动).华中师范学院物理系翻译组译.北京：文化教育出版社，1980.扉页

12 郭奕玲，沈慧君.物理学史(第2版).北京：清华大学出版社，2010.前言

13 薛钰康.从教材中一则物理学史的呈现谈谈物理科学方法的教学.物理教师，2014(4)：8～9

2016-06-15)