在哲学视域下领会物理学科核心素养

李 银

(石家庄市第二中学，河北 石家庄 05000)

马克思主义哲学是中国各级各类学校教育的通识课，其对各行各业的广泛指导意义早已成为共识，往大了看它是几代国家领导集体治国理政的看家本领，往小了说它是个人“三观”建设的引路明灯。习近平在北京大学师生座谈会上说：“要树立正确的世界观、人生观、价值观，掌握了这把总钥匙，再来看看社会万象、人生历程，一切是非、正误、主次，一切真假、善恶、美丑，自然就洞若观火、清澈明了，自然就能做出正确判断、做出正确选择。”[1]

图1 核心素养

发展核心素养，主要指学生应具备的，能够适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力。具体内容落实为三大层面下分成六大素养再涵盖十八个基本要点，常用同心圆形式表述如图1所示。[2]从《中国学生发展核心素养》发布以来，各种公开发表的文章用汗牛充栋形容也不过分，但是一直没见到马克思主义哲学视域下的解读。

1 核心素养的体系建构是马克思主义哲学指导教育实践结出的硕果

从马哲原理出发，辩证唯物主义指导建设世界观，历史唯物主义指导建设人生观和价值观。自主发展即构建人生观，健康的人生才有机会发展，文化基础即构建世界观，丰富的文化积累才有机会广泛的社会参与，社会参与即构建价值观，人不是孤立的个体，历史唯物主义告诉我们生命的价值一定要在融入社会中才能体现。核心素养不是概念堆砌，而是相互关联的有机体，是指导人们构建生存之道，发展之道，并走向幸福之道的国家意志。[3]核心素养三方面的辩证关系也就自然地和世界观、人生观、价值观的辩证关系相契合，联合起来就是构建人与自己，人与自然，人与社会的科学发展观，和中国先哲的表述也一致，简化为表1所示。

表1

林崇德教授在“构建中国化的学生发展核心素养”文中提到：“坚持以马克思主义为指导，是中国学生发展核心素养区别于其他国际组织和国家核心素养研究成果的根本标志，必须旗帜鲜明地加以坚持。”[2]依托哲学原理，三维目标可以解读成，人类已经认知到的成果，获取成果积累的思维方法、技术方法，认知历史的精神感悟即情感态度和价值观。正因此所有学科都可以在三维目标体系下构建本学科教学目标。三维目标向学科素养发展，是目标变得更具体了而不是更复杂了，也不是更深奥了，各学科素养为总目标服务，是子集和全集的关系。

2 物理学科素养是辩证唯物主义在教育实践中的具体化

核心素养总纲用科学精神表达科学素养，容易引起局部代表整体的误解，比较而言各学科核心素养内涵完整，弥补了这点不足。物理学科核心素养[4]常见四象限表述形式见表2。

表2

物理学和哲学是天生的近亲，牛顿的《自然哲学之数学原理》就是横跨科学史和人类文明史的巨著。物理学的进展不断地给哲学提供例证，哲学经常给物理学指出前进的方向。例如，“动电生磁，动磁生电”是一个哲学思考，如果法拉第及时意识到这一点也许用不了十年就能发现电磁感应现象，历史唯物主义告诉我们先驱不受责备，不管怎样，法拉第依旧是伟大的哲学家，他的哲学思想深深地影响着后世物理学家。杨振宁先生在“麦克斯韦方程和规范理论的概念起源”[5]一文中，用麦克斯韦给法拉第的悼词做了结尾——“法拉第使用假想力线的方法来解释电磁感应，说明他实际上是一位具有高度智慧的数学家”；“从欧几里得的直线到法拉第的力线，这一切说明了动态和几何的思维不断推动科学的发展与进步”；“以今天收集到的科学证据为基础，也许下一位如法拉第般伟大的哲学家能发展出全新的科学，而我们今天很可能对此一无所知”。而麦克斯韦自己正是他预见的继牛顿之后伟大的哲学家，杨振宁先生则是踩在麦克斯韦肩上的又一代科学巨擘。

在哲学原理视域下，物理观念就是别人研究清楚了的世界是什么样子，世界是物质的，物质是运动的，运动不是孤立的，物质是相互作用的，作用是矛盾统一的，认知学把这个叫认知结果，这是辩证唯物主义的唯物论。如何获取认知结果就要调动两个工具，一个是思维，一个是实践，实践是获取直接经验，思维是利用间接经验，科学思维就是获取物理观念的非物质方法，科学探究就是获取物理观念的物质手段，两者互为支撑，这是辩证唯物主义的认识论和方法论。科学态度与责任是人和自己、人和社会、人和自然的相处规则，是人生观和价值观的体现。简化成表3。

表3

物理核心素养的四个方面相辅相成，不能看成独立的四个象限。初级思维和粗陋技术只能探究初步的物理观念，如中学物理探究胡克定律。高阶科学思维和先进探究技术求得前沿物理观念，如贵州“天眼”。在物理学发展中，实验物理、理论物理、应用物理就是一个相互促进的关系。科学态度是科学家在科学事业的进程中表现出来的对人、对事、对国家、对人类的情感，正所谓能力越大责任越大。我们看到科学界那些时代楷模无不是把个人的命运和国家民族的前途连在一起，他们锲而不舍、淡泊名利、包容开放、伸张正义，其人格力量和科学成就相得益彰。原子弹之父奥本海默在联合国大会上脱口而出:“总统先生,我的双手沾满了鲜血。”杨振宁先生关于“反对中国今天开始建造超大对撞机”[7]给出七条理由，体现了大科学家的态度和责任。

突出核心素养目标，以“速度”教学为例：运动的世界是有快慢的，快慢是可描述的，这就是物理观念。描述快慢用到比值定义法、矢量运算法、函数求导法这就是科学思维。如何感知速度、测量速度，这就是科学探究。有的场合需要高速度，如高速公路，高铁，飞机，真空隧道，有的场合需要低速度，如高速摄影，激光致冷，有的场合需要遵守规则，如开车要有限速不超速的，这些价值观层面的东西就从属于科学态度与责任。

3 和认知学相关的各种研究最终概括都是认识论

有了理解核心素养的哲学框架，再来构建教学内容就变得容易了。北京大学物理学院穆良柱老师制作了物理学ETA认知模型[8]，全部物理的观念、思维、探究问题都可以在这个模型中找到位置参见表4。

物理观念是人类积累的对自然认知的成果，它同时具有发展性和相对稳定性，个体认知的发展和人类认知积累在大的进程上有相似性，辩证唯物主义把这个称作“逻辑与历史的统一性”，经典的比喻是胚胎的发育和动物的进化。小的进程上往往差异巨大，文明是进步的，道路是曲折的。在科学史上，因为无知而无畏进而导致无谓牺牲的例子比比皆是，明朝的万户因为火箭飞天而献出生命，贝克勒尔被他钟爱的放射性物质夺去了生命。学生的物理观念进阶是物理学进化的浓缩版，既然是进化就不会横空出世，它遵循从实践到认识，从感性认识到理性认识的循环，在循环中更新提高。在教育学领域，从建构主义教学论到学习进阶理论[9]都不外乎是辩证唯物主义认识论的应用。表5是笔者参照文献[8]、[9]、[10]整理的学习进阶理论与ETA认知模型举例。

表4

月亮绕着地球转，地球绕着太阳转，看上去太阳月亮大小差不多，实际上差距巨大，这些都是前人观察计算的结果是当下的物理观念。如何得到这些观念，那就要动用足够的观测记录(第谷的数据)，构建研究数据间可能存在的规律，形成定量化数学结果(开普勒三定律)，猜想规律的深层奥密形成理论假说，合理外推假说满足更多事实，(牛顿万有引力定律)，经历后人证伪，不能解释水星进动，理论继续演化(爱因斯坦广义相对论)。这些是理论物理和实验物理的协同发展，用核心素养说就是科学思维和科学探究的协同推动人类物理观念的进化。随着科学的发展，人类得以把没用的学问逐渐演化成有用的学问，太空冶炼、太空育种、卫星导航，航天事业已经改变了人类的生活方式。这一过程中科学家们表现出对科学的挚爱迷恋都是情感世界的高阶表现。在科学家个人世界，从兴趣走向责任，从责任走向使命，科学家个人的事业冲上巅峰名垂青史，是他们个人的高度也成就了人类的梦想，点石成金、长命百岁、跨越时空、嫦娥飞天……

“ETA模型”本来不是专门给教学论写的，按学科归类当属自然辩证法领域，但它就是一篇实实在在的教学论文章，不仅对物理，对其他学科同样适用，因为这完全是马哲原理认识论的物理版。

“ETA模型”前四项直接构成物理概念课的教学结构，例如：加速度、电场强度。

“ETA模型”前七项直接构成物理规律课的教学结构，例如：动量守恒定律、法拉第电磁感应定律。

“ETA模型”后四项直接构成专题习题课的教学结构，例如：中国高铁、中国桥梁。

虽然物理科核心素养是学生总体核心素养的子集，但依旧宏大，教学实践中绝大多数不存在一课时是一单元的分形结构，但是一单元往往可以构成一个学科的分形结构。一课时有时只能完成“ETA模型”11步进程中的一步，所以教学实践中构建单元备课是必然的选择，不能试图每节课都能四维核心素养齐抓共管，有则列出，无则不强求。比如高中物理《电磁感应》第一节“划时代的发现”[10：2-5]，这节课是一段科学故事，讲述了磁生电的发现历程和法拉第其人。从物理核心素养切入，涉及科学思维(动电生磁到动磁生电的类比)，科学探究(历时十年的五类磁生电实验)，物理观念(能量是守恒的，有去向必有来源)，科学态度和责任(法拉第的学品、人品都堪称楷模)，看上去很齐全，实际上观念没在本节形成，思维只是听说，探究啥也没做，实打实的只有科学态度与责任得到了熏陶。这也是一篇人文阅读，因为物理学史是人类文明史的重要组成部分，从历史科核心素养角度构建这节教学也很合理，历史学科核心素养五个方面：唯物史观、时空观念、史料实证、历史解释、家国情怀。[11]科拉顿的实验失败了， 是“跑”失良机还是“独”失良机还是“技”失良机？都有，那就是“史”失良机。法拉第的实验成功了，是“哲”来良机还是“信”来良机还是“勤”来良机？都有，那就是“史”有良机。

表5

有了哲学统领，核心素养不再生涩，教学设计有的放矢，上至做顶层设计的专家下至具体实践的教师都有了共同的话语体系，不同学科核心素养之间可以相互借鉴，同一学科的不同学段之间更是一脉相承。笔者个人认为大中物理教学衔接的关系中大学是甲方，中学是乙方，中学应该关心大学需要把学生培养成什么样子再深造，中学老师应多向大学老师们取经。