怡情·启思·臻美：转识成智的求索之道

陈斌 夏桂钱

摘    要：在知识学习中生长智慧，是转识成智教育的价值追寻.物理教学中，当教师充分挖掘知识旨趣中的“情”、升华知识形式中的“思”、彰显知识内容中的“美”，有效建构教学时空组织教学时，学生的学习便能在怡情悦性、启思益智、求真臻美中走向自由王国.由此，不断激活学生的好奇心、提升学生的探究力、腾飞学生的创造力，可以实现立德树人、转识成智的目标追求.

关键词：怡情悦性;启思益智;求真臻美;转识成智

“转识成智”是冯契“爱智慧”哲学思想中一个富有原创性、个性化的理论表达.冯契认为，“人类的认识过程会经历由无知到有知、由知识到智慧的两次飞跃”，“转识成智的机制是理性的直觉、辩证的综合、德性的自证”.在全面提升学生核心素养的今天，“转识成智”理应成为教育的核心价值追求，转识成智的教育就是要超越“记憶·练习·考试”的知识本位的教育，走向“能力·美德·创造”的智慧主体的教育.它既重必备知识、关键能力的学习，又重学科素养、核心价值的发展，是新时代培养“全面发展的人”的关键举措.

那么，转识成智的教育中如何转“知识”成“智慧”呢？笔者认为：教师应从知识的内容、形式和旨趣三个维度出发，通过充分挖掘知识旨趣中的“情”、升华知识形式中的“思”、彰显知识内容中的“美”，让学生在怡情悦性、启思益智、求真臻美三条重要枢纽的作用下，不断激活好奇心、提升探究力、放飞想象力，达到化知识为能力、转情意为德性、变传承为创新的目的，实现立德树人、转识成智的目标追求[1].下面笔者以物理教学为例展开阐述.

一、知识旨趣，怡情悦性

俗话说：“兴趣是最好的老师.”好奇心、内驱力是学生学好知识的先决条件，因此知识旨趣的挖掘至关重要.知识旨趣由德国哲学家、社会学家哈贝马斯提出，内蕴着兴趣、乐趣、热情，以及宗旨、目标、意义.旨趣是活动的先导与前提，又是活动的取向、动力与追求，是具有一定目标、意义的热情投入与价值追寻[2].如果从三维课程目标来寻找对应关系的话，知识旨趣可同情感、态度和价值观连为一体;如果从核心素养来分析的话，知识旨趣直接指向科学精神和人文情怀.挖掘知识旨趣中的“情”，有利于提升学生学习的内在的、持久的动力，克服学习的倦怠，激发学习的活力.

（一）感受发现之乐，顿生热爱之心

众所周知，许多科学家能取得成功的秘诀都是源于对科学的热爱.因为热爱所以全神贯注，因为热爱所以废寝忘食，因为热爱所以痴迷执着.为了追求真理，他们“衣带渐宽终不悔，为伊消得人憔悴”，为了科学发现，他们“千淘万漉虽辛苦，吹尽狂沙始到金”，那句“找到天下一件事物的原因，其快乐有甚于当波斯国王”，反映的就是他们非功利的科学精神.

在学生的学习中，知识旨趣同样重要.例如，学习万有引力定律时，如果教师只是给出公式，布置几道题目，学生是很难体会到学习的乐趣的.但如果教师有意识地引导学生重温发现历程、感受审美体验，那么学生就能享受到科学发现的乐趣.

教学中，教师可有感情地讲述第谷四十年如一日地对行星运动进行观测，开普勒“为天空立法”的壮举（归纳出行星运动的轨道、面积、周期三定律），牛顿凭着“美学联想”和非凡的数学才华发现万有引力定律，卡文迪许利用扭秤装置测出万有引力常量等，让学生从“怪异”的行星运动、繁杂的观测数据中，越来越清晰、越来越深刻、越来越简洁地看到自然界的规律，而后进一步领略万有引力定律带来的巨大成就（如图1）.这样美妙的过程就像在欣赏一件艺术品，多次经历这样的体验，学生必然会对科学亲近、热爱，乃至“着迷”.

（二）体悟探究曲折，培育科学精神

体悟物理探究历程，我们不难发现，每一位著名的物理学家都有一个传奇的人生，每一个耳熟能详的定律都有一段曲折的故事.历代物理学家在追求真理的道路上所表现出来的理性精神、求实精神、怀疑精神和创新精神，都是人类最宝贵的财富.

例如，光和实物粒子的波粒二象性的探究历程充满着艰辛、曲折，又富有传奇色彩，其本质的揭示闪耀着人类智慧的光芒.早在17世纪中叶，对于光的本性，牛顿就提出了微粒说，惠更斯提出了波动说.19世纪初，托马斯·杨的光的干涉实验和菲涅尔的光的衍射实验，为光的波动学说奠定了基础.19世纪中叶，麦克斯韦的光的电磁说更是锦上添花.然而光电效应现象却又让科学家们一筹莫展.20世纪初，爱因斯坦的光子说和光电效应方程再辟蹊径，由此人们认识到光应具有波粒二象性.之后，德布罗意凭着敏锐的直觉，通过逆向思维，应用类比方法，提出实物粒子也具有波动性的假说，这一假说后来被晶体的电子衍射实验证实.

这些曲折的探究历程告诉我们：科学探索的过程是一个求真又求实的过程，是一个由表及里、由浅入深的认识过程，是一个不断质疑创新、去伪存真的过程，是一个虽有曲折艰难，但一定会走向光明的过程.科学世界也是一个十分丰富的人文世界，科学在创造物质文明的同时，也在创造着精神文明，科学在追求真理的同时，也充满着勃勃生机，充满着最高尚、最纯洁的生命力[3].而让学生体悟其间的曲折艰辛，可以更好地培育学生的科学精神.

（三）回望光辉历程，升腾强国豪情

一个有活力的人，必定情感旺盛;一个伟大的人，必定热爱自己的祖国.当学生怀着无比自豪和喜悦的心情，回望祖国航空航天事业的伟大成就时，爱国奉献、发愤图强、砥砺前行的壮志豪情一定会油然升起.

追溯中国的航天发展史，钱学森、邓稼先、郭永怀等老一辈科学家用智慧、青春和热血，创造了“两弹一星”的功勋伟业.进入新世纪，2003年，首位中国航天员杨利伟遨游太空;2007年，首个月球探测器“嫦娥一号”九天揽月;2020年，北斗三号全球卫星导航系统正式开通;2021年，“天问一号”火星探测器成功着陆火星表面……60多年来，航天史上创造出的“两弹一星”精神、载人航天精神、北斗精神和探月精神，已经成为中华民族的宝贵精神财富，积淀成深厚博大的航天精神.

“老一辈航天人至诚报国的大担当、大情怀、大作为一直激励着我们牢记使命、不懈奋斗.我们将以不负国家、人民期望的赫赫战绩，勇攀科技高峰！”这是新一代航天人的铿锵誓言，也应是新时代学生的理想追求.在教学中培养学生的情感、态度、价值观，不能硬贴标签，而是要让学生有真切的感受，应该将科学态度与责任的教育贯穿在教学的全过程中，其中，深入挖掘知识旨趣是转识成智教育的精髓.

二、知识形式，启思益智

知识形式，是指知识的思维方式、检验方式和表达方式，由英国教育家赫斯特提出.物理知识形式的核心是物理学科的世界观和方法论.学生的学习不仅仅是传承知识内容，更重要的是要学会思维方法.

物理学科核心素养包含物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任，其中科学思维是核心和灵魂，它主要包括模型建构、科学推理、科学论证、质疑创新等要素.为培养学生的科学思维能力，教师在教学中应充分挖掘物理知识形式中的教育价值，努力还原知识的发生发展过程，让学生经历科学探究、体悟科学方法、学会推理论证、尝试探索创新，从而激活学生的好奇心和问题意识，提升学生的思维和探究能力，发掘学生的想象和创造潜能.

（一）思维方式，智慧闪光

伽利略首开物理科学研究的先河，成为近代科学研究的奠基者.他在自由落体运动探究过程中所运用的科学思维，在方法的价值上远高于物理知识本身.就逻辑思维而言，物理思维方法可分为：归纳与演绎、抽象与概括、分析与综合、比较与分类、类比、等效等.就具体研究问题的方法而言，又有：理想化方法、图像法、整体与隔离法、控制变量法、近似处理方法等.

教学中，对于每一种思维方法，教者都应成竹在胸，这样才能驾轻就熟，引领学生理解、掌握，增益学生智慧.以归纳与演绎为例，归纳与演绎是科学研究方法中最常见的两种推理形式.归纳是从个别上升到一般的推理方法，演绎是由一般性原则到个别性结论的推理方法，归纳和演绎是人们认识事物的两种相反的思维方法，两者关系如图2所示.

如在电与磁的研究过程中，法拉第发现电磁感应现象用的就是归纳法，麦克斯韦预言电磁波的存在用的就是演绎法.法拉第经过十年艰辛探究，最后把产生感应电流的情形归纳概括为五类：变化着的电流、变化着的磁场、运动着的稳恒电流、运动着的磁铁、在磁场中运动着的导体.这五类实验的一致结论是：磁通量的变化是产生感应电流的原因.麦克斯韦则将电场和磁场看成电磁场统一体的两个不同方面，进行了如下演绎推理：

大前提：电场和磁场都满足波动方程，可以说电场和磁场都是一种波.

小前提：变化的电场总伴有磁场，而变化的磁场也总是伴有电场.

结论：变化的电场与磁场互相激发必然形成电磁波.

据此，他预言了电磁波的存在，并推导出电磁波的传播速度等于光速，同时得出结论：光是电磁波的一种形式.由此揭示了光现象和电磁现象之间的联系，建立了经典电磁理论.

在中学物理的学习和研究中，我们可以从理想气体的三个实验定律出发，用归纳法推导出理想气体状态方程;从牛顿定律出发，经过演绎推理，推导出动能定理和动量定理;等等.至于分析与综合、抽象与概括……都是最常用的思维方法.由此可见，物理学习中培养学生的思维能力是教学的核心，是格物致知、转识成智的关键所在.

（二）检验方式，实验唯上

伽利略的科学思想方法可归纳为：观察现象发现问题→提出猜想假说→运用逻辑（数学）推理→设计实验方案→进行实验并收集证据→分析与论证→对假说进行修正和推广.可以说，所有科学成就的获得，都离不开以上科学思想方法的运用，都要经历这样的过程.

以原子结构模型的建构为例，实验检验方式在对模型的不断改进中起到了至关重要的推动作用.原子在希腊文中寓有不可再分之意.1897年，J.J.汤姆孙发现了电子，从而彻底否定了原子不可再分的神话，并提出原子结构的枣糕模型.卢瑟福指导学生进行[α]粒子散射实验后，发现该模型无法解释[α]粒子的大角度散射，于是类比行星模型，于1911年提出原子的核式结构模型.1913年，玻尔创造性地将量子观点引入原子系统，提出定态假设和频率假设，建立了玻尔原子模型.1914年，德国物理学家弗兰克和赫兹从实验上验证了原子分立能态的存在，为玻尔的能级理论提供了有力的证据.这样，玻尔模型打破了经典物理一统天下的局面，为量子力学理论体系的建立奠定了基础.

教学中，教师应将以上三种原子结构模型的演进过程（如图3），条分缕析地给学生分析透彻，并说明实验检验的重要性.正是物理学家改变了“坐而论道”的纯哲学思辨的方法，才在科学探究的道路上披荆斩棘，取得了举世瞩目的輝煌成就.其间，观察和实验不仅是科学研究的起点，同时也是科学理论的仲裁者.一切被称为科学的理论，都必须建立在实验的基础之上，并能接受实践严格的、反复的检验[4].我们在物理学习中，就应秉持这样的态度和作风.

（三）表达方式，简洁优美

当我们透过自然界丰富多彩、纷纭繁杂的现象，看到高度凝练、简洁优美的公式及表达时，不由得惊叹物理学家的神奇功力.他们用简单至极的数学公式、简洁凝练的语言文字、直观明了的几何图像来描述普适、自洽的物理概念和规律，让我们看到了物理之美.

翻开教科书，像牛顿第二定律[F=ma]，热力学第一定律[ΔU=Q+W]，法拉第电磁感应定律[E=nΔΦΔt]，爱因斯坦质能联系方程[E=mc2]等，无一不突出表现了物理规律简洁明快的特点.而直观明了的图像也是描述物理规律的常用方法，它与数学公式相辅相成，相得益彰.如描绘质点运动用[x-t]、[v-t]图像，描述简谐运动、简谐波、正弦交流电等的图像用正弦曲线表示（如图4所示为简谐波的[y-x]图像），对应不同元器件的伏安特性曲线[U-I]图像等.图像的应用不仅能简明扼要地呈现规律，而且能帮助学生直观地厘清规律的内涵和外延.

因此，在物理教学中，教师要让学生学会科学的思维方式、理解精准的检验方式、掌握简捷的表达方式，从而胸怀全局，居高临下，深入浅出，厚积薄发.

三、知识内容，求真臻美

海森堡说：“美是真的光辉，简单则是真的标志.”如上文所述的物理知识的简洁优美，不仅是物理学家科学探究的不竭源泉，也是学生爱上物理、学好物理的强劲动力.

当然，物理知识的美不仅仅只有简洁美，还有对称美、和谐美、统一美等.因此要让学生欣赏到物理知识的美，就要引导他们在混乱中看见和谐，在多样中发现统一，用心去感悟物理知识之美.这样，才能以美激趣、以美求真、以美悟美，让学生在求真、尚善、臻美的享受中学习物理知识.

（一）对称美，赏心悦目

客观世界千差万别、千变万化，却又匀称、协调，对称美俯首可拾、随处可见.对称也是人的审美习惯，许多艺术作品更是刻意追求对称美.中国古典建筑，如天安门、天坛、故宫等，更是将对称美做到了极致.中国古代的阴阳太极图正是这种对称美的绝妙写照.

物理教学中，教师应有意识地培养学生的对称思维，学会观察并理解对称美.如：杠杆的平衡、平面镜的成像、磁场的两极、电荷的正负、作用力和反作用力等，表现了物质的直观形象在空间上的对称;而季节的轮回、摆锤周期性的摆动、器乐有节奏的弹唱等，则表现为时间的对称性[5].事实上，物理学中的对称美除空间对称、时间对称外，还有数学对称和抽象对称.如：相干光在干涉区域内都保持相等的条纹宽度，表现了物质在运动过程中的时空对称;简谐振动图线、简谐波的波形图线的对称性，表现了物理内容在数学图形上的对称;万有引力定律[F=Gm1m2r2]与库仑定律[F=Kq1q2r2]之间具有的对称性，表现了物理内容在数学表达形式上的对称;处于平衡态的气体分子的热运动在三维空间各个自由度上发生的概率相等，表现了物理内容的抽象对称性.

可见，物理学中的对称美具有非常丰富的内涵.电场和磁场、时间和空间、质量和能量、物质和反物质、黑洞和白洞、正电荷和负电荷、磁北极和磁南极等的对称，无不闪耀着对称美的光辉.

（二）和谐美，妙趣横生

爱因斯坦说：“自然界中所有存在的事物，都是处于密切的相互联结和普遍联系之中，它们都服从普适的、固定不变的规律，整个宇宙就是由它们构成的一个和谐有序的总体或系统.”他还认为，科学家和艺术家都是以“最适当的方式来画出一幅简化的和易于领悟的世界图像”.物理学的和谐美主要表现在自洽、对应和互补三个方面.

例如，牛顿的经典力学是建立在绝对时空观基础上的，世界图景是“筐子装东西”式的“时空+物质”模式，物体的质量是不会因为运动而改变的.但爱因斯坦的相对论，革新了物理科学的基本概念框架，世界图景于是变成了“时空—场——物质—流形”[6]，时空与物质及其运动之间都有着关联，物体的质量[m=m01-v2c2]，它会随着速度的增大而增加.于是，牛顿运动定律在研究微观粒子的高速运动时就不再适用，但是针对宏观低速运动的物体，牛顿运动定律还是有着很好的普适性.这就是高级理论对低级理论的包容，表现为对应和谐美.

当前辈物理学家努力建造一座和谐完美的理论大厦时，却给后辈留下了诸多不和谐、不完备的矛盾，这预示着追求完美的物理学历程是永无止境的.物理学中蕴含着的美，吸引着一代又一代物理学家们去攀登，进而推动物理学迈向一个又一个新高峰.

（三）统一美，美美与共

物理学的探究历程可以说是不断追求“联系”和“统一”的历程.物理学家们在感受自然界多样性的过程中，逐步认识到自然界的统一性，并执着地追求物理理论的统一.

历史上，牛顿力学是物理学上的第一次大统一，它把地上和天上的所有低速宏观运动的规律统一起来;物理学第二次大统一是能量转化与守恒定律的建立，它揭示了力、热、光、电磁、原子、化学等各种运动形式之间的统一性，成为自然界最重要、最普遍的规律之一;第三次大统一是麦克斯韦的电磁场理论，它把电、磁、光统一起来;第四次大统一是爱因斯坦创立的相对论，它把引力、时间、空间、物质联系起来，把时间空间的弯曲和引力作用统一了.如果我们远远地观赏整个物理学理论大厦，必然会被它的绚丽多彩和高度统一所感染，产生一种美不胜言的激情.

物理的多样统一美，是科学探究的终极之路，其间，必定还有漫长崎岖的道路要走.万有引力、电磁力、强相互作用、弱相互作用的统一工作尚在探索之中，量子力学的研究正方兴未艾，引力波、暗物质、量子纠缠、可控核聚变、宇宙的起源等的研究也在逐步推进.随着这些重大疑难密码的破解，物理学将会给我们呈现一幅更美丽、完整的画卷.

我们在教学中，若能让学生深度体察物理知识的“美”，进而领略物理方法之美，感悟科学精神之美，用物理世界、事实世界中的美，去激活价值世界、精神世界中的美的求索，便可让学生在物理之美的引领下，进入由“求真的科学、尚善的文化、臻美的艺术”架构的神圣殿堂，从而化知为能、求美启德、推陈出新，实现转识成智.

总之，转识成智教育是在关注基础性的前提下，更加重视综合性、应用性和创新性的一种教育方式，是让学生在感悟知识旨趣中的“情”的同时，掌握知识形式中的“思”，享受知识内容中的“美”，进而真正理解物理观念、把握科学思维、学会科学探究、落实科学态度与责任，以此不断提升“能力”、连续自证“德性”、自由开拓“创新”，实现智慧生长.

参考文献：

[1]陈斌.格物致理   转识成智[M].南京：江苏凤凰教育出版社，2018：89.

[2]潘洪建.知识旨趣：基本蕴涵、教育价值与教学策略[J].当代教育与文化，2014（7）：50.

[3]卞敏.终极关怀：科学精神与人文精神的统一[J].哲学研究，2005（5）：104.

[4]杨榕楠，姜水根，陈青华.科学精神[J].物理教師，2008（1）：6.

[5]夏桂钱.物理其实很美妙[M].南京：江苏凤凰教育出版社，2015：106.

[6]吴国盛.科学的历程[M].北京：北京大学出版社，2002：434.