物理科學(xué)顯性教育探析
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所謂科學(xué)方法隱性教育，就是在教學(xué)中隱蔽地發(fā)揮科學(xué)方法的導(dǎo)向作用，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中受到潛移默化的熏陶；教學(xué)過程中一般不出現(xiàn)科學(xué)方法的名稱，教師也不對科學(xué)方法進(jìn)行解釋。由于具有這些特點，在物理教學(xué)實踐中，科學(xué)方法隱性教育存在以下不足。
1.教學(xué)目標(biāo)不明確
隱性教育觀認(rèn)為，科學(xué)方法隱藏在知識背后，學(xué)生難以理解和把握，因此，不宜在教學(xué)中對此展開討論；科學(xué)方法教育應(yīng)該在概念和規(guī)律教學(xué)中創(chuàng)設(shè)一種反映科學(xué)方法的情境，讓學(xué)生受到科學(xué)方法的熏陶；按照科學(xué)方法隱性教育方式組織教學(xué)，就能使學(xué)生感受科學(xué)探究的過程，得到科學(xué)方法的啟蒙，達(dá)到科學(xué)方法教育的目的。而實際上，諸如感受和啟蒙等詞匯，本身是模糊和主觀的，將它們作為教學(xué)要求，既難以準(zhǔn)確操作，也無法客觀評價。這就使得物理教學(xué)中科學(xué)方法教育缺乏明確的教學(xué)目標(biāo)，由此產(chǎn)生的后果是，一方面，物理教師不清楚應(yīng)該追求什么樣的教育結(jié)果，不確定學(xué)生的科學(xué)方法應(yīng)該達(dá)到怎樣的水平；另一方面，學(xué)生意識不到物理教學(xué)中的科學(xué)方法，找不到學(xué)習(xí)科學(xué)方法的突破口。所以，隱性教育方式使得學(xué)生在物理教學(xué)中學(xué)習(xí)科學(xué)方法時無所適從，從而羈絆了科學(xué)方法教育的開展。
2.教學(xué)內(nèi)容不確定
受隱性教育觀的影響，科學(xué)方法教育內(nèi)容在《物理課程標(biāo)準(zhǔn)》和物理教材中沒有明確顯現(xiàn)出來，需要教師在教學(xué)中自己挖掘。由于大部分物理教師對科學(xué)方法教育的認(rèn)識不夠全面，很少注意到教材中的科學(xué)方法教育因素，缺乏對科學(xué)方法教育內(nèi)容進(jìn)行挖掘，即使少部分教師意識到科學(xué)方法的重要性，又由于理解不同且缺乏客觀標(biāo)準(zhǔn)，對應(yīng)于同一物理知識挖掘出來的科學(xué)方法也存在較大差異。以《物體的相互作用》為例，一種判定結(jié)果是：演繹推理、守恒思想、隔離法和比較方法；[1]而另一種分析結(jié)果是：實驗方法、守恒原理、隔離法、比較、矢量運(yùn)算和近似法，[2]這就造成了科學(xué)方法教育內(nèi)容的缺失或不統(tǒng)一。有的教師挖掘出的科學(xué)方法數(shù)量多，有的教師認(rèn)定的少；有的教師認(rèn)為某種方法重要、教學(xué)要求高一些好，有的教師卻持不同看法。教育內(nèi)容的不明確嚴(yán)重影響了物理教學(xué)中科學(xué)方法教育的開展。國際科學(xué)教育研究者認(rèn)為，無論采用哪一種形式，都必須明確地加以講述，若非如此，從隱含的印象中得出的認(rèn)識將是混亂不清的和一堆零散的概念。[3]這充分說明了科學(xué)方法教育內(nèi)容顯性化的重要性。
3.教學(xué)效果不顯著
隱性教育觀認(rèn)為，物理教材大都是按照知識順序編排的，科學(xué)方法隱藏在知識背后，不像知識那樣明了，不便于直接講解，而且又比較深奧，學(xué)生理解起來有困難，所以應(yīng)該進(jìn)行隱性教育，通過知識教學(xué)的滲透，反映出科學(xué)方法的特點，讓學(xué)生自己體會和揣摩。其實，這樣做不僅不能降低學(xué)習(xí)科學(xué)方法的難度，反會增加學(xué)生的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)。因為對科學(xué)方法進(jìn)行隱性處理，缺少引發(fā)注意的線索，學(xué)生很難意識到科學(xué)方法的存在，這就使得科學(xué)方法學(xué)習(xí)缺失外部條件；教師不講解科學(xué)方法的步驟，學(xué)生也不會對科學(xué)方法作出思考，使得學(xué)習(xí)科學(xué)方法的內(nèi)部條件不充分，從而影響了學(xué)生對于科學(xué)方法的學(xué)習(xí)。總之，由于隱性教育不能使學(xué)生有意識地學(xué)習(xí)科學(xué)方法，不能使學(xué)生獲得對科學(xué)方法的理性認(rèn)識，不能讓學(xué)生自覺地以科學(xué)方法為指導(dǎo)來加深對知識的理解，因而容易使“過程與方法”維度虛化并導(dǎo)致物理教學(xué)中的科學(xué)方法教育效果欠佳。
二、物理教學(xué)中科學(xué)方法顯性教育的理論建構(gòu)
所謂科學(xué)方法顯性教育，是指教師有意識地公開進(jìn)行科學(xué)方法教育，學(xué)生有意識地學(xué)習(xí)科學(xué)方法，以達(dá)到理解知識、掌握方法和形成科學(xué)態(tài)度的目的。在物理教學(xué)中進(jìn)行科學(xué)方法顯性教育，其理論思路至關(guān)重要。這種理論思路，主要是指整個科學(xué)方法顯性教育的理論出發(fā)點和基本路線。從物理學(xué)知能結(jié)構(gòu)理論出發(fā)，可以對此問題作出較為圓滿的詮釋。一般認(rèn)為，物理學(xué)科的基本結(jié)構(gòu)包括物理學(xué)的基本概念、基本原理（包括基本定律和基本理論）、基本方法以及它們之間的相互聯(lián)系。大量事實和研究表明，科學(xué)方法作為物理認(rèn)識活動的中介，是連接物理現(xiàn)象與物理知識的紐帶，在物理理論的發(fā)展中起著橋梁作用。也就是說，物理概念和規(guī)律只有通過科學(xué)方法的參與，才有可能上升為知識形態(tài)。
不僅如此，物理理論的應(yīng)用同樣需要科學(xué)方法的參與。以科學(xué)方法為中心的物理學(xué)知能結(jié)構(gòu)理論認(rèn)為，以科學(xué)方法作為物理認(rèn)識活動的中介，可以展現(xiàn)出物理知識與科學(xué)方法的相互關(guān)系。物理學(xué)知能結(jié)構(gòu)主要包括五個部分：物理現(xiàn)象、物理知識、科學(xué)方法、數(shù)學(xué)以及物理學(xué)的延伸和應(yīng)用。圖中的箭頭表明不同部分之間的相互關(guān)系。科學(xué)方法處于物理學(xué)知能結(jié)構(gòu)圖的中心，分別與其他四個部分相連，發(fā)生著單向或雙向作用。不同部分之間也會發(fā)生聯(lián)系，但這種聯(lián)系須經(jīng)由科學(xué)方法才可以實現(xiàn)，科學(xué)方法起到橋梁和紐帶的作用?？茖W(xué)方法處于物理學(xué)知能結(jié)構(gòu)的中心，因此，抓住了科學(xué)方法就等于抓住了物理教學(xué)的核心。而物理學(xué)不同部分之間發(fā)生相互作用的途徑和機(jī)制，則為科學(xué)方法顯性教育的實施提供了參考和依據(jù)。從物理教學(xué)實踐來看，科學(xué)方法教育主要體現(xiàn)在物理學(xué)知能結(jié)構(gòu)的兩條路徑上。（1）物理現(xiàn)象科學(xué)方法物理知識。這一路徑反映了物理知識的獲得過程。楊振寧指出：“絕大部分物理學(xué)是從現(xiàn)象中來的，現(xiàn)象是物理學(xué)的根源?！盵5]然而，從物理現(xiàn)象出發(fā)并不能直接得到物理知識，而需要借助于科學(xué)方法?，F(xiàn)代科學(xué)哲學(xué)認(rèn)為，科學(xué)就是人類對物質(zhì)世界的解釋，物理知識并非外在物質(zhì)世界的翻版，它是富含人類智慧的，需要經(jīng)過思考、創(chuàng)造與想象等過程。從物理現(xiàn)象出發(fā)，人們必須經(jīng)過科學(xué)方法的加工整理才能獲得物理知識，科學(xué)方法是物理現(xiàn)象通達(dá)物理知識的必經(jīng)之路，既不可或缺，也無法逾越。因此，在物理知識教學(xué)中必須進(jìn)行科學(xué)方法顯性教育，必須講清楚科學(xué)方法，才能使學(xué)生掌握科學(xué)方法。如，牛頓第二定律的建立，就應(yīng)用了實驗法、控制變量法、圖像法、化曲為直法以及比例系數(shù)法等科學(xué)方法。顯然，物理教學(xué)應(yīng)該進(jìn)行這些科學(xué)方法的顯性教育。（2）物理知識科學(xué)方法延伸和應(yīng)用。這一路徑反映了物理知識的應(yīng)用過程。
顯然，從物理知識出發(fā)，必須通過科學(xué)方法這一中介才能解決物理問題。物理知識的應(yīng)用是一個思維加工和信息處理的過程，問題的分析、知識的選擇及其施用都離不開科學(xué)方法的參與。這就要求物理知識教學(xué)必須重視科學(xué)方法教育，要將解決物理問題中使用的科學(xué)方法顯化出來，引導(dǎo)學(xué)生掌握這些方法。仍以牛頓第二定律為例，在應(yīng)用該定律解決實際問題時，就需要用到整體法、隔離法、正交分解法及圖像法等科學(xué)方法。因此，物理教學(xué)中應(yīng)該進(jìn)行科學(xué)方法顯性教育，讓學(xué)生得到這些方法的訓(xùn)練。明確了科學(xué)方法在物理學(xué)知能結(jié)構(gòu)中的核心地位，清楚了科學(xué)方法發(fā)揮作用的途徑和方式，就為物理教學(xué)開展科學(xué)方法顯性教育奠定了基礎(chǔ)并提供了思路。首先，科學(xué)方法具有知識加工、獲取和建構(gòu)等功能，所以，進(jìn)行科學(xué)方法教育需要與知識教學(xué)相結(jié)合，“應(yīng)將方法視為比知識更重要的東西，視為知識的脈絡(luò)，按照科學(xué)方法所展示的路子，去組織教材，安排教學(xué)進(jìn)程”[6]。其次，科學(xué)方法支配著知識的演化和發(fā)展，是隱藏在知識背后的一只無形的手，物理教學(xué)不僅要按照科學(xué)方法的邏輯組織教學(xué)，還應(yīng)該將這種邏輯顯現(xiàn)出來，使學(xué)生既能體會到邏輯的力量，又能掌握這種邏輯發(fā)生的條件和步驟。第三，科學(xué)方法決定了知識的應(yīng)用和發(fā)展，知識的應(yīng)用和發(fā)展離不開科學(xué)方法，只有通過科學(xué)方法組織起來的知識才會形成清晰、嚴(yán)密和靈活的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，才能不斷地接收和包容新的知識，人們也只有熟練地掌握科學(xué)方法，才能迅速準(zhǔn)確地解決實際問題，進(jìn)行創(chuàng)造性的活動。
三、物理教學(xué)中科學(xué)方法顯性教育的意義
科學(xué)方法顯性教育的主要做法是：進(jìn)行科學(xué)方法教育時，明確指出科學(xué)方法的名稱，揭示科學(xué)方法的形式，挖掘科學(xué)方法的內(nèi)涵，說明科學(xué)方法的使用條件，強(qiáng)化科學(xué)方法的訓(xùn)練。在物理教學(xué)中進(jìn)行科學(xué)方法顯性教育，具有以下教育意義。
1.明確教學(xué)目標(biāo)，使科學(xué)方法教育有的放矢當(dāng)前，物理教學(xué)科學(xué)方法教育存在的一個重要問題是，教師對科學(xué)方法教育的意識不夠清楚，表現(xiàn)為在教學(xué)實踐中，要么沒有進(jìn)行科學(xué)方法教育，要么因為認(rèn)識有限而講解不到位。另一方面，學(xué)生需要具備學(xué)習(xí)科學(xué)方法的意識，因為明確學(xué)習(xí)任務(wù)和目標(biāo)會有利于對知識的思考和掌握，特別是像科學(xué)方法這樣比較抽象的內(nèi)容，通過認(rèn)真思考可以更好地掌握。教師在確定知識教學(xué)目標(biāo)時，應(yīng)該同時制定物理教學(xué)中的科學(xué)方法教育目標(biāo)，明確不同階段科學(xué)方法教育的重點，制定與教學(xué)內(nèi)容相匹配的目標(biāo)計劃，使科學(xué)方法教育更具有針對性，最大限度地發(fā)揮教材的作用，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。
2.確定教育內(nèi)容，使科學(xué)方法教育有據(jù)可依教育內(nèi)容決定教育方式，因此，進(jìn)行科學(xué)方法顯性教育必須確定科學(xué)方法教育內(nèi)容。從一定意義上說，全部課程的問題就是內(nèi)容問題，課程的設(shè)計、課程的目的、課程的評價以及課程的實施，都可以理解為圍繞著課程內(nèi)容的安排及其結(jié)果展開的。[7]物理教學(xué)中的科學(xué)方法教育需要解決三個方面的問題———教什么、教到何種程度、哪個年級教，也就是科學(xué)方法的內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)、學(xué)生表現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)和各年級銜接的問題?，F(xiàn)代物理教育認(rèn)為，物理教學(xué)中的科學(xué)方法教育已經(jīng)不再局限于智力開發(fā)，而是關(guān)注科學(xué)教育與人文教育的融合；不僅關(guān)注智力的發(fā)展，也關(guān)注知識的價值。我們認(rèn)為，物理教學(xué)中的科學(xué)方法教育至少包括三個方面的內(nèi)容，即思維方法、物理方法和科學(xué)方法觀教育。思維方法是人的大腦的功能，是進(jìn)行各種學(xué)習(xí)和探索的基礎(chǔ)，在認(rèn)知心理學(xué)中被劃為弱認(rèn)知方法的范疇，適用于解決各種普遍問題。物理方法是物理知識與思維方法相結(jié)合而產(chǎn)生的方法，是物理學(xué)特有的方法，在解決物理問題時具有強(qiáng)大的功能。人們重視科學(xué)方法不僅由于它具有智育價值，也由于人們認(rèn)識到它的社會價值和人文價值，科學(xué)方法觀將兩個領(lǐng)域連接起來，使得科學(xué)與人文走到一起。只有兼顧了這三個方面的教育，才能真正實現(xiàn)物理教學(xué)中的科學(xué)方法教育目的，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。
3.構(gòu)建教學(xué)策略，提供學(xué)習(xí)科學(xué)方法的條件教育方式與教育內(nèi)容聯(lián)系最為緊密，內(nèi)容決定方式，方式為內(nèi)容服務(wù)。科學(xué)方法教育不僅要采用顯性的教育方式，而且依照目標(biāo)分類學(xué)的思想，教學(xué)策略還應(yīng)該與教育內(nèi)容相匹配。[8]如前所述，物理教學(xué)中的科學(xué)方法教育包括思維方法、物理方法和科學(xué)方法觀教育，這三個部分由于學(xué)習(xí)條件存在差異，所以教學(xué)中必須根據(jù)各自的特點，采用不同的教學(xué)策略。思維方法作為人腦的功能，主要通過訓(xùn)練來學(xué)習(xí)和發(fā)展，如概括，就必須通過對各種物理現(xiàn)象的剖析而發(fā)現(xiàn)其本質(zhì)特征，在這一過程中訓(xùn)練概括的方法。物理方法與物理知識聯(lián)系密切，物理知識的建立離不開物理方法，結(jié)合物理知識講授物理方法，按照物理方法的邏輯推導(dǎo)出物理知識，是教授物理方法的主要方式?？茖W(xué)方法觀的教學(xué)，側(cè)重于觀念的傳播和內(nèi)化，需要教師在教學(xué)中講清楚科學(xué)方法觀的價值取向、內(nèi)涵以及現(xiàn)實意義，并組織學(xué)生結(jié)合具體事例進(jìn)行討論，以引發(fā)學(xué)生感悟和加深理解。根據(jù)科學(xué)方法教學(xué)內(nèi)容的特點，將教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)策略相對應(yīng)，不同的教學(xué)內(nèi)容采用對應(yīng)的教學(xué)策略，使得不同的科學(xué)方法教學(xué)都能取得實效，才能將科學(xué)方法教育真正落實在物理教學(xué)過程中。
