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號主按: 經(jīng)馮杰教授同意,本公眾號轉(zhuǎn)載馮教授關(guān)于“物理觀念”的研究文章。 一線教師和大學(xué)教授普遍認(rèn)為“物理觀念”難以把握,在教學(xué)目標(biāo)設(shè)計上要么矮化降格為知識與技能目標(biāo),要么好高騖遠(yuǎn)拔高到不切實際的課堂教學(xué)目標(biāo)。因此,對物理觀念有一個準(zhǔn)確把握,是有利于課堂教學(xué)設(shè)計的,在聽評課中不至于陷入混沌之處。 馮教授從多方視角對物理觀念進(jìn)行了剖析,對于我們一線教師把握物理觀念是有啟迪作用的。 為了方便大家引用學(xué)習(xí),特提供引用格式: 馮杰. 物理學(xué)科核心素養(yǎng)之“物理觀念”辨析【J】. 現(xiàn)代基礎(chǔ)教育研究,2020(9):64—70 物理核心素養(yǎng)第一個要素是“ 物理觀念”。 雖然修改稿對“物理觀念”的內(nèi)涵、外延和目標(biāo)水平層次做出了明晰的界定,但是,從實踐操作層面上而言,廣大物理教師、學(xué)生以及物理教育研究者仍然存在比較大的理解差距,可以說是莫衷一是。 修改稿修訂組主編的《普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)解讀》 對“物理觀念” 解讀甚少。③特別是近一段時間,許多學(xué)者糾結(jié)于“物理觀念”與物理概念的淺顯區(qū)分,甚至在物理教學(xué)實踐中誤讀“物理觀念”,導(dǎo)致了理解、釋義和應(yīng)用方面的迷茫。 因此,在目前全國陸續(xù)開始實施新的課程標(biāo)準(zhǔn)之時,辨析物理觀念, 不僅及時而且非常有必要。 一、《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(修改稿)》對“物理觀念”的描述 修改稿指出:“物理觀念”不僅是物理核心素養(yǎng)的主要內(nèi)容,而且是其他物理核心素養(yǎng)的重要基礎(chǔ)。④ 1. “物理觀念”的內(nèi)涵界定 修改稿指出:“物理觀念”是從物理學(xué)視角形成的關(guān)于物質(zhì)、運動與相互作用、能量等的基本認(rèn)識;是物理概念和規(guī)律等在頭腦中的提煉和升華;是從物理學(xué)視角解釋自然現(xiàn)象和解決實際問題的基礎(chǔ)。 根據(jù)這個界定,“物理觀念”的范疇是“關(guān)于物質(zhì)、運動與相互作用、能量等的基本認(rèn)識”;其性質(zhì)為“物理概念和規(guī)律等在頭腦中的提煉和升華”,明確其是主客觀結(jié)合的產(chǎn)物;其作用“是從物理學(xué)視角解釋自然現(xiàn)象和解決實際問題的基礎(chǔ)”;其內(nèi)容“主要包括物質(zhì)觀念、運動觀念、相互作用觀念、能量觀念及其應(yīng)用等要素”。 這個界定雖然清晰,但太宏觀,廣大物理教師在具體知識點的教學(xué)設(shè)計( 課程內(nèi)容) 中難以操作。 2. “物理觀念”的水平層次劃分 修改稿的正式文本對“物理觀念” 作為教學(xué)目標(biāo)達(dá)成的水平層次做了如下的劃分: 水平一 :能從物理學(xué)的視角解釋一些簡單的自然現(xiàn)象,具有將物理學(xué)與實際相聯(lián)系的意識。 水平二:形成初步的物理觀念,能從物理學(xué)的視角解釋一些自然現(xiàn)象,能應(yīng)用所學(xué)的物理知識解決簡單的實際問題。 水平三:具有物理觀念,能從物理學(xué)的視角描述和解釋自然現(xiàn)象,能應(yīng)用所學(xué)的物理知識解決實際問題。 水平四:具有清晰的物理觀念,能從物理學(xué)的視角正確描述和解釋自然現(xiàn)象,能綜合應(yīng)用所學(xué)的物質(zhì)知識解決實際問題,能指導(dǎo)工作和生活實踐。 水平五:具有清晰、系統(tǒng)的物理觀念,能從物理學(xué)的視角正確描述和解釋自然現(xiàn)象,能靈活應(yīng)用所學(xué)的物理知識解決實際問題,能有效指導(dǎo)工作和生活實踐。 由于教學(xué)活動的雙邊性,這種主要基于教育者期望的角度,而不是從學(xué)習(xí)者物理思維角度的“唯象”的“水平層次”的劃分,在物理教學(xué)實踐中不太容易把握。 在水平二、三、四、五中都出現(xiàn)了“物理觀念”一詞,但是,無論是修改稿的文本,還是目前的物理教學(xué)和教研領(lǐng)域,對“物理觀念”的釋義理解和教學(xué)設(shè)計實踐,還需要一個辨析的過程。 3?? 應(yīng)當(dāng)從自然哲學(xué)的角度解碼和認(rèn)知“物理觀念” 物理學(xué)是研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)、物質(zhì)相互作用和運動規(guī)律,以實驗為基礎(chǔ)的自然科學(xué)。 其研究的內(nèi)容是宇宙的基本組成要素:物質(zhì)、能量、空間、時間及其相互作用。 從研究對象的角度研究物質(zhì)的各種最低級的運動形式,首先是物理學(xué),其后是化學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、社會科學(xué)。 同時,物理學(xué)與其他許多自然科學(xué)有關(guān)聯(lián),物理學(xué)原理與一些社會科學(xué)也有關(guān)聯(lián)。 數(shù)學(xué)是物理學(xué)的基本工具;地理的地質(zhì)學(xué)要用到物理學(xué)的力學(xué);氣象學(xué)原理離不開 熱學(xué);天文學(xué)就是物理學(xué);熱力學(xué)第一定律就是能量守恒定律,也就是能量轉(zhuǎn)化和守恒的普遍原理;熱力學(xué)第二定律不僅僅描述了時間的單向性;量子力學(xué)是現(xiàn)代化學(xué)的基礎(chǔ),也是現(xiàn)代生命科學(xué)的基礎(chǔ);這是基于物理學(xué)本源從哲學(xué)層面對“物理觀念”的最基本的詮釋。 因此,我們可以給“物理觀念”下一個更加簡潔的定義:“物理觀念” 是基于物理學(xué)客觀規(guī)律、 經(jīng)過邏輯加工的一種物理哲學(xué)思想。 二、探尋“觀念”一詞的本源 筆者認(rèn)為,應(yīng)當(dāng)首先從哲學(xué)、邏輯學(xué)和語言學(xué)乃至社會學(xué)的角度,厘清“觀念” 一詞的涵義,然后再討論物理觀念。 1. “觀念”一詞的哲學(xué)涵義 何為“觀念”? 《辭?!罚ǎ玻埃保?年版)有三種解釋。 第一種:“觀念”即思想,是思維活動的結(jié)果,屬于理性認(rèn)識。 第二種:“觀念” 一詞譯自希臘語,通常指思想。 有時亦作表象或客觀事物在人腦中概括的形象,屬于感性認(rèn)識。 第三種是闡述“觀念” 一詞在西方各派哲學(xué)中有不同的涵義。 其一,在客觀唯心主義哲學(xué)中,常常譯作“理念”“相”或“客觀理念”,亦有譯作“理式”。 其二,在主觀唯心主義哲學(xué)中,“觀念”通常被歸結(jié)為主體的感覺與印象或產(chǎn)生世界的創(chuàng)造本原,它是事物的“涵義” 或“本質(zhì)”。 其三,在英國經(jīng)驗派哲學(xué)中,“觀念”指人類的意識或思維的對象,即感覺與知覺。 其四,在休謨的哲學(xué)中,“觀念” 指回憶起來的印象或想象到的印象。① 值得注意的是:前兩種解釋把“觀念”定位于兩個不同的認(rèn)知階段。 第三種的客觀唯心主義哲學(xué)解釋類似于第一種解釋,即“觀念”屬于理性認(rèn) 識。 第四種的主觀唯心主義哲學(xué)解釋,類似于第二種解釋,即“觀念” 屬于感性認(rèn)識。 我們知道, 感性認(rèn)識可以分為感覺、知覺和表象三種類型,理性認(rèn)識可以分為概念、判斷和推理三個階段。 基于此解釋,我們?nèi)?何界定和操作“物理觀念”呢? 2. “觀念”一詞的邏輯學(xué)涵義 按照《辭?!穼Α坝^念”的第一種解釋———“觀念”即思想,那么,“觀念”就是邏輯學(xué)中的“純粹理念”。 所謂邏輯學(xué),即關(guān)于思維形式及其規(guī)律的學(xué)科。 所謂“純粹理念” 就是思維的活動和它的產(chǎn)物。 思維能產(chǎn)生思想,而且能產(chǎn)生它所需要的特定思想。 所以,能夠產(chǎn)生“觀念”。 邏輯學(xué)是指導(dǎo)人們掌握正確的思維方法的學(xué)科。 因為“純粹理念”就是人類大腦思維的最抽象的要素所形成的理念,即“觀念”。 如果沒有邏輯學(xué),人類就不能夠?qū)ふ业秸胬怼?因此,“觀念” 產(chǎn)生、發(fā)展和更新必須借助于邏輯學(xué)。 由此,我們?nèi)绾位谶壿媽W(xué)界定和操作“物理觀念”呢? 3. “觀念”一詞的語言學(xué)涵義 觀念在《現(xiàn)代漢語詞典》 有兩種解釋:一是“觀念”即思想意識,比如,破除舊的傳統(tǒng)觀念;二是“觀念”指客觀事物在人腦里留下的概括的形象(有時指表象)。 比如,“某某觀念”根深蒂固。也就是說,首先,“觀念”屬于意識范疇,因此它是主觀的。 而且觀念形成后,它對一個人的言行的指導(dǎo)應(yīng)是下意識的,不需要特意思考。 其次,“觀念”的形成是對客觀事物形象的概括,這里客觀事物的來源非常廣闊,人長期生活學(xué)習(xí)的所見所聞所做都屬于此范疇。 因此“觀念”會發(fā)展變化。 總體而言,“觀念” 既反映了客觀事物的屬性,又具有主觀性。 由此,我們?nèi)绾谓缍ê筒僮鳌拔锢碛^念”呢? 4. “觀 念”一詞的社會學(xué)涵義 一方面,《辭?!?(2010 年版) 第一種解釋是把“觀念” 定位于理性認(rèn)識。 從廣義的理性認(rèn)識角度,社會存在決定人們的思想。 人們的思想具有相對獨立性,可以成為觀念形態(tài),構(gòu)成社會意識形態(tài)。 觀念形態(tài)一旦成為社會意識形態(tài),就會對社會存在反作用。 “正確的思想一旦為群眾所掌握,就會變成巨大的物質(zhì)力量” 就是這個道理。 另一方面,個體的“觀念”是其對事物的主觀與客觀認(rèn)識的系統(tǒng)化之后的集合體。 人們會根據(jù)自身的觀念進(jìn)行各種活動。 比如,利用觀念體系對事物進(jìn)行決策、計劃、實踐和總結(jié)等活動,從而不斷豐富活動內(nèi)容(生活、學(xué) 習(xí)和研究)和提高生產(chǎn)實踐水平。 所以,觀 念具有主觀性、文化性、實踐性、歷史性和發(fā)展性等特點。 由此,我們?nèi)绾谓缍ê筒僮鳌拔锢碛^念”呢? 綜上所述,觀念是人們對事物的主觀與客觀認(rèn)識的系統(tǒng)化之集合體,是人們根據(jù)自身主客觀環(huán)境形成和進(jìn)行的各種活動的階段性總和。 觀念具有主觀性、實踐性、文化性、歷史性、發(fā)展性和局限性等特點。 三、必須為物理新課程中的“物理觀念”正名 何為物理新課程實踐中的“物理觀念”? 我們應(yīng)該從哲學(xué)、邏輯學(xué)、語言學(xué)及社會學(xué)的角度出發(fā),以物理學(xué)理論的起源、建立和發(fā)展歷史脈絡(luò)為依據(jù),結(jié)合認(rèn)知心理學(xué)相關(guān)理論和物理教育教學(xué)規(guī)律,才能夠厘清“物理觀念”的范疇和內(nèi)涵。 1. “ 物理觀念”的局限性 由于人類文化發(fā)展階段的局限性,許多錯誤的“自然哲學(xué)觀念”在物理學(xué)漫長的發(fā)展歷程中發(fā)揮了巨大的作用。 亞里士多德關(guān)于“重的物體比輕的物體下落得快”就是一個經(jīng)典的錯誤的“物理觀念”。 從哲學(xué)的角度,在伽利略時代之前,這就是一條人們信服的科學(xué)規(guī)律。 其一,亞里士多德的主要研究方法是思辨和直覺,因為那個時代并沒有科學(xué)研究的成熟方法,比如實驗方法、數(shù)學(xué)方法等,大部分只是睿智思辨的推理;其二,后人及伽利略主要也是通過邏輯學(xué)的思辨方式與亞里士多德進(jìn)行“對話”,通過“輕重物體綁在一起” 來證明亞里士多德的結(jié)論是自相矛盾的。 伽利略得出自己的正確推理之后,他才通過實驗向公眾宣傳自己的正確的結(jié)論;其三,當(dāng)下教科書和一些文章拿亞里士多德的錯誤觀點來調(diào)侃古代哲人智慧,這是不嚴(yán)肅的。亞里士多德并沒有進(jìn)行系統(tǒng)的實驗研究,而是集直覺、邏輯思辨推理和實際的物理情景觀察得出的結(jié)論,所以,“物理觀念” 的形成是一個歷史文化過程,不能用現(xiàn)在規(guī)范的科學(xué)思維程序去解讀。 亞里士多德還有一個經(jīng)典的錯誤“ 物理觀念”:“力是維持運動的原因”。 因為當(dāng)時的西方也沒有形成科學(xué)研究的規(guī)范方法,甚至運動狀態(tài)是否可以用“速度”來描述都不是很清楚,更談不上關(guān)于物體運動本質(zhì)的正確“物理觀念”。 2. “物理觀念”的文化性 文化性,是人類物質(zhì)和文明成果傳導(dǎo)、融合要素的沉淀。 文化性連接承啟、揚棄、傳導(dǎo)、播撒、創(chuàng)建和集成特質(zhì)。 可以說,作為量子物理學(xué)基石的“波粒二象性”是最具有文化特質(zhì)的“物理觀念”。 一直伴隨和困擾人類的最大難題之一是光的本性:光到底是什么? 惠更斯用“次波”的物理觀念解釋光現(xiàn)象,牛頓用“機械粒子”的物理觀念解釋光現(xiàn)象,這兩種“物理觀念” 在解釋光的傳播、反射、折射和衍射現(xiàn)象時都不完美,甚至互相矛盾;托馬斯·楊用雙縫干涉確信光是“波動”的物理觀念,第一次波粒之爭,以“粒子說” 失敗而告終;1900 年,普朗克首先提出熱輻射“量子假設(shè)”物理觀念;1905 年,愛因斯坦提出了光電效應(yīng)的光量子解釋,試圖重建光是“粒子” 的物理觀念;1923 年,康普頓在研究 x 射線散射的實驗時,從光子與電子彈性碰撞的角度對此實驗現(xiàn)象進(jìn)行了圓滿的解釋,人們不得不承認(rèn)光波同時具有波和粒子的雙重性質(zhì)。 所以,1924 年德布羅意提出“物質(zhì)波”假說,認(rèn)為一切物質(zhì),和光一樣都具有波動性和粒子性的雙重特性。 “光到底是什么”就是這樣一個最基本而又最神秘的“物理觀念”,使人類在不斷探究的漫長艱苦的過程中,不斷地更新和發(fā)展自己的物理觀念,直到 20 世紀(jì)初,終于形成了“波粒二象性”的物理觀念。 3. “物理觀念”的歷史性 我們再從歷史的角度,審視人們是如何建立和更新某些“物理觀念”的。 波動光學(xué):惠更斯的“次波”:→托馬斯·楊的“介質(zhì)波”→菲涅爾的“彈性橫波”→麥克斯韋的“以太電磁波”→普朗克的“分立諧振子”(愛因斯坦將其理解為“光量子” )→薛定諤和波恩的 “概率波” →德布羅意提出“物質(zhì)波”…… 這與其說是物理學(xué)的發(fā)展,不如說無一不是“物理觀念” 的建立、更新和發(fā)展。 而且,無論是 惠更斯的“次波”、托馬斯·楊和菲涅爾的“彈性橫波”,還是麥克斯韋的“以太介質(zhì)波”,其“物理觀念”都是不正確的。 “概率波” 部分正確, “物質(zhì)波”需要繼續(xù)更新和發(fā) 展。電磁學(xué):靜電與靜磁→1820 年奧斯特電流磁效應(yīng)→1826 年安培分子電流假說→1831 年法拉第電磁感應(yīng)定律→1861 年麥克斯韋位移電流假說→1865 年麥克斯韋電磁理論(20 個方程 )→ 1890 年赫茲簡化為四個對稱方程……。 在 1820年之前,人們具有理所當(dāng)然的“物理觀念” :靜電與靜磁是兩個獨立的物理現(xiàn)象。然而,奧斯特電流磁效應(yīng)不僅打破了這種形而上學(xué)的 “ 物理觀念”,而且首先啟迪了人類的哲學(xué)觀念 ———自然現(xiàn)象是相互聯(lián)系的;啟迪了人類的邏輯觀念 ——— 對稱思維或逆向思維:既然“電”可以生“磁”,那么,“磁”是否可以生“電”? 從而建立了“電磁感應(yīng)”這一劃時代的物理觀念。 4. “物理觀念”的邏輯性 “物理觀念”的邏輯性在于,某些物理觀念完全符合實驗規(guī)律,但是有些物理觀念卻不可能完全通過實驗來證明。 1865 年,麥克斯韋電磁理論雖然完善了光學(xué)學(xué)科重要的物理觀念:光的電磁波說。 但是卻暴露了兩個重大邏輯矛盾:其一,光速與參考系無關(guān);其二,按照介質(zhì)波的物理觀念,如此高速的彈性橫波怎么可能在真空和空氣中傳播? 愛因斯坦正是尋著“光的電磁說”這一物理觀念中的兩個巨大漏洞,建立了狹義相對論,提出了“光速不變原理”和“狹義相對性原理”兩大物理觀念。 狹義相對論時空觀徹底更新了人類對宇宙的認(rèn)識。 5. “物理觀念”的實踐性 所謂實踐性,是指人們在創(chuàng)造性思維的過程中,必須結(jié)合實踐,或必須以實踐活動為基礎(chǔ),在實踐中檢驗思維成果是否正確,同時促進(jìn)思維成果的進(jìn)一步發(fā)展。“電子”的發(fā)現(xiàn)沖 擊了原子是不可分的最小的物理觀念。盧瑟 福的 α 粒子散射實驗建立了 “ 原子的核式結(jié) 構(gòu)”模型,原子的核式結(jié)構(gòu)的物理觀念奠定了 量子力學(xué)的物理事實基礎(chǔ)?!百|(zhì)能守恒” 物理觀念是狹義相對論的基石,其公式為E=mc2。關(guān)于質(zhì)量和能量之間的關(guān)系,在經(jīng)典力學(xué)中該“物理觀念” 的內(nèi)涵是:其一,質(zhì)量和能量之間是相互獨立、沒有直接關(guān)系的;其二,質(zhì)量是基本量,能量是導(dǎo)出量,也可以說:質(zhì)量決定能量。 但在狹義相對論力學(xué)中,我們不得不更新:其一,質(zhì)量和能量之間不是相互獨立的,質(zhì)量和能量是相互依存的;其二,能量是基本量,質(zhì)量才是導(dǎo)出量,即能量決定質(zhì)量。 也就是說,能量和質(zhì)量是物體力學(xué)性質(zhì)的兩個不同方面。 愛因斯坦指出: “ 如果有一物體以輻射形式放出能量 ΔE,那么它的質(zhì)量就要減少Δm = ΔE / c2 。至于物體所失去的能量是否恰好變成輻射能,在這里顯然無關(guān)緊要,于是這樣一個更加普遍的結(jié)論被引上來:物體的質(zhì)量是它所含能量的量度?!薄@顯然是一種新的“物理觀念”。 “質(zhì)能守恒” 的深刻哲學(xué)意義在于:其一,質(zhì)量決定能量表明物體系的慣性質(zhì)量和能量以同一種東西的姿態(tài)出現(xiàn),我們無法明確地區(qū)分體系的真實質(zhì)量和表觀質(zhì)量;其二,任何慣性質(zhì)量都可以理解為能量的一種儲藏;其三,原來在經(jīng)典力學(xué)中彼此獨立的質(zhì)量守恒和能量守恒定律結(jié)合起來了,構(gòu)成了統(tǒng)一的質(zhì)能守恒規(guī)律,深刻地反映了物質(zhì)和運動的統(tǒng)一性。 其四,清晰簡單地解決原子能核反應(yīng)的能量轉(zhuǎn)換問題。 6. “物理觀念”的主觀性 所謂主觀性,即以主體自身的需求為基礎(chǔ)去看待客體、對待客體。 其是客觀存在經(jīng)過主體內(nèi)化以后的觀念的存在形式。 物理學(xué)時空觀念的演變最能夠反映“物理觀念” 的主觀性。 時間與空間作為物理學(xué)中兩個基本的概念,從古至今,一直是哲學(xué)各流派從各自主觀的角度進(jìn)行關(guān)注與探討的對象。 而物理學(xué)時空觀與哲學(xué)時空觀的主要區(qū)別在于前者帶有明顯的“相對性”,即隨著物質(zhì)分布層次的深入(宏觀到微觀) 或拓展(宏觀到宇觀)以及運動狀態(tài)的改變(由低速到高速運動), 物理時空觀必定不斷進(jìn)行變革,越來越反映實際, 但每一個相應(yīng)的時空觀都有其適用范圍,可以說物理時空觀這個“物理觀念” 的歷史演變帶有明顯的主觀性。最古老的物理學(xué)時空 觀包括:空間:上下四方謂之“宇”;時間:古 往今來謂之“宙”。物理學(xué)的舊時空觀:蓋天說—地心說。 公元前3世紀(jì)—公元14世紀(jì), 認(rèn)識到地球是圓的,位于宇宙中心;以月球為界,宇宙分為兩個部分;依次排列月球、水星、金星、太陽火星、土星等;物理學(xué)的經(jīng)典時空觀:哥白尼—日心說。 不僅僅是坐標(biāo)系的變更———描述的簡潔化———展示了太陽系的結(jié)構(gòu)。牛頓力學(xué)時空觀:一切力學(xué)規(guī)律在慣性參照系下都是等價的。適用于宏觀低速領(lǐng)域。愛因斯坦的狹義相對論的時空觀:一切物理規(guī)律在慣性參照系下都是等價的。 適用于宏觀高速領(lǐng)域。 愛因斯坦的廣義相對論的時空觀(非慣性系與引力場等價):進(jìn)一步發(fā)展了“ 宇宙無中心” 的觀點——— 等效原理;補充了時空觀念依賴于物質(zhì)分布的相對性———引力場方程;補充了時空結(jié)構(gòu)與物質(zhì)分布的關(guān)系———空間彎曲。 這些“物理觀念”,從學(xué)生學(xué)習(xí)的角度看,包含許多物理概念、規(guī)律、原理等;從研究者的角度看,包含物理學(xué)家豐富的主觀創(chuàng)造性。 四、新課程實踐中關(guān)于“物理觀念”的誤讀 如上所述,其一,因為修改稿對“物理觀念”的描述的宏觀性———相當(dāng)于辯證法范疇的層面, 一方面引起了對其內(nèi)涵的熱議,另一方面導(dǎo)致其內(nèi)容屬性理解存在巨大差異;其二,修改稿中的 “物理觀念”是作為物理核心素養(yǎng)的重要要素出現(xiàn)的,而物理核心素養(yǎng)是以取代三維目標(biāo)呈現(xiàn)的。所以,造成了中學(xué)物理教學(xué)設(shè)計中把物理概念、規(guī)律、實驗結(jié)果、方法論統(tǒng)統(tǒng)作為“物理觀念”;或者干脆倒回到 20 世紀(jì)單一的知識目標(biāo),即全然沒有物理學(xué)科的教學(xué)目標(biāo)了;或者索性只寫雙基目標(biāo),把三維目標(biāo)也丟了。 ① ② 不可否認(rèn),一些物理教師的物理學(xué)理論素養(yǎng)的缺失是新課程實踐中“物理觀念” 誤讀的主要原因。 這是一個不容忽視的現(xiàn)實問題。 1. 將“物理觀念 ” 等同于知識教學(xué)目標(biāo) 實驗稿的三維目標(biāo)是微觀(課時)教學(xué)目標(biāo),那么“物理觀念”是物理教學(xué)的微觀(課時)教學(xué)目標(biāo)嗎? 從前面的討論可知,“物理觀念”既不是微觀(課時)物理教學(xué)的教學(xué)目標(biāo),也不是每個知識點的具體的教學(xué)目標(biāo),而是一種物理思想,是物理學(xué)科教學(xué)的宏觀教育的長期目標(biāo)。 或者說就像啟發(fā)式教學(xué)一樣,是一種教學(xué)理念,是教學(xué)活動都應(yīng)該執(zhí)行或體現(xiàn)的。 也就是說,“物理觀念”是物理教師在相關(guān)物理知識(點、單元、學(xué)科) 的教學(xué)過程(可能需要相當(dāng)長的教學(xué)時間) 中必須始終貫穿和扎實貫徹的一種教育指導(dǎo)思想。 ① 2. 將“物理觀念”等同于物理概念 “物理觀念”絕對不是“物理概念”。它們既不是包含關(guān)系,也不是從屬關(guān)系,雖然它們有交集。 首先,概念是同類事物具有的共同、本質(zhì)的屬性,概念都有其明確的內(nèi)涵和外延,而且內(nèi)涵與外延是遵守反變關(guān)系的。 其次,物理概念是某類物理現(xiàn)象和物理過程的共同性質(zhì)和本質(zhì)特性在人們頭腦中的反映,是對物理現(xiàn)象、物理過程抽象化和概括化的思維形式。 再次,概念是主觀的思維形式。 最后,物理概念是單個形式的。從物理教學(xué)的角度看,物理概念的形成需要具備三大要素:一是概念形成的基礎(chǔ)(感知活動、觀察實驗、經(jīng)驗事實);二是概念形成的形式(概念結(jié)構(gòu)、數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)、知識結(jié)構(gòu));三是概念形成的方法(問題解決、科學(xué)方法、觀察證實)。 大多數(shù)物理概念具有定量的性質(zhì),它總是與數(shù)學(xué)和測量 聯(lián)系在一起。當(dāng)然,從認(rèn)知過程角度看,物理觀念的形成與物理概念的形成有一定的聯(lián)系。 物理概念反映著人類對物質(zhì)世界漫長而艱難的智力活動歷程,物理觀念和物理概念都是觀察、實驗與科學(xué)思維相結(jié)合的產(chǎn)物。② 3. 將“物理觀念”等同于物理規(guī)律 “物理觀念” 不是物理規(guī)律,也不是物理原理,更不是物理實驗現(xiàn)象。 物理規(guī)律包括定律、定理、原理和定則等,是物理現(xiàn)象或物理過程在一定條件下發(fā)生、發(fā)展和變化的必然趨勢及其本質(zhì)聯(lián)系的反映。 物理規(guī)律是客觀的 ,是無條件的;物理概念是主觀的,是有條件的。物理規(guī)律反映相關(guān)物理概念之間的必然聯(lián)系。 當(dāng)然,從認(rèn)知過程角度看,物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)與物理觀念形成有必然的聯(lián)系,其是物理觀念形成的基礎(chǔ)。 人們在紛繁復(fù)雜的物質(zhì)世界中,把握事物的本質(zhì)特征,使之成為物理思維的基本單位和有力工具。 借助物理觀念這種概括化的思維形式,人們找到了支配復(fù)雜的物質(zhì)世界的簡潔完美和高度概括化的思維形式———物理規(guī)律,建立了物理學(xué)的理論和方法體系。③ 4. 中學(xué)的物理教學(xué)研究中值得商榷的一些傾向 物理概念的教與學(xué)具有階段性,這是一 條顯而易見的物理教學(xué)原則。但是有學(xué)者從 觀念構(gòu)成和綜合性角度,提出“子觀念”:“子觀念”也具有一定綜合性,“子觀念” 形成之前,應(yīng)該是學(xué)習(xí)物理知識后對一些問題的零散的觀點。 從物理知識到物理觀念,應(yīng)該經(jīng)過 這樣的過程:物理知識→觀點→ 子觀念→ 物 理觀念。從物質(zhì)觀、運動與相互作用觀、能量觀三大物理觀念中分出子觀念,再從子觀念中分出由哪些觀點組成,最后將觀點落實到具體的物理知識上。 筆者認(rèn)為,這是將簡單問題復(fù)雜化了,在基礎(chǔ)教育的教學(xué)研究中不應(yīng) 當(dāng)提倡。 其偏離了物理學(xué)科教育的規(guī)律,泯滅了青少年的物理學(xué)習(xí)興趣,毀掉了青少年的物理潛質(zhì)。又比如,有學(xué)者從“觀念具有層次 性” 角度提出:能量觀可以分為能量普適觀、能量多樣觀、 能量轉(zhuǎn)化觀、能量量度觀、能量守恒觀、節(jié)能環(huán)保觀。 這些子觀念繼續(xù)分化出觀點,如能量轉(zhuǎn)化觀可以分為能量轉(zhuǎn)化的方式、 能量轉(zhuǎn)化的方向性、能量轉(zhuǎn)化的快慢、能量轉(zhuǎn)移等。 有學(xué)者依據(jù)邏輯學(xué)方法指出:其實子觀念不一定直接分為觀點,根據(jù)需要,子觀念有時也可分出次級子觀念。 如能量多樣觀,可以分為能量分類的多樣性和種類的多樣性兩個次級子觀念,在種類多樣性中才具體到機械能、電能、動能、勢能這些觀點。 這是對邏輯學(xué)中某些名詞的混淆,因為機械能、電能、動能、勢能等是典型的基本的物理概念,不是“觀點”,而且與“物理觀念”相去甚遠(yuǎn),這些基本物理概念是學(xué)生學(xué)習(xí)物理電學(xué)知識、夯實物理學(xué)習(xí)的基礎(chǔ),而且是其形成物理觀念的基礎(chǔ)。 五、結(jié)論 很顯然,物理觀念就是物理學(xué)范疇的觀念。其內(nèi)涵就是人類關(guān)于物理哲學(xué)中文化、歷史、邏輯、科學(xué)(一段時間內(nèi)不一定正確) 的觀念;物理觀念不等同于物理概念、物理規(guī)律、物理原理、物理實驗現(xiàn)象。 物理觀念的形成不是某個單一物理知識點(甚至一個單元)的學(xué)習(xí)就可以實現(xiàn)的,而且中學(xué)生的物理學(xué)習(xí)不可能從哲學(xué)、邏輯學(xué)、語言學(xué)及社會學(xué)的角度領(lǐng)會“物理觀念”的涵義,其恰恰應(yīng)當(dāng)是我們物理教育者必備的素養(yǎng)。 因此,中學(xué)物理的教與學(xué),是逐步地形成“初步的不完備的物理觀念”。 而“初步的不完備的物理觀念”的形成是中學(xué)生一段(長) 時間內(nèi),在具備扎實物理學(xué)理論素養(yǎng)的教師的教學(xué)主導(dǎo)下,在物理知識(概念、規(guī)律、原理、實驗、應(yīng)用) 親歷的學(xué)習(xí)進(jìn)程中,在學(xué)生慢慢地自我感悟(邏輯加工的內(nèi)化)中,在與其他學(xué)科學(xué)習(xí)的對比中,逐步地形成初步的零散的準(zhǔn)物理觀念。 |
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