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我對物理教學的哲學思考(義烏中學吳加澍)【摘要】 所有的教育問題最終都是哲學問題，哲學處于教育的上位，它對教育起著決定性的規(guī)范和指導作用。對于什么是物理、為什么教物理、怎樣教物理這三個本原性問題的思考與回答，構成了物理教育哲學的主體內(nèi)容。物理既是一門科學，又是一種智慧，更是一種文化。應樹立為提高全體學生的科學素養(yǎng)而教的物理教學觀。按照教學重演律，讓學生親歷知識的產(chǎn)生與發(fā)展的過程，全面落實新課程三維教學目標。【關鍵詞】物理教學 哲學思考 教學重演律當前，一場規(guī)模宏大的課程改革正在全國中小學范圍內(nèi)蓬勃展開，并取得了很大成績，帶來了可喜變化。但隨著新課改的不斷深入，人們也遇到了不少新問題，出現(xiàn)了許多令人困惑的現(xiàn)象。對此，我們?nèi)舨簧钊胨伎迹皶r應對，輕則影響課改成效，重則會葬送它的前程。老教育家呂型偉先生曾為此深表憂慮，他將近年來教育改革中出現(xiàn)的形式主義和浮躁現(xiàn)象，比之為“浮腫病”和“多動癥”，并斷言：這一場改革如果最終失敗的話，原因大概就出在這兩種病。呂老的話并非危言聳聽。歷史的經(jīng)驗反復告誡人們，對于各式各樣的教育弊病，單憑“頭痛醫(yī)頭，腳痛醫(yī)腳”的辦法是不能奏效的，因為它們的根源，多半在于教育哲學的缺失或錯位。教育是一項復雜工程，無論是政策、體制、資金、設備，或者技術、方法等，眾多因素都會在客觀上對它產(chǎn)生這樣或那樣的影響；然而這些因素，只有在經(jīng)過人們理性的過濾和價值的判斷，并據(jù)此作出選擇與決策之后，才會進入實際的教育過程而產(chǎn)生作用。所以，一切教育問題均取決于教育者在更深層次，即哲學層次上對于教育的理解。正如著名教育哲學家謝密斯所說：“所有的教育問題最終都是哲學問題?！闭軐W處于教育的上位，它對教育有著決定性的規(guī)范和指導作用。從應試教育向素質教育轉變，其實質就是教育本性的回歸，是教育的正本清源。如果進一步問：教育的“本”是什么？它的“源”在哪里？這些帶有根本性問題的答案，只能到教育哲學的層面上去追尋。對于物理教學而言，最為本原的問題不外乎有三個方面：第一，什么是物理(本體論問題)；第二，為什么教物理(價值論問題)；第三，怎樣教物理(方法論問題)。人們對于這三個根本性問題的思考與回答，就構成了物理教育哲學的主體內(nèi)容。一、什么是物理這是一個十分基礎的問題。翻開任何一本物理教科書，都不難找到這樣的定義：物理學是研究物質結構、物質相互作用和運動規(guī)律的自然科學。但這只是對于物理這門科學在學術意義上的一種界定。而我們所面對的“物理”，它同時又是一門課程，于是就有必要從教育意義的層面上去進行一番再認識、再分析，以挖掘蘊含在其中的豐富內(nèi)涵。首先，物理是一門科學。物理學是一門以實驗為基礎的自然科學，它是發(fā)展最成熟、高度定量化的精密科學，又是具有方法論性質、被人們公認為最重要的基礎科學。物理學取得的成果極大地豐富了人們對物質世界的認識，有力地促進了人類文明的進步。正如國際純粹物理和應用物理聯(lián)合會第23屆代表大會的決議物理學對社會的重要性指出的，物理學是一項國際事業(yè)，它對人類未來的進步起著關鍵性的作用：探索自然，驅動技術，改善生活以及培養(yǎng)人才。上世紀初相對論和量子力學的建立，為物理學的飛速發(fā)展插上了雙翅，取得了空前輝煌的成就，以致于人們將20世紀稱譽為“物理學的世紀”。那么21世紀呢？有一種流行的說法：21世紀是生命科學的世紀。其實，這句話更確切的表述應該是：21世紀是物理科學全面介入生命科學的世紀。生命科學只有與物理相結合，才有可能取得更大的發(fā)展。其次，物理又是一種智慧。誠如諾貝爾物理學獎得主、德國科學家玻恩所言：“如其說是因為我發(fā)表的工作里包含了一個自然現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，倒不如說是因為那里包含了一個關于自然現(xiàn)象的科學思想方法基礎?！蔽锢韺W之所以被人們公認為一門重要的科學，不僅僅在于它對客觀世界的規(guī)律作出了深刻的揭示，還因為它在發(fā)展、成長的過程中，形成了一整套獨特而卓有成效的思想方法體系。正因為如此，使得物理學當之無愧地成了人類智慧的結晶，文明的瑰寶。大量事實表明，物理思想與方法不僅對物理學本身有價值，而且對整個自然科學，乃至社會科學的發(fā)展都有著重要的貢獻。有人統(tǒng)計過，自20世紀中葉以來，在諾貝爾化學獎、生物及醫(yī)學獎，甚至經(jīng)濟學獎的獲獎者中，有一半以上的人具有物理學的背景；這意味著他們從物理學中汲取了智慧，轉而在非物理領域里獲得了成功。反過來，卻從未發(fā)現(xiàn)有非物理專業(yè)出身的科學家問鼎諾貝爾物理學獎的事例。這就是物理智慧的力量。難怪國外有專家十分尖銳地指出：沒有物理修養(yǎng)的民族是愚蠢的民族!當今，物理學的觸角已經(jīng)伸向眾多領域，并取得了越來越大的成就，以至我們很難再用傳統(tǒng)的眼光去界分什么是物理學了。1995年在我國廈門舉行了第十九屆國際統(tǒng)計物理學大會，會上交流論文的涉及面十分廣泛，諸如植物的花序、DNA藥物系統(tǒng)、交通的流量、文字的存儲等等，光看這些篇目，似乎都不太象是物理。那么，究竟什么是物理呢？幾年前，美國今日物理雜志，曾就此問題向讀者廣泛征求意見。最后，他們推崇的答案是：物理學家所做的就是物理學。這話乍聽似覺偏頗，其實不無道理。因為在今天看來，物理學更多的是體現(xiàn)出一種智慧，“代表著一套獲取知識、組織和應用知識的有效步驟和方法，把這套方法用到什么問題上，這問題就變成了物理學?！保ㄚw凱華語）再次，物理還是一種文化。從廣義來說，文化指的是人類歷史實踐過程中創(chuàng)造的物質財富和精神財富的總和。它包括科學文化和人文文化。同樣地，物理學家在長期科學實踐中所創(chuàng)造的大量物質產(chǎn)品與精神產(chǎn)品，也就構成了物理文化，物理文化是科學文化的重要組成部分。大家知道，物理學是以實驗為基礎的科學，它的基本研究方式就是實踐，因而在客觀性上表現(xiàn)為“真”；物理學創(chuàng)造的成果最終是為了造福于人類，它在目的性上體現(xiàn)出“善”；另外，物理學還在人的情感、意識等多方面反映了“美”。正因為物理學本身兼具真、善、美的三重屬性，我們完全有理由說，物理不僅是一種文化，而且是一種高層次、高品位的文化。物理學是求真的。物理最講究實證，物理學家在科學研究活動中最基本的態(tài)度就是實事求是，堅守“實踐是檢驗真理唯一標準”的原則。正如物理學家費曼所說：“不論你的想法有多美，不論你多么聰明，更不論你名氣有多大，只要與實驗不符便是錯了，簡簡單單，這就是科學”?？梢哉f，物理學的發(fā)展史，就是一部不斷修正錯誤、不斷逼近真理的“求真”史。物理學是從善的。物理學致力于將人從自然中解放出來，從必然王國走向自由王國，幫助人們不斷認識自己，促使人的生活趨于高尚。這是物理學的價值取向和終極目標，因而物理學的本質是從善的；另外，物理學家的行為也是從善的。愛因斯坦曾這樣評價居里夫人和以她為代表的杰出物理學家：“第一流人物對時代和歷史進程的意義，在其道德方面，也許比單純的才智成就更大”。他們那種嚴謹求實的態(tài)度、獻身科學的精神，熱愛人民的情懷等等，對于后人無疑是一份尤為珍貴的人文財富。物理學是至美的。德國物理學家海森伯說過：美是真理的光輝；羅馬哲學家普洛丁又說過：善是美的本原。由此，物理學因真而美、因善而美就是十分自然的了。物理的美屬于科學美，主要體現(xiàn)于簡單、對稱和統(tǒng)一；對稱則統(tǒng)一，統(tǒng)一則簡單，它們構成了物理學的基本美學準則。翻開物理學的篇章，可以發(fā)現(xiàn)到處都跳動著美的音符，體現(xiàn)了人們對美的追求與創(chuàng)造。僅以統(tǒng)一性為例。當代物理學的發(fā)展，正朝著兩個相反的研究方向延伸：最宏大的宇宙與最微小的粒子。令人感到驚訝的是，隨著研究的深入，它們兩者并非是分道揚鑣、越走越遠，反倒顯示出不少殊途同歸、相反相成的跡象。例如，粒子物理學的一些研究成果常被天體物理學家所借鑒，用來探尋宇宙早期演化的圖象；(正由于此，粒子物理學在某種意義上也被稱為“宇宙考古學”。) 反過來，宇宙物理學的研究也為粒子物理學家提供了豐實的信息與印證。于是，物理學中兩個截然相反的分支，就這般奇妙地銜接在了一起猶如一條怪蟒咬住了自己的尾巴。又如，英國物理學家狹拉克首先發(fā)現(xiàn)，在自然界的某些物理量之間存在著下列引人注目的關系：宇宙半徑/電子半徑1040， 宇宙年齡/強衰變粒子壽命1040，氫核與電子的電力/氫核與電子的引力1040，在上述比數(shù)中，宇宙這個最大的系統(tǒng)，與基本粒子這個最小系統(tǒng)之間，竟然珠聯(lián)璧合達到了如此完美的統(tǒng)一，讓我們再次領略到了物理世界的美，一種動人心弦的壯麗的美。正是這許多美不勝收的事例，激發(fā)起人們對大自然由衷的贊嘆與敬畏，難怪愛因斯坦會說：“宇宙間最不可理解的，就是宇宙是可以理解的”。通過以上分析，我們對于物理有了一個較為全面的認識：它既是一門科學，又是一種智慧，更是一種文化。作為一名物理教師，能對自己所任教的物理作一番全方位的審視與剖析，這是十分必要的。一方面可使我們看到，物理原來有著如此豐富的的內(nèi)涵，從而會更自覺、有意識的去挖掘和開發(fā)它的育人功能，全面提升教學質量；另一方面又使我們感到，物理原來有著如此美好的稟性，從而更加鐘愛物理，更有激情地去從事物理教學。筆者以為，只有真正熱愛物理的物理教師，才能做到不僅教會學生如何去理解物理、應用物理，而且還會進一步引導他們?nèi)ジ形蛭锢怼⑿蕾p物理。二、為什么教物理這是一個看似簡單卻又十分根本的問題，要正確回答并非易事。筆者對此問題的認識，就經(jīng)歷過從“知識本位”到“學科本位”，最后又回歸到“學生本位”這樣一個曲折漸進的過程。有很長一段時期，我都把物理教學的目標鎖定在知識層面上，認為教物理就是要把物理知識盡可能多地傳授給學生，以供他們今后一生的受用。因為我信奉“知識就是力量”。然而令人困惑的是，我們授予學生那么多的物理知識，但在他們往后的生活和工作中卻很少顯示出有什么直接的功用，以至過了若干年后，許多學生把所學的物理知識幾乎忘得一干二凈， “全部都還給老師了”。我為此曾深感失落；但每當我向他們提出“高中三年豈不白讀了”的反詰時，這些離開學校多年的學生，卻又都會異口同聲地作出否定的回答，一致認為高中階段的學習，對于他們的成長起到了重要的奠基作用，可又說不清究竟是哪些具體知識所起的作用。這猶如誰都不會否認吃飯對于生存的意義，然而誰也說不清楚，吃了這頓飯究竟是在身上的什么地方長了塊肉。一位畢業(yè)已有二十余年的學生，曾與筆者聊起他“印象最深”的一堂物理課。原來那堂課講的是重力勢能。當時為了說明重力勢能的相對性，我曾向學生提出過這樣的問題：有人站在五樓的窗臺上要往下跳，你說危險嗎？開始大家都認為這太玩命了，后來仔細一琢磨，又全都樂了：你別往窗外跳，往窗里跳不就沒事了嗎？這位學生覺得這個例子特有意思，于是經(jīng)久不忘；但問他該例說明了什么物理知識時，他卻說忘了。正當我面露憾色時，他緊接著的一番話卻令人寬慰：“這個例子使我懂得凡事都是相對的，從不同角度看會有不同的結果”。我想，盡管這堂課所傳授的物理知識，這位學生已經(jīng)遺忘殆盡，但通過有關知識的學習而凝煉成的思想、方法等，卻在他的心里銘刻上深深的印記。從這個意義上說，二十多年前的這堂物理課，對他不正是極有價值的嗎？學生從高中畢業(yè)后，他們中的大多數(shù)可能將告別物理，所學的物理知識終究會被忘記，到那時再回頭審視一下：物理教學留給他們的還有些什么呢？如果在他們的身上，體現(xiàn)不出物理所給予的才智與啟迪，那將是物理教學的失敗。由此看來，具體的知識通常是作為教學的載體，在知識的背后還有更多值得我們?nèi)プ非蟮臇|西。正如我國資深科學家錢偉長教授說的：“我在大學里學的是物理學，. 以物理學為對象我學到了調查研究，收集資料，分析資料和邏輯思維的能力，物理學的知識有時是很有用的，但通過物理學學到的這些能力，比物理學知識更有用?！笨梢姡欠N將物理教學等同于物理知識教學的看法是偏面的，以“知識本位”來確立物理教學目標的價值取向是短視的。隨著教學實踐的深入，教師一般都會對自己所任教的學科日臻鐘愛?？赡苁鞘芰诉@種職業(yè)情感的影響，筆者也一度把物理教學的目標，定位于“把盡可能多的學生培養(yǎng)成為物理學家或物理工作者”。尤其是當我從農(nóng)村普通中學調入重點高中，面對的是一個個聰穎好學的學生時，這種愿望愈顯強烈。但我不久就發(fā)現(xiàn)，其他學科的教師大概也出于各自的職業(yè)偏好，都對學生有著與我類似的期望。于是大家自掃門前雪，各唱各的調，沒能將各學科的分力凝聚成一股合力，實際效果當然就差強人意了。尤其令我沮喪的是，班上那些物理學習優(yōu)秀的“得意門生”，日后直接從事物理專業(yè)的竟然少之又少。正當我陷于迷惘之時，原復旦大學校長楊福家先生的一則事例給了自己極大的啟迪。當年他曾對核物理專業(yè)的畢業(yè)生的去向做過一次調查，結果發(fā)現(xiàn)，只有不到十分之一的學生畢業(yè)后從事與核物理有關的工作，其余的都紛紛改行，活躍在金融、企業(yè)或行政等崗位上。對此，多數(shù)人都斷言這是物理系的失敗，而楊福家卻認為這正是“復旦”的成功。因為，通過這四年本科物理教育，使學生具備了良好的素質，為他們今后的發(fā)展打下了堅實的基礎，畢業(yè)后都能很快勝任各種不同領域的工作。這也印證了趙凱華先生的話：“一個人學了物理之后干什么都可以，他的物理沒有白學。在我看來，對于學物理的人無所謂改行?！苯?jīng)過上述曲折的認識歷程，使我逐漸看清了物理教學最終的目標聚焦點，既不在知識本位上，也不在學科本位上，而應該落實到我們的教育對象學生的本位上。對于“為什么教物理”這個問題，有時不妨反過來問：“如果我們不教物理，學生不學物理，將會對他們今后的發(fā)展留下那些缺憾？”一種顯而易見的回答是，學生將因此學不到許多重要的物理知識。這話沒錯，但不夠全面。因為除此之外，學生還將失去更為重要的，有關科學方法、科學精神等方面的培養(yǎng)與熏陶，從而最終影響他們的科學素養(yǎng)的提高。當前，物理已經(jīng)深入到社會的方方面面，成為每一位有教養(yǎng)的公民都必須懂得的知識。對于大多數(shù)學生來說，他今天學習物理的目的，恐怕不是為了明天去進一步研究物理，而是有助于今后去正確面對、決策所遇到的大量的非物理問題，為他們今后一生的文明、健康，高質量的生活奠定基礎。正如面向全體美國人的科學一書中所說的：“教育的最高目標是為了使人們能夠過一個實現(xiàn)自我和負責任的生活作準備?！?因此，對于“為什么教物理” 的正確回答是：為提高全體學生的科學素養(yǎng)而教。這也是我們應有的物理教學觀。眾所周知，生物基因對于生物進化有著非同小可的作用，極其細微的基因差異，往往會導致生物之間的巨大差別。受此啟發(fā)，有不少社會學者正致力于尋求在人類文化傳承與發(fā)展過程中，有著哪些最為核心的要素，從而提出了“文化基因”的概念，并將其定義為人類文化系統(tǒng)中的“遺傳密碼”。文化基因的核心是思維方式和價值觀念。人類的進化比一般的生物進化更為復雜，它具有雙重進化機制，除了生物基因進化機制外，還有文化基因進化機制。教育正是推動文化基因機制的重要途徑。學校教育的要義，不只是文化現(xiàn)象的展示與詮釋，而在于文化基因的傳承和發(fā)展。物理教育當然也不例外。那么，蘊含在物理教學中的“文化基因”究竟有些什么呢？筆者以為主要體現(xiàn)為三個方面，即科學知識、科學方法和科學精神，因為這三者是構成科學素養(yǎng)最基本的要素。如果將科學素養(yǎng)比擬為一座金字塔，那么科學知識猶如塔基，科學方法就是塔身，科學精神則是塔尖。物理教學的最高宗旨，就是為了構建這座宏偉的科學素養(yǎng)之塔而添磚加瓦。換言之，物理教學的核心價值就在于促進學生實現(xiàn)三個轉化：一是把人類社會積累的知識轉化為學生個體的知識，使他們知道世界是什么樣的，成為一個客觀的人；二是把前人從事智力活動的思想、方法轉化為學生認識能力，使他們明白世界為什么是這樣的，成為一個理性的人；三是把蘊含在知識中的觀念、態(tài)度等轉化為學生的行為準則，使他們懂得怎樣使世界更美好，成為一個創(chuàng)造的人。三、怎樣教物理這是一個極具個性化的問題。正如“有一千個演員就會有一千個哈姆雷特”，有多少位物理老師就可能有多少種教法。然而一千個哈姆雷特仍應是哈姆雷特；物理教學方法盡管千差萬別化，但都不能背離其自身的特點和目標。這就是說，我們在討論怎樣教物理這個“方法論”問題時，必須以“本體論”問題(什么是物理)為依據(jù)，以“價值論”問題(為什么教物理)作導向，只有緊緊抓住這兩頭，物理教學的改革才不致走偏方向。筆者從事物理教學數(shù)十年，圍繞“怎樣教”的問題進行過較長時期的摸索，也積累了一些教學經(jīng)驗與方法，但如果將它們置于教育哲學的高度，并加以理性的過濾，那最后留下來的，大概只是“關注過程，優(yōu)化過程”這幾個字了。我認為這正是教好物理的關鍵之所在。作為教學范疇內(nèi)的知識，一般有著兩種形態(tài)：一種是外顯的學術形態(tài)，另一種是內(nèi)隱的教育形態(tài)，前者具有實用的價值，后者具有教化的功能。如果我們把知識比喻為一座冰山，它的學術形態(tài)只是露出水面的一角，而它的教育形態(tài)則猶如淹沒在水下那渾厚的山體。比如以“電磁感應”為例。有關這種物理現(xiàn)象的產(chǎn)生條件及變化規(guī)律等知識，教科書是以準確的定義、嚴密的推理，白紙黑字形式化地寫在了上面，它所呈現(xiàn)的就是該知識的學術形態(tài)。而它的教育形態(tài)，諸如：猜想假設、實驗歸納等科學思想方法，電磁互變、世界多樣統(tǒng)一的科學觀念，以及法拉弟鍥而不舍、十年磨一劍的科學態(tài)度與精神等等，則大多隱含于字里行間，不會自動凸現(xiàn)，有待我們?nèi)ド钊胪诰蚺c開發(fā)。知識的學術形態(tài)往往是一些符號，單憑符號的學習是無法提升智慧的。有的學生即便看懂了課文字面的意思，甚至也會做題目，但到頭來卻不理解學了這些知識的意義是什么，價值在哪里。究其原因，就是因為他們還沒有深入下去，進一步觸及到知識的教育形態(tài)。對于學生來說，知識的價值主要體現(xiàn)為：功利價值(為個體實現(xiàn)其目標提供方法與手段)，認知價值(用以訓練心智，提高認知能力與水平)，以及發(fā)展價值(陶冶情操，修煉品性，促進人的全面發(fā)展)，它們構成了一組由低到高的價值層次。教學實踐表明，知識價值的發(fā)揮與知識所處的形態(tài)是密切相關的。當教學活動僅僅在知識的學術形態(tài)層面上徘徊時，知識多半只能發(fā)揮出有限的功利價值，只有一旦深入到知識的教育形態(tài)之后，才能使它的價值提升到更高的水平。由于知識的學術形態(tài)通常以結果的形式來呈現(xiàn)，而它的教育形態(tài)則蘊含于過程之中，因此，教學就必須關注過程、突出過程，堅持以過程為主線的原則。教師要盡力為學生營造一片廣闊的時空，引導他們?nèi)ヌ綄еR的淵源，揭示知識的本質，進而體會物理的價值，感悟物理的美感，這才是成功的物理教學，也正是我們提出要關注教學過程的緣由。1969年法國數(shù)學家曼德布羅特曾提出“英國的海岸線有多長”的問題，隨著對這一問題的深入研究，導致了一門新學科分形的誕生。分形最重要的原理是自相似性。人們驚奇地發(fā)現(xiàn)，自然界中原來存在著那么多的“分形”或“自相似結構”(即局部中又包含著整體的無窮嵌套的幾何結構)。例如起伏的山脈、閃電的軌跡、晶瑩的雪花、金屬的斷面，等等。眾多復雜事物的無規(guī)律性，卻以出人意料的規(guī)律性呈現(xiàn)出來，使人們能夠從部分中認識整體，在無序中把握有序?；厮莸揭粋€世紀前，法國的胚胎學家?？藸柊l(fā)現(xiàn)，從種細胞成長為成熟的個體，高等生物都要經(jīng)歷一個胚胎發(fā)育的過程，而這個過程正是該物種長期進化歷史的迅速而短暫的重演。此即“生物重演律”。重演現(xiàn)象其實是自相似規(guī)律的一種反映，除了生物進化外，在其它領域里也屢見不鮮。就以教學活動而言，學生從“未知”達到“真知”，需要經(jīng)歷一定的教學過程，而這一過程同樣也是以濃縮的方式，在短暫而迅速地重演著人類漫長的認識發(fā)展歷程。我們不妨稱此為“教學重演律”。自相似理論或重演律不僅揭示了客觀世界的一種普遍現(xiàn)象，而且還具有重要的方法論意義，我們將其作為指導教學的一種重要策略思想，可以有效地促進物理教學過程的優(yōu)化。如果把科學家從事科學研究的過程視作為科學知識的原生產(chǎn)過程，那么學生接受科學教育的過程就是科學知識的再生產(chǎn)過程。理論與實踐都表明，這兩者之間并非涇渭分明、互不關聯(lián)，它們在本質上有著極大的自相似性：學生的學習過程是對人類文化發(fā)展過程的一種認知意義上的重演，他們學習科學的心理順序差不多就是前人探索科學的歷史順序。因此，理想的科學教育應該是，以濃縮的時空和必然的形式，重演人類豐富多彩的科學活動，讓學生去親歷探究的過程，感受科學的啟迪。這樣做不僅有助于學生更好地理解并掌握所學的知識，還能從中汲取前人的智慧，領悟思想方法，陶冶科學精神，全方位提升他們的科學素養(yǎng)。這里需指出的是，重演并不等于重復。如果將教學活動偏面地理解為一種歷史的“文化回音”，或者把教學過程機械地還原成科學研究過程，不加選擇的讓學生去重走歷史的老路，那將是荒謬的。正確的做法，應如玻利亞在“教學發(fā)生學原理”中所指出的：“在教一個科學的分支(或一個理論、一個概念)時，我們應讓孩子重蹈人類思想發(fā)展中那些最關鍵的步子。當然我們不應該讓他們重蹈過去的無數(shù)個錯誤，而僅僅是重蹈關鍵性步子”。為了在教學中正確選定并合理設置這些“關鍵性步子”，教師就有必要對教學的內(nèi)容進行一番深入的潛科學分析。所謂潛科學是相對于顯科學而言的。我們一般將那些已得到確證或世人公認的理論所構成的常規(guī)科學稱之為顯科學，而它的前身，即那些處于孕育階段、尚未成熟的科學胚胎就是潛科學?？茖W的發(fā)展總是由“潛”到“顯”，又由“顯”進入更高一級的“潛”，如此螺旋式地循環(huán)遞進，永無止境。寫在教科書上的科學結論固然重要，但它背后的孕育發(fā)展、由潛到顯的轉化歷程則更富啟迪。楊振寧教授在上海接受記者采訪時，曾將他取得成功的奧秘歸結為這樣一句話：“要站在問題開始的地方，要面對原始的問題，而不要淹沒在文獻的海洋里?！边@不僅道出了一位杰出科學家的治學之道，對于物理教學也有極大的啟示：物理教學同樣不能淹沒在結論和題目的海洋里，而應將活生生的物理現(xiàn)象和物理過程，返樸歸真地展現(xiàn)開來，多讓學生面對原汁原味的物理問題，引導他們?nèi)ビH歷物理概念的形成過程，物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)過程，以及物理問題的解決過程，等等。例如關于自由落體運動，“新課標”教材就一改傳統(tǒng)模式，另辟了“伽利略對自由落體運動的研究”一節(jié)，不惜化較大的篇幅與筆墨，去追述當年伽利略對自由落體規(guī)律的探究和思考，把科學大師在重大發(fā)現(xiàn)中所顯示的創(chuàng)造性的研究風格和獨特的思維方法，刻畫得淋漓盡致。這種以潛科學史實為背景，以科學家的思維活動為主線的教學方式，為我們優(yōu)化物理教學過程提供了一種良好的范例。因為這樣做，不僅有利于學生更好地理解、掌握自由落體規(guī)律本身，尤其是為學生創(chuàng)設了機會，可讓他們 “近距離”地去體驗和領會伽利略所開創(chuàng)的“實驗+思維+數(shù)學”的科學方法。對于學生來說，這后者的意義或許更為深遠。我們知道，在物理課堂教學中存在著三維因素(教材、學生和教師)，相應地有著三種結構形態(tài)(知識結構、認知結構和教學結構)，它們之間的關聯(lián)反映為三條基本序線，即：與教材內(nèi)容相對應的知識序，與學生學習相對應的認知序，以及與教學過程相對應的教學序。實踐表明，只有課堂教學的有序化，才會