物理教學(xué)中存在的科學(xué)方法隱性教育問題

物理教學(xué)中存在的科學(xué)方法隱性教育問題

我國科學(xué)方法教育已有多年的歷史，但很難將教育效果滿意。產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因有很多,我們認(rèn)為,其根本原因在于科學(xué)方法的隱性教育方式。本文通過分析科學(xué)方法隱性教育的缺陷,提出科學(xué)方法顯性教育的觀點(diǎn),以期給物理教學(xué)中的科學(xué)方法教育以有益的啟示。一、模型1:個(gè)人特質(zhì),自我主導(dǎo)作用,是農(nóng)村學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。據(jù)見,學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中受到固定的電所謂科學(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(diǎn),在物理教學(xué)實(shí)踐中,科學(xué)方法隱性教育存在以下不足。1.物理教學(xué)中科學(xué)方法的選擇效果過于單一隱性教育觀認(rèn)為,科學(xué)方法隱藏在知識(shí)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(shí)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(jià)。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(shí)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(shí)無所適從,從而羈絆了科學(xué)方法教育的開展。2.科學(xué)方法與物理知識(shí)的比較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(shí)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(shí)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(shí)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;而另一種分析結(jié)果是:實(shí)驗(yàn)方法、守恒原理、隔離法、比較、矢量運(yùn)算和近似法,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(shí)將是混亂不清的和一堆零散的概念。這充分說明了科學(xué)方法教育內(nèi)容顯性化的重要性。3.科學(xué)方法隱性處理,不利于學(xué)習(xí)隱性教育觀認(rèn)為,物理教材大都是按照知識(shí)順序編排的,科學(xué)方法隱藏在知識(shí)背后,不像知識(shí)那樣明了,不便于直接講解,而且又比較深?yuàn)W,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(shí)教學(xué)的滲透,反映出科學(xué)方法的特點(diǎn),讓學(xué)生自己體會(huì)和揣摩。其實(shí),這樣做不僅不能降低學(xué)習(xí)科學(xué)方法的難度,反會(huì)增加學(xué)生的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)。因?yàn)閷茖W(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(shí)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(huì)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)?？傊?由于隱性教育不能使學(xué)生有意識(shí)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(shí),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(shí)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、科學(xué)方法教育的兩大路徑所謂科學(xué)方法顯性教育,是指教師有意識(shí)地公開進(jìn)行科學(xué)方法教育,學(xué)生有意識(shí)地學(xué)習(xí)科學(xué)方法,以達(dá)到理解知識(shí)、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(gè)科學(xué)方法顯性教育的理論出發(fā)點(diǎn)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(shí)和研究表明,科學(xué)方法作為物理認(rèn)識(shí)活動(dòng)的中介,是連接物理現(xiàn)象與物理知識(shí)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(shí)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(shí)活動(dòng)的中介,可以展現(xiàn)出物理知識(shí)與科學(xué)方法的相互關(guān)系,如圖1所示。從圖1可以看出,物理學(xué)知能結(jié)構(gòu)主要包括五個(gè)部分:物理現(xiàn)象、物理知識(shí)、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?？茖W(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(gè)部分相連,發(fā)生著單向或雙向作用。不同部分之間也會(huì)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(shí)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(shí)施提供了參考和依據(jù)。從物理教學(xué)實(shí)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(shí)。這一路徑反映了物理知識(shí)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。”然而,從物理現(xiàn)象出發(fā)并不能直接得到物理知識(shí),而需要借助于科學(xué)方法。現(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(shí)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(shí),科學(xué)方法是物理現(xiàn)象通達(dá)物理知識(shí)的必經(jīng)之路,既不可或缺,也無法逾越。因此,在物理知識(shí)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(shí)驗(yàn)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(shí)科學(xué)方法延伸和應(yīng)用。這一路徑反映了物理知識(shí)的應(yīng)用過程。顯然,從物理知識(shí)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(shí)的應(yīng)用是一個(gè)思維加工和信息處理的過程,問題的分析、知識(shí)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(shí)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(shí)際問題時(shí),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(shí)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(shí)教學(xué)相結(jié)合,“應(yīng)將方法視為比知識(shí)更重要的東西,視為知識(shí)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”。其次,科學(xué)方法支配著知識(shí)的演化和發(fā)展,是隱藏在知識(shí)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(huì)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(shí)的應(yīng)用和發(fā)展,知識(shí)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(shí)才會(huì)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(shí),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(shí)際問題,進(jìn)行創(chuàng)造性的活動(dòng)。三、科學(xué)方法的由來科學(xué)方法顯性教育的主要做法是:進(jìn)行科學(xué)方法教育時(shí),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.理論的能力要求學(xué)生掌握知識(shí)當(dāng)前,物理教學(xué)科學(xué)方法教育存在的一個(gè)重要問題是,教師對科學(xué)方法教育的意識(shí)不夠清楚,表現(xiàn)為在教學(xué)實(shí)踐中,要么沒有進(jìn)行科學(xué)方法教育,要么因?yàn)檎J(rèn)識(shí)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(shí),因?yàn)槊鞔_學(xué)習(xí)任務(wù)和目標(biāo)會(huì)有利于對知識(shí)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(shí)教學(xué)目標(biāo)時(shí),應(yīng)該同時(shí)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(diǎn),制定與教學(xué)內(nèi)容相匹配的目標(biāo)計(jì)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(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。2.科學(xué)方法與人文教育的融合教育內(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(jì)、課程的目的、課程的評價(jià)以及課程的實(shí)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。物理教學(xué)中的科學(xué)方法教育需要解決三個(gè)方面的問題——教什么、教到何種程度、哪個(gè)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(shí)的價(jià)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(gè)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(shí)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(shí)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(jià)值,也由于人們認(rèn)識(shí)到它的社會(huì)價(jià)值和人文價(jià)值,科學(xué)方法觀將兩個(gè)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(gè)方面的教育,才能真正實(shí)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.科學(xué)方法觀是教學(xué)和發(fā)展的重要內(nèi)容,主要體現(xiàn)為政治性、程序性、現(xiàn)實(shí)意義教育方式與教育內(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)?？茖W(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。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(gè)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(diǎn),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