物理科學顯性教育探析
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所謂科學方法隱性教育，就是在教學中隱蔽地發(fā)揮科學方法的導向作用，使學生在學習過程中受到潛移默化的熏陶；教學過程中一般不出現(xiàn)科學方法的名稱，教師也不對科學方法進行解釋。由于具有這些特點，在物理教學實踐中，科學方法隱性教育存在以下不足。
1.教學目標不明確
隱性教育觀認為，科學方法隱藏在知識背后，學生難以理解和把握，因此，不宜在教學中對此展開討論；科學方法教育應該在概念和規(guī)律教學中創(chuàng)設一種反映科學方法的情境，讓學生受到科學方法的熏陶；按照科學方法隱性教育方式組織教學，就能使學生感受科學探究的過程，得到科學方法的啟蒙，達到科學方法教育的目的。而實際上，諸如感受和啟蒙等詞匯，本身是模糊和主觀的，將它們作為教學要求，既難以準確操作，也無法客觀評價。這就使得物理教學中科學方法教育缺乏明確的教學目標，由此產(chǎn)生的后果是，一方面，物理教師不清楚應該追求什么樣的教育結(jié)果，不確定學生的科學方法應該達到怎樣的水平；另一方面，學生意識不到物理教學中的科學方法，找不到學習科學方法的突破口。所以，隱性教育方式使得學生在物理教學中學習科學方法時無所適從，從而羈絆了科學方法教育的開展。
2.教學內(nèi)容不確定
受隱性教育觀的影響，科學方法教育內(nèi)容在《物理課程標準》和物理教材中沒有明確顯現(xiàn)出來，需要教師在教學中自己挖掘。由于大部分物理教師對科學方法教育的認識不夠全面，很少注意到教材中的科學方法教育因素，缺乏對科學方法教育內(nèi)容進行挖掘，即使少部分教師意識到科學方法的重要性，又由于理解不同且缺乏客觀標準，對應于同一物理知識挖掘出來的科學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、矢量運算和近似法，[2]這就造成了科學方法教育內(nèi)容的缺失或不統(tǒng)一。有的教師挖掘出的科學方法數(shù)量多，有的教師認定的少；有的教師認為某種方法重要、教學要求高一些好，有的教師卻持不同看法。教育內(nèi)容的不明確嚴重影響了物理教學中科學方法教育的開展。國際科學教育研究者認為，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]這充分說明了科學方法教育內(nèi)容顯性化的重要性。
3.教學效果不顯著
隱性教育觀認為，物理教材大都是按照知識順序編排的，科學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，學生理解起來有困難，所以應該進行隱性教育，通過知識教學的滲透，反映出科學方法的特點，讓學生自己體會和揣摩。其實，這樣做不僅不能降低學習科學方法的難度，反會增加學生的學習負擔。因為對科學方法進行隱性處理，缺少引發(fā)注意的線索，學生很難意識到科學方法的存在，這就使得科學方法學習缺失外部條件；教師不講解科學方法的步驟，學生也不會對科學方法作出思考，使得學習科學方法的內(nèi)部條件不充分，從而影響了學生對于科學方法的學習?？傊?，由于隱性教育不能使學生有意識地學習科學方法，不能使學生獲得對科學方法的理性認識，不能讓學生自覺地以科學方法為指導來加深對知識的理解，因而容易使“過程與方法”維度虛化并導致物理教學中的科學方法教育效果欠佳。
二、物理教學中科學方法顯性教育的理論建構(gòu)
所謂科學方法顯性教育，是指教師有意識地公開進行科學方法教育，學生有意識地學習科學方法，以達到理解知識、掌握方法和形成科學態(tài)度的目的。在物理教學中進行科學方法顯性教育，其理論思路至關重要。這種理論思路，主要是指整個科學方法顯性教育的理論出發(fā)點和基本路線。從物理學知能結(jié)構(gòu)理論出發(fā)，可以對此問題作出較為圓滿的詮釋。一般認為，物理學科的基本結(jié)構(gòu)包括物理學的基本概念、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，科學方法作為物理認識活動的中介，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，物理理論的應用同樣需要科學方法的參與。以科學方法為中心的物理學知能結(jié)構(gòu)理論認為，以科學方法作為物理認識活動的中介，可以展現(xiàn)出物理知識與科學方法的相互關系。物理學知能結(jié)構(gòu)主要包括五個部分：物理現(xiàn)象、物理知識、科學方法、數(shù)學以及物理學的延伸和應用。圖中的箭頭表明不同部分之間的相互關系?？茖W方法處于物理學知能結(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)由科學方法才可以實現(xiàn)，科學方法起到橋梁和紐帶的作用?？茖W方法處于物理學知能結(jié)構(gòu)的中心，因此，抓住了科學方法就等于抓住了物理教學的核心。而物理學不同部分之間發(fā)生相互作用的途徑和機制，則為科學方法顯性教育的實施提供了參考和依據(jù)。從物理教學實踐來看，科學方法教育主要體現(xiàn)在物理學知能結(jié)構(gòu)的兩條路徑上。（1）物理現(xiàn)象科學方法物理知識。這一路徑反映了物理知識的獲得過程。楊振寧指出：“絕大部分物理學是從現(xiàn)象中來的，現(xiàn)象是物理學的根源?！盵5]然而，從物理現(xiàn)象出發(fā)并不能直接得到物理知識，而需要借助于科學方法。現(xiàn)代科學哲學認為，科學就是人類對物質(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)過科學方法的加工整理才能獲得物理知識，科學方法是物理現(xiàn)象通達物理知識的必經(jīng)之路，既不可或缺，也無法逾越。因此，在物理知識教學中必須進行科學方法顯性教育，必須講清楚科學方法，才能使學生掌握科學方法。如，牛頓第二定律的建立，就應用了實驗法、控制變量法、圖像法、化曲為直法以及比例系數(shù)法等科學方法。顯然，物理教學應該進行這些科學方法的顯性教育。（2）物理知識科學方法延伸和應用。這一路徑反映了物理知識的應用過程。
顯然，從物理知識出發(fā)，必須通過科學方法這一中介才能解決物理問題。物理知識的應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方法的參與。這就要求物理知識教學必須重視科學方法教育，要將解決物理問題中使用的科學方法顯化出來，引導學生掌握這些方法。仍以牛頓第二定律為例，在應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方法。因此，物理教學中應該進行科學方法顯性教育，讓學生得到這些方法的訓練。明確了科學方法在物理學知能結(jié)構(gòu)中的核心地位，清楚了科學方法發(fā)揮作用的途徑和方式，就為物理教學開展科學方法顯性教育奠定了基礎并提供了思路。首先，科學方法具有知識加工、獲取和建構(gòu)等功能，所以，進行科學方法教育需要與知識教學相結(jié)合，“應將方法視為比知識更重要的東西，視為知識的脈絡，按照科學方法所展示的路子，去組織教材，安排教學進程”[6]。其次，科學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，物理教學不僅要按照科學方法的邏輯組織教學，還應該將這種邏輯顯現(xiàn)出來，使學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，科學方法決定了知識的應用和發(fā)展，知識的應用和發(fā)展離不開科學方法，只有通過科學方法組織起來的知識才會形成清晰、嚴密和靈活的認知結(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方法，才能迅速準確地解決實際問題，進行創(chuàng)造性的活動。
三、物理教學中科學方法顯性教育的意義
科學方法顯性教育的主要做法是：進行科學方法教育時，明確指出科學方法的名稱，揭示科學方法的形式，挖掘科學方法的內(nèi)涵，說明科學方法的使用條件，強化科學方法的訓練。在物理教學中進行科學方法顯性教育，具有以下教育意義。
1.明確教學目標，使科學方法教育有的放矢當前，物理教學科學方法教育存在的一個重要問題是，教師對科學方法教育的意識不夠清楚，表現(xiàn)為在教學實踐中，要么沒有進行科學方法教育，要么因為認識有限而講解不到位。另一方面，學生需要具備學習科學方法的意識，因為明確學習任務和目標會有利于對知識的思考和掌握，特別是像科學方法這樣比較抽象的內(nèi)容，通過認真思考可以更好地掌握。教師在確定知識教學目標時，應該同時制定物理教學中的科學方法教育目標，明確不同階段科學方法教育的重點，制定與教學內(nèi)容相匹配的目標計劃，使科學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)動學生的學習積極性。
2.確定教育內(nèi)容，使科學方法教育有據(jù)可依教育內(nèi)容決定教育方式，因此，進行科學方法顯性教育必須確定科學方法教育內(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]物理教學中的科學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，也就是科學方法的內(nèi)容標準、學生表現(xiàn)標準和各年級銜接的問題?，F(xiàn)代物理教育認為，物理教學中的科學方法教育已經(jīng)不再局限于智力開發(fā)，而是關注科學教育與人文教育的融合；不僅關注智力的發(fā)展，也關注知識的價值。我們認為，物理教學中的科學方法教育至少包括三個方面的內(nèi)容，即思維方法、物理方法和科學方法觀教育。思維方法是人的大腦的功能，是進行各種學習和探索的基礎，在認知心理學中被劃為弱認知方法的范疇，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，是物理學特有的方法，在解決物理問題時具有強大的功能。人們重視科學方法不僅由于它具有智育價值，也由于人們認識到它的社會價值和人文價值，科學方法觀將兩個領域連接起來，使得科學與人文走到一起。只有兼顧了這三個方面的教育，才能真正實現(xiàn)物理教學中的科學方法教育目的，提高學生的科學素養(yǎng)。
3.構(gòu)建教學策略，提供學習科學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?？茖W方法教育不僅要采用顯性的教育方式，而且依照目標分類學的思想，教學策略還應該與教育內(nèi)容相匹配。[8]如前所述，物理教學中的科學方法教育包括思維方法、物理方法和科學方法觀教育，這三個部分由于學習條件存在差異，所以教學中必須根據(jù)各自的特點，采用不同的教學策略。思維方法作為人腦的功能，主要通過訓練來學習和發(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出物理知識，是教授物理方法的主要方式。科學方法觀的教學，側(cè)重于觀念的傳播和內(nèi)化，需要教師在教學中講清楚科學方法觀的價值取向、內(nèi)涵以及現(xiàn)實意義，并組織學生結(jié)合具體事例進行討論，以引發(fā)學生感悟和加深理解。根據(jù)科學方法教學內(nèi)容的特點，將教學內(nèi)容與教學策略相對應，不同的教學內(nèi)容采用對應的教學策略，使得不同的科學方法教學都能取得實效，才能將科學方法教育真正落實在物理教學過程中。
