實(shí)現(xiàn)物理課程育人價(jià)值的幾點(diǎn)思考--以“牛頓第一定律”教學(xué)為例物理課程內(nèi)容蘊(yùn)含著豐富的育人價(jià)值，但教師專業(yè)發(fā)展的觀念偏差、科學(xué)探究的實(shí)踐誤區(qū)、物理觀念的理解窄化等都制約著物理課程育人價(jià)值的實(shí)現(xiàn)。為此，物理教師要省思專業(yè)發(fā)展的功利化傾向，形成不斷加強(qiáng)學(xué)科功底的自知與自覺；要糾正科學(xué)探究的機(jī)械化傾向，以科學(xué)思維的發(fā)展提升科學(xué)探究的品質(zhì)；要警惕物理觀念的知識(shí)化傾向，挖掘出依附在物理知識(shí)之上的物理文化的育人價(jià)值。本文以“牛頓第一定律”的教學(xué)為例，對(duì)如何實(shí)現(xiàn)物理課程育人價(jià)值作出闡述。牛頓在《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》中提出的三條運(yùn)動(dòng)定律是整個(gè)動(dòng)力學(xué)的核心。其中，牛頓第一定律為力學(xué)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。牛頓第一定律作為物理課程的重要內(nèi)容，是中學(xué)物理教師進(jìn)行課例研究的熱點(diǎn)。本文試圖通過反思“牛頓第一定律”的教學(xué)，對(duì)教師專業(yè)發(fā)展的觀念偏差、科學(xué)探究的實(shí)踐誤區(qū)、物理觀念的理解窄化等制約物理課程育人價(jià)值實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵問題做簡(jiǎn)要探討。一、省思專業(yè)發(fā)展的功利化傾向：學(xué)科功底是教學(xué)基本功的基礎(chǔ)“教師專業(yè)發(fā)展”一詞最早是美國(guó)學(xué)界提出來的，強(qiáng)調(diào)教師作為專業(yè)人員要有專業(yè)理論、專業(yè)技術(shù)等。其目的主要有兩個(gè)：一是為了提高教師職業(yè)的社會(huì)地位，保障教師職業(yè)受到社會(huì)的尊重；二是為了提高教師素養(yǎng)，促進(jìn)教師個(gè)體的專業(yè)發(fā)展。在專業(yè)發(fā)展的驅(qū)使下，名師工作室、教育人才工程等專業(yè)社群漸成氣候，課題研究、項(xiàng)目建設(shè)對(duì)教師而言也不再陌生。但同時(shí)，我們也發(fā)現(xiàn)物理教師作為物理學(xué)習(xí)者和物理研究者的身份逐漸被弱化。常表現(xiàn)為：

對(duì)課堂趣味性的追求可謂挖空心思，而對(duì)科學(xué)性卻不求甚解；或熱衷于稱號(hào)評(píng)審，或傾力于分?jǐn)?shù)提升，對(duì)學(xué)科全貌知之甚少，對(duì)學(xué)科前沿更是漠不關(guān)心。筆者認(rèn)為，教師作為學(xué)科的化身來到學(xué)生身邊、來到課堂，這個(gè)立場(chǎng)必須加以堅(jiān)守。就牛頓第一定律而言，教師在備課過程中起碼應(yīng)厘清以下問題：牛頓第一定律只有物體不受力時(shí)才成立嗎？牛頓第一定律只是回答了力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系嗎？牛頓的貢獻(xiàn)僅僅是總結(jié)前人（伽利略、笛卡爾等）的成果嗎？為什么牛頓第一定律也叫慣性定律？牛頓第一定律與力的概念建立有何聯(lián)系？為什么要去研究阻力對(duì)運(yùn)動(dòng)的影響？思想實(shí)驗(yàn)（或理想實(shí)驗(yàn)）與之前接觸的實(shí)驗(yàn)、與以直覺為主導(dǎo)的推理有何不同？牛頓第一定律與另兩條定律有何關(guān)系？為什么說牛頓第一定律為力學(xué)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)？牛頓第一定律對(duì)人類的時(shí)空觀有何深遠(yuǎn)影響？……在教師專業(yè)發(fā)展受到高度關(guān)注的今天，我們依然堅(jiān)定地認(rèn)為，學(xué)科功底是教學(xué)基本功的基礎(chǔ)。正如1986年舒爾曼提出PCK理論時(shí)所強(qiáng)調(diào)的一樣，學(xué)科內(nèi)容知識(shí)是基礎(chǔ)，然后才是將其轉(zhuǎn)化為可教、可學(xué)的形式。于中學(xué)物理教師而言，對(duì)物理學(xué)的學(xué)習(xí)與研究、對(duì)科學(xué)性的把握是永恒的話題。無論是物理觀念的形成還是科學(xué)思維的養(yǎng)成，都離不開對(duì)物理概念、物理問題的清晰理解。再者，教師的學(xué)習(xí)經(jīng)歷是最寶貴的課程資源，它將直接影響教學(xué)方式和學(xué)習(xí)方式。教師應(yīng)該是學(xué)科知識(shí)的“激活者”，是學(xué)科育人價(jià)值的“開發(fā)者”，也是教育教學(xué)實(shí)踐的個(gè)性化“創(chuàng)造者”。不論是年輕教師還是成熟骨干，都需要有加強(qiáng)學(xué)科功底的自知與自覺。二、糾正科學(xué)探究的機(jī)械化傾向：科學(xué)思維決定科學(xué)探究的品質(zhì)物理學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)，也是一門崇尚理性、遵循邏輯推理的理論科學(xué)?？茖W(xué)的實(shí)驗(yàn)過程不僅要建立在客觀的觀察之上，還要運(yùn)用分析、歸納、演繹等邏輯思維工具對(duì)證據(jù)進(jìn)行加工。提出“科學(xué)思維”不是對(duì)“科學(xué)探究”的否定，而是為了以更鮮明的態(tài)度和堅(jiān)定的決心，糾正中小學(xué)教學(xué)實(shí)踐中普遍存在的機(jī)械模仿探究過程的做法。比如，誤把問題、證據(jù)、解釋、交流等探究要素僵化地視為探究要經(jīng)歷的環(huán)節(jié)，甚至把實(shí)驗(yàn)步驟一條條“按方抓藥”般地羅列給學(xué)生，導(dǎo)致探究中思維的缺位。（一）問題，從何而來？在偵探故事中，最明顯的線索往往會(huì)引起錯(cuò)誤的質(zhì)疑。同樣地，在嘗試?yán)斫庾匀欢傻倪^程中，最明顯的直覺解釋往往是錯(cuò)誤的。在最近一次執(zhí)教“牛頓第一定律”時(shí)，筆者課前讓某班44名學(xué)生做了小問卷，結(jié)果有33人認(rèn)為“物體運(yùn)動(dòng)是因?yàn)槭艿搅Φ淖饔谩保?2人認(rèn)為“力越大，物體運(yùn)動(dòng)的速度也越大”，42人認(rèn)為“沒有力，運(yùn)動(dòng)的物體就會(huì)逐漸停下來”，其中多位學(xué)生給出的判斷依據(jù)是推車時(shí)施加推力及該車運(yùn)動(dòng)的情況。為此，筆者在課堂上演示推車過程，并引導(dǎo)學(xué)生分析質(zhì)疑。觀察演示：如圖1所示，先用力推著小車在水平面勻速前行，再突然撤去推力，觀察小車的運(yùn)動(dòng)情況。分析質(zhì)疑：撤去推力前后小車的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況。學(xué)生認(rèn)識(shí)到，撤去推力后小車慢慢停下是由于受到阻力的影響，并且阻力大小會(huì)影響小車滑行的距離。圖1所示的活動(dòng)意在回到思維深處，用正確的線索逐步糾正學(xué)生建立在直覺基礎(chǔ)上的前概念，并順理成章地引出接下來要研究的問題“探究阻力對(duì)運(yùn)動(dòng)的影響”；活動(dòng)同時(shí)也呼應(yīng)了物理學(xué)史，伽利略當(dāng)初正是意識(shí)到“將人們引入歧途的是摩擦，而物體在通常情況下運(yùn)動(dòng)時(shí)，摩擦又是難以避免的”之后，才找到了探索力與運(yùn)動(dòng)關(guān)系的“鑰匙”。（二）證據(jù)，何以可靠？探究者無論是對(duì)猜想與假設(shè)做出檢驗(yàn)，還是對(duì)科學(xué)問題的解釋進(jìn)行評(píng)價(jià)，都需要基于可靠的事實(shí)和證據(jù)。如果只是照著步驟做實(shí)驗(yàn)，學(xué)生只能學(xué)會(huì)操作，而難以理解為什么要用這個(gè)實(shí)驗(yàn)方案、實(shí)驗(yàn)方案又是怎么設(shè)計(jì)出來的。為此，在教學(xué)中，教師可引導(dǎo)學(xué)生對(duì)圖1實(shí)驗(yàn)所收集的證據(jù)開展評(píng)估，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到推力撤銷后小車所滑行的距離還與小車的初始速度大小有關(guān)，由此想到改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，讓小車從斜面的同一高度滑下來，以便使其每次滑行的初始速度相等。很多教師可能花了大量精力改進(jìn)物理實(shí)驗(yàn)，目的是在課堂上實(shí)驗(yàn)一次就成功，讓學(xué)生看到實(shí)驗(yàn)結(jié)果支持這節(jié)課要講的知識(shí)點(diǎn)。事實(shí)上，這樣的教學(xué)把評(píng)估和改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的任務(wù)全部交給了教師，而學(xué)生在探究中發(fā)展科學(xué)思維的機(jī)會(huì)卻就此喪失。學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師要善于利用巡視指導(dǎo)的契機(jī)捕捉教學(xué)資源。比如，小車運(yùn)動(dòng)到斜面底端時(shí)車頭易與水平面磕碰，導(dǎo)致小車在水平面運(yùn)動(dòng)時(shí)可能偏離鋪設(shè)的平面。如圖2所示，用學(xué)生身邊常見的軟墊板充當(dāng)導(dǎo)軌，斜面底端彎折成一段弧形，就巧妙解決了磕碰的問題。把探究中遇到的問題擺出來，師生一起改進(jìn)方案，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到不能盲目相信實(shí)驗(yàn)結(jié)果，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案也是科學(xué)家在研究中常做的事。（三）解釋，是否嚴(yán)謹(jǐn)？科學(xué)思維是科學(xué)家認(rèn)識(shí)自然時(shí)運(yùn)用的思維方法，既特別強(qiáng)調(diào)事實(shí)，又特別強(qiáng)調(diào)嚴(yán)格論證基礎(chǔ)上的觀點(diǎn)及理論的建立。比如，研究了阻力對(duì)滑行距離的影響后，設(shè)想小車在絕對(duì)光滑的水平面上運(yùn)動(dòng)，推斷出小車將永遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去。教學(xué)到此環(huán)節(jié)時(shí)，很多教師往往是匆忙交代“小車將做勻速直線運(yùn)動(dòng)”，甚至立即呈現(xiàn)出牛頓第一定律的內(nèi)容，導(dǎo)致學(xué)生只停留在“知道”“機(jī)械記憶”的層面，沒有機(jī)會(huì)深入理解，思維也無法得到發(fā)展。從對(duì)距離的影響到對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的影響，其間存在較大的思維跨度。對(duì)此，條件允許的學(xué)?？梢匝a(bǔ)充數(shù)字化實(shí)驗(yàn)，顯示小車在不同表面運(yùn)動(dòng)時(shí)速度的變化情況（圖3），再借助思想實(shí)驗(yàn)畫出不受阻力時(shí)運(yùn)動(dòng)小車的速度變化情況。這樣顯化思維的論證過程更為嚴(yán)謹(jǐn)，更有利于學(xué)生理解伽利略的思想實(shí)驗(yàn)以及科學(xué)推理在科學(xué)研究中的作用。（四）交流，怎么增值？交流應(yīng)貫穿探究活動(dòng)的始終，科學(xué)探究在某種程度上是通過評(píng)價(jià)與交流達(dá)成共識(shí)的過程。倘若缺少思維含量，交流就會(huì)陷入可有可無的爭(zhēng)執(zhí)。比如，未經(jīng)獨(dú)立思考和質(zhì)疑論證的小組討論常常演化為學(xué)生聚在一起各自說自己的答案，或組內(nèi)最強(qiáng)勢(shì)的學(xué)生一講到底，缺少生生之間的思維碰撞和融合；再比如，很多教師臨近課堂結(jié)束喜歡問學(xué)生“這堂課學(xué)到了什么”，沒有任何提煉與升華，學(xué)生只是照著念一遍板書或筆記便草草了事。為了讓評(píng)價(jià)增值，使評(píng)價(jià)促進(jìn)學(xué)習(xí)、促進(jìn)思維發(fā)展，筆者設(shè)計(jì)了以下交流話題：交流話題1：牛頓第一定律可以用實(shí)驗(yàn)直接驗(yàn)證嗎？為什么？既然永遠(yuǎn)也不可能實(shí)際做出來，為什么說牛頓第一定律是正確的？交流話題2：向前扔出一個(gè)物體，速度越大，扔得越遠(yuǎn)。速度足夠大時(shí)，它可能會(huì)怎樣運(yùn)動(dòng)？這些交流話題引導(dǎo)學(xué)生循著正確的線索，對(duì)運(yùn)動(dòng)問題有了更深的理解。同時(shí)，學(xué)生也體會(huì)到科學(xué)研究有多種方法，實(shí)驗(yàn)只是方法之一，但無論采用哪種方法，都離不開科學(xué)思維，科學(xué)思維讓我們得以透過現(xiàn)象看到事物的本質(zhì)。三、警惕物理觀念的知識(shí)化傾向：思想觀念反映物理文化的價(jià)值在《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》中，物理觀念的學(xué)業(yè)質(zhì)量描述是“能認(rèn)識(shí)物質(zhì)的形態(tài)、屬性及結(jié)構(gòu)，認(rèn)識(shí)運(yùn)動(dòng)和力、聲和光、電和磁，認(rèn)識(shí)機(jī)械能、內(nèi)能、電磁能及能量的轉(zhuǎn)化與守恒，能掌握所學(xué)的物理概念和規(guī)律；在學(xué)習(xí)和日常生活中，能從物理學(xué)視角觀察事物，把所學(xué)概念和規(guī)律與實(shí)際情境聯(lián)系起來，解釋常見自然現(xiàn)象和解決常見物理問題，能綜合運(yùn)用物理概念和規(guī)律，分析和解決熟悉情境下的簡(jiǎn)單物理問題，具有初步的物理觀念”，其中包含形成觀念和應(yīng)用觀念兩個(gè)層面。但在具體教學(xué)與測(cè)評(píng)時(shí)，其常被錯(cuò)誤地窄化為物理知識(shí)的形成和應(yīng)用，這種知識(shí)化傾向很可能使物理教學(xué)陷入碎片化的知識(shí)灌輸與枯燥的解題技能訓(xùn)練中。物理觀念是物理概念和規(guī)律等在頭腦中的提煉與升華，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，這在“牛頓第一定律”中體現(xiàn)尤為明顯。針對(duì)這一課程內(nèi)容，教師可從如下角度對(duì)觀念的提煉與升華加以梳理，并體會(huì)其背后的物理哲學(xué)思想：一是在概念體系上，為了便于表述，通常先學(xué)習(xí)力的概念、了解幾種常見的力，再來認(rèn)識(shí)牛頓第一定律，但在物理學(xué)史上，直到出現(xiàn)牛頓第一定律，才正式提出力的概念。牛頓在《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》中寫到“力是施加于物體以改變其靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的一種作用”，將物體間復(fù)雜多樣的相互作用抽象為“力”正是牛頓的高明之處。二是在時(shí)空觀念上，提出力、慣性參考系的概念，使人們認(rèn)識(shí)到“天上的物體并不神圣，它只是和地上的物體一樣，遵循相同的規(guī)律罷了”，此外不依賴于重力的“慣性質(zhì)量”也使人們對(duì)物質(zhì)的認(rèn)識(shí)產(chǎn)生飛躍。三是在科學(xué)哲學(xué)上，力學(xué)觀把一切現(xiàn)象的解釋都?xì)w結(jié)為物質(zhì)粒子之間的相互作用，既可以預(yù)言它未來的路徑，也可以倒推它的過去，盡管這種決定論直到近代才因?yàn)樾碌氖聦?shí)和理論出現(xiàn)而被拋棄，但“把看起來復(fù)雜的自然現(xiàn)象歸結(jié)為幾個(gè)簡(jiǎn)單的基本觀念和關(guān)系”的主張還一直影響著現(xiàn)代物理學(xué)。把上述內(nèi)容在課堂上全部交代給學(xué)生，并不是梳理的初衷。梳理是為了說明