教科书中“阅读材料”的教育价值探讨

1 对学生理性思维的启发和人文视野的开拓

提到理性，很容易联想到科学，理性思维是连续的、富有逻辑性的思维，它是人类判断、推理的思想活动。理性从何而来？毛泽东在《实践论》中谈到：“理性的东西所以靠得住，正是由于它来源于感性，”爱因斯坦在年少时看到飞机就曾想象：“如果自己可以追上光，那么会发生怎样的情况？”可见，理性和感性有时并不是相悖的，理性思维也时常需要以感性思维为源泉和动力，例如，开灯灯亮，太阳出来我们通过眼和皮肤感受到光芒和热量，然而，是否有学生设想过，光的传播到底需不需要时间？我们不妨给学生埋下疑问，引导他们阅读补充材料，动脑体会问题产生、知识演变及发展的过程，我想，在学生追寻光速的测量历史的过程中，可能会获得以下三方面的启发：

（1）体会“自然钟”的发现和利用对人类适应自然的促进作用。

科学史上第一个通过观测成功得到光的传播需要时间这一结论的是丹麦天文学家罗默，他常年坚持用裸眼观察木星及其一颗卫星，记录下了木卫蚀周期在一年中的周期性变化，而后成功计算出了光速的数量级，自然界的周期性变化还很多，它们就好似一个“钟”那样千百年来指引人们日出而作，日落而息，而人类，作为一种高级生物（advanced beings），只是在不断地“发掘”一个个时钟，从而优化自身的生活方式和改造生产行为，人们根据月晴圆缺、潮涨潮落来判断节令，调节农耕生产安排；依据原子能级跃迁时恒定的共振频率发明了高精准的“原子时钟”（atomic clock），提高了人类计时精度，大自然创造了一切生物，包括人类，我们需要不断深化对自然规律的认识才能更好地生活在其中，笔者认为，在今后的课堂上适时地渗透这样的科技哲学史内容，对于唤醒（call up）学生对自然和谐奥妙的好奇和引导学生反思人与自然的关系是有帮助的；同时有助于学生在一定程度上摆脱数学公式的“缠绕”，将物理学中蕴含的一些本质思想揭露出来，

（2）重演科学家探索知识的过程。

这是一种类创造的体验过程，学生将自己假想为科学探究的主人翁，在一定的提示指导下，重新“亲历”问题的来龙去脉，体验知识发生、发展和不断完善的过程，汲取科学家们在躬行探索中散发中的人文精神和理性智慧。

伽利略对光的传播是否需要时间充满了好奇，于是第一个设计实验将自己的好奇付诸行动，1607年，伽利略和他的助手分别站在两个山头上，进行了历史上首次光速测量实验，然而鉴于当时实验器材的“简陋”和对光速之大的不足预料，他们的实验夭折了，可恰恰就在两年后伽利略发明了第一架折射式天文望远镜，从此人们将目光投向遥远的宇宙空间，直到1676年，丹麦天文学家在历史上首次成功地测量到光速是一个有限且十分大的值，并且在当年的11月9日顶着巴黎皇家天文台的质疑压力，成功预言了木卫蚀现象将推迟10分钟，究其原因？第一、光速显然可能太大了，而浩瀚的宇宙空间为罗默观测提供了大尺度的距离；第二、罗默一定要感谢他手头上这台天文望远镜的发明者了，没有这一项技术支持，罗默很难测到第一手的天文观测数据，后来也无法通过理论推导提出光速；第三、在本事件中，罗默的质疑精神可见一斑，现如今的基础教育中我们追求让学生会做更多的题目，知道甚至记住规律，尽量“没有问题”；而我们很少关注孩子们“有什么问题”，能提出什么质疑，而恰恰这时，给学生重演科学家艰辛探索过程的机会，让他们感悟开拓者们坚贞的求实情怀，这势必会启发他们学习观念的转变和对自我存在价值的重新思考（reflecting）。

（3）反思科学与技术的相互依赖、相辅相成的辩证关系，

随后的一百多年里，由于实验环境的限制，科学家们的测光速实验几乎都是通过天文学方法进行的，直到1849年，法国人菲索利用一个可以高速旋转的齿轮，首次在地面上设计实验装置成功测得了光速，菲索的成功恐怕要得益于当时较精密光学实验器件制造工艺和物质支撑，不难看出，新的技术手段和生产工艺为物理学研究提供了重要手段和方法（approaches）！

而新的理论的提出往往为相关学科发展和技术研发提供思想基础和智力支持，罗默在历史上第一个测量到了光速是一个有限且极大的值，这一结论大大推动了惠更斯对光的波动说的研究，并最终导致了惠更斯原理的提出；此外，光速和电磁波速度是相等的，这给麦克斯韦的“光是一种电磁波”的预言提供了强有力的支持；于是后来我们迎来了技术上的突破，发明了光纤通信，笔者坚信，不是每个学生将来都会从事科研甚至成为物理学家，然而，作为一名生活在文明社会中的现代人，我们没有理由不具备那些滋养人类社会生生不息的基本科学素养，高中生的生理年龄大体在十五至十八九岁之间，早已经历皮亚杰认识发展理论中的形式运算阶段，这时的学生思维早已摆脱具体事物的依赖，能够理解符号代表的逻辑含义，譬如，因为A，所以B.教师可以引导学生通过对光速测量历史的追溯，渐渐了解“技术的发展为科学研究提供了工具性支持，而反过来科学研究的不断深化为技术革新做了理论上的保障，”他们通过对科学和技术这一对孪生兄弟的了解，势必生发出唯物辩证思考和对物理学之社会价值（value）的重新认识。

2 对物理教师专业知识的丰富和发展

余文森等人认为，教师的专业成长包括专业角色、专业知识、专业人格和专业智慧等方面的成长，可见知识基础的夯实是物理教师专业发展中必不可少的环节，较多的研究者认为，物理教师的知识应该由三个方面组成：物理学科知识、物理学科教学知识和关于课堂管理及组织的一般教学法知识，杨薇博士在其研究中认为，学科教学知识是教师知识中最有效的部分，是适应新课程要求的知识结构，并将其归类为八个方面的要素，下面我们仅从其中三个方面做一论述：

（1）物理课程资源知识。

当前知识更新周期不断缩短，社会分工日益细化，这就意味着很多在以前看来一人可以完成的任务，可能现在需要若干人合力完成，而每个个体都是在这项系统工程中各司其职的不可或缺的贡献者，罗默在历史上第一个正确测量到光速的数量级，这启发了惠更斯对光的本质的探究；法国物理学家傅科看到了菲索方法的缺陷，在吸收继承的基础上做了改进，测出了光在水中的传播速度，由此得到了光从空气射入水中折射率，为光的深入研究提供了条件；麦克斯韦深刻洞察到“光速等于电磁波速”中可能蕴含的物理本质，大胆提出“光也是一种电磁波”的假设，此预言为其后来麦克斯韦方程组的提出作了铺垫，丹麦天文学家第谷善于裸眼观测，但不擅长数学推演，开普勒在对其学习交流中，充分吸取第谷观测数据中的精华，经过数学推理最终提出了著名的行星运动三定律。“尺有所短，寸有所长”，发现DNA双螺旋分子模型的生物学家沃森和物理学家克里克就是一个很好的例子：做理论物理出身的克里克深谙结构力学，固体物理知识，这为他辅助沃森提出精准的双螺旋结构提供了智力支撑，当然，每一项重大发现往往不是一两个人完成的，他俩还要感谢罗莎琳·富兰克林早先拍摄DNA的X光绕射图及相关资料，研究表明，在课堂上适当地渗透一些物理学史可能更容易激发学习冲动，加深知识理解；然而，笔者认为更重要的是我们教师要善于挖掘蕴含在史料中的隐性课程资源，显然，我们通过对“光速的测定”的扩展阅读，很容易发现继承、交流与合作在科学研究中的重要地位，2008年英国国家科学课程标准提出“能够独立学习，也能与他人一起学习”，并将之作为成功学习者一项必备的素质，教师在指导学生进行有关光速的艰辛测量史的阅读学习中，自然地创设了物理情境，暗示学生向他人、向前辈学习，学会共同生活。

（2）物理教学设计知识。

物理教学设计是在一定的教学理念指导下进行的。根据教学情境的需要和学生的特点确定合理的教学目标，选择适当的教学方法和教学策略以使诸教学要素达到最优化结合的过程，物理教师在做教学设计时应依据教材实际，因课制宜：对于一些侧重推导的章节，可采用传统教学模式，促进学生逻辑思维的锻炼；对于一些描述性较强的章节，如《光的直线传播》《追寻守恒量一能量》等，教师就应积极开发各类资源，创设问题情境，激励同学们猜想假设、分组讨论、设计验证方案、自圆其说，我想，这对学生问题意识的培养和学习目标的明确都是大有裨益的，赵凯华先生讲：“一个人学习的基本动力是理想和志趣，学物理尤其如此，”中学生的好奇心是强烈的，而处在这一年龄段的青少年是渴望展现自己和被关注的，笔者认为并不是每节物理课都需要师生去探究，然而，基于“因课制宜”控制下的探究性质的课堂，是可以激起学生的物理兴趣的，是有利于学生类创造能力培养的，是有助于引导学生们建立一种主人翁的学习地位（status）的。

（3）物理教学观知识。

教学观是指教师从实践的经验中逐步形成的对教学的本质和过程的基本看法，《国家中长期教育改革与规划纲要（2010—2020）》明确提出树立人人成才观念，尊重个人选择，创新人才培养模式，这其中透露着分流培养的思想。

分流培养，笔者认为，就是让每个学生尽可能地发展成为他自己（himself），每个孩子都有自己的长处（advantage），如果能经营好自己的长处，再辅以合适的社会导向，那么何恐其不成才？佐藤学讲，“学校和教师的责任并不在于‘上好课’，而在于：实现每一个学生的学习权，给学生提供挑战高水平学习的机会，”有的学生关心社会动态，喜欢思考人生价值，那我们可以展示给他光学测量史中人们前赴后继的艰辛历程；有的学生酷爱动手，我们可以创造条件，让他亲手体悟光速的测量过程；还有的学生喜欢沉思，刨根问底，那么他们通过对本节阅读材料的学习，会对光速测量的起源、方法思路、过程发展有一个全新的较为系统的认知，物理认知结构得到了一定程度的改善，依据建构主义教学理论，这样的分流培养促使每位学生基于原有学习经验，在某一问题情境的诱发下，自主地去建构对其自身有意义的知识。

此外，新课程强调育人为本，笔者理解，就是以符合学生认知发展特点的方式，让学生吸收最有益于他们身心长远健康发展的教育养分，中学生的抽象思维能力不断发展，但教师若在日常教学中辅以语言直观和具象直观，可能会取得更佳的效果，然而，仅有这些可能还不够，There is a famous say—ing“tell him，he will forget；show him，he will get it；but involve him，he will understand.”我想，光学阅读教材“光速的测定”就提供给我们一个平台（stage），在这个地方同学们可以切身体会物理学知识发生、发展的过程和来龙去脉，了解些科学研究的方法，从现实角度出发，我们一线教师也应积极创造条件，适当微调教学计划，每一学期安排两次有意义的课后选读材料专题学习，拓展学生眼界，启发学生思维，教师可以提前准备素材，然后在课堂上进行演示；亦可让学生结成小组，分组派发任务，鼓励学生发散思维，搜集各类物理课程资源，然后在课堂上展示交流，这应该是我们教师在自己的课堂微观环境中较易把握的。

3 对物理教材编制的借鉴价值

教材是一种综合社会实践的产物，是一定教学目标下知识结构的具体化，如何将教材中补充的阅读内容内化为个体的教育感悟并融入对人类社会实践历程的思考中，进而指导教学实践操作，这是我们使用和处理教材时可以试图突破的，人教版高中物理“光的直线传播”这一节给广大教育工作者一次尝试的机会。

然而，教材体系是人工设计创作的系统，并不是人类经验本身，因此，物理教材的编制不仅仅需要体现其工具性价值，而更应尝试通过多种途径，如添加STSE栏目、设计探究性活动及补充相关史料链接等方式将科学发展最原本的面貌凸显出来，担当起为学生再学习和长远生活的启发性与教育性功能。

【教育部陕西师范大学基础教育课题：基于课堂视频案例的教师专业发展研究的研究成果。】

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