



由赵长林教授担任丛书主编的“物理学科素养阅读丛书”,述及与中学物理课程密切相关的物理学中的假说、模型、基本物理量、常量、实验、思想实验、悖论与佯谬、前沿科学与技术等方面。丛书定位准确,视野开阔,既有深入的介绍分析,也有进一步的提炼、概括和提高,还从不同的视点,比如说科学哲学或逻辑学的角度进行解读,对理解物理学科的知识体系,进而形成科学的自然观和世界观,发展科学思维和探究能力,融合科学、技术和工程于一体,养成科学的态度和可持续发展的责任感有很大的帮助。丛书文字既深入严谨又通俗易懂,是一套适合学生的学科阅读读物。
丛书的第一个特点是突出了物理学的思想方法。
物理学对于人类的重大贡献之一就在于它在科学探索的过程中逐步形成了一套理性的、严谨的思想方法。在物理学的思想方法形成之前,人们不是从实际出发去认识世界,而是从主观的臆想或者神学的主张出发建立起一套唯心的理论,也不要求理论通过实践来检验。物理学推翻了这种以主观臆测和神学主张为基础的思想方法,在探究自然的过程中开展广泛而细致的观察,在观察的基础上通过理性的归纳形成物理概念,再配合以精确的测量,将物理概念加以量化,进一步探索研究量化的物理规律,形成物理学的理论体系。这种方法将抽象的、形而上的理论与具象的、形而下的实践联系起来,成为人类认识和理解自然界物质运动变化规律的有力武器。物理学的思想方法非常丰富,包含了三个不同的层次。第一是最普遍的哲学方法,如:用守恒的观点去研究物质运动的方法,追求科学定律的简约性等;第二是通用的科学研究方法,如:观察、实验、抽象、归纳、演绎等经验科学方法;第三是专门化的特殊研究方法,即物理学科的规律、知识所构成的特殊方法,如光谱分析法等。物理学方法既包括高度抽象的思辨和具象实际的观察测量,也包括海阔天空的想象。物理学家在长期的科学探索活动中,形成科学知识并且不断地改变人类认识世界的方法,从物理学基本的立场观点到对事物和现象的抽象或逻辑判断,再到一些特有的方法和技巧,这些都是人类赖以不断发展进步的途径。因此,物理学的思想方法就不仅涉及自然,还涉及人和自然的相互作用与对人本身的认识。抓住物理的思想方法,不仅有利于深入理解物理学的知识体系,还有利于形成科学的自然观和世界观,达到立德树人的目标。
丛书的第二个特点是注意引发学生的学习欲望,从而进行深度学习。
现代教育心理学研究告诉我们,在学校环境下学生的学习过程有两个特点
:第一,学生的学习和学生本身是不可分离的。这就是说,在具体的学习情境中,纯粹抽象的“学习”是不存在或不可能发生的,存在的只是具体某个学生的学习,如“同学甲的学习”或“同学乙的学习”。第二,学生所采取的学习策略与学习动机是两位一体的,有什么样的动机,就会采取与之相匹配的学习策略,这种匹配的“动机策略”称为学习方式。也就是说,如果同学甲对所学的内容没有求知的欲望或不感兴趣,那他在学习时就会采取被动应付的态度和马虎了事的策略,对所学内容不求甚解、死记硬背,或根本放弃学习。相反,如果同学乙有强烈的学习欲望或对学习内容有浓厚的兴趣,他就会深入地探究所学内容的含义,理解各种有关内容之间的关系,逐步了解和掌握相关的学习与探究的方法。第一种(同学甲)的学习方式是表层式的学习,第二种(同学乙)的学习方式是深层式的学习。此外,在东亚文化圈的学生中还大量存在着第三种学习方式——成就式的学习,即学生对学习的内容本来没有兴趣和欲望,但为学习的结果(如考试分数)带来的好处所驱动,会采取一些能够获得好成绩的策略(如努力地多做练习题)。在同一个学校、同一间课室里学习的学生,由于他们的动机和策略,也就是学习方式的不同,产生了不同的学习效果。当然,效果还与学生的元认知水平及天资有关。本丛书的作者有意识地提倡深度(深层次)的阅读,书中的大部分内容以问题为引子,用历史故事或相互矛盾的现象,引发读者的好奇,再按照物理发现的思路逐步引导读者探究问题。在这一过程中,注意点明探究和解决问题遵循的思路和方法,达到引导读者进行深度学习的目的。
丛书的第三个特点在于详细、深入、系统地介绍对启迪物理思维有重要作用的相关知识,注意通过知识培养素养。
有的人也许会问,今天的教育是以培养和发展学生的科学素养为核心,知识学习是次要的,有必要花那么多时间来学习知识吗?这种观点是片面和错误的。物理学的成就首先就表现为一个以严谨的框架组织起来的概念体系。如果对物理学的知识体系没有基本和必要的了解,就无法理解物理,无法按照科学的方法去思考和探究。确实,物理学知识浩如烟海,一个人即使穷其毕生之力也只能了解其中的一小部分,就算积累了不少物理知识,但如果不能抓住将知识组织起来的脉络和纲领,得到的也只是一些孤立的知识碎片,不能构成对物理学的整体的理解。然而,物理学的知识又是系统而严谨的。每一个概念以及概念之间的关系都有牢固的现实基础和逻辑依据,从简单到复杂,从宏观到微观,从低速到高速,步步为营,相互贯通,反映了现实世界的“真实”。物理知识是纷繁复杂的,也是简要和谐的。只要抓住了物理知识体系的纲领脉络,就能够化繁为简,找到通往知识顶峰的道路,以理解现实的世界,创造美好的未来,这也是物理学对人类的最大贡献之一。况且,物理学的思想方法是隐含在物理知识的背后,隐含在探索获取知识的过程之中的。对物理学知识一无所知,就不可能了解物理学的思想方法;不亲历知识探索的过程,就不可能掌握物理学的思想方法。学习物理知识是认识、理解、运用物理思想方法的必由之路,也是形成物理科学素养的坚实基础。因此,本丛书在介绍物理学知识中,一是介绍物理学思想方法,帮助读者构建物理学知识体系和形成物理思维,对于培养物理学科素养很有裨益;二是扩大读者的视野,打开读者的眼界,不仅从纵向说明物理学的历史进展,介绍物理学的最新发展、物理学与技术和工程的结合,更重要的是联系科学发展的文化背景、科学与社会之间的互动与促进,认识物理学的发展在转变人的思想、行为习惯和价值观念方面的作用,体会“科学是一种在历史上起推动作用的、革命的力量”
,“把科学首先看成是历史发展的有力杠杆,看成是最高意义上的革命力量”
。
课改二十年过去了。一代又一代人躬身课程与教学研究,探寻、谋变、改革、创新交相呼应。本丛书是这段旅程的部分精彩呈现,相信一定会受到读者欢迎,在“立德树人”的教育实践中发挥它的应有之义。
高凌飚
2023年于羊城