陳斌 夏桂錢

摘 ? ?要：在知識學習中生長智慧，是轉識成智教育的價值追尋.物理教學中，當教師充分挖掘知識旨趣中的“情”、升華知識形式中的“思”、彰顯知識內容中的“美”，有效建構教學時空組織教學時，學生的學習便能在怡情悅性、啟思益智、求真臻美中走向自由王國.由此，不斷激活學生的好奇心、提升學生的探究力、騰飛學生的創(chuàng)造力，可以實現(xiàn)立德樹人、轉識成智的目標追求.

關鍵詞：怡情悅性;啟思益智;求真臻美;轉識成智

“轉識成智”是馮契“愛智慧”哲學思想中一個富有原創(chuàng)性、個性化的理論表達.馮契認為，“人類的認識過程會經(jīng)歷由無知到有知、由知識到智慧的兩次飛躍”，“轉識成智的機制是理性的直覺、辯證的綜合、德性的自證”.在全面提升學生核心素養(yǎng)的今天，“轉識成智”理應成為教育的核心價值追求，轉識成智的教育就是要超越“記憶·練習·考試”的知識本位的教育，走向“能力·美德·創(chuàng)造”的智慧主體的教育.它既重必備知識、關鍵能力的學習，又重學科素養(yǎng)、核心價值的發(fā)展，是新時代培養(yǎng)“全面發(fā)展的人”的關鍵舉措.

那么，轉識成智的教育中如何轉“知識”成“智慧”呢？筆者認為：教師應從知識的內容、形式和旨趣三個維度出發(fā)，通過充分挖掘知識旨趣中的“情”、升華知識形式中的“思”、彰顯知識內容中的“美”，讓學生在怡情悅性、啟思益智、求真臻美三條重要樞紐的作用下，不斷激活好奇心、提升探究力、放飛想象力，達到化知識為能力、轉情意為德性、變傳承為創(chuàng)新的目的，實現(xiàn)立德樹人、轉識成智的目標追求[1].下面筆者以物理教學為例展開闡述.

一、知識旨趣，怡情悅性

俗話說：“興趣是最好的老師.”好奇心、內驅力是學生學好知識的先決條件，因此知識旨趣的挖掘至關重要.知識旨趣由德國哲學家、社會學家哈貝馬斯提出，內蘊著興趣、樂趣、熱情，以及宗旨、目標、意義.旨趣是活動的先導與前提，又是活動的取向、動力與追求，是具有一定目標、意義的熱情投入與價值追尋[2].如果從三維課程目標來尋找對應關系的話，知識旨趣可同情感、態(tài)度和價值觀連為一體;如果從核心素養(yǎng)來分析的話，知識旨趣直接指向科學精神和人文情懷.挖掘知識旨趣中的“情”，有利于提升學生學習的內在的、持久的動力，克服學習的倦怠，激發(fā)學習的活力.

（一）感受發(fā)現(xiàn)之樂，頓生熱愛之心

眾所周知，許多科學家能取得成功的秘訣都是源于對科學的熱愛.因為熱愛所以全神貫注，因為熱愛所以廢寢忘食，因為熱愛所以癡迷執(zhí)著.為了追求真理，他們“衣帶漸寬終不悔，為伊消得人憔悴”，為了科學發(fā)現(xiàn)，他們“千淘萬漉雖辛苦，吹盡狂沙始到金”，那句“找到天下一件事物的原因，其快樂有甚于當波斯國王”，反映的就是他們非功利的科學精神.

在學生的學習中，知識旨趣同樣重要.例如，學習萬有引力定律時，如果教師只是給出公式，布置幾道題目，學生是很難體會到學習的樂趣的.但如果教師有意識地引導學生重溫發(fā)現(xiàn)歷程、感受審美體驗，那么學生就能享受到科學發(fā)現(xiàn)的樂趣.

教學中，教師可有感情地講述第谷四十年如一日地對行星運動進行觀測，開普勒“為天空立法”的壯舉（歸納出行星運動的軌道、面積、周期三定律），牛頓憑著“美學聯(lián)想”和非凡的數(shù)學才華發(fā)現(xiàn)萬有引力定律，卡文迪許利用扭秤裝置測出萬有引力常量等，讓學生從“怪異”的行星運動、繁雜的觀測數(shù)據(jù)中，越來越清晰、越來越深刻、越來越簡潔地看到自然界的規(guī)律，而后進一步領略萬有引力定律帶來的巨大成就（如圖1）.這樣美妙的過程就像在欣賞一件藝術品，多次經(jīng)歷這樣的體驗，學生必然會對科學親近、熱愛，乃至“著迷”.

（二）體悟探究曲折，培育科學精神

體悟物理探究歷程，我們不難發(fā)現(xiàn)，每一位著名的物理學家都有一個傳奇的人生，每一個耳熟能詳?shù)亩啥加幸欢吻鄣墓适?歷代物理學家在追求真理的道路上所表現(xiàn)出來的理性精神、求實精神、懷疑精神和創(chuàng)新精神，都是人類最寶貴的財富.

例如，光和實物粒子的波粒二象性的探究歷程充滿著艱辛、曲折，又富有傳奇色彩，其本質的揭示閃耀著人類智慧的光芒.早在17世紀中葉，對于光的本性，牛頓就提出了微粒說，惠更斯提出了波動說.19世紀初，托馬斯·楊的光的干涉實驗和菲涅爾的光的衍射實驗，為光的波動學說奠定了基礎.19世紀中葉，麥克斯韋的光的電磁說更是錦上添花.然而光電效應現(xiàn)象卻又讓科學家們一籌莫展.20世紀初，愛因斯坦的光子說和光電效應方程再辟蹊徑，由此人們認識到光應具有波粒二象性.之后，德布羅意憑著敏銳的直覺，通過逆向思維，應用類比方法，提出實物粒子也具有波動性的假說，這一假說后來被晶體的電子衍射實驗證實.

這些曲折的探究歷程告訴我們：科學探索的過程是一個求真又求實的過程，是一個由表及里、由淺入深的認識過程，是一個不斷質疑創(chuàng)新、去偽存真的過程，是一個雖有曲折艱難，但一定會走向光明的過程.科學世界也是一個十分豐富的人文世界，科學在創(chuàng)造物質文明的同時，也在創(chuàng)造著精神文明，科學在追求真理的同時，也充滿著勃勃生機，充滿著最高尚、最純潔的生命力[3].而讓學生體悟其間的曲折艱辛，可以更好地培育學生的科學精神.

（三）回望光輝歷程，升騰強國豪情

一個有活力的人，必定情感旺盛;一個偉大的人，必定熱愛自己的祖國.當學生懷著無比自豪和喜悅的心情，回望祖國航空航天事業(yè)的偉大成就時，愛國奉獻、發(fā)憤圖強、砥礪前行的壯志豪情一定會油然升起.

追溯中國的航天發(fā)展史，錢學森、鄧稼先、郭永懷等老一輩科學家用智慧、青春和熱血，創(chuàng)造了“兩彈一星”的功勛偉業(yè).進入新世紀，2003年，首位中國航天員楊利偉遨游太空;2007年，首個月球探測器“嫦娥一號”九天攬月;2020年，北斗三號全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)正式開通;2021年，“天問一號”火星探測器成功著陸火星表面……60多年來，航天史上創(chuàng)造出的“兩彈一星”精神、載人航天精神、北斗精神和探月精神，已經(jīng)成為中華民族的寶貴精神財富，積淀成深厚博大的航天精神.

“老一輩航天人至誠報國的大擔當、大情懷、大作為一直激勵著我們牢記使命、不懈奮斗.我們將以不負國家、人民期望的赫赫戰(zhàn)績，勇攀科技高峰！”這是新一代航天人的鏗鏘誓言，也應是新時代學生的理想追求.在教學中培養(yǎng)學生的情感、態(tài)度、價值觀，不能硬貼標簽，而是要讓學生有真切的感受，應該將科學態(tài)度與責任的教育貫穿在教學的全過程中，其中，深入挖掘知識旨趣是轉識成智教育的精髓.

二、知識形式，啟思益智

知識形式，是指知識的思維方式、檢驗方式和表達方式，由英國教育家赫斯特提出.物理知識形式的核心是物理學科的世界觀和方法論.學生的學習不僅僅是傳承知識內容，更重要的是要學會思維方法.

物理學科核心素養(yǎng)包含物理觀念、科學思維、科學探究、科學態(tài)度與責任，其中科學思維是核心和靈魂，它主要包括模型建構、科學推理、科學論證、質疑創(chuàng)新等要素.為培養(yǎng)學生的科學思維能力，教師在教學中應充分挖掘物理知識形式中的教育價值，努力還原知識的發(fā)生發(fā)展過程，讓學生經(jīng)歷科學探究、體悟科學方法、學會推理論證、嘗試探索創(chuàng)新，從而激活學生的好奇心和問題意識，提升學生的思維和探究能力，發(fā)掘學生的想象和創(chuàng)造潛能.

（一）思維方式，智慧閃光

伽利略首開物理科學研究的先河，成為近代科學研究的奠基者.他在自由落體運動探究過程中所運用的科學思維，在方法的價值上遠高于物理知識本身.就邏輯思維而言，物理思維方法可分為：歸納與演繹、抽象與概括、分析與綜合、比較與分類、類比、等效等.就具體研究問題的方法而言，又有：理想化方法、圖像法、整體與隔離法、控制變量法、近似處理方法等.

教學中，對于每一種思維方法，教者都應成竹在胸，這樣才能駕輕就熟，引領學生理解、掌握，增益學生智慧.以歸納與演繹為例，歸納與演繹是科學研究方法中最常見的兩種推理形式.歸納是從個別上升到一般的推理方法，演繹是由一般性原則到個別性結論的推理方法，歸納和演繹是人們認識事物的兩種相反的思維方法，兩者關系如圖2所示.

如在電與磁的研究過程中，法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應現(xiàn)象用的就是歸納法，麥克斯韋預言電磁波的存在用的就是演繹法.法拉第經(jīng)過十年艱辛探究，最后把產生感應電流的情形歸納概括為五類：變化著的電流、變化著的磁場、運動著的穩(wěn)恒電流、運動著的磁鐵、在磁場中運動著的導體.這五類實驗的一致結論是：磁通量的變化是產生感應電流的原因.麥克斯韋則將電場和磁場看成電磁場統(tǒng)一體的兩個不同方面，進行了如下演繹推理：

大前提：電場和磁場都滿足波動方程，可以說電場和磁場都是一種波.

小前提：變化的電場總伴有磁場，而變化的磁場也總是伴有電場.

結論：變化的電場與磁場互相激發(fā)必然形成電磁波.

據(jù)此，他預言了電磁波的存在，并推導出電磁波的傳播速度等于光速，同時得出結論：光是電磁波的一種形式.由此揭示了光現(xiàn)象和電磁現(xiàn)象之間的聯(lián)系，建立了經(jīng)典電磁理論.

在中學物理的學習和研究中，我們可以從理想氣體的三個實驗定律出發(fā)，用歸納法推導出理想氣體狀態(tài)方程;從牛頓定律出發(fā)，經(jīng)過演繹推理，推導出動能定理和動量定理;等等.至于分析與綜合、抽象與概括……都是最常用的思維方法.由此可見，物理學習中培養(yǎng)學生的思維能力是教學的核心，是格物致知、轉識成智的關鍵所在.

（二）檢驗方式，實驗唯上

伽利略的科學思想方法可歸納為：觀察現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)問題→提出猜想假說→運用邏輯（數(shù)學）推理→設計實驗方案→進行實驗并收集證據(jù)→分析與論證→對假說進行修正和推廣.可以說，所有科學成就的獲得，都離不開以上科學思想方法的運用，都要經(jīng)歷這樣的過程.

以原子結構模型的建構為例，實驗檢驗方式在對模型的不斷改進中起到了至關重要的推動作用.原子在希臘文中寓有不可再分之意.1897年，J.J.湯姆孫發(fā)現(xiàn)了電子，從而徹底否定了原子不可再分的神話，并提出原子結構的棗糕模型.盧瑟福指導學生進行[α]粒子散射實驗后，發(fā)現(xiàn)該模型無法解釋[α]粒子的大角度散射，于是類比行星模型，于1911年提出原子的核式結構模型.1913年，玻爾創(chuàng)造性地將量子觀點引入原子系統(tǒng)，提出定態(tài)假設和頻率假設，建立了玻爾原子模型.1914年，德國物理學家弗蘭克和赫茲從實驗上驗證了原子分立能態(tài)的存在，為玻爾的能級理論提供了有力的證據(jù).這樣，玻爾模型打破了經(jīng)典物理一統(tǒng)天下的局面，為量子力學理論體系的建立奠定了基礎.

教學中，教師應將以上三種原子結構模型的演進過程（如圖3），條分縷析地給學生分析透徹，并說明實驗檢驗的重要性.正是物理學家改變了“坐而論道”的純哲學思辨的方法，才在科學探究的道路上披荊斬棘，取得了舉世矚目的輝煌成就.其間，觀察和實驗不僅是科學研究的起點，同時也是科學理論的仲裁者.一切被稱為科學的理論，都必須建立在實驗的基礎之上，并能接受實踐嚴格的、反復的檢驗[4].我們在物理學習中，就應秉持這樣的態(tài)度和作風.

（三）表達方式，簡潔優(yōu)美

當我們透過自然界豐富多彩、紛紜繁雜的現(xiàn)象，看到高度凝練、簡潔優(yōu)美的公式及表達時，不由得驚嘆物理學家的神奇功力.他們用簡單至極的數(shù)學公式、簡潔凝練的語言文字、直觀明了的幾何圖像來描述普適、自洽的物理概念和規(guī)律，讓我們看到了物理之美.

翻開教科書，像牛頓第二定律[F=ma]，熱力學第一定律[ΔU=Q+W]，法拉第電磁感應定律[E=nΔΦΔt]，愛因斯坦質能聯(lián)系方程[E=mc2]等，無一不突出表現(xiàn)了物理規(guī)律簡潔明快的特點.而直觀明了的圖像也是描述物理規(guī)律的常用方法，它與數(shù)學公式相輔相成，相得益彰.如描繪質點運動用[x-t]、[v-t]圖像，描述簡諧運動、簡諧波、正弦交流電等的圖像用正弦曲線表示（如圖4所示為簡諧波的[y-x]圖像），對應不同元器件的伏安特性曲線[U-I]圖像等.圖像的應用不僅能簡明扼要地呈現(xiàn)規(guī)律，而且能幫助學生直觀地厘清規(guī)律的內涵和外延.

因此，在物理教學中，教師要讓學生學會科學的思維方式、理解精準的檢驗方式、掌握簡捷的表達方式，從而胸懷全局，居高臨下，深入淺出，厚積薄發(fā).

三、知識內容，求真臻美

海森堡說：“美是真的光輝，簡單則是真的標志.”如上文所述的物理知識的簡潔優(yōu)美，不僅是物理學家科學探究的不竭源泉，也是學生愛上物理、學好物理的強勁動力.

當然，物理知識的美不僅僅只有簡潔美，還有對稱美、和諧美、統(tǒng)一美等.因此要讓學生欣賞到物理知識的美，就要引導他們在混亂中看見和諧，在多樣中發(fā)現(xiàn)統(tǒng)一，用心去感悟物理知識之美.這樣，才能以美激趣、以美求真、以美悟美，讓學生在求真、尚善、臻美的享受中學習物理知識.

（一）對稱美，賞心悅目

客觀世界千差萬別、千變萬化，卻又勻稱、協(xié)調，對稱美俯首可拾、隨處可見.對稱也是人的審美習慣，許多藝術作品更是刻意追求對稱美.中國古典建筑，如天安門、天壇、故宮等，更是將對稱美做到了極致.中國古代的陰陽太極圖正是這種對稱美的絕妙寫照.

物理教學中，教師應有意識地培養(yǎng)學生的對稱思維，學會觀察并理解對稱美.如：杠桿的平衡、平面鏡的成像、磁場的兩極、電荷的正負、作用力和反作用力等，表現(xiàn)了物質的直觀形象在空間上的對稱;而季節(jié)的輪回、擺錘周期性的擺動、器樂有節(jié)奏的彈唱等，則表現(xiàn)為時間的對稱性[5].事實上，物理學中的對稱美除空間對稱、時間對稱外，還有數(shù)學對稱和抽象對稱.如：相干光在干涉區(qū)域內都保持相等的條紋寬度，表現(xiàn)了物質在運動過程中的時空對稱;簡諧振動圖線、簡諧波的波形圖線的對稱性，表現(xiàn)了物理內容在數(shù)學圖形上的對稱;萬有引力定律[F=Gm1m2r2]與庫侖定律[F=Kq1q2r2]之間具有的對稱性，表現(xiàn)了物理內容在數(shù)學表達形式上的對稱;處于平衡態(tài)的氣體分子的熱運動在三維空間各個自由度上發(fā)生的概率相等，表現(xiàn)了物理內容的抽象對稱性.

可見，物理學中的對稱美具有非常豐富的內涵.電場和磁場、時間和空間、質量和能量、物質和反物質、黑洞和白洞、正電荷和負電荷、磁北極和磁南極等的對稱，無不閃耀著對稱美的光輝.

（二）和諧美，妙趣橫生

愛因斯坦說：“自然界中所有存在的事物，都是處于密切的相互聯(lián)結和普遍聯(lián)系之中，它們都服從普適的、固定不變的規(guī)律，整個宇宙就是由它們構成的一個和諧有序的總體或系統(tǒng).”他還認為，科學家和藝術家都是以“最適當?shù)姆绞絹懋嫵鲆环喕暮鸵子陬I悟的世界圖像”.物理學的和諧美主要表現(xiàn)在自洽、對應和互補三個方面.

例如，牛頓的經(jīng)典力學是建立在絕對時空觀基礎上的，世界圖景是“筐子裝東西”式的“時空+物質”模式，物體的質量是不會因為運動而改變的.但愛因斯坦的相對論，革新了物理科學的基本概念框架，世界圖景于是變成了“時空—場——物質—流形”[6]，時空與物質及其運動之間都有著關聯(lián)，物體的質量[m=m01-v2c2]，它會隨著速度的增大而增加.于是，牛頓運動定律在研究微觀粒子的高速運動時就不再適用，但是針對宏觀低速運動的物體，牛頓運動定律還是有著很好的普適性.這就是高級理論對低級理論的包容，表現(xiàn)為對應和諧美.

當前輩物理學家努力建造一座和諧完美的理論大廈時，卻給后輩留下了諸多不和諧、不完備的矛盾，這預示著追求完美的物理學歷程是永無止境的.物理學中蘊含著的美，吸引著一代又一代物理學家們去攀登，進而推動物理學邁向一個又一個新高峰.

（三）統(tǒng)一美，美美與共

物理學的探究歷程可以說是不斷追求“聯(lián)系”和“統(tǒng)一”的歷程.物理學家們在感受自然界多樣性的過程中，逐步認識到自然界的統(tǒng)一性，并執(zhí)著地追求物理理論的統(tǒng)一.

歷史上，牛頓力學是物理學上的第一次大統(tǒng)一，它把地上和天上的所有低速宏觀運動的規(guī)律統(tǒng)一起來;物理學第二次大統(tǒng)一是能量轉化與守恒定律的建立，它揭示了力、熱、光、電磁、原子、化學等各種運動形式之間的統(tǒng)一性，成為自然界最重要、最普遍的規(guī)律之一;第三次大統(tǒng)一是麥克斯韋的電磁場理論，它把電、磁、光統(tǒng)一起來;第四次大統(tǒng)一是愛因斯坦創(chuàng)立的相對論，它把引力、時間、空間、物質聯(lián)系起來，把時間空間的彎曲和引力作用統(tǒng)一了.如果我們遠遠地觀賞整個物理學理論大廈，必然會被它的絢麗多彩和高度統(tǒng)一所感染，產生一種美不勝言的激情.

物理的多樣統(tǒng)一美，是科學探究的終極之路，其間，必定還有漫長崎嶇的道路要走.萬有引力、電磁力、強相互作用、弱相互作用的統(tǒng)一工作尚在探索之中，量子力學的研究正方興未艾，引力波、暗物質、量子糾纏、可控核聚變、宇宙的起源等的研究也在逐步推進.隨著這些重大疑難密碼的破解，物理學將會給我們呈現(xiàn)一幅更美麗、完整的畫卷.

我們在教學中，若能讓學生深度體察物理知識的“美”，進而領略物理方法之美，感悟科學精神之美，用物理世界、事實世界中的美，去激活價值世界、精神世界中的美的求索，便可讓學生在物理之美的引領下，進入由“求真的科學、尚善的文化、臻美的藝術”架構的神圣殿堂，從而化知為能、求美啟德、推陳出新，實現(xiàn)轉識成智.

總之，轉識成智教育是在關注基礎性的前提下，更加重視綜合性、應用性和創(chuàng)新性的一種教育方式，是讓學生在感悟知識旨趣中的“情”的同時，掌握知識形式中的“思”，享受知識內容中的“美”，進而真正理解物理觀念、把握科學思維、學會科學探究、落實科學態(tài)度與責任，以此不斷提升“能力”、連續(xù)自證“德性”、自由開拓“創(chuàng)新”，實現(xiàn)智慧生長.

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