中華優秀傳統文化與中學物理融合教育:現狀與途徑

[收稿日期]2022-02-17[基金項目]福建省教育科學“十四五”規劃2021年度課題（FJJKZX21-667）

[作者簡介]*鄭行軍（1979—），男，福建福鼎人。中學高級教師，主要研究方向為高中教學論和試題編制。[摘要]以CNKI數據庫為文獻數據源，結合文獻計量、知識圖譜分析、聚類分析等可視化方法，探討了國內中華優秀傳統文化與中學物理融合教育研究的現狀和熱點，發現核心主題集中：傳統文化、物理知識和原理、物理教學、物理課程、物理教育等；提出了中華優秀傳統文化與中學物理融合教育的實施途徑。

[關鍵詞]中華優秀傳統文化；中學物理；融合；教育；可視化

[中圖分類號]G633.7[文獻標識碼]A[文章編號]1005-4634（2023）01-0086-07

1研究背景

2021年1月，教育部頒布了《中華優秀傳統文化進中小學課程教材指南》【教材〔2021〕1號】[1]，在傳統文化融合的基本原則、總體目標、主題內容、載體形式、學段要求、學科安排等給予了明確說明，要求中小學除了加強學科教育以外，還要注重中華優秀傳統文化的傳承與發展，充分發揮中小學課程教材承載的中華優秀傳統文化教育功能。《完善中華優秀傳統文化教育指導綱要》【教社科〔2014〕3號】明確指出：“要在地理、物理、數學、生物等課程中結合教學環節滲透優秀傳統文化的相關內容” [2]，指導和部署學校開展傳統文化教育工作。以發展學生學科素養為目標的新課程改革除了注重學科的本質，強調學生和社會雙向發展需求外，還強化了民族性，強調把核心素養植根于中華民族的文化歷史中，突出社會責任和國家認同。因此，充分挖掘中小學課程教材承載的中華優秀傳統文化教育功能，在不同學科和領域展開多樣化的傳統文化滲透，領略古人科學研究和人文塑造的精神境界和核心內涵，堅守中華民族的共同理想信念，筑牢民族文化自信、價值自信的根基，具有重要意義。

2中華優秀傳統文化與中學物理融合教育現狀研究20世紀的物理學革命對于中國傳統文化與物理學的關聯研究起到積極推動作用，相對論、量子力學等新物理理論的提出，促使愛因斯坦、玻爾、海森伯、奧本海默等物理學家的科學思想發生了變化。他們對于與傳統物理學概念相悖的新物理現象，實事求是地進行科學假設，意外發現新物理學的很多思想與中國《周易》和印度瑜珈等東方哲學思想存在一致性。1975年，美國物理學家卡普拉根據這些物理學家科學現念的變革事實寫成了《物理學之道：現代物理學和東方神秘主義》[3]，系統闡述了中國傳統文化與現代物理學之間可能的隱性關聯，促發了國內學者對“中國傳統文化與物理學”的思考，并多次強調結合不同學段學生的認知發展水平對中學生開展適當的傳統文化教育。以CNKI（中國知網）文獻數據庫為搜索引擎，在“高級檢索”模式下檢索主題確定為“中華傳統文化”或含“中國古代物理”或含“物理文化”并含“物理”，統計時間為1990年1月1日至2022年2月15日。經過人工篩選，檢索出國內相關研究文獻346篇，根據CNKI計量可視化分析發現近30多年來傳統文化與物理教學的融合研究在2014年以后呈明顯增長趨勢（見圖1），可以看出《完善中華優秀傳統文化教育指導綱要》的頒布對國內融合教育產生了積極的推動作用。圖1國內傳統文化與物理融合教育論文發表統計

2.1中華優秀傳統文化與中學物理融合教育研究關鍵詞共現聚類分析通過中華優秀傳統文化與中學物理融合教育相關文獻關鍵詞共現聚類研究熱點與趨勢，應用CiteSpace轉換文獻數據，得到關鍵詞分析圖譜（見圖2），由Modularity值Q=0.434 7和Silhouette值S=0.804可以認為聚類結構是顯著的和令人信服的。從圖2中節點的大小，節點間連線的共線關系和繁密程度可以看出國內對傳統文化和物理融合教育研究已經形成了一定規模的學術網絡和研究主題，核心關鍵主題集中在傳統文化、物理知識和原理、物理教學、物理課程、物理教育等。圖2傳統文化與物理融合教育研究主題聚類

本研究對中華傳統文化和中學物理融合教育的熱點演化分析，選擇Timezone關鍵詞網絡時區視圖（見圖3），展示各個聚類（即子領域）發展方向和趨勢[4]。

結合主題聚類和關鍵詞共現視圖，提取聚類不同時期的高頻關鍵詞，得到中華傳統文化與中學物理融合教育的熱點問題（見表1）。

從圖3和表1中可能看出，“物理文化”“物理教學”“傳統文化”“核心素養”等關鍵詞占據了研究網絡的核心位置，對整個網絡產生了較大的影響，表明國內對于在中等教育學段開展傳統文化和物理融合教育已形成廣泛共識，意識到在中學物理教學中發揮中華優秀傳統文化的教育功能對發展學科核心素養，完善物理教育教學會起到雙向促進作用。圖3中華傳統文化與中學物理融合教育關鍵詞共現知識圖譜（時間線視圖）

2.2中華優秀傳統文化與中學物理融合教育熱點與現狀研究綜合關鍵詞頻次、中心性的統計以及關鍵詞聚類分析，去掉指向性籠統的關鍵詞與合并近似詞后，可以得出國內傳統文化與物理融合教育的熱點領域為以下四方面。

2.2.1傳統文化與物理學融合研究

從主題聚類上看，國內對于傳統文化與物理學融合研究形成了較為系統的研究網絡（見表2），涉及典籍研究、物理學史、價值觀念、科學精神、文化傳承創新、文化傳承背景等多個主題。如：熊萬杰認為傳統文化與物理學知識與方法論存在一定的關聯性，促進了兩者的統一理解[5]；楊曉榮深度研究了藏族傳統文化與物理學共生共長的內生關系，從物理學角度探討了藏族傳統文化在德育、智育、美育和文化傳承創新等方面的教育功能[6]；郭振琪從知識和方法的角度發掘民族文化的物理素材，有效拓展了物理外延等[7]。但從研究內容上看，偏向于理論和宏觀體系的構建與研究，研究的主體構架、實踐方式、外延承載偏重理論和高等教育，中等教育關注度略顯不足，與中學課程形成有效銜接較為孱弱。

2.2.2傳統文化物理知識和原理的相關研究

物理知識和原理是傳統文化融合教育的重要載體，主題有：物理知識、技術應用、物理思想、思維方式等（見表3），從相關文獻上可以看出中國古代的物理學側重于生產生活應用和思想內涵研究。比如：錢臨照對《墨經》的形學、力學和光學進行系統研究[8]；蔡賓牟等系統闡述了中國古代物理學的產生、發展，發現中國古代物理學具有連續性、波段性高潮、重思想和方法等特點[9]；李兆友認為古代物理學的實驗思路是定性、半定量和定量相結合的探索方法[10]等。整體上看，主體聚焦知識和技術應用，傳統文化核心內涵和思想本源的探討略顯不足，已有的研究也主要針對研究生教育，中學學段涉及較少。

2.2.3傳統文化與物理融合教學研究

從聚類的關鍵詞共現可以發現傳統文化研究的持續深入和國家宏觀教育政策的積極推進對教育教學模式產生了一定的影響。各級教科研工作者都在積極探索如何促進學科融合教育、文化滲透、教學流程、教學模式、教學設計、教學原則、教學評價的多元整合與變革，倡導多元化的“文化+物理”的新教學模式，以培養學習者學科和人文綜合素養（見表4），如：薛永紅系統分析了文化傳統對物理課程的作用機制和影響方式，促進兩者更好的結合及健康發展[11]；萬立榮著重討論中國傳統文化素材的收集方法、選材原則及融入物理教學的途徑[12]；陶夢雨對傳統文化融合物理教學的教學設計模式進行了研究，從科學思維、物理觀念、育人價值和科學探究幾個角度與傳統文化進行有機滲透[13]；張樹瑋詳細研究中華傳統文化資源融入中學物理教學可實施途徑，從載體性、故事性和人文性3個層面給予積極闡述和建議[14]等。總體上看，內容較為豐富，涉及融合教學的多個方面。但還可以從融合教學的深度整合、科學配比和梯度設計，關于高階思維、思想的綜合研究，系統性的頂層設計，課程設置和組織形式規劃等方面做一些理更有深度的研究。

2.2.4物理教育研究

立德樹人是傳統文化與物理融合教育的終極目標，從主題聚類和相關文獻可以看出，國內的研究偏向于培養學生的中華人文精神、傳統美德、涵養家國情懷、提升人格修養等育人功能，堅定學生的文化自信，確保中華優秀傳統文化內容形成縱向有機銜接、橫向協同配合的格局（見表5）。如：萬立榮分析了傳統文化在物理教學中的育德價值[15]；續佩君闡述了物理文化和文化精神對于物理教育的影響和啟示[16]；顧建新討論了將傳統文化滲透到物理實驗教學對培養學生的綜合素養所帶來的積極意義[17]；汪濤討論了物理教學與愛國主義教育的辯證關系[18]等。由于對象群體或個體的差異性和多元性，使得物理教育研究的形式和內容具有多樣化特征。因此，研究可以在教育內容、教育原則、教育方法、教育途徑等方面加以拓展。

3中華優秀傳統文化與中學物理融合教育的實施途徑基于上述分析，要在當前大力發展民族性教育，增強國家認同和民族自信的教育大形勢下，在傳統文化和中學物理教育之間尋找適當的銜接點，以物理學科教育教學為實踐載體，通過開展傳統文化融合探索、教育、方法、設計、評價等系列理論與實踐研究，在中學學段探索出一條基于理科教學承載的文化鑄魂育人功能的可實施途徑，從而落實以中華優秀傳統文化涵養社會主義核心價值觀，實現中華優秀傳統文化傳承發展的系統化、長效化、制度化。

3.1提煉傳統文化資源，發揮文化與學科融合的有效承載性資源是課程理論的一個重要概念，開發并合理有效地利用資源可以幫助學生更好地理解知識，領悟教育目的，提升科學素養。中華民族在長期的自覺自主活動中所積累和積淀的文化是豐富和多樣化的，并不是所有的文化資源都適合中等學科教育，需要教育者進行甄別和提煉，找出符合教育目標和學段需求的、科學的、積極的、創新的和多樣性等特征的教育素材，從而充分發揮傳統文化資源的有效承載作用。

資源的整理與提煉可以按傳統文化的主要載體形式，系統劃分為物理學史、科學典籍、古典文學、古代科技成就、物理思想和藝術與特色技能等幾個模塊（見圖4），依據中學物理與傳統文化的緊密關系和互通性，制訂教學素材的編制準則，促進教學資源庫的規范化建設，提升教學資源的可用性、承載力及與教學的銜接性和契合度，為教師在融合教育中的情境創設、新舊知識銜接、教學評價、試題編制和編排設計傳統文化活動等提供積極有效的供給。當然，每個模塊之間并不是孤立的，而是互相影響、相互耦合的關系，這是一個強調整體性和關聯性的系統工程。圖4中華優秀傳統文化資源庫結構框架

3.2科學配置課程形式，深化傳統文化與中學物理的鏈接與聯系對比單學科課程，學科融合的課程設置更強調學生個性、綜合能力和創新能力，其主導價值則在于通過不同學科相關內容的整合，促進學生認識的整體性發展并形成把握和解決問題的全面視野與方法[19]。對中學課程的3個基本結構（學習領域、科目、模塊）重新進行設計和劃分，構建常規課程、校本課程和課外活動三位一體的融合教育教學模式：在物理學科教學計劃中根據物理知識和傳統文化的契合點合理增設基于文化解讀的科學探究課程，豐富學生的學習視域；開發編制校本教材，開設校本課程和科普講座，加深學生對傳統文化的認知興趣和理解，提升科學文化素養；開展基于傳統文化和中學物理融合為目標的研究性學習和課外活動等，讓學生充分接觸、感受傳統文化中的科學美和大國工匠精神。以常規教學、校本課程和課外活動等相結合的方式組合教育教學，將物理知識和傳統文化的融合由課內延伸到課外，從而打破傳統的學科界限和時空限制，促進人文、科學和綜合實踐的交匯與整合，不僅提升學生的科學素養和綜合認識能力，而且充分領略傳統文化的科學內涵，感受國家五千年來所沉淀的精神與魅力，增強國家認同感。

3.3研磨融合教學范式，促進傳統文化與學科的深度融合和理解教學范式是教育目標能否實現的重要途徑，教學內容必需依靠契合的教學范式呈現，才能使學生領略知識的內涵，真正了解、理解、拓展和應用。對比單學科教學，結合傳統文化的融合教學注重過程的多樣性、聚合性和創新性，人文與科學思維碰撞可以促使傳統文化與物理知識得以共現和重新組構，通過學習、交流、實踐等學習研究行為內化學科知識和特性，形成新的解決策略，以重建學科結構或范式驅動的途徑獲取新的理解，發展出新的統一性的解釋體系。因此，教師應根據融合教育的特點積極研磨教學形式，在物理情境創設、概念或規律講解、新舊知識銜接、知識內化鞏固、課外延伸等環節中開發契合融合教育需求的教學范式，如浸潤式教學、耦合式教學、類比式教學、移植式教學、項目化教學等，積極創設融合傳統文化的教育教學環境，在挖掘物理學科教材和發展傳統文化教育內容的基礎上，讓學生從中去發現和展示中華文化的美。通過可范式的教學情境和師生互動，探究完成知識、能力、素養和價值的建構，實現傳統文化內涵植入和深度理解，完成提升學生民族意識的教育目標。

例如：在講授機械能、重力勢能和動能的轉化關系時，可以采用類比的教學范式，將近代攔河筑壩、水輪機和古代的水碓（見圖5）進行橫向呈現，探究三者對于功能關系的應用思路，闡述相似與區別；以此為模型編制問題情境深入研究動能和勢能的定量轉化關系，深化知識到生活服務的物理觀念；再深入探討中西方對于物理知識認識和應用的區別——西方注重技術應用而中國側重于人、自然與技術的和諧共存，從中西方的認識差異中領略中國勞動人民探索和應用自然規律的思想意境和高超技藝，增強文化自信。

3.4豐富教學評價方式，促進傳統文化與物理學科的教育滲透傳統文化與中學物理融合教育具有多元的泛在性特征，因此教學評價除表征學科教學評判功能外，還應體現多樣性和聚合性，不能只局限于簡單的對與錯、合格或優秀，而應該延拓到更廣域的多元化思考，尊重多元、包容差異，注重評價的情境化、生活化、人文情感等，關注人文與科學的契合度、均衡度、差異度、聯動性和影響力等因素對教學過程和效果的影響；研究有利于反饋專業素養和人文素養的評價框架、測量方法與原理，從多維度測評視角評價學生民族性培養達到的層次，為教師作出相應的教學決策，運用適宜的教學策略提供科學依據。

例如：在研究尖端放電現象時，教師可以將西方的避雷針與中國古代的避雷裝置進行對比，引入宋代黃朝英《湘素雜記》的記載：“自唐以來，舊寺觀殿尚有為飛魚尾上指者。”對古代的避雷裝置進行形象化詮釋，并同步展示古代各時期不同建筑上設計的形式多樣的避雷裝置，如古塔塔頂、宮殿殿頂的吞脊獸、宋代的雷公柱等，引導學生獲取直觀感知，通過物理原理分析和人文內涵詮釋，展現中國古代人民在應用科學技術的同時所承載的文化底蘊，闡述具有中華特色的科學與藝術的和諧與統一思想，讓學生對中國古代燦爛的科技文化產生共鳴；設計古建筑吞脊獸的仿真實驗，讓學生親身感受古代避雷的原理和效果，堅定文化自信；讓學生課后通過搜集、查詢及分析相關資料或實地考察取證，撰寫研究性學習論文，整理論述中國古代對尖端放電的認識及中國古建筑、本地古民居中各類避雷設計，以此引導學生自覺認識中國古代燦爛的科技文化和民間特色技藝，要求學生在論文闡述中寫明各類資料獲取的途徑如過程、方法及方式等，并在文章的結尾注明資料的來源、依據，教師在后繼的校本課程以答辯的形式對學生掌握情況進行考查，綜合學生提交的論文質量考核學生認識問題、解決問題、拓展問題的能力，多維度考查學生對所學知識的掌握層次及對傳統文化的認同程度，從多方面評價學生的綜合能力。

4結語

優秀傳統文化和學科融合教育核心，不是一般表象上的的知識機械整合，而是中華優秀傳統理念與學科教學的相互促進，是民族意識的深化和傳承，其內涵在于改變傳統的“以知識為中心”的課堂教學結構，構建出新型的“知識—思維—意識相結合”的課堂教學結構。以傳統文化與學科教育教學的深度融合為核心，以思想培育、應用驅動、拓展創新為傳統文化與學科融合教育的基本思路，一方面可以在教與學為主要陣地的課堂教學中開展傳統文化和學科融合知識的應用，著眼于解決學科教學中的實際問題；另一方面則基于社會發展要求、學科教學的目標和學習者的需求，通過傳統文化與學科教學的深度融合，以促進學習方式的變革，落實以中華優秀傳統文化涵養的社會主義核心價值觀。

參考文獻

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AbstractWith CNKI database as the literature data source，combined with biblimeasurement，knowledge graph analysis，cluster analysis and other visualization methods，discusses the status and hot spots of Chinese excellent traditional culture and middle school physics education research，The core themes of discovery are on： traditional culture，physics knowledge and principles，physics teaching，physics courses，physics education，etc;and put forward the implementation of excellent traditional Chinese culture and middle school physics integration education.

KeywordsChinese excellent traditional culture;middle school physics;integration;education;visualization

[責任編輯馬曉寧]