用辯證唯物主義思想指導高中物理核心素養(yǎng)的培養(yǎng)

陶娟

摘要：馬克思說“沒有哲學的幫助，就不能吃透別的科學”。物理學作為一門自然基礎學科，蘊含了豐富的馬克思主義哲學原理，在高中物理教學中，我們應當運用馬克思主義哲學思想，有意識地滲透辯證唯物主義的觀點，使學生受到感染熏陶，理解其中深刻的哲學原理，從而達到在傳授知識的同時，提高核心素養(yǎng)、培養(yǎng)高質量物理人才的目的。

關鍵詞：物理教學 核心素養(yǎng) 辯證唯物主義 指導

物理學是一門直面大自然的學科，主要研究物質和其運動，揭示和闡述物質世界基本屬性、基本構成、相互作用和運動規(guī)律。廣義地說，物理學是探索、研究大自然現象及其規(guī)律的學問。一直以來，教育界對于高中物理課的教學探索從未停止，但仍有不少教師滿足于物理知識、現象的傳授，忽視事物內在規(guī)律的總結歸納，更缺乏教會學生運用物理思維思考和解決現實生活問題的勇氣和魄力，物理學科核心素養(yǎng)培養(yǎng)目標達不到應有標準。通常認為，物理學科的核心素養(yǎng)主要包括物理觀念、科學探究、科學思維、科學態(tài)度與責任等多方面。現行的《普通高中物理課程標準》明確提出，物理學科要充分體現核心素養(yǎng)目標，學生接受物理學習，不僅僅是簡單獲取物理知識與表象，要不斷內化生成體現物理學科鮮明特征的品質屬性，進而逐步轉化形成一種必備品格和關鍵能力，既服務于個人終身發(fā)展的要求，又能適應未來社會發(fā)展的需要。

基于以上目標任務，筆者認為，高中物理課堂教學要堅持以馬克思主義哲學為指導，尤其需要滲透辯證唯物主義的觀點，運用馬克思主義哲學思想有意識地引導學生去理解其中蘊含的深刻哲學原理，幫助學生去認識物質世界，探索其中的奧秘，形成帶有物理特征屬性的哲學思維。本文中筆者結合自己在實際教學中的一些典型實例，探討以辯證唯物主義的思想培養(yǎng)學生物理核心素養(yǎng)，實現高中物理教學既定目標。

一、解釋看不見、摸不著的東西也是物質

眾所周知，世界是物質的，是客觀存在的，世界的真正統(tǒng)一在于它的物質性。實施物理新課程，其核心素養(yǎng)中的“物理觀念”就是基于物理學視角，經過概括提煉形成的對于物質的基本認識。在物理教學中，經常會提到關于物質或者關于物質的概念，很多同學難以弄清兩者的異同。物理學中的物質通常可分為兩大類，一類是看得見、摸得著的物質，比如樓房、汽車、分子、原子等；還有一類是看不見、摸不著但又客觀存在的特殊物質形態(tài)，比如重力場、電場、磁場等。在對這種未知形態(tài)卻客觀存在的物質探討中，我們通過課堂實驗引導學生思考：把物體向空中拋出物體會落回到地面，說明物體受到地球吸引，這個吸引力是通過地球周圍的重力場施加給物體的，證明重力場的存在。

講解磁場概念時，可利用學生熟悉的異名磁極之間存在吸引力幫助理解。課堂教學中讓一位同學手拿兩塊磁體，甲磁體的N極與乙磁體的S極相對時，學生能感受到兩磁體相互吸引的力。教師對這種現象設問：N極對S極的吸引力是怎么產生的呢？學生回答應該是甲磁體產生了磁場，這個磁場給S極施加了力的作用；同樣地，S極對N極也產生了吸引力，這個吸引力來自乙磁體產生的磁場，這個磁場對N極施加了力的作用。由此說明，磁極之間的作用力可以通過磁場傳遞，雖然磁場看不見摸不著，卻依然客觀存在。電場和磁場一樣也是客觀存在的，并沒有依賴于我們的感官認識。教學中利用同種電荷之間存在排斥力，解釋電荷之間的力通過電場傳遞，說明電場的存在。在課堂教學中，針對抽象的物質概念，泛泛而談學生可能理解不了，可列舉一些在日常生活中比較熟悉的現象來啟發(fā)大家思考與理解，引導學生從物理學的視角樹立正確的物質觀念，為學生科學地認識世界提供基礎，帶領學生用辯證的觀點去探索未知世界中客觀存在的物質，引領他們對科學產生鍥而不舍的探究能力。

二、樹立正確的矛盾觀，學會一分為二地看問題

通常我們都認為，事物之間的關系往往既對立又統(tǒng)一。這就要求學會一分為二地、全面地看問題，樹立正確的矛盾觀。物理學科核心素養(yǎng)中的“科學思維”是指基于物理學視角，建立對客觀事物的內在規(guī)律、本質屬性及相互關系的認識方式，同時對不同觀點和結論提出合理化質疑和批判，進而形成能夠提出創(chuàng)造性見解的能力與品格。當然這些批判和質疑是以事實證據和科學推理為前提。

生活中，很多事物都充滿了兩面性，我們要正確認識事物的兩面性。比如，在電磁感應現象中產生的渦流，工業(yè)上可以利用它的熱效應進行真空冶煉，獲得高質量的合金；軍事方面可以制造探雷器，還有機場、車站和重要活動場所的安檢門都是利用渦流來工作的。但是，渦流也有不利的一面，比如電動機、變壓器工作時，其中的鐵芯由于渦流發(fā)熱浪費了電能。對這種不利一面的認知促使我們研究思考并采取措施減能增效，提高利用率。

再如原子物理中，輕核聚變和重核裂變過程中產生了非常強大的能量，這種能量極大地解決了人類的能源危機，但是該過程中產生的核輻射和核廢料卻不可避免地嚴重影響了人類的健康和自然生態(tài)環(huán)境。例如，日本由于地震而引起的核泄漏事件就對人類的健康和全球的自然生態(tài)環(huán)境產生了不良的影響。教學中我們可以利用這些實例引導學生正確認識事物的兩面性，對有用的一面加以利用和發(fā)揚，對有害的一面加以思考并控制，逐漸形成辯證唯物主義的世界觀。

三、學會抓主要矛盾，解決主要問題

事物在發(fā)展過程中，可能存在多種矛盾交織疊加，其中起決定作用的矛盾我們稱之為主要矛盾，其他稱之為次要矛盾，通常情況下兩種矛盾相互依賴與影響，也可能會相互轉化。因此，我們在面對復雜事物時要認清主要矛盾和次要矛盾，充分認識到主要矛盾的重要性，學會抓重點。學習運用好這一原理能夠有效解決實際問題。例如，我們在研究物體的機械運動時，為便于研究，有時會忽略物體本身的大小和形狀，只考慮物體的質量，前者屬于次要矛盾，后者屬于主要矛盾。在進行這類問題研究時，我們把物體看成一個幾何點，即質點，這個質點有質量，但忽略大小與形狀。這種模型的建立，不僅簡化了我們對機械運動的研究，而且不會影響研究的結果。例如，一輛從合肥開往上海的動車，車身和車輪在行駛過程中運動情況各不相同，甚至車輪上每個部位的運動情況也不一樣，但是，如果我們研究動車從合肥到達上海的時間，就可以把動車看成質點，動車的質量即為研究的主要矛盾，大小形狀為次要矛盾，可忽略不計；而如果研究動車在行駛途中經過某個站牌的時間，此時動車的長度即為主要矛盾，動車就不能看成質點。類似的模型還有電學中的點電荷，光學中的光線，電磁學中的電場線、磁場線等。教學中我們可以利用這些問題告訴學生：研究具體問題時需要全面、細致，分清主次，抓主要矛盾，略次要矛盾。同時還要注意主要矛盾和次要矛盾在不同問題中的轉變。

四、懂得世間萬物是普遍聯系的

世間萬物及各種社會現象之間都存在某種內在聯系，既相互依存，又相互影響，不可能孤立地存在，世界處在縱橫交錯的普遍聯系之中。這就要求我們尊重這種聯系的普遍性和客觀性，懂得用聯系的觀點、摒棄孤立的觀點去看待問題。

高中物理教學中，會接觸到很多物理概念、物理規(guī)律與物理公式，也很容易發(fā)現大部分看似獨立的概念、規(guī)律與公式之間其實存在著一定的聯系。例如下述問題：已知一個質量m=6 kg的物體在空中自由下落h=5 m的高度（g=10 m/s2）。問：該過程中重力做的功是多少？重力勢能變化了多少？最終獲得的動能和速度分別是多少？首先，利用重力做功的公式WG=mgh求出重力做功WG=300 J；根據功能關系知道重力做的功等于重力勢能的減少量，知道重力勢能減少量為ΔEp減=300 J；再根據動能定理知道重力做的功等于增加的動能ΔEk=300 J；利用速度與位移的關系式v2=2gh求出物體下落的速度v=10 m/s。教學中利用類似的例題去引導學生充分體會“功”“能”“動能定理”“位移”“速度”這些不同概念、規(guī)律、公式之間的聯系。

又如，奧斯特做了大量實驗總結出電流周圍有磁場，科學家們對磁場的存在并沒有提出質疑。根據事物間的普遍聯系，既然電流能在周圍產生磁場，相信磁場也能產生電流，由此引發(fā)了科學家們對磁場產生電流的探索，這種探索是磁生電的來由。英國著名的物理學家法拉第成功證明了這種可能性。法拉第通過無數次的實驗，最終在1831年證明了磁生電的事實，也直接證實了電和磁之間具有相互聯系的正確觀點。通過這些事例，能夠讓學生輕松理解事物間的普遍聯系和相互關系。

五、展示量變是怎么引起質變的

辯證唯物主義認為，量變引發(fā)質變是事物發(fā)展的一種基本規(guī)律，其中，量變是前提條件和基礎，質變是最終呈現方式和必然結果。這對于我們認識世界幫助很大。

我們知道，在粗糙水平地面上，用一個水平外力拉一物體，物體初始是靜止不動的，這時物體受到地面施加的靜摩擦力。當水平拉力逐漸增加，物體受到的靜摩擦力會不斷增加；當靜摩擦力達到最大值時，如果還繼續(xù)增加水平外力，物體就會被拉動，運動起來后，此時地面施加的摩擦力不再是靜摩擦力，而變?yōu)榛瑒幽Σ亮ΑＴ谶@個過程中，物體受到的靜摩擦力不斷增大是一個量變過程，當增大到一定時候靜摩擦力變?yōu)榛瑒幽Σ亮Α＿@個過程就是由量變到質變的轉化過程，其中靜摩擦力等于最大靜摩擦力是摩擦力突變的轉折點，這種量變到質變的過程使物體的運動狀態(tài)發(fā)生了改變。

再如原子物理中的鏈式反應，用中子去轟擊鈾原子核，從而導致鈾原子核在撞擊中發(fā)生裂變，釋放出新的物質，這就是“中子”。被釋放出來的中子，在力的作用下又去轟擊鈾原子核，源源不斷地釋放出更多的中子。在這種重核裂變中，接龍式的量變積累產生了巨大核能，例證了從量變到質變的過程。諸如此類，課堂教學中滲透量變到質變的觀點，借此培養(yǎng)學生科學地學習和研究事物的能力以及對事物發(fā)展的正確認知。

六、堅信實踐是檢驗真理的唯一標準

檢驗真理的唯一標準是堅持實踐，這一點毋庸置疑。高中物理核心素養(yǎng)中的“科學探究”的含義，是指在觀察和實驗基礎上，提出猜想和假設，得出結論并作出合理解釋，以及在此過程中形成的交流、評估、反思的能力。科學史上的無數事例，充分說明實踐是檢驗真理客觀性的唯一標準。古希臘亞里士多德在生活中觀察到蘋果和樹葉在空中自由下落，蘋果比樹葉落得快，由此得出結論，物體下落的快慢取決于物體重量，物體重的下落較快。這一現象導致的結論很符合人們的主觀經驗，很多人認可結論的正確性。但是伽利略通過邏輯推理進行質疑，指出亞里士多德觀點上存在的問題，認為物體下落的快慢與物體的重量并無關系。為了證明結論的可靠性，他在比薩斜塔上用不同質量的兩個鐵球做落體實驗，即著名的“比薩斜塔實驗”，用實踐證明了落體運動快慢與質量無關的觀點的正確性。

再如，在原子結構的探究過程中，英國物理學家湯姆孫發(fā)現原子內部有電子這一事實，但對于原子內部正負電荷分布問題的研究卻持續(xù)了很長時間，最初湯姆孫提出“棗糕模型”，但遭到科學家們的很多質疑。后來，英國物理學家盧瑟福斷然否定了湯姆孫模型，別出心裁地提出原子核式結構模型，并用實驗證實了這一模型。盧瑟福的“α粒子轟擊金箔”實驗，發(fā)現了很奇怪的現象：α粒子轟擊金箔之后，大多數α粒子穿過金箔沿著原來的方向前進，但是少數α粒子的運動方向發(fā)生了大角度偏轉，偏轉的角度甚至超過90°，相當于它們幾乎被“撞了回來”。對這種大角度散射現象，湯姆孫的“棗糕模型”無法解釋，盧瑟福的原子核式結構模型得以確立。通過學習這些實例，引導學生認識到真理無止境，真知需要反復實踐。面對權威，面對已有的結論，仍然要敢于質疑，擁有求真求實的科學探究精神。

總而言之，在高中物理教學實踐中，倡導教師有意識地把哲學思想滲透進課堂，在學科教育中融合辯證唯物主義的觀點，幫助學生正確認識物理觀念，掌握科學思維、科學探究的本領，為個人終身發(fā)展和社會發(fā)展奠定堅實基礎，進而為黨和國家培養(yǎng)出高質量的優(yōu)秀人才。

參考文獻：

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[4]課程教材研究所，物理課程教材研究開發(fā)中心.高中物理選修3-5［M］.北京：人民教育出版社，2005.

責任編輯：黃大燦