第44卷第2期
Vol.44No.2
2021年3月
Research in Teaching
Mar.2021
马亚鹏1,∗㊀赵㊀坚2
(1.银川市第九中学，宁夏银川750011;
2.昆明市五华区基础教育发展研究院，云南昆明650031)
㊀[收稿日期]㊀2020-11-20㊀㊀[基金项目]㊀2018年度宁夏哲学社会科学(教育学)规划课题(18NXJY20)
㊀[作者简介]㊀∗马亚鹏(1986 )，男，宁夏隆德人㊂中学高级教师，宁夏大学研究生导师，陕西师范大学硕士生校外合作导师㊂宁夏青年五四奖章获得者，宁夏青年拔尖人才㊂主要研究方向为物理教学与科学文化㊂
㊀㊀[摘㊀要]㊀物理学科研究与物理学科教育之间具有错综复杂的关系，从物理学㊁课程论㊁学习论㊁教学论和教育学等多学科和跨学科的视角对二者关系的审度中，明确了物理学科研究是物理学科教育的基础，为物理课程内容选择提供支撑，能够调整㊁简化㊁优化物理教学，结合学生身心发展特点的学科研究是促进学科逻辑与心理逻辑相统一的必然路径㊂物理学科教育中的物理学科研究受教育价值观念的制约与引领，范围也更广㊂为此，中学物理学科研究需要上升至物理学科教育学㊂
㊀㊀[关键词]㊀物理学科研究；物理学科教育；学科育人价值；审度
㊀㊀[中图分类号]㊀H 195.3㊀㊀[文献标识码]㊀A ㊀㊀[文章编号]㊀1005-4634(2021)02-0071-07
㊀㊀中学物理教学中存在混淆学科研究与学科教育的倾向，使得一方面在研究领域对一些物理疑难问题的讨论陷入无休止的争论和辩论的境地而置育人价值于不顾；另一方面在实践领域则无视课程标准要求与学生身心发展特点，盲目地将一些超出课程标准要求的㊁难度较大的物理知识引入教学，加重了学生的学业负担，也在一定程度上导致学生对物理产生畏难情绪，不利于学生素养的发展㊂因此，重新审度物理学科研究与物理学科教育，对落实物理学科核心素养，凸显物理学科的育人价值具有重
要意义㊂本文通过对二者内涵的阐发，从物理学㊁课程论㊁学习论㊁教学论和教育学等多维视角展开论述，以期从中学物理学科研究走向物理学科教育学，更好地发挥物理学科独特的育人功能㊂
1㊀物理学科研究与物理学科教育的内涵
1.1㊀物理学科研究
学科是某一领域知识积累到一定阶段后经结构化㊁逻辑化所形成的知识体系，物理学科是物理学发展的结晶，是物理概念㊁规律㊁方法及其关系的结构化组织，是物理知识㊁物理思想㊁物理方法和科学精神的内在统一㊂物理学科完整地记录了物理学发展的成果，并将其加以整合，形成有意义
的知识结构，如以牛顿力学㊁热力学㊁统计物理㊁电磁学㊁光学和原子物理学构成的普通物理学就是物理学科的典范㊂
物理学科研究属于基础研究领域，主要定位于主动寻求物理学科中一些知识㊁问题的根本性原因和更高可靠性的理由依据，从而使对物理问题的认识更为科学㊁严谨㊁可靠，它更多是从研究的角度来审视物理学科知识，是应用科学的方法以探求和获得问题的解决㊂正因为如此，必然要从科学性㊁严谨性㊁原则性等方面对物理学科研究的问题给予考虑㊂比如对重力与万有引力之间的关系，中学物理教学中大量充斥着 重力是万有引力的一个分力 的观点，这一观点是否正确呢?物理学中通常把地面附近
的物体受到的引力称之为重力㊂在实践中，人们通常使用台秤来测量物体重力的大小，即在与地面相对静止的情况下，用重物对台秤压力的大小表示重力的大小㊂但由于地球自转的影响，地球并非为严格的惯性参考系，这种方法测得的重力的大小并不等于引力的大小，因此将其称之为 表观重力 ㊂进一步分析，从非惯性系动力学的角度, (表观)重力是万有引力和惯性离心力的合力 [1]㊂由此可见，物理学科研究就是要对重要概念和规律形成明晰㊁准确㊁科学的认识，并纠正平时教学中形成的错误观点，更进一步为科学的发展扫清障碍或者匡正道路㊂尤为重
72㊀教学研究2021
要的，物理科学研究的目的是要实现物理科学的
创新与进步，如爱因斯坦的相对论对牛顿力学的
扬弃就是物理学史中最具创造性的光辉篇章㊂
1.2㊀物理学科教育
学科教育是根据学科课程计划实现培养人的
活动，因此它的载体，如课程标准㊁教材等，更多是
从教育的角度来阐述和诠释学科知识，所以不仅
需要考虑国家㊁社会对学生的发展要求，还得考虑
学习对象的年龄特征㊁认知水平㊁思维方式㊁理解
联合早报能力，等等㊂正是基于此,‘普通高中物理课程标
准(2017年版2020年修订)“对高中物理课程性
质做了明确的界定: 高中物理课程是普通高中自
然科学领域的一门基础课程，旨在落实立德树人
的根本任务，进一步提升学生的物理学科核心素
养，为学生的终身发展奠定基础，促进人类科学事
业的传承与社会的发展㊂ [2]这一界定可以使人感受到其鲜明的人文主义教育价值观，即以人的发ite
展为旨归并实现科学事业传承与社会发展㊂简言
之，物理学科教育就是以特定的教育目标㊁课程计
划和课程标准要求为指导，以青少年儿童的身心
发展特征为依据，从物理学科中精选出为培养全
面发展的个体服务的教学(教育)科目，其本质在
于 成人 ，即 使学生成为具有符合人类历史发展
进程的社会本质㊁文化本质和精神本质的人 [3]㊂在实践中，物理学科教育则要深入挖掘物理
学科的育人价值，针对学生物理学习的需要㊁发展
的可能性与发展的方向，帮助学生从物理学的视
角认识世界，学会运用物理思想方法探究物理世
界的奥秘，形成科学的态度与价值观㊂如重力和
万有引力关系之追问这样典型的物理学科疑难问
题㊂在物理学科教育中，教师对这一问题的处理,
需要从学科教育的角度进行阐明㊂教学实践中既
digital chaos
不能给学生植入 重力是万有引力的一个分力 的
错误观念，也无法给学生讲明白 (表观)重力是引
力和惯性离心力的合力 的结论㊂而是首先要具
体分析这一问题的育人功能，主要是让学生知道
在计算地球质量时，为何可以忽略地球自转的影
响，有助于使学生形成正确的运动与相互作用观
念；其次根据对其科学的解释(重力是万有引力与
惯性离心力的合力)，并充分考虑学生原有知识基
础(未接触过非惯性系动力学)，合理地 降阶 教
学的深度(仅解释教材中不考虑地球自转的原因
是因为地球自转导致测量的表观重力大小与引力大小相差太小，差异不及1/200)，并为学生后续学
习留下 接口 (表观重力和万有引力之间的关系
信令风暴的正确关系则需要学习了非惯性系动力学后才能
真正得到理解)[1]㊂这样的处理在中学物理教学中是适切的，也是极具教育意义的㊂因此，教师既
不能漠视教学中确实存在的物理疑难问题，但也
不能在未加筛选的前提下一股脑把学生难以接受
的大学物理知识硬塞给学生㊂
2㊀物理学科研究与物理学科教育关系的审度㊀㊀从上述分析可知，学科研究与学科教育从定位㊁内容和功能等方面都是迥异的㊂然而，无论是理论研究，还是教学实践，未必能真正明晰二者之间错综复杂的关系，而是往往将物理学科教育理解为 物理学科 与 教育学 的简单组合，比如一种广为流传的常识之见是 物理教师需要有扎实的物理学科知识基础，还需要掌握一定的教育学(教学法)知识，如此
才能更好地实施物理教学工作 ㊂从辩证法的角度，这种观点没有考虑到物理教育这个教育的子系统与物理学㊁课程㊁学生㊁教学和教育的复杂关系，犯了用孤立的而非联系的观点看问题的 错误 ㊂既然物理学科教育是一个具有复杂结构和独特功能的教育 子系统 ，那么，对物理学科研究与物理学科教育的关系就需要从多学科㊁跨学科的视野展开审度㊂
2.1㊀物理学的审度
从物理学的角度，物理学科是物理教育的基础,
物理学科研究的深度㊁程度和水平，决定着物理教育
的高度㊁质量和品格㊂没有人会否认物理学科之于物
理教育的基础性，也很难想象会存在离开物理学科的
物理教育㊂教师对物理学科的理解水平直接影响和
制约着其教学能力㊂这就要求物理教师首先要熟知
物理学科的知识体系㊁研究方法和思维方式，能从较
高的水平看待物理学科本身㊂这是因为 对物理学所
蕴含的丰富物理思想和特有思维方式的明确阐释或
深刻诠释，乃是一门物理学课程学术水平的重要体
现 [4]㊂也正是从这个角度，将 物理学科专业知识 作为教师教学学术能力的第一构成要素[5]㊂如何提高教师对物理学科理解的深度?恐怕仅仅拥有大学物理系学习的经历是不够的!教师需要树立将中学物理学科知识看成学术的态度，运用物理学术研究的路径㊁方法对中学物理中存在的疑难问题展开专业而详实的研究㊂在中学物理教育类学术期刊中经常能读到国内高水平物理
第2期马亚鹏㊀赵㊀坚物理学科研究与物理学科教育关系的多维审度73㊀
教师对一些重要物理问题的学术讨论，前文所述 重力和万有引力关系 的研究即为一例，类似的还有 机械能守恒的条件 另类匀变速直线运动 含有理想二极管的理想变压器问题 等㊂这些学术讨论，在一定程度上澄清了一些容易引起混淆或理解错误的概念㊁规律，提供了对一些典型问题的合理解释，是非常重要和有价值的㊂显然，为提升物理教育的质量，这种研究不应该只是高水平教师的 专利 ，而理应成为每位物理教师必备的关键能力，是物理教师成为专业人员的 硬本领 ㊂2.2㊀课程论的审度
从课程论的角度，物理学科是物理教育的载体，物理学科研究保障物理课程内容的选择和课程编制的
科学性㊁严谨性和合理性㊂课程理论应知识经济时代对学校教育和课程设计的要求而生，产生了多个课程流派，创造了多种课程开发模式，但无论何种课程开发模式，都离不开对特定学科内容的取舍㊁遴选和组织㊂物理学科研究对物理课程内容选择提供重要支撑㊂
第一，物理学科研究中所建构的物理学逻辑结构是物理课程的重要内容㊂这是因为，在课程编制时，既不能完全把物理学科知识不加选择加工地照搬过来，也不能只考虑学生的 最近发展区 而随意裁剪㊁选择一些碎片化的知识点，而应着力体现物理学的基本结构㊂这也是我国基础物理课程的特点和优点，如‘普通高中物理课程标准(2017年版2020年修订)“在课程结构方面，围绕物理 大观念 组织课程内容，采用模块化课程设计思路，通过对必修课程㊁选择性必修课程和选修课程的有序设计[6]，意在学生通过物理课程的学习，较为系统地掌握物理学的知识结构㊂
第二，物理学科研究有助于提高课程内容的科学性㊂物理课程内容不仅要将物理学的核心概念㊁基本规律按一定的逻辑组织起来，还要将探究这些知识的科学方法教给学生，科学方法不仅是学生学习的方法，也是学生学习的内容㊂前者构成了物理学科的实质结构(substantive structure)，后者则为句法结构(syntactical structure)的主要形态㊂物理学科研究一方面拥有一整套严谨㊁规范的科学研究方法，这些方法经筛选后纳入物理课程并构成了物理学科教育的内容；另一方面在使用科学方法分析㊁论证㊁推理的过程中，进一步加深了人们对物理现象㊁过程的规律性认识，丰富和发展了物理学理论㊂物理学科研究在这两方面的特点都能提高物理课程的科学性㊂
第三，物理学科研究能够保障物理课程的时代性㊂物理学的发展日新月异，新的发现和进展喷薄涌现，这在客观上要求物理课程的结构不可能永远处于静态㊂为了学生能够适应未来社会可能面临的挑战，必须对课程结构进行更新，这种更新不能仅仅理解为教学方式的变革或教学技术的引入，深层地应将物理学科研究所取得的突破性进展及其技术应用以及对人类社会造成的可能影响及时纳入物理课程，以体现物理课程的时代性㊁先进性，使学生在习得科学知识的同时理解科学本质，受到科学精神的熏陶，进一步提升其科学素养㊂当然，选择哪些内容纳入课程却不单由学科本身决定，这是因为课程编制也从来都不是一种价值中立的活动㊂下文从教育价值角度的慎思会进一步充分说明这一点㊂
2.3㊀学习论的审度
从学习论的角度，物理学科教育不能直接照搬物理学科研究的成果，而需要与学生原有的知识经验㊁思维能力和学习态度等密切结合，真正做到学科逻辑和学生心理逻辑的统一㊂物理学科教育之所以不能是 物理学 与 教育学 的简单组合，一个非常重要的原因是学生学习物理学要遵循物理学科学习的专门方法，而获得这些专门方法不是只借鉴教育心理学的学习策略就可以完成的，它需要物理学科教育在物理学科研究的基础上独立地生长㊂这一点已得到科学概念转变㊁问题解决心理学等研究的一再印证㊂
用问题解决心理学对学生物理问题解决过程与能力进行研究发现: 专家(经验丰富的物理教师或高水平
的物理学习者)拥有自己专长领域丰富的问题解决图式㊂ [7]有了这些图式，在面对新的问题时，专家就可以通过检索大脑中储存的 领域内强方法 来解决问题，如用图解法解决共点力作用下物体的动态平衡问题㊂除此之外，在没有明显的 强方法 时，优先使用物理学科通用的解题策略如 解决动力学问题的基本方法 或 整体法与隔离法 等这些可以称之为 领域内弱方法 来寻求问题的解决㊂这一研究对物理学科教育的启示如下：一是应对物理学科中的一些疑难问题及其解题方法展开探究，系统归纳物理学科领域内 强方法 和 弱方法 ，对其进行科学的分类和
74㊀教学研究2021
有序的组织㊂二是针对具体学生的认知发展特点，应该运用物理学的思维方式来 教 物理，让学生在自己原有基础上获得解决物理问题的专门方法，成为专业的物理学习者㊂特别需要说明的是，这里用到了 专业 一词，不是指要将学生培养成大学物理系科的专业人才，而是使学生通过物理学习获得运用物理视角与物理方法认识世界㊁分析和解决问题的专业能力，这种能力应为未来社会全面发展的人所具备的科学素养的重要成分，而且这种能力是未接受过物理学科教育的学生所不具备的，也由此体现出物理学科教育的独特性㊂2.4㊀教学论的审度
近年来，教学论研究的一种进路是尤为重视教学模式㊁教学环境和教学技术的研究，试图通过借助现代信息技术手段创设情境和营造教学环境，一劳永逸地制造某种课堂模式，以实现所谓的
精准教学 ㊂姑且不论教学是否真的需要和能够做到 精准 ，单就这一进路未能体现不同学科之具体特点的弊病，就知道其指导教学实践的针对性有限，更遑论推进课堂变革了㊂甚至，脱离了对学科自身的教学研究，越 好 的技术所导致的结果可能越 坏 ，这一点值得所有学科教师时刻 警惕 ㊂湍流耗散率
从教学论的角度，一方面，物理学科研究对物理内容逻辑顺序及结构合理性的研究，有助于调整㊁简化㊁优化教学过程，使教学过程更趋合理，教学效益更加显著㊂另一方面，物理学科教学要将重点聚焦在围绕学科逻辑创设真实的问题情境，运用科学方法进行思维加工建构科学知识，运用所学知识解决实际问题等课堂教学核心环节的设计与实施㊂如是，才能真正做到学科逻辑与教学逻辑相统一㊂这里仅举一例分析，比如平抛运动的教学，教师往往通过借鉴教材中 红蜡块 实验的启示，根据分运动的独立性将平抛运动分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向上的自由落体运动，各自研究这两个方向上的运动得出平抛运动的规律㊂实际上，这一逻辑并未起到优化教学过程的作用，也未能突出教学的重点㊂这是因为, 不存在运动的独立性原理，只有力的独立作用原理，把曲线运动分解为几个分运动是用矢量分解，与运动的独立性无关㊂红蜡块的实例是参考系的变换，而运动的分解是在同一参考系中进行的，是两个不同性质的问题 [8]㊂应该将对平抛运动的研究看成是 运动和相互作用观 在曲线运动中的具体运用，着力运用牛顿第二定律和矢量的合成与分解方法得出平抛运动的规律㊂由此可知，正确的逻辑应该为:(1)结合生活经验，认识平抛运动;(2)科学抽象㊁概括，建立平抛运动的概念;(3)运用牛顿第二定律理论分析平抛运动的特点;(4)运用矢量分解与合成的方法研究平抛运动，得出运动规律;(5)实验验证;(6)应用实践㊂2.5㊀教育学的审度
从教育学的角度，中学物理学科研究应以物理学科教育为准绳，学科研究要服务于物理学科育人价值的凸显和物理学科核心素养的落实㊂也就是说，物理教师和物理教育研究者的物理学科研究，需要同科学院里的物理学专家严格地区分开来，后者进行物理学科研究的核心目标是物理学科知识创生，前者则在于优化物理学科教育㊂这需要从下面两个方面来把握㊂
第一，物理学科教育中的学科研究需要教育价值观的引领㊂物理课程的目标由 双基 到 三维目标 再到 学科核心素养 的转变，本质上即为教育价值观的转变㊂当下，基于物理学科核心素养的教育实践正在轰轰烈烈地进行着，如何看待和把握物理学科核心素养在物理学科教育中的地位与作用，进而规范学科研究以实现学科育人，是摆在物理教育人面前的历史使命㊂物理学科核心素养的提出是一种全新的教育价值观，它将学生在接受学科教育过程中所形成的价值观念㊁必备品格和关键能力作为育人目标㊂这就要求基于学科研究的课程编制㊁学科教学㊁学生评价等物理教育诸环节都要以物理学科核心素养为统领，对进入物理教育视野中的所有素材，大到课程结构的建立，小到演示实验的设计，都要接受物理学科核心素养的 裁判 ，以此来确保能够将有利于学生物理学科核心素养培育的内容以符合学生发展的方式纳入到物理学科教育实践之中㊂正是在物理学科与人(学生)相遇的过程之中，既实现物理文化的个体性转化，又促进学生科学素养的发展㊂反之，对于不利于学生物理学科素养发展的物理学科内容，即使是物理学科中的疑难问题，对物理学科教育本身是无意义的，因而没有必要陷入无休止的讨论之中，更不宜将这些内容引入课堂教学而无形中加重学生的学习负担㊂
第二，物理学科教育中的学科研究范围更广㊂
第2期马亚鹏㊀赵㊀坚物理学科研究与物理学科教育关系的多维审度75㊀
从物理学科教育的角度，教师的物理学科研究不应停留于对某些重要物理概念㊁规律或问题的争论之中，而应根据物理教育的目标扩展研究范围，比如可以围绕物理学科核心素养进行物理学科专题性研究㊂在这一视野中，物理核心概念建立及其演化的概念史㊁物理观念的孕育与形成的思想史㊁物理科学方法论㊁物理科学本质㊁物理学与技术㊁社会乃至人类文明的关系，都是研究的内容㊂只有在这样的研究中，才真正能够 照亮 人的存在㊁人的精神世界㊁人的未来发展，彰显物理学科教育鲜明的人文教育价值观念㊂如此，则大大拓展了物理学科研究的对象和范畴㊂目前来看，这些内容仅有个别研究者感兴趣，还远没有引起一线教师的广泛关注㊂
2.6㊀教育实践中的相互融通
现从中学物理教育实践的具体维度，对上述讨论做简要总结㊂
第一，物理学科研究与物理学科教育的本质差异㊂物理学科研究是物理学科范畴内解决物理学科疑难问题㊁生成物理知识㊁丰富物理学知识体系的科学研究㊂在中学物理教学中，诸如 重力与万有引力关系 的讨论等就属此类研究，这些研究有助于教师真正理解物理学的逻辑结构，是物理教师教学学术能
力的 内核 ㊂物理学科教育则是以物理学科为载体展开的育人活动，这种育人活动与物理学科结构㊁学生认知发展水平等因素有关，更受到特定社会教育价值观的制约㊂因此，二者在本质上是迥异的㊂
第二，物理学科研究与物理学科教育的实践融通㊂尽管二者具有本质的差异，但在实践中却是密切融通的㊂这是因为，无论是课程编制㊁学生学习㊁课堂教学，都离不开对物理学科专业而生动的研究㊂实践中也发现，物理学科底蕴深厚的教师更容易将物理概念㊁规律和方法的内在逻辑讲清楚，讲明白，也更容易发掘出物理学科中丰富的育人因素，也更容易将这些因素转化为学生习得的经验，促进学生精神发育㊂当然，这还远远不够，物理学科逻辑的教学展开及育人价值的释放不仅需要教师对物理学科本身有专门的学习与研究，还有赖于教师自身拥有的与物理学科相联系的物理教学法知识㊁学生物理学习心理等知识，这些知识的整合状态即教师的学科教学知识
(PCK)㊂这是由核心素养导向下物理学科教育的复杂性㊁综合性特点所决定的㊂
第三，物理教师要拥有物理学科研究与物理
学科教育双重本领㊂从上述多维审度中，也逐渐
明晰了物理教师专业发展的方向㊂那就是既拥有
从事物理学科研究的基本能力，熟知物理学科的
知识结构，具有可迁移性的物理思维方法，能在遇
到疑难问题时自觉运用科学方法加以解决㊂同
时，还能够围绕物理学科核心素养，具体分析物理
学科育人价值，精选和开发物理教学资源，优化物
理教学逻辑，并通过精湛的教学技能转化为学生
经由物理学习而获得的不可剥离的科学素养㊂因
此，核心素养导向的物理学科教育必然要求教师
专业发展水平应从 学科发展态 和 学科教学发
展态 跃升到 学科教育发展态 ㊂
处于 教育发展态 的教师能 明确自身所从
事教育教学工作的时空坐标，洞悉教育与人的发
展规律，并因为自身理解水平的提升获得一种精
神上的和谐和人格上的完善，在更高层面上体验
一种物我同一所带来的愉悦 [9]㊂这一对处于 教育发展态 教师的素描所揭示的是教师对待物理
学科及物理学科研究的立场已不再单纯地停留于
物理学本身，而是从教育学的境界 居高临下 审
视物理学科研究，使得教师真正 回到物理学本
身 ，对物理学及其发展历程中所积累的物理知
识㊁物理方法及其思想史进行教育价值判断，并寻
求使这些价值成为教育现实的方略㊂可见，本文纵目人是什么意思
的研究与 教育发展态 理论在精神境界上是不谋
而合的㊂
3㊀从物理学科研究走向物理学科教育学
上述讨论大致梳理了物理学科研究与物理学科教育的不同品格及复杂联系，就物理学科教育而言，仍有问题需要进一步阐明㊂
3.1㊀ 法 论 学 构想的再慎思
早在20世纪末，首都师范大学乔际平先生对物理学科教育学的发展提出了一个由 法 及 论 至 学 的 构想 ，他指出: 物理教学法：它是以物理教学过程中教师的工作方式㊁方法为研究对象，是建立在教学经验总结的基础上，是以 怎样教 的研究为核心，着重研究的是物理教学中的具体方法㊂ 物理教学论：它是以研究物理教学过程为对象，要对物理教学过程中的各种问题作出 为什么 的回答，揭示物理教学过程的基本
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