第三节  物理教学论与相关学科

物理教学论是一门综合性的、多学科交叉的边缘学科，在其发展过程中，物理学、现代教育学、系统科学、现代教育技术学等相关学科等都对其产生影响并发挥积极作用。

    一、物理教学论与物理学

物理教学论的内容涉及多个学科领域，其中物理学的知识、技能、思想方法、历史发展等是重要方面，正是把物理学科的研究与教育学科相结合，立足物理、面向教育，以教育学科的理论作指导研究物理教学问题，才产生了物理教学论这门学科。

物理教学论专门研究物理教学中的问题，揭示物理教学过程中的基本规律和基本特点，充分体现物理学科教学的基本特征，这也是其他学科不能替代物理教学论，使其成为一门独立学科的重要根据。由于物理学是物理教学论最基本、最重要的基础之一，所以，物理学的发展和物理教学内容的变化，对物理教学论产生的重要影响和作用是不言自明的。

物理教学论的性质决定它是一门应用性很强的理论学科，和普通教学论相比，它的理论尽管也是带有普遍性和规律性的内容。但是，物理教学论的理论更具体、更适合物理教学实践，对物理教学有更直接、更有力的指导和预见作用。

物理教学论对物理教学的指导作用是全方位的，体现在物理教学过程的方方面面，其中物理课程与教材建设就是一个重要领域。学校物理课程的开设、物理教学内容的选取、物理知识的呈现顺序和方式、物理教材的编写、物理练习的形式安排等方面的工作都需要有一定的思想和理论作指导，这些无不和物理教学论的研究和理论有关。

建国50多年来，我国基础教育课程不断改革，特别是进入20世纪80年代后，基础教育课程改革开始了具有划时代意义的实质性进展，并取得了巨大成就。回顾建国后的物理课程，物理教材的建设、改革和发展历史，不难发现每一次课程和教材的改革，不仅给物理教学论提出了新的研究课题，而且也促进了物理教学论的不断发展和完善。同时，在每一次改革实践中，物理教学论都发挥了对改革实施的指导作用，促进了物理课程、教材改革的顺利进行。

物理学科是基础教育的重要课程，开设物理课对提高学生素质具有其他课程不可替代的重要作用。物理课程如何改革才能体现时代赋予物理教学的任务和目标，符合全面推进素质教育的要求，这些都是物理教学论应该研究的问题，这些问题的解决必然促进物理教学论的发展和完善。另一方面，在物理课程改革过程中，制定物理课程标准、选取物理教学内容、编写物理教材、实施物理教学等方面也应该且必须有理论的指导，这样才能促进物理课程改革的顺利进行。在指导物理课程改革的理论中，物理教学论就是其中的重要方面。

综上所述，物理教学论与物理学之间是相互作用和影响的，正是这种作用和影响，不断促进物理教学向更加合理和科学化的方向发展，也使物理教学论不断丰富和更加完善。

    二、物理教学论与教育科学

教育科学是物理教学论的重要基础，它的原理、原则和方法对物理教学论的研究具有积极的指导作用。教育科学特别是普通教学论的发展对物理教学论的研究和发展产生着重要且深刻的影响。

现代科学发展的特点之一，是不同学科间的交叉与综合。教育科学也不例外，并且在这种交叉与综合过程中不断发展和科学化。

科学心理学自诞生以来，发展异常迅速，并且被应用于社会实践活动的各个领域，产生了心理学的诸多学科。其中教育心理学、发展心理学、学习心理学等分支学科对教育教学领域产生了直接而重要的影响，它们的理论、原理与方法奠定了教学论发展的重要基础和条件。教育心理学、学习心理学直接研究教学过程和学习过程中的心理现象，其研究成果和理论为教学目标体系、教学内容体系等的科学化提供了理论依据，促使人们在研究物理教学的过程中，自觉地注意教学对象的年龄特征和个性差异，结合物理学的具体特点和学生的知识基础、接受能力、心理发展特点等方面编写教材、设计教学模式、教学方法和教学进度。

学习心理学的理论与教学论的研究关系极为密切，它的理论观点直接影响着人们的教学观念、教学设计和教学论的研究。行为主义者把研究学习的公式概括为S—R，即剌激——反应。使教学论研究仅注意到提供的刺激与学习者的反应两个方面。认知学派的理论认为学习的公式为S—O—R，其中O代表学习者，这种理论促使教学论的研究更加关注学习者原有的知识、能力、情感等内部因素。人本主义的学习理论，认为学习过程中，认知、情感和行为三者密不可分，这就使人们研究教学时，全面考虑学生的认知、情感、行为等多个方面，更加关注学生的信念、理想、自我概念、情感态度和价值观。

建构主义观点对学习和教学产生了重大的影响，我国学者指出：统整的建构主义是研究和实施素质教育的重要理论依据。依据建构主义的知识观，在设计课程结构、编写教材等方面，要自觉创建一种开放的、浸润的、积极互动的学习文化，以帮助学生克服知识的隋性，增强知识的弹性，促进知识的迁移。依据建构主义的学习观，学习者应基于自己与世界相互作用的独特经验去建构自己的知识并赋予经验以意义。依据建构主义的课程观，课程要用情节真实复杂的故事呈现问题，营造问题解决的环境，让学生在解决问题的过程中活化知识。变事实性知识为解决问题的工具。依据建构主义的教学观，教学应该通过设计一项重大任务或问题以支持学习者积极的学习活动，帮助学习者成为学习活动的主体，设计真实、复杂、具有挑战性的学习环境与问题情境，诱发、驱动并支撑学习者同时对学习的内容和过程进行反思与调控。这些观点不仅对教学论的研究有重要影响，而且对我国教育教学改革产生了明显的积极作用。目前，我国正进行的新一轮基础教育课程改革，就吸收了建构主义的思想观点，这一点从基础课程改革的理念和具体目标中明显的反映出来。用建构主义的观点研究物理教学中的问题，就会促使我们在物理教学过程中更加注重发挥学生的主体作用，更加关注学生的学习、生活经验，关注社会发展和科学技术的发展，关注创设真实情境促使学生积极主动的学习，关注促进学生全面、和谐的发展。这些研究对物理教学领域实施素质教育会产生积极作用，同时也促进物理教学论不断发展。

教育学与社会学的结合，形成了一门新兴的边缘学科：教育社会学。教育社会学对教学问题的研究，有助于人们理解和解决教育教学实践中的问题。依据教育社会学的观点，教学本身就是一个社会活动系统，教学过程就是一个以人际互动为中心的社会活动过程；学校、班级是一个小型的社会系统，教学活动中的每个成员都担负着多重的社会角色；教学活动不仅是以知识传递和学习为基础的教育过程，而且是以学生个性心理品质的训练与养成为主线的发展过程，还是以人际互动为中心的社会过程。教学对学生个体社会化的影响，在相当程度上仰仗于其中的社会过程，在研究物理教学中的问题时，这些观点不但能够开拓我们看问题的视野，而且有助于从不同角度对物理教学问题作出更加深入和科学的认识，从而揭示其中的客观规律。这些无疑对物理教学论产生着重要影响，并促进其不断发展和完善。

上面从几个不同的方面探讨了教育科学的发展对物理教学论的影响及作用。那么，物理教学论的研究是否也对教育科学产生影响呢？回答应该是肯定的。物理教学论并不是、也不应该是教育学和教学论的理论在物理教学中的阐释，更不是教育学和教学论在物理教学中的实例和说明。物理教学论有自己的研究对象和任务，它所揭示的规律不仅丰富了教育学和教学论的内容，而且具有区别于教育学和教学论的独特性。正是物理教学论理论这种自身的独特性促使人们对教学中的问题产生更加深刻的认识，从而促进教育学和教学论的发展和不断科学化。

    三、物理教学论与系统科学

系统科学一般是指控制论、系统论和信息论。这三门学科都是20世纪40年代迅速发展起来的横向学科。系统科学的产生冲破了传统分析思维方式和研究方法的束缚，强调从整体、信息等观点出发，从系统与要素之间，要素与要素之间、系统与环境的相互联系、相互作用的过程中考察对象、定量的分析问题，以便达到最佳地处理问题。系统科学的观点开阔了人们的视野和研究问题的思路，它的方法被广泛应用于自然科学、社会科学和技术研究的各个领域。

“系统”是系统科学的重要概念。所谓系统就是相互联系的若干要素组成的具有一定结构和功能的整体。相关性、结构性、功能性和整体性是每个系统必备的特点。从系统科学的观点考察，学校的教育教学作为一个整体完全具备系统的基本特点，构成了一个教育教学系统。因此，把系统科学应用于教育教学研究，必然有助于我们对教育教学中有关问题的理解和认识，也有利于揭示教育教学过程中的客观规律。

控制论是关于生物系统和机器系统中的控制和通讯的科学；信息论是关于各种系统中，信息的计量、传递、变换、贮存和使用的科学；系统论是关于研究一切系统的模式、原理和规律的科学。控制论、信息论、系统论（以下简称“三论”）三者是相互联系的，共同构成了横跨多学科的综合性学科，从而使“三论”的原理、研究方法具有普遍性的意义和广泛的应用性。

“三论”作为一个整体看，有三条最基本的原理：反馈原理、有序原理和整体原理。

反馈原理指出，任何系统只有经过反馈信息，才能实现控制。或者说，没有反馈信息的系统，要实现控制是不可能的。教育教学活动是由师生共同参与的有目的的活动，要能达到目的就必须控制，教育教学系统也是可以控制的。根据反馈原理，要实现控制必须通过反馈信息。因此，实现对教学的有效控制，师生双方都要收集并利用教学方面的反馈信息。教师根据反馈信息，不断调整教学内容和教学速度，改进教学方法，达到取得良好教学效果，提高教学质量。学生根据反馈信息了解自己学习的优势、不足和学习过程，改进学习方法，实现对学习的控制。师生双方这种控制是完成教学任务、实现教学目标的重要保证。

有序原理告诉我们，任何系统只有开放，与外界有信息交换，才可能有序。或者说，与外界无信息交换的封闭系统要实现有序是不可能。所谓有序是指系统由较低级的结构转化为较高级的结构。就教学系统而言，教师教学能力和教学质量的不断提高是从无序向有序的转变；学生的全面发展，不断进步和不断提高素质是从无序向有序的转变。有序原理对教学的重要指导作用表现在：它启示我们在教学过程中，师生双方都要将自己开放，要乐于并善于和外界不断的广泛交流，这样才能不断改进教学、不断进步、不断提高教学质量。

整体原理表明 ，任何系统都是有结构的。系统的整体功能不等于各部分孤立功能之和。或者说，没有结构的、没有整体功能的系统是不可能存在的。教学系统包含多个要素，教师、学生、教学客体、教学媒体、教学环境等，各要素既有各自的功能，它们之间也存在相互联系和作用，表现出教学系统具有一定的结构，这种结构使教学系统具有教书育人的整体功能。整体原理对教学系统的指导意义是：教学中要使各要素之间配合协调，达到最优化的教学效果。教学中要时刻注意培养学生德、智、体、美、劳等全面发展。即使在某一学科的教学中，也不能孤立地仅仅教给学生某一具体知识，要注重并善于发挥教学的整体功能。一方面教学中要把传授物理知识、培养学生能力，对学生进行思想教育三者有机结合，融为一体发挥教学的整体功能。另一方面，教学中要加强不同知识间的相互联系，不仅使同一学科知识间相互渗透与综合，而且使不同学科间的知识互相渗透与综合，这样的教学既能使学生掌握学科的知识结构，也能使学生综合运用不同学科的知识分析并解决实际问题，提高学生综合运用知识分析和解决实际问题的能力。

当前，我国正在实施的基础教育课程改革，明确提出课程改革的目标之一是加强学科间的综合，课程要联系当代社会发展和科技的发展。从整体原理看，这一改革思路符合时代发展要求，是有远见的。总之，系统科学的原理和方法对研究教育教学问题具有重要的指导意义。因此，我们应用系统科学的原理和方法研究物理教学问题，必然有助于对问题的认识和深刻理解，也有助于物理教学论的发展和科学化，在这方面广大的物理教育工作者已经进行了大量有意义的探索。

    四、物理教学论与教育技术学

传统的物理教学，在教学手段方面，虽然也使用物理演示实验、挂图、幻灯等进行教学，但是，长期以来，基本上是以粉笔加黑板进行讲课的教学方式为主。现代科学技术的不断发展，特别是现代信息技术的迅速发展，已经对教育教学领域产生了深刻而巨大的影响。实施教育教学的环境、客观条件、设备等方面已发生了巨大的变化，现代社会也对教育教学手段提出了新的更高的要求。面对现代社会新的教育环境，把现代信息技术手段和教育相结合，产生了一门新的学科——教育技术学。

教育技术学的理论和实践研究成果，为提高教学效率和教学现代化提供了直接的指导和应用技术。物理学科的特性决定了教育技术在物理教学中具有广阔的应用前景。例如，物理教学必须运用大量的实验给学生提供物理事实的充分认识。但是，由于各方面条件的限制，教学中只能为学生提供数量有限的实验。利用现代教育技术就能有效地、方便地模拟物理实验，使学生充分感知物理现象，认识物理过程，从而变抽象为直观、枯燥为生动。再如，物理学研究的对象大到宇宙系统，小到基本粒子，大尺度宇宙系统和微观领域的物理现象往往无法直接感知，学生建立正确的表象也十分困难。利用现代教育技术手段就能够实现对这类现象和过程的物理模拟，从而帮助学生建立物理表象，认识物理过程和物理规律。那么，如何将教育技术与物理教学结合呢？这就是物理教学论应该认真研究的问题。可见，教育技术学的发展开辟了物理教学论研究的新领域，同样也促进了物理教学的现代化和物理教学论研究的不断发展。