中学物理课程与数学课程的整合研究：理想与对策，本文主要内容关键词为：对策论文,理想论文,课程论文,中学物理论文,数学课程论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
物理课程与数学课程肩负启迪人类理性文明、弘扬科学精神的历史使命，都具有方法论价值与育人功能。物理学与数学关于自然的内在统一性以及教育学关于人的全面和谐发展的理想决定物理课程与数学课程存在实质整合的课程禀性，而不仅仅作为对方的工具或脚手架。物理课程与数学课程的整合不同于物理、化学、生物课程或政治、历史课程的整合，它不以生成新的课程形态为目的，而是基于分科课程视角来整合双方共通的内容、资源与学习方式，以促进学生完满健康人格的最终形成。
一、课程整合的理想：价值确认与功能定位
（一）数理相关——逻辑统整
所谓相关，指两个变量之间相互关联。数理相关包括数学与物理学的学科相关、数学与物理的课程相关。学科相关缘于数学与物理学同属自然哲学且都以探索自然的“真”为重要旨趣，彼此研究方法可相互迁移或借鉴，彼此学科思想相互关联（如化归思想、守恒思想、对称思想）。课程相关缘于数学课程与物理课程均以培养全面和谐发展的人为其逻辑起点与最终归宿，在全人的培养方面虽有质的区别但又必须相互协作。学科相关是课程相关的基础，但数理课程相关不能止于数学与物理学的学科相关，数理课程所共同面对的形态复杂的社会与学生个体更是数理课程相关的内在依据。
数学与物理学分属工具学科与实质学科，其学科相关在数学课程与物理课程中的表现形态不一。笔者认为数理的学科相关在数学课程中表现为弱相关，数学课程较多地以隐性形式运用物理学研究方法或以物理现象作为数学问题研究的情景；数理的学科相关在物理课程则表现为强相关，物理课程历来明确地将数学作为其研究工具，将数学方法作为物理学科逻辑结构的一部分。
但是，课程逻辑不等于学科逻辑，学科逻辑的统整不等于课程逻辑的统整。经验是组织课程的原始素材，无论社会间接经验还是个人直接经验，都具有课程意义、人生意义与社会意义。经验进入课程，一部分直接转化为课程内容，一部分转化为课程实施的手段。课程编制总是根据多重逻辑的考虑（如学科逻辑、心理逻辑、方法逻辑等）将不同经验予以组织与条理化。由于数学课程与物理课程的编制缺乏合作机制，进入数学课程与物理课程的经验缺乏逻辑统整。完人的教育旨趣以及学生经验的完整性要求物理课程与数学课程在遵循各自学科逻辑与学生心理逻辑的前提下，以经验统整为主线实现两者学科逻辑、学生心理逻辑的横向协调与和谐。
（二）工具嬗越——价值体认
工具性是课程的立身之本，初中物理课程标准坦言指出“义务教育阶段的物理要让学生学习初步的物理知识与技能”，数学课程也以“为学生未来生存提供有用的数学知识”为基本旨趣。在斯宾塞看来，数学与物理学都是人类间接保全自己的活动，是为一个人的完满生活所作的准备。但是，人们对课程的工具理性的过度追求使得课程止于工具理性，课程过分的人为性使得课程的为人性的最终沦丧。
历史上，数学课程与物理课程分属“工具学科”与“实质学科”，现实中，数学课程也常认为是物理课程的工具。诚然，数学课程为学生掌握物理课程的内在逻辑关系提供了数学方法与工具，这只不过沿袭了传统数学与物理学学科之间的工具关系。数学课程与物理课程在“人学”方面存在共同的旨趣，共享着共通的经验与生活世界，因此，工具的嬗越必须突破课程的工具理性以及将数学作为物理课程的工具的单向思维。
人栖居的世界充盈着价值与意义，而课程的工具理性不足以牵引人追求与解蔽世界所内蕴的价值与意义。价值的解蔽需以价值的体认作为前提，没有对共同价值最起码的体认，课程整合永远流于表层相关。数理课程兼有工具理性与价值理性，其价值理性包括知识价值、科学方法价值、科学精神价值和审美价值等，“一尺之棰，日取其半，万世不竭”在揭示数学极限思想的同时也引导人们锲而不舍，不断追求。“凡用人之道，若以燧取火……正在疏数之间[1]”，阳燧取火不仅活用了透镜知识，还可帮助学生禅悟用人之道。
数理课程的整合应扎根于数理课程的知识技能与社会文化的整合，共同寻求促进课程整合的具体内容、经验与价值契合点，在促进各自工具理性使命达成的同时，为学生的社会决策、人生欣赏、人际交往提供思想与观念。
（三）学科素养——人的和谐
任何课程都具有为人性，数学课程与物理课程无论工具理性还是价值理性都以“人的最终完成”为旨趣，但对于人的最终完成的标准，课程的工具理性与价值理性却标准不一。前者以掌握静态的知识与技能的多少为标杆，后者以人的精神自由与解放为尺度。美国《普及科学——2061计划》认为科学素养包括数学、技术、自然科学和社会科学等许多方面，后来人们根据学科特点以及落实科学素养需要又提出数学素养、化学素养等。科学素养的不断分化有利于各学科知识由学术形态转化为教育形态，利于抽象的科学素养与具体的课程内容有机结合，但过度分化又使立意高远的科学素养落人工具理性的窠臼，理应由各学科素养共同关注的核心素养却无人关照，如“科学和人类的关系”、“对日常生活和社会中有关问题作出合理决策”等，“人的最终完成”又演变为半拉子工程。
数学课程与物理课程不应以数学与物理学的无限发展为最终目的，而应关注学生的当下与未来。物理课程与数学课程一方面传承数学与物理学理论知识，提升学生的学科素养，另一方面通过将纯理论置于宽广的社会文化情景，力求从社会与数学、物理学的联系统筹知识，实现数学、物理学与社会的关联，从而超越具体而疏离的学科素养。
“数学使人精细，博物使人深沉”，数理课程整合基于人的和谐发展的价值体认，选择、吸纳、扬弃、改造社会、经济、生活知识或其他学科知识，围绕数学与物理课程的基本知识对社会、经济、生活或其他学科知识进行整合。只有这样，世界才真正是对人发生意义的世界，是人生活于其中、与人发生千丝万缕的联系、和人内在统一的世界[2]。
二、课程整合的对策：文本引领与行动调适
（一）课标与教材的文本引领
课程标准是课程权益人了解国家课程政策与目标内容的重要窗口，教材编制是兼具技术性与艺术性的课程开发活动。鉴于部分基层教师对于课程标准、教材所内蕴的课程整合的理念、目标、内容缺乏深入理解的现状，笔者认为课程标准制定者、教材编者有必要局部地采取“防教师”（teacher-proof）的课程策略，即课程专家清晰地界定课程整合所欲达到的目标，该目标通过哪些课程内容达成，通过哪些课程材料、栏目精致化，从而一线教师基于预设的目标、内容、材料创造性地实现课程专家的意图。
我国新的数学课程标准在教材内容中的呈现、课程资源的开发、教材素材的选取等方面都体现了对课程整合的关切。如教材编写建议“选取自然、社会与其他学科中的素材，教材所选择的素材应尽量来源于自然、社会与科学中的现象和问题”等，案例中要求教师“让学生通过收集和分析数据，研究影响单摆周期的因素”、“探索并了解线段、矩形、平行四边形、三角形的重心及物理意义（如一根均匀木棒、一块均匀的矩形木重心）”。
我国新的物理课程标准在前言、课程理念、课程内容、实施建议中强调物理学科与其他学科的整合等，如“注重物理学科与其他学科的融合（前言）”、“注意学科渗透，关心科技发展（课程理念）”、“注意（能量）和其他学科的融合（内容标准）”、“加强与日常生活、技术应用及其他学科的联系（实施建议）”。
上述课程标准从宏观上就不同课程间的整合进行指示性说明，但具体且可操作性的案例较少。教材作为课程的物化产物，须将课程标准抽象的理念转化为更具操作性的文本案例，如北师大版初中数学教材在“字母表示数”、“一次函数”、“反比例函数”、“一元一次不等式”、“二元一次方程与一次函数”、“测量旗杆的高度”等章节均融入了物理知识，其融入的形式也多样，如以弹簧实物图和胡克定律的函数表达式及其函数图像作为“一次函数”导入情境、以学生熟悉的“欧姆定律”作为探究活动对象引导学生初步掌握反比例函数的概念和性质、以小孔成像原理作为“相似多边形的性质”的习题情景等。人教版初中物理教材所整合的数学课程内容与形式也别出心裁：从融入的数学知识范畴看，该教材有运用数学代数式定量表述物理概念与规律，运用几何知识直观呈现物理学原理与基本概念，利用坐标轴、统计图、曲线图形描述物理变量之间的关系；从呈现的物理内容看，主要集中在物理概念建立阶段、科学探究的收集数据、分析与论证阶段；从呈现形式看，有的以插图形式与教材正文相配合，有的以公式形式直接融入正文中，有的以作图题形式出现在章节后的习题中。
上述教材的编者既刚性地落实课程标准的基本要求，又创造性地开发出各种课程整合案例，在帮助一线教师深刻理解课程整合理念、创造性地使用课程整合案例的同时，不知不觉地以文本形式实现了对一线教师的课程引领。
（二）数理课程整合的行动调适
1.数理课程标准与教材的深加工
中学数理课程标准与教材虽然涵盖若干课程整合案例，但缺乏对其横向与纵向的逻辑梳理与联系，教师只有对整合案例进行二次开发才能实现课程整合的良性互动。以物理教材所需的数学内容及其要求程度为例，可如下疏理（见表1）。
由表1可知，初中学段物理课程需要的数学知识包括数、比例及代数式的运算知识、基本几何知识等，需要程度均为“一般”。因为初中物理教材涉及十多个定量概念（人教版初中物理教材有12个，司南版初中物理教材有14个）[3]，这些定量概念涉及正比例与反比例函数的运用，如重力、密度、比热、功率、压强、电压、焦耳热等，而电学元器件符号、简单机械的画法又涉及各种几何图形。
2.深度开发课程整合资源
课程整合包括学科知识间的整合、学科知识与生活的整合、资源的整合以及学习方式的整合[4]，课程资源整合乃整个课程整合的基础。笔者认为物理课程与数学课程的整合资源的开发亟须解决下列问题：
（1）开发源于生活且为数理课程共通的课程资源，如厨房里的物理学与数学。
（2）开发运用物理知识解决数学问题的案例或运用数学课程知识解决物理问题的案例，如运用光线反射定律解决数学的平面几何问题等，运用面积法解决运动学问题。
（3）从科学与人文融合的高度对已有课程资源再加工，不仅赋予数学与物理意义，还可从人文角度进行意义诠释。如阐述古诗“孤帆远影碧空尽，唯见长江天际流”的数学极限韵味、相对运动意境以及文学美。
3.教学精心预设，整合动态生成
一切课程的理想，其终点必在课堂教学之中。数学教师与物理教师基于“全人发展”的价值体认，在维护数学文化与物理文化体系的整体性和逻辑性的前提下，创生整合案例以促进数学文化与物理文化的内在融通，促进科学文化与人文文化的共生互长。数学教师设计“向量加法及其几何意义”的课堂教学时，可以多媒体形式加入1min左右的物理中“力的合成”演示实验录像[5]，通过实验方式说明向量加法的几何意义，从而减轻仅从理论演绎方式学习“向量加法”的枯燥性和单调性。
精彩的课堂生成不可预约，数理教材中有若干潜在素材，其撷取的初衷不是基于数理课程整合的思考，生活中也蕴藏着许多可为数理课程整合服务的素材，其课程整合价值需要教师在课堂教学中唤醒与澄明。如教师利用3幅“地平线与太阳的位置关系”的彩图作为“直线和圆的位置关系”的导入素材，可以用文学语言“太阳红彤彤的，像小孩的一张苹果脸，蓦地跳出地平线”说明“由于光的折射，此时太阳实际上还在地平线之下”，也可从数学角度来说明滑轮组中各个滑轮相互外离，而绳子与滑轮相切。
课程整合基于“整体大于部分”的朴素哲学理念，其最终目的是希望通过整合促进课程增值。数理课程整合需要突破国家课程政策的只言片语，通过共同概念、主题，共通素材予以组织与落实。数理课程整合不是课程整合的终点，数理课程整合以学科内整合作为逻辑起点，然后实现理科课程之间的整合，最终指向科学课程与人文课程的整合。
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