是概念的从属吗？

摘 要：“物理量”教学思想有诸多问题亟需澄清.物理量的教学应鲜明体现现代物理学的特征，因而应强调物理量是通过“测量”获得的.对“测量”的忽视影响了学生物理能力的发展.物理量是物理规律的从属，“测量”的目标则是定量表达的物理规律.物理量的数学特征由物理规律决定，物理量的分类也应有物理规律的深刻依据.

关键词：物理量教学;物理概念;物理规律;物理量的正负号;物理常数;物理教育生态化

中图分类号：G633.7 文献标识码：B 文章编号：1008-4134（2021）03-0006-03

基金项目：全国教育科学“十三五”规划2019年度国家一般课题“核心素养的关键能力构成及其表现研究”（项目编号：BBA190024）.

作者简介：胡扬洋（1988-），男，河南沁阳人，博士，讲师，研究方向：教学思想、物理教学论.

“物理量”在物理学中居重要地位，然而长期以来在我国物理教学的理论与实践中则是一个被整体错失的领域，湮没在其它教学范畴的论述之中，缺乏足够聚焦，以至于在当下影响了教学质量的提升.对一些关键理念的澄清与问题的开解有助于对这一领域的关注以及教学水平的提升.

1 物理量通过测量获得

1.1 物理量教学应鲜明体现现代物理学特征

我国物理教学思想中一直有对“物理学基本特征”的认识，在各种物理教学论（法）的教科书中都居于起始地位.因此可以说，这一理念在一定程度上支配着对物理教学的整体看法.各种认识中一般都包括了“物理学是一门运用数学的精密的定量科学”这一表述.然而在实际教学以及教学思想中，这一认识并未被充分体现.一个原因是“物理学基本特征”的表述方式所决定的——条块式的表述使得教学缺乏整体性.

“物理学是测量科学”中的“测量”指的是“定量的认识”，而非简单的测量技术.哲学意义上的“认识”区别于心理学意义上的“认知”.这一表述可以完整地容纳传统的“物理学基本特征”并体现统一性[1].物理量作为物理学测量最直接的对象和成果，对其教学应明确地基于“物理学是测量科学”这一思想与主线展开，从而鲜明地体现物理课程教学体系对现代物理学的理解.

1.2 缺失“测量”教学观的表现及其影响

我们常有观念说“物理不是数学，物理更重要的是物理事实、物理本质、物理意义、物理关系”，不能“用数学关系代替物理概念”[2].诚然如此，然而须注意，亦不能以一种偏颇取代另一种偏颇，以一种极端取代另一种极端.在重视“物理意义”的基础上，也应同时重视物理学“量”的方面.双方兼具，才是完整的物理学.更何况，对数学的成功运用正是现代物理学的基本特征，不能在这一问题上叶公好龙.仍需强调，一切方法、“数学工具”都从属于“测量”，而不是孤立存在的.

“测量”的缺失在心理学意义上错失了“动作逻辑思维”的习得机会.动作逻辑思维是“以动作为思维的重要材料，借助于与动作相联系的语言物质外壳，形成一种动作思维加抽象逻辑思维的动作逻辑思维，在认识中以操作为手段，来理解事物的内在本质和规律性.所以动作逻辑思维又叫实践思维或操作思维”.林崇德先生指出：“要全面地对待各种逻辑思维的发展[3].”“测量”兼具推理与动作逻辑，而教学中测量的缺失与弱化使得人们长期纠结于不同物理量的物理意义、定义表述.像这样，只有语言逻辑而没有动作逻辑，极有可能造成物理能力发展的畸形与障碍，习得的物理学则极有可能是不完善的，因为物理学从来都是“手脑并用”的.

2 物理量从属于物理规律

2.1 物理量是“定量的”物理概念

重视“物理概念与规律的教学”是我国物理教学思想的一个鲜明传统，物理量则一般被置于物理概念的“下位”展开论述.典型的表述为：“定量地反映客观事物本质属性的概念，就是物理量;一些物理量之间的关系，就是规律[4]”.人们普遍认为，有些物理概念可以被定量地表述，也就是物理量.

这样的认识在很大程度上影响了物理量教学的逻辑.由于物理量是“一些物理概念的量化”，因此教学的重点被置于如何通过抽象、概括思维获得物理概念，对概念进行进一步的数学抽象就得到了物理量.这一过程中，任何观察、实验、“科学方法”等的作用都无非是便于分析综合，从而突出“本质属性”，从而从物理现象中抽象概括得出物理概念.例如典型论述：“要注重实验，唤起学生已有的感性知识，观察、分析实验现象和实验结果，从而建立概念，得出结论[5]”.这种表述具有典型性，鲜明地反映了教学现实.

即使我们承认物理规律是物理概念与概念之间本质的、必然的、稳定的联系，并且在很大程度上，对物理规律的理解在物理教育中居于核心地位[6]，然而长期以来的教学还是更多地强调了物理量对物理概念的从属地位，从而造成了一种片面性.

2.2 “测量”的目标是定量表达的物理规律

应认识到，物理量不仅属于物理概念，更属于物理规律.长期以来，我们对后一种“从属”的强调极其不足，从而在教学中错失了丰富的物理内涵.应明确，物理概念（定量的）、规律都有物理量的一面，都是由物理量所精确表达的.物理概念与规律的教学都要围绕物理量这个中心来进行.“概念与规律的教學”被并列论述，原因不仅因为它们都是物理理论，还因为它们共同被物理量所耦合.

“测量”不等于“测定”.“测量”的目标与成果绝不是测出某个物理量的量值、绝非某个物理量的“操作定义”，而是“定量地”认识描述自然界的不同物理量之间定量的联系与制约关系——是不同物理量在客观世界中分布、演化在数学关系上的客观必然性，也即规律性.因此，“测量”绝不是一些技巧性的方法与一次性的操作，而是探索物理规律定量关系的审慎过程、批判过程、历史过程、普遍性过程、开放性过程.

3 物理量的数学特征由物理规律决定

物理量在以往的教学中，一般强调其定义、单位、矢量（或标量）、决定式等方面的特征[7-8]，这些强调的内容缺乏统一性与层次性.我们对物理量的把握不应以抽象的方式进行，正因为“物理学不是数学”，物理量归根结底反映的是自然界的内在（物理）规律.因此，必须强调物理量的特征（包括一切定义、单位、数学特征等细节）都是由物理规律决定的.例如，能量这一物理量具备“守恒”的特征，具备相关数学表达——这是能量守恒定律所规定的，而这一规律是对能量这一物理量“定量认识”的成果.

教学中还长期存在对“物理量正负号”的讨论，一般强调正负号代表的“物理意义”包括大小、方向、性质、相反等[9]，同样缺乏根本性的诠释，以至于影响了物理问题解决.“正负号问题”在根本上应从物理规律的角度认识.基于此，物理量的“正负号”实际上也是对物理规律的符合性，决定于物理规律.

应看到，只有同种物理量才能直接发生加减（或叠加）等数学关系，这代表我们在测量中始终基于同一尺度而没有游移不定.从而才能洞察出这一尺度下测量出的物理规律.再如，当某种物理量形式是张量的时候，两个具体物理量的关系就是更为复杂的数学关系，不能用简单的“大小”来表达.同理，一切数学关系都体现了对该物理量所参与的物理规律的符合.

4 物理量的分类应有物理规律的深刻依据

已有教学思想中还存在对物理量的“分类”说，其代表性包括：（1）按照描述对象的状态分为状态量和过程量;（2）按照描述事物的属性分为性质量和作用量;（3）按照是否有方向分为矢量和标量;（4）按照是否与参考系关联分为相对量和绝对量;（5）按照国际单位制分为基本量和导出量[10].以上观念在相当程度上左右着物理量的教学.然而需看到，以上每种分类均基于物理量的部分特征，而没有区分不同分类标准的不同重要性程度，影响了对统一、连贯的把握.

物理量的分类绝不是为了分类而分类，亦不是被动地分类.物理量的分类也应基于足够深刻的物理规律，从而使得物理量的分类成为深刻理解物理规律的一条通路.广延量和强度量的分类方式具有鲜明的优势，应在教学中作为重点分类展现出来.

广延量与强度量的分类依据的是吉布斯基本方程（dE =Vdp +φdq +TdS+…）.作为“混合物热力学和化学反应热力学的基本关系式[11]”，吉布斯基本方程具有更广阔的包容性，因而更具总体性.根据方程，“描述一个物理系统的某种性质的基本物理量是广延量和强度量.广延量与系统的体积有关，具有相应的密度，是可加的.强度量反映了系统的局域性质，是不可加的[12].”

总而言之，就物理量的分类而言，对不同的分类方式不可等量齐观地看待.大部分分类是不深刻的，是依据表面特征或非物理学特征进行的分类.依据物理规律特征进行的分类应被作为重点分类.

在各种分类中，物理常数是一类特殊的物理量，这在物理规律的数学表达式中才得到鲜明的诠释.在物理量的公式中，物理常数鲜明体现着对不同物理量之间关系的制约.可以说，物理常数反映的是客观世界的一种特殊性、偶然性，是“人择原理[13]”的证据，即客观世界的尺度特征，表达的是人类物理学认识的有限性，也就是一种特殊性.

5 反思与展望

我国物理量教学思想相关问题的澄清折射出我国物理教育的“生态化”不足[14].我们往往习惯于抽象地谈论物理教学，而少有看到物理学是人类与自然界打交道的一種方式，物理学的认识成果反映了自然界的决定性和人类认识能力的边界.物理学中的“物理意义”不仅是精巧的、有趣的，还是壮观的、宏阔的.

从传统物理教学论的角度看，我国传统教学模式确实多强调通过语言讲授建立一套物理观念，但是缺失了“测量”这一维度及其过程.在很大程度上造成了有讲授逻辑而没有动作逻辑.物理量的教学正是要把动作逻辑和推理逻辑结合起来——也就是教会学生什么是“定量地认识”.

物理量教学思想的梳理还反映出，我国传统物理教学理论是在教育资源比较贫乏、理论资源比较单一的基础上发展起来的.对物理量教学的忽视折射出以哲学认识论、自然辩证法代替物理教学理论的倾向.教学中既否定亚里士多德等自然哲学，又对现代物理学“数理实验科学”的现实不敢涉入.须认识到，所谓“数理实验科学”，不是“数理”和“实验”，而是“数理—实验”的统一过程.

“物理量”也是物理学中有特色的一类知识.带来的启发是，各个学科的“知识型”是不同的，不能简单地用一种教学思维来统摄每个学科的教学.在教学论发展中，曾有过对“知识教学”“双基”等的讨论.然而如今看来，理当对不同学科与领域的知识采取“具体问题具体分析”的态度.学科教学论应对不同学科的知识型有不同的深刻把握，从而开展相应的教学及其改革.

参考文献：

[1]胡扬洋.我国科学教育的思想情结与文化反思——基于物理教学的审视[J].教师教育论坛，2017，30（02）：48-52.

[2]胡卫平，孙枝莲，刘建伟.物理课程与教学论研究[M].北京：高等教育出版社，2007.

[3]林崇德.从智力到学科能力[J].课程·教材·教法，2015，35（01）：9-20.

[4]阎金铎.中学物理教材教法 [M].北京：北京师范大学出版社，1981.

[5]阎金铎.普通物理学 力学部分复习要求[J].中国远程教育，1983（03）：13-14.

[6]胡扬洋.我国物理规律教学思想的回望与前瞻[J].教育导刊，2015（07）：44-47.

[7]陈为彰.“物理量”教学问题讨论[J].阴山学刊（社会科学版），1982（01）：112-116.

[8]王忠，白利泉.物理量教学论析[J].齐齐哈尔师范学院学报（自然科学版），1997（01）：81-82.

[9]戴重阳，王蔷薇.物理量的正负号[J].师范教育，1992（06）：25.

[10]王晶莹.中学物理课程与教学导论[M].北京：科学出版社，2014.

[11]（德）施密特（Schmidt，E.）原著.（德）史蒂芬（Stephan，K.），（德）玛因谔（Mayinger，F.）著.张学学等译.工程热力学 基础和应用 第2卷 多元物质系统与化学反应[M].北京：高等教育出版社，1993.

[12]陈敏华.论物理量的守恒和不守恒[J].物理教学探讨，2015，33（05）：1-3+6.

[13]高达声.人择原理及其哲学意义[J].科学技术与辩证法，1991（04）：10-12+54.

[14]邢红军.物理教育的生态化及其对物理课程改革的启示[J].教育科学研究，2010（01）：59-61+64.

（收稿日期：2020-10-25）