在物理教學(xué)中構(gòu)建原始物理問題的必要性淺析

馮立峰 宿芳芳

摘 要：在物理教學(xué)中，物理概念的機(jī)械記憶、物理習(xí)題的重復(fù)練習(xí)、學(xué)習(xí)方式的單一化嚴(yán)重制約著中學(xué)生對于物理知識的深刻理解和熟練靈活應(yīng)用.不論是中考還是高考，應(yīng)試教育的發(fā)展都制約著中學(xué)生的創(chuàng)造力和思維開闊性，學(xué)生雖然考試水平越來越高，但是自身對于實(shí)際物理問題的延展性和思維創(chuàng)造力依舊欠缺，物理教學(xué)中的問題嚴(yán)重阻礙著學(xué)生的發(fā)展.本文從物理問題的構(gòu)建出發(fā)，闡述物理教學(xué)中的原始物理問題，引入原始物理問題的實(shí)例，說明其作用與影響，表征在物理教學(xué)中構(gòu)建原始物理問題的必要性.

關(guān)鍵詞：物理教學(xué)，原始物理問題，建構(gòu)理論，教學(xué)策略

文章編號：1008-4134（2020）08-0006 ? ?中圖分類號：G633.7 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

教育的問題基本在于解決人類知識的傳遞和獲取，從大體上來說，教育是人類社會特有的一種社會現(xiàn)象.狹義上講，教育是教育者根據(jù)一定社會要求、社會環(huán)境和被教育者的實(shí)際情況的發(fā)展規(guī)律，對被教育的人進(jìn)行的一項(xiàng)有計(jì)劃性的過程，在教育的過程中不僅使被教育者學(xué)習(xí)書面知識，還教給他們學(xué)習(xí)方法，培養(yǎng)他們的價值觀情感觀，通過教育者的過程教育，被教育者得到一定的獲取.

1 原始物理問題在物理教學(xué)中的表現(xiàn)與分析

1.1 物理學(xué)在教育中的重要性

在教育飛速發(fā)展、日益重視的今天，物理學(xué)的重要性變得越來越明顯.從初中八年級開始，中學(xué)生第一次接觸物理，學(xué)習(xí)各種物理現(xiàn)象，雖然很多物理現(xiàn)象都見過，但卻不知道如何解釋它們，更不知道如何用物理知識解釋.其實(shí)，生活中很多現(xiàn)象都可以用物理知識來解釋，物理實(shí)際上是最貼近生活的一門學(xué)科，對于學(xué)生的日常生活而言，發(fā)生的物理現(xiàn)象其實(shí)并不陌生，生活中的種種現(xiàn)象都包含物理現(xiàn)象，蘊(yùn)含物理知識.學(xué)習(xí)物理學(xué)可以引導(dǎo)人們對生活中的簡單物理現(xiàn)象進(jìn)行分析，從理論聯(lián)系實(shí)際，對現(xiàn)象做出科學(xué)合理的解釋.物理學(xué)是與人類生產(chǎn)生活關(guān)系最為密切的科學(xué)，在現(xiàn)代物理教學(xué)中如何講解物理基本知識，培養(yǎng)學(xué)生的物理思維變得愈加重要，物理的學(xué)習(xí)不僅是基本物理概念物理習(xí)題的學(xué)習(xí)，更要舉一反三，注重教學(xué)過程中的物理思維、創(chuàng)新意識的培養(yǎng)，不僅重視學(xué)生知識的掌握，還要注意知識的理解和遷移應(yīng)用，即創(chuàng)新思維的培養(yǎng).物理知識從生活實(shí)際到高科技前沿，應(yīng)用廣泛，學(xué)生要了解物理知識，認(rèn)識物理規(guī)律，將所學(xué)的物理知識與社會實(shí)踐和生活實(shí)際結(jié)合起來，有自己的認(rèn)識，因此在科教興國、教育越來越重要的今天，物理學(xué)的學(xué)習(xí)已經(jīng)變得至關(guān)重要.

1.2 原始物理問題在物理教學(xué)中的表現(xiàn)

在物理學(xué)中所提及的原始物理問題，是指在大自然生產(chǎn)活動中客觀存在的，并且沒有做任何加工處理的物理問題，也可以稱作物理實(shí)際問題.主要包括原始物理現(xiàn)象，經(jīng)典物理實(shí)驗(yàn)，某些物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律的物理故事等.

在原始物理現(xiàn)象方面，物理教學(xué)中小孔成像就是一個經(jīng)典的例子，大約兩千四五百年以前，我國的學(xué)者墨子和他的學(xué)生，做了世界上第一個小孔成像的實(shí)驗(yàn)，這個實(shí)驗(yàn)中用一個帶有小孔的板遮擋在墻體與物之間，這時候，墻體上出現(xiàn)物體的倒像的現(xiàn)象，前后移動中間的木板，墻體上的像的大小也會隨之發(fā)生變化，他通過小孔成倒像的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，積極探究，終于發(fā)現(xiàn)了光的直線傳播原理，這是世界歷史上第一次對光的直線傳播作出科學(xué)解釋.

在經(jīng)典物理實(shí)驗(yàn)上，伽利略的理想斜面實(shí)驗(yàn)一直為后人所研究，為了研究自由落體運(yùn)動，把斜面實(shí)驗(yàn)做了合理外推.在研究自由落體實(shí)驗(yàn)時他用不同重量的物體從同一高度自由落下，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象表明：它們幾乎同時落地.之前人們接受亞里士多德的物體下落速度與物體重量成正比的觀點(diǎn)，伽利略否定了亞里士多德的觀點(diǎn).在斜面實(shí)驗(yàn)中，伽利略進(jìn)行了多次嘗試，他多次改變斜面的坡度，提出了自己的觀點(diǎn)：輕的物體和重的物體如果不計(jì)阻力的條件下，下落速度是相同的，即重力加速度的大小都是相同的.為了進(jìn)一步探究和驗(yàn)證落體實(shí)驗(yàn)，由于直接實(shí)驗(yàn)不易測量，伽利略重新設(shè)計(jì)了斜面實(shí)驗(yàn)，斜面實(shí)驗(yàn)中讓小球在同一高度的斜面滾下，記錄其時間，重復(fù)多次實(shí)驗(yàn)測量其時間平均值，減小其誤差，另外，在保證斜面高度不變的條件下，利用控制變量法改變小球的重量，他發(fā)現(xiàn)小球下落的時間是相同的，后來他改變斜面的傾角，使斜面的傾角增大，不斷地重復(fù)之前的實(shí)驗(yàn)步驟，獲得結(jié)論：小球的加速度和斜面的高度相關(guān)，斜面的高度越大，小球的加速度越大.于是，通過合理外推，輕重物體的自由落體加速度是相同的，也就是說重力加速度的大小是相同的.伽利略的理想斜面實(shí)驗(yàn)為后人研究落體運(yùn)動做出了具體形象的解釋，也為之后此類物理實(shí)驗(yàn)規(guī)律的研究提出了新的實(shí)驗(yàn)方法-理想實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ停瑢ξ锢硪?guī)律的研究具有極大意義.

1.3 原始物理問題在物理教學(xué)中的重要性

原始物理問題本身就是比較貼近生活，源于生活，貼近實(shí)際的物理.因此，在學(xué)習(xí)物理知識、物理規(guī)律的時候，學(xué)生就需要通過教師的指導(dǎo)，利用生活中的例子學(xué)習(xí)物理規(guī)律.首先運(yùn)用分析、綜合、抽象以及概括等科學(xué)方法將原始物理問題轉(zhuǎn)化為生活中的物理習(xí)題，從日常物理問題的層面解決問題，再運(yùn)用假設(shè)、類比、等效模型以及近似等科學(xué)方法進(jìn)一步深入探討物理問題.目前對于物理的學(xué)習(xí)，采用的仍然是物理習(xí)題考查方式，考試無法有效地考查學(xué)生所應(yīng)具備的全部能力，比如學(xué)生的創(chuàng)新思維和動手能力，因此教育改革是當(dāng)代教育發(fā)展方向的要求，用原始物理問題來取代物理習(xí)題，將學(xué)生的真正能力水平考查出來，發(fā)揮學(xué)生對于物理學(xué)習(xí)的主動性和思維的開闊性.中學(xué)物理教材中的物理概念、物理規(guī)律、物理習(xí)題只有在原始物理問題的引導(dǎo)下才能顯示出它的內(nèi)在色彩與格調(diào).通過原始物理問題的啟發(fā)開導(dǎo)，能夠在學(xué)生思維上形成一種物理概念，當(dāng)學(xué)生解決生活中的實(shí)際物理問題時，各種各樣解決物理問題的策略能夠被迅速地檢索，然后對照做過的題型，在大腦中預(yù)感下一個步驟，回憶各種題型思維對照參考將問題解決并延申思考.學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)造性活動的時候，構(gòu)建原始物理問題顯示出了極大意義，原始物理問題教學(xué)不僅能使學(xué)生學(xué)到物理知識，獲得科學(xué)方法，而且也能很好地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維意識，開拓思維視野.

2 原始物理問題的國內(nèi)外社會背景及研究現(xiàn)狀

2.1 當(dāng)代傳統(tǒng)物理教學(xué)模式

傳統(tǒng)的物理教學(xué)模式長期以來總是生搬硬套，體現(xiàn)了以教師為中心的學(xué)習(xí)模式，教師講，學(xué)生聽，教師做，學(xué)生做.上課時教師講述物理概念、物理規(guī)律，期間并沒有引用一些激發(fā)學(xué)生興趣的手段，使本來就枯燥的物理知識更加單調(diào)乏味，學(xué)生上課學(xué)習(xí)效果不佳，知識和學(xué)習(xí)方法都沒有學(xué)到，導(dǎo)致考試成績不佳，久而久之學(xué)生就對物理失去了興趣.另外，當(dāng)代傳統(tǒng)物理教學(xué)一個特點(diǎn)是應(yīng)試教育，確切的說，應(yīng)試教育指的是應(yīng)用大量的題海戰(zhàn)術(shù)來提高成績，不過這種成績的提高，并不代表學(xué)生真正水平的提高，學(xué)生自己的思維開拓意識并沒有提高，這種應(yīng)試教育不但提高不了學(xué)生的思考和學(xué)習(xí)能力，還會降低學(xué)生的思維開闊性，不能很好地處理實(shí)際物理問題，這種傳統(tǒng)的物理教學(xué)模式極大地限制了學(xué)生的思維，不能很好地培養(yǎng)學(xué)生自主探索思考的能力.

2.2 國外在物理教學(xué)中構(gòu)建原始物理問題的社會背景及研究現(xiàn)狀

在國外，很多國家已經(jīng)把原始物理問題應(yīng)用于教學(xué)實(shí)踐中，在課堂上展現(xiàn)最基本的原始物理問題，激發(fā)學(xué)生興趣.趙凱華曾在《匈牙利普通高中物理教材中譯序》一書中寫道：“這套教材把重點(diǎn)放在培養(yǎng)學(xué)生正確的科學(xué)方法上，教導(dǎo)學(xué)生如何通過觀察和實(shí)驗(yàn)積累經(jīng)驗(yàn)，在經(jīng)驗(yàn)事實(shí)的基礎(chǔ)上建立物理模型，用建立的物理模型解決實(shí)際問題，預(yù)言未知現(xiàn)象，用新的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象檢驗(yàn)這個物理模型的適用范圍，進(jìn)一步修正物理模型.”通過他的這段講話，我們可以看出匈牙利非常重視物理模型的教學(xué).

2.3 國內(nèi)在物理教學(xué)中構(gòu)建原始物理問題的社會背景及研究現(xiàn)狀

在國內(nèi)，原始物理問題的研究也成為了教學(xué)研究中的熱點(diǎn)，原始物理模型教學(xué)是改革的需要，物理的學(xué)習(xí)并不是天馬行空想象出來的，學(xué)習(xí)者只有通過思維中建立物理模型，通過物理模型進(jìn)一步學(xué)習(xí)物理知識，在建立物理模型的過程中，學(xué)生的物理思維也得到了很好的提高.國內(nèi)一些教師也在積極探索構(gòu)建原始物理教學(xué)課堂，積極努力改革嘗試，并取得了一定效果.現(xiàn)階段，對于原始物理問題的研究和探索，國內(nèi)的研究隊(duì)伍還是比較單一.現(xiàn)階段，教育的課程改革已經(jīng)不斷推進(jìn)，課堂中不斷涌現(xiàn)原始物理問題的引入，原始物理問題的模型構(gòu)建已經(jīng)顯示出重要的教育價值，并不斷被教學(xué)隊(duì)伍所采用.

3 物理教學(xué)中構(gòu)建原始物理問題的理論依據(jù)

3.1 構(gòu)建原始物理問題中的建構(gòu)主義

建構(gòu)主義來源于認(rèn)知加工學(xué)說，代表人物有維果斯基、皮亞杰和布魯納等.建構(gòu)主義理論主要指學(xué)習(xí)者通過構(gòu)建自己的知識體系，將知識、圖片、聲音等信息表征出來的一種學(xué)說理論.它主要強(qiáng)調(diào)知識的外在灌輸強(qiáng)化，利用原始物理問題來刺激學(xué)生的思維意識，建構(gòu)他們的物理體系，從而達(dá)到學(xué)習(xí)物理知識的目的，構(gòu)建原始物理問題方面包括建構(gòu)主義學(xué)說的概念.

3.2 構(gòu)建原始物理問題的理論淵源

楊振寧教授提出的“現(xiàn)象是物理學(xué)根源”的觀點(diǎn)很好地為構(gòu)建原始物理問題提供了理論淵源，然而，物理教育觀點(diǎn)和物理教育理論的轉(zhuǎn)化也并非是一個簡單的過程，這需要思維的開闊性.筆者認(rèn)為物理本就源于生活，在物理學(xué)習(xí)的過程中，不能一味地學(xué)習(xí)現(xiàn)代物理成就，物理概念、物理規(guī)律顯得太過單一乏味，無法理解，原始物理問題的引入不僅可以還原物理本身，還可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，從而提高物理的學(xué)習(xí)效率，達(dá)到提高物理教育的目的.

4 現(xiàn)代物理教學(xué)中構(gòu)建原始物理問題的幾個例子及其意義

原始物理問題包括原始物理現(xiàn)象、經(jīng)典物理實(shí)驗(yàn)、某些物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律的物理故事三方面.前文中，原始物理現(xiàn)象方面以小孔成像的物理現(xiàn)象說明，經(jīng)典物理實(shí)驗(yàn)用的是伽利略的理想斜面實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律的物理故事列舉了牛頓和蘋果的故事.

原始物理現(xiàn)象方面，中學(xué)物理中應(yīng)用了很多例子，這些例子大同小異，它們都是通過一些經(jīng)典的物理現(xiàn)象啟發(fā)學(xué)生思維，從而達(dá)到教授學(xué)生物理知識的目的，在中學(xué)物理中小孔成像的倒像現(xiàn)象，很好地表現(xiàn)了物理規(guī)律，現(xiàn)象的清晰表現(xiàn)，讓學(xué)生有了直觀感受.這個實(shí)驗(yàn)是我國學(xué)者墨子和學(xué)生做的世界上第一個小孔成倒像的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)中需要實(shí)驗(yàn)者用一個帶小孔的板遮擋在墻體和物體之間，這時我們會發(fā)現(xiàn)在墻體上出現(xiàn)了一個物體的倒立的影像，小孔、物體、倒像在一條直線上.通過物理實(shí)驗(yàn)的直觀展現(xiàn)，不僅給學(xué)生以視覺的直觀感受，還科學(xué)地解釋了物理現(xiàn)象，讓學(xué)生很好地學(xué)習(xí)直線傳播定律，增加了學(xué)習(xí)興趣，深刻了學(xué)習(xí)印象，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和學(xué)習(xí)效果.

經(jīng)典物理實(shí)驗(yàn)方面，伽利略的理想斜面實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生印象深刻，為了探究自由落體運(yùn)動，更好地定量探究實(shí)驗(yàn)規(guī)律，著名物理學(xué)家伽利略利用斜面實(shí)驗(yàn)，讓小球在斜面上滾動，在實(shí)驗(yàn)的過程中不斷增大斜面坡角，發(fā)現(xiàn)小球下落得越來越快，他將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)定量記錄下來，通過觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，記錄并整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，將物理現(xiàn)象物理規(guī)律進(jìn)行合理外推，推出自由落體運(yùn)動的規(guī)律，提出了重力加速度的概念.在現(xiàn)代教學(xué)中，教師運(yùn)用小球斜面實(shí)驗(yàn)的探究對于教學(xué)效果的提高具有顯著意義，斜面實(shí)驗(yàn)的演示應(yīng)用不僅增加了學(xué)生動手實(shí)踐測量計(jì)算的機(jī)會，還擺脫了原始的刻板物理教學(xué)模式，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣.另外，在探究實(shí)驗(yàn)的過程中，合理外推、理想實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷膽?yīng)用不僅是物理學(xué)習(xí)方法的進(jìn)步，還很好地擴(kuò)展了學(xué)生的思維開拓性，有利于提高學(xué)習(xí)效果.

對于某些物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律的物理故事，中學(xué)時期學(xué)生已經(jīng)接觸很多，在眾多的物理故事中，大家想到的會有很多，其中一個經(jīng)典的例子就是牛頓與蘋果的故事，因?yàn)槲锢碇R本來就是源于生活、貼近生活，學(xué)生只有從生活中發(fā)現(xiàn)物理，從而更好地學(xué)習(xí)物理、理解物理.牛頓和蘋果的故事之所以為后人所熟記，正是源于它的生活性.有一天牛頓在樹下乘涼，忽然一個蘋果掉了下來，砸到了他，牛頓沒有像其他人一樣把這件事情不當(dāng)回事，他通過蘋果下落的現(xiàn)象進(jìn)行了思考，蘋果為什么下落而不是上升呢？牛頓最后通過深入的探究和思考發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律，通過牛頓對生活現(xiàn)象的思考，發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律，他的這種樂于關(guān)注現(xiàn)實(shí)物理問題的精神也告訴學(xué)生物理源于生活，不要把物理神圣化，要在物理學(xué)習(xí)中聯(lián)系生活實(shí)際，從基本的物理生活現(xiàn)象中學(xué)習(xí)物理，認(rèn)識物理現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律，從而更好地學(xué)習(xí)物理.

5 結(jié)束語

在物理的啟蒙學(xué)習(xí)中，原始物理問題建立的研究給物理教育帶來了很大的啟示，原始物理問題的引入和研究不僅可以讓學(xué)生從最基本的物理中學(xué)習(xí)物理知識，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，提高物理思維，還可以從簡到繁，從原始物理問題中直視物理現(xiàn)象，親自動手參與物理經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，了解物理趣味小故事，從中發(fā)掘物理規(guī)律，學(xué)習(xí)物理規(guī)律，從而提高學(xué)生的創(chuàng)造力，增加學(xué)生物理思維開闊性.因此，構(gòu)建原始物理問題在物理教學(xué)中十分必要.

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（收稿日期：2020-02-15）