淺談物理教學中易被忽視的科學素養教育

高志雄

摘? 要：近年來，隨著新高考改革，高中“3+3”“3+1+2”選課模式的試行，物理遭到“冷遇”現象成為熱議，物理難被廣泛討論。身為中學物理教師，為解決這一問題能做些什么呢？

關鍵詞：物理;“冷遇”現象;易被忽視;科學素養

正文：

近年來，隨著新高考改革，高中“3+3”“3+1+2”選課模式的試行，物理遭到“冷遇”現象成為熱議，物理難被廣泛討論。今天我就中學物理教學中易被忽視的科學素養教育淺談一些自己的認識。

以人教版高中《物理》必修一第二章第6節《伽利略對自由落體的研究》為例，目前教學中多是簡單的說亞里士多德“（同一媒質中）重的物體比輕的物體下落的快”這個觀點錯了，然后伽利略通過邏輯推理和實驗驗證推翻了此觀點，通過重演伽利略的斜面實驗，最后合理外推，得到自由落體運動的真正規律。對亞里士多德的介紹多是一言帶過，很容易讓學生產生“亞里士多德也就是早先去研究運動問題的人而已，并且研究的還不對”之類的想法，這是片面的。

簡述下亞里士多德，目前認為其是在公元前384年出生于希臘的馬其頓，17歲赴雅典跟隨柏拉圖學習20年，直到柏拉圖去世后方才回到馬其頓成為亞歷山大的第一家庭教師;在公元前335年，亞里士多德回到雅典，在魯西母建立了呂克昂學校，被稱為逍遙學派。但自從古希臘文明衰落后，在1500年的時間里，西歐人對其著作基本上是一無所知，直至公元13世紀，其著作才重新被發現，在中世紀后期其影響非常廣泛，人們尊稱其為“哲人”。其著作——一小部分概述他人工作，大多數被認為是其獨創，幾乎構成了古希臘思想史的百科全書——邏輯學、哲學、神學、物理學、天文學、生物學、心理學、經濟學、修辭學、教育學、倫理學、政治及文學，以至于在今天也很難讓人相信一個人能掌握這么多不同的學科，在物理理論方面的局限性完全無損其在其他領域的偉大成就，黑格爾曾說“亞里士多德乃是歷史上最多才、最淵博的科學天才之一，他是一個在歷史上無與倫比的人……柏拉圖的著作被廣泛地閱讀，亞里士多德則直到最近還未被認識，而流行的乃是關于他的一些最錯誤的偏見”，馬克思稱其是“古希臘哲學家中最博學的人物”，恩格斯則說“他是古代的黑格爾”……

很明顯，若本課關于物體下落運動僅讓學生形成“亞里士多德錯了，伽利略對了”的觀點是片面的，完全無法讓學生意識到他是世界古代史，上偉大的哲學家、科學家和教育家之一，堪稱希臘哲學的集大成者，這對于培養學生全面、理性認識事物的科學素養是有巨大危害的。

如何全面、理性的認識亞里士多德關于物體下落的論述呢？我們必須得清楚亞里士多德所處的歷史時期。

公元前400年的思想家對自然界看法的思想體系認為地面上的物體與天空中的物體是截然不同的，我們所能接觸到的地面物質被認為是由“土”“水”“空氣”及“火”四種元素混合而成，當然這些元素并不與它們同名的自然物質相同，例如平常的水被認為是由所有這四種元素組成，只是水元素占多數;在地面范圍內，這四種元素都有其各自的自然位置，從上到下依次是火、空氣、水、土，每一種元素都有力求回到其自然位置的特性。故若將火從其自然位置移到下面來，它就要經過空氣上升到其自然位置;同樣空氣將要從水中上升，而土總是要從空氣、水中下降。實際物體的運動決定于組成它的四種元素的混合情況及其所在的位置跟這四種元素的自然位置之間的關系，若煮沸水，則使水元素和火元素結合起來，而火元素的自然位置相較水元素要高些，故這種水、火混合物——水汽就上升;另一方面，一塊石頭主要是由土元素組成，因此被拿到空中一松手，它就會從火、空氣、水中落回到其自然位置——地面。

當時思想家們相信在天空中的恒星、行星及其他天體，和地面附件的物體在組成、性質上是完全不同的。其認為天體不包含火、空氣、水、土這四種元素，而是由“第五原質”的第五種元素組成，第五原質組成的物體的自然運動，表現為既不上升也不下降，而是圍繞宇宙中心做圓周運動，當然當時認為這個宇宙中心就是地心了。天上的物體總是在各自的自然位置上，而地面附件的物體，只有在離開了其自然位置而又返回時，才顯示“自然”運動，這就是天上物體和地面上物體的完全不同之處。

故亞里士多德認為一個重物向地心下落，正是“自然”運動的一個實例，于是出現了“當任何重物被松手后，將很快達到某個下落的最終速率，并以這個速率下落到路程的終點;而決定一個落體最終速率的則是其重量”等觀點。如一塊石頭比一片樹葉下落的快-些，這是和他對物體下落的概念符合的很好的——亞里士多德認為重量是由于土元素而產生的，而土元素的自然運動傾向就是落向地心;一個重的物體含土元素較多，落到它自然位置的傾向性也就較大，因此下落速率也就要更大些……

亞里士多德還有一些非“自然”運動一在外力的作用下，物體除了落向自然位置之外的任何其他運動的論述。這些思想經13世紀基督教學者和神學家轉述推廣，成為當時“宇宙論”的重要組成部分，也為“地心說”、神權統治起到了很大的作用。

當然，亞里士多德另外兩個影響也不得不提——亞里士多德認為數學對描述地面現象沒什么價值;其強調直接的、定性的觀察是形成理論的根據。簡單的定性觀察使亞里士多德在生物研究中取得了很大的成就，但事實表明只是在認識到數學推導和精細測量的價值后，物理學才真正得到進展。伽利略告訴我們，懂得忽略什么和懂得考慮什么，在科學發展中幾乎是同等重要的;通過簡單的情況著手，了解了每一種不同效應以后，回過頭來研究通常情況下的現象，才能掌握其復雜性。當然談論伽利略所取得的巨大成就也決不能拋開文藝復興運動的巨大奠基作用而僅歸根為個人成就，準確全面認識一個人及其所處的歷史環境，才能準確認識這個人取得的歷史成就和出現的錯誤。

今天對物理有所畏懼的學生，若我們培養出了其全面、理性認識事物的科學素養，那么他就可能不會放棄對物理的探究，并在未來可能會取得一個巨大而輝煌的成就！而這，也正是我們教育工作者選擇教育事業的初心吧。

參考文獻

[1]? 百度百科：亞里士多德

[2]? 人教版高中《物理必修1教師教學用書》