核心素養(yǎng)視角下議亞里士多德的運動學觀點*

李倩文 任亞杰 姚 葉 王 瑞

(陜西理工大學物理與電信工程學院 陜西 漢中 723003)

亞里士多德(Aristotle，公元前384-公元前332)是一位不可多得的人才，他所研究的范圍十分廣闊，包括形而上學、詩歌、音樂、經(jīng)濟學等.對物理學這門學科的發(fā)展也做出了巨大的貢獻，物理學這一名詞便是由亞里士多德首次提出的[1].在高中物理教材中，亞里士多德兩次都以反面例子出現(xiàn)在高中生的視線里，導(dǎo)致學生對其有很多誤解，認為亞里士多德是一個錯誤滿滿的“偽學者”.那為什么教材中還要介紹他錯誤的觀點呢？其實并不是學生們所理解的那樣.雖然亞里士多德對運動的認識現(xiàn)在看來存在一定的局限性，但他對物理學的發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ).

在科學發(fā)展史上，出現(xiàn)過許許多多杰出的科學家，他們對科學事業(yè)做出了巨大的貢獻.但追求真理的道路漫長且曲折，途中走一些彎路也尤為正常，一些大有成就的科學家在探索過程中與真理失之交臂也是可以理解的，我們應(yīng)該關(guān)注的是其探究過程而非一味地進行否定.

所以在高中物理教學中，教師不能全盤否定亞里士多德對物理學發(fā)展的巨大貢獻．而學生的物理學科素養(yǎng)是在物理教學活動中形成的，所以教師應(yīng)該仔細打磨學科活動的教學設(shè)計，讓學生自己經(jīng)歷前人探索的整個過程，在經(jīng)驗中重構(gòu)知識，讓學生作為教學活動的主體，帶領(lǐng)學生更深層次地挖掘物理學史的教育功能，在此過程中培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)．

1 高中物理教材中出現(xiàn)的亞里士多德

1.1 亞里士多德與落體運動

在高中學習自由落體運動這一節(jié)內(nèi)容時，人教版教材中是這樣描述的：是什么因素決定一個物體下落的快慢呢？平常觀察到的事實是一塊石頭比一片樹葉落得快些……亞里士多德認為，物體下落的快慢是由它們的重量決定的.他的這一論斷符合人們的常識，以至于其后兩千年的時間里，大家都奉為經(jīng)典[2].

在中學的實際教學過程中，部分教師為了推翻亞里士多德的觀點，做了這樣一個小實驗[3].首先拿兩張相同的紙片，一個保持原狀不變，將另一個揉成紙團，然后將兩者從同一高度同時落下，結(jié)果為紙團比紙片先落地.此實驗結(jié)果與亞里士多德描述的實驗現(xiàn)象不同，致使教師引導(dǎo)學生否定了亞里士多德的觀點.隨著人們認識水平的不斷提升，再次回顧和反思這個實驗，難道大家都能想到的這么一個小實驗，亞里士多德就沒有在他的研究成果中對此問題進行闡述嗎？

有了這個疑問后做了進一步的研究，發(fā)現(xiàn)大家對亞里士多德的認識存在一些誤解，最直接的原因是教材上并沒有呈現(xiàn)出他完整的觀點.教材中重點強調(diào)了伽利略對亞里士多德觀點的否定和修正，這雖然彰顯了伽利略的批判精神，但同時也會導(dǎo)致學生對亞里士多德的片面認識.

從相關(guān)文獻可知，亞里士多德對落體運動的完整描述是：“我們看到同一重量或同一物體運動的快慢，有兩個原因，一是運動所通過的介質(zhì)不同，二是運動物體自身輕重不同，如果運動的其他條件相同的話.”[3]也就是說，在通過介質(zhì)相同的情況下，同一重量或同一物體應(yīng)該是同時落地的，而介質(zhì)相同包含兩層意思：一是介質(zhì)的種類相同，二是介質(zhì)的多少相同，也就是下落物體的形狀體積相同.我們可以用如圖1和圖2所示的兩幅圖來示意.

圖1 相同時間內(nèi)，質(zhì)量大的先落地

圖2 相同時間內(nèi)，體積小的先落地

在了解了亞里士多德對自由落體運動的具體描述后，就可以很明顯地看到教師舉的例子并不是那么合適，原因在于忽視了亞里士多德所說的介質(zhì)相同這個前提條件.教師在課堂上做的演示實驗中，揉成的紙團和紙片在下落過程中所經(jīng)過的介質(zhì)多少是不同的，紙片與空氣接觸的面積大，紙團與空氣接觸的面積小，與空氣接觸面積大的在下落過程中所經(jīng)過的介質(zhì)多，所以兩個相同質(zhì)量的物體沒有同時落地.此演示實驗由于忽視亞里士多德的前提條件，所以不能直接作為推翻亞里士多德的證據(jù).

我們確實不能否定伽利略和教師們的批判精神.批判精神是我們每個人應(yīng)該具備的，但與此同時我們也要敬佩亞里士多德這種能主動觀察自然現(xiàn)象并總結(jié)規(guī)律的精神[4].也正是由于他觀察到了這一現(xiàn)象，提出問題后自己總結(jié)了規(guī)律，后人才能沿著他所指出的問題繼續(xù)研究下去.即使他的理論不是那么的完善，也為后人提供了一個導(dǎo)向.就像愛因斯坦說的那樣，提出問題比解決問題重要多了[5].

1.2 亞里士多德與牛頓第一定律

在高中學習牛頓第一定律時，亞里士多德作為被批判的對象又登上了高中教材.人教版教材中是這樣描述亞里士多德的觀點的:必須有力作用在物體上，物體才能運動，沒有力的作用，物體就要靜止在一個地方.然而，在探究運動原因的偵探小說里，這正是由明顯的線索引出錯誤判斷的案例，而且這個錯案竟然維持了近兩千年[2].

在中學的實際教學過程中，部分教師為了推翻亞里士多德，在描述了亞里士多德的觀點后，做了這樣一個小實驗:隨機扔了一支粉筆頭，讓學生體會到手松開時粉筆還是向前運動了一段距離．在這節(jié)課后，亞里士多德也成了學生們飯后的談資[6].然而在今天應(yīng)該反問自己，亞里士多德這樣一位偉大的物理學家難道就沒有思考過類似的小實驗嗎？

有了這個問題后又作了進一步的研究，最后發(fā)現(xiàn)對于拋粉筆頭的這一類問題，亞里士多德還是做出了相應(yīng)的解釋.亞里士多德認為，雖然人的手松開了，但物體劃過后的空間出現(xiàn)了短暫的真空狀態(tài)，這樣使得其他地方的氣體又填充了過去，在氣流的推動下物體繼續(xù)前進了一段距離[7].雖然這個解釋最后被“第一推動力”推翻了，但毋庸置疑，亞里士多德在力與運動這個問題上也做了相當深度的思考，并不是像學生印象中那樣一個不動腦筋思考的“偽物理學家”.

如今看來，亞里士多德對運動的認識的確存在局限性.無論是自由落體運動還是力與運動關(guān)系，亞里士多德的描述并不是那么確切.但物理學本身就是在不斷地否定中發(fā)展的，人類認識自然也是一個反復(fù)的過程，遵循著從實踐到認識，然后再實踐再認識，由此反復(fù)以至無窮的規(guī)律.所以教師需要帶領(lǐng)學生站在當時的環(huán)境中對亞里士多德進行認識和評價.

2 對中學教學的啟示

2.1 從編寫教材來看

相關(guān)專家在編寫中學教材時要盡可能呈現(xiàn)給學生古人完整的觀點[8].由此以來，學生在學習這部分內(nèi)容時才能對物理學史有一個正確全面的了解，進而從辯證的角度看待物理學家提出的理論或思想.這樣學生也能懷著敬仰的心情來重溫探究過程，學習他們的思想方法，學習他們對科學的態(tài)度，并以偉大的物理學家作為自己的奮斗目標[9].在這個過程中，培養(yǎng)了學生的核心素養(yǎng)，達到了教學目的.

2.2 從教師的教來看

教師要做到“用一桶水教一杯水”.在講授物理學史這部分內(nèi)容時，教師需要做到“知其然且知其所以然”，不能單單看教材上所呈現(xiàn)的.因為教材的版面有限，會有所刪減取舍.除此之外，教師在教授物理學史時，如果遇到古人不完美甚至是錯誤的觀點時，要帶領(lǐng)學生關(guān)注其探究過程，學習探究方法．這就要求教師在課前好好下功夫，認真?zhèn)湔n，儲存足夠的知識，用強大的知識體系作為支撐，做到真正的傳道授業(yè)解惑.在此過程中，教師既豐富了自己的知識，又讓學生的學習充滿樂趣．

2.3 從學生的學來看

學生在學習這部分內(nèi)容時，應(yīng)養(yǎng)成課前預(yù)習的好習慣.古語有云“凡事預(yù)則立，不預(yù)則廢”.這樣對與本節(jié)課相關(guān)的物理學史就有一個大致的了解，同時也就有了一些自己的見解.在上課時，當教師的某些觀點和學生的觀點不同時，學生才能積極思考問題，課上有問題的可以記錄下來，下課之后與老師一起探討，互相學習，教學相長，并對老師所講的內(nèi)容批判地吸收，最終形成正確的物理觀念.

2.4 從閱讀書籍來看

在有條件和基礎(chǔ)的情況下，要盡可能閱讀原著，原著是了解作者觀點的第一手資料.后人會對原著做出一定的注釋，這樣就多少摻雜了注釋者的觀點,所以只有原著才能準確表達作者的意思，這也不至于經(jīng)過幾個人的注釋后，與作者想表達的意思大相徑庭.但是，也不是說后人的注釋是無用的，了解到作者真實的想法和觀點之后，再去閱讀后人的注釋，就會對自己有很大的啟發(fā)，也能發(fā)現(xiàn)自己思考問題的角度和別人的不同之處，思想也會在不斷碰撞的過程中得到升華.

2.5 從人際交往來看

在與人交往的過程中，要盡可能做到躬親.人們在看待同一事物時總會有不同的立場，“橫看成嶺側(cè)成峰，遠近高低各不同”，也正是因為這樣才有了形形色色的萬千世界.同理可知，當要了解一個人時，必須自己親自與此人打交道，每個人身上都有獨特的閃光點，同時也有不好的地方，我們需要做的就是取其精華，棄其糟粕.不能因為某一點不好而否定某一個人，同時也不能因為某一點和你合拍而全盤接受某人，更不要借助別人口中的信息去妄加評論一個人.

3 結(jié)束語

自古以來，人類史上每一次大的進步都離不開科技的進步，科技的進步又取決于自然學科及其旁系學科的不斷發(fā)展.縱觀這些為人類帶來跨時代意義的自然科學發(fā)展史，都離不開“大膽否定并假設(shè)、結(jié)合現(xiàn)有理論及相關(guān)實驗反復(fù)驗證、推翻不合理假設(shè)并構(gòu)思更合理的假設(shè)”這個三部曲.在這個過程中不斷往復(fù)，人類的自然科學史才結(jié)出了一顆又一顆豐碩的果實.正因為古人不斷地進行否定，激起了強烈的求知欲，沒有被虛妄的迷信蒙蔽雙眼，我們才能離真相越來越近，自此也給后人們開創(chuàng)了一個良好的開端.自然科學一直都是在否定中發(fā)展起來的，也正是因為這個否定，我們才逐漸踏出了一條通往真理的科學之路.

在核心素養(yǎng)背景下，物理學史正逐步融入到課堂中，新課標也明確要求教師應(yīng)在課堂中呈現(xiàn)物理學的發(fā)展進程，這其中也包括古人不甚完美的理論．物理學就是一門永遠在追求真理的學科，所以我們始終需要保持對真理的敬畏.不斷發(fā)現(xiàn)教師在教的過程中所存在的問題，記錄下來與同仁一齊探討，并對該問題進行深入地剖析并找到解決辦法，想必這也是教學反思的意義所在.經(jīng)過各位教師不斷地努力，我們的自然學科乃至不勝枚舉的事物才能更好地發(fā)展.