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1、 原始物理问题的研究摘要 一直以来，物理习题在中学物理教学中占据着重要的地位，但即使会做了量的物理习题，当实际面临问题时仍然束手无策。我们认为，这一切问题的根源在于物理习题本身有高度抽象和脱离实际。 针对这一普遍现象，我国教育研究工作者积极进行了探索，在借鉴国外的一些教育思想的基础上，提出了原始物理教学，并认为这为我国基础教育课程改革提供了很好的一个突破口。本文共分为三个部分，第一部分首先介绍了本论文问题的提出背景，本论文基于杨振宁“现象是物理学的根源”的观点以及前人的研究成果提出，然后对论文研究中涉及到的相关概念进行了界定。第二部理论探讨，首先对原始物理问题与传统习题进行了比较，然后分别从教
2、育学、心理学和生态学给出了原始物理问题研究的理论基础。 第三部分主要给出了原始物理问题的几个教育价值。 关键词：原始物理问题，理论探讨，教育价值AbstractIt has always been the fact that traditional physical exercise plays an important role in physics teaching.Although students have done a lot of this exercise pretty well,they are still at a loss when faced with actual ph
3、ysical problems.We believe the root of the problem lies in the high abstract and ivory tower of the physical exercise.For this common phenomenon，our education research workers put forward the original physical problem,which is probably an excellent solution to the curriculum reform of our countrys b
4、asic education.The thesis is composed of three parts .The first part introduce the background of the problem.concerned.Based on the opinion of Zhen Ning Yang that phenomenon is the root of physics and previous studying,I redefine the related concepts.The second parttheoretic discussion firstly compa
5、re the original physical problem and the traditional physical exercise.Secondly, it gives the theoretic basis of the original physical problem in the terms of education ,psychology and ecology respectively.The third part mainly gives several education values of the original physical problem.Keyword:
6、 original physical problem, theoretic discussion, education values 一、提出问题自从引入物理学以来，我国在物理学方面取得了极大的成就，但是还存在很多不足。其中之一便是，新中国成立以来，我国在自然科学方面还不曾获得诺贝尔奖 。问题不仅在于历史根源和经济基础，还有一个重要的原因就是我们的教育思想和教育方法的落后。 怎样改变传统的物理教育方法呢？杨振宁先生认为：“这涉及整个个社会风气，因而是件困难的事。这件事如果做成功，也是一种革命这是个比在一门学问里面创造新的学问还要难得多的事。”杨先生高屋建瓴地指出了物理教育思想和物理教育方法改革
7、的重要价值和意义。我国物理教育的有效性如何？杨振宁认为：“中国过去几十年念物理的养成了念死书的习惯。整个社会环境、家长的态度、报纸的宣传都一贯向这个方向引导。其结果是培养了许多非常努力，训练得很好，知识非常扎实的学生，可是他们的知识是片面的，而且倾向于向死的方向走。这是很有害的。”为什么中国学物理的学生都养成了念死书的习惯？杨振宁分别从教学方法和学习方法两个方面进行了深入分析。 对于我国的物理教学方法，杨振宁指出：“中国现在的教学方法，同我在西南联大时仍是一样的，要求学生样样学，而且教的很多、很细，是一种填鸭式的教学方法。这种方法教出来的学生，到美国去，考试时一比较，马上就能让美国学生输得一塌
8、糊涂。但是，这种教学方法的最大弊病在于，它把一个年轻人维持在小孩子的状态，老师要他怎么学，他就怎么学。” 对于我国学生学习物理的方法，杨振宁同样提出了尖锐的批评：“美国学物理的方法与中国学物理的方法不一样。中国学物理的方法是演绎法，先有许多定理，然后进行推演；美国对物理的了解是从现象出发，倒过来的，物理定理是从现象归纳出来的，是归纳法。演绎法是学考试的人用的方法，归纳法是做学问用的办法。”出现这种现象的原因何在？杨振宁认为：“很多学生在物理学习中形成一种印象，以为物理学就是一些演算。演算是物理学的一部分，但不是最重要的部分，物理学最重要的部分是与现象有关的。绝大部分物理学是从现象中来的，现象是
9、物理学的根源。一个人不与现象接触不一定不能做重要的工作，但是他容易误入形式主义的歧途；他对物理学的了解不会是切中要害的。”杨振宁关于“现象是物理学根源”的观点可谓单刀直入，切中要害。他以自己深厚的物理学养，启人心智，指点迷津。然而，把这种抽象的物理教育思想转变为可操作的物理教育方式也并非是一件简单的事情，还需要创造性的工作。从杨振宁的基本思想出发，我们认为，在物理教育中，与演算对应的具有可操作性的物理教育方式是物理习题教学，而与物理现象对应的具有可操作性的物理教育方式则应当是原始物理问题教学。然而，在目前我国的中学物理教学中，学生对学习的新知识的巩固和应用主要是以物理习题的形式进行的，在这个过
10、程中，学生的做题能力可能得到了提高，但当面对生活中的实际问题时却束手无策，不能将所学物理知识灵活运用。举个简单的例子，读完高中，学了那么多的电路知识，可很多学生在日常生活中还不知道怎么接保险丝，不会使用电笔区分零线和火线。造成这种现象的原因可能是多方面的，但最主要的原因是传统的习题训练已经有了抽象而成的物理模型，学生只需要依葫芦画瓢，生搬硬套公式和定理就可以得到正确的答案，只实现了学生完整思维训练的一部分，显然对于学生日后的发展和创新活动是非常不利的。在科学教育中引入习题的初衷是巩固和加深学生学习的知识，考察学生掌握知识的水平，培养学生应用知识解决问题的能力。物理高考命题委员会认为：“做题是非
11、常重要的。我们主张要做题，但并不赞成搞题海战。因为题海战盲目追求解题的数量，不重视解题的质量，使学生根本来不及对习题以及与习题有关的问题进行思考。”其实，即使是重视解题质量的做题也很难有效培养学生的创造能力。每一道习题都是从原始问题抽象而来，已经把原始问题的一些次要细节、非本质的联系舍去，没有科学现象与事实作为背景，甚至完全脱离科学现象，即学生思维的一部分已经被习题编制人员“越俎代庖”地完成了。同时，习题教学还存在着模式化倾向，缺乏科学思想的分析，太重视程序与计算、熟练与技巧。因此，在一定意义上说，我国学生创造能力的匮乏是习题教学的直接后果。事实上，科学最重要的部分是与现象有关的，现象是科学的
12、根源。从这个基本思想出发，我们认为：解决我国物理教育低效能的根本措施就是要在物理教育中打破习题教学一统天下的传统局面，通过引进原始物理问题教学来逐步弥补物理习题教学的不足，从而达到提高物理教育效能的目的。所谓原始物理问题，也可以称作实际问题，指自然界及生活、生产、科研中客观存在的、未被加工的物理问题。而物理习题则指从实际问题中经过分解、简化、抽象，经人加工出来的物理问题。两者的关系如图 1 所示，因而同物理习题相比，原始物理问题具有客观真实性、生态性、隐蔽性、迁移性和开放性等特点。 值得注意的是，长期以来，我国的物理教育基本上局限在如图所示的虚线框内。因此，传统的物理教学就在原始物理问题与物习
13、题之间形成了一条鸿沟，致使很多学生只知道根据已知条件去解题，遇到实际问题就束手无策物理现象原始问题物物理理结结论论描述抽象、设置物理量演算、推导物理习题结论演算推导图1 原始物理问题与抽象习题的关系 学生要解决原始物理问题，首先要通过分析把实际问题得到物理原型，然后把物理原型抽象成物理模型，再进行解答，这样就比物理习题的解答多出了分析得到物理原型和把物理原型抽象成物理模型这两步。然而这两步对学生思维品质的培养却是至关重要的，因为原始问题与什么物理知识发生联系，应该应用什么物理概念和规律，采用什么物理模型来解决不是一目了然的，需要学生对问题条件及其相互关系进行综合考虑，深化、活化对物理概念、规律
14、的理解，进行概括和抽象，推理和联想，并将已经掌握的知识和方法进行有效迁移，才能解决原始问题。 原始物理问题的理论探讨 2002 年以来，首都师范大学物理系邢红军系统地对原始问题做了深入细致的研究，他积极借鉴自然科学研究的最新成果，认真汲取科学家对科学教育的各种观点和论述，紧密结合心理学和教育学的理论，在课程教材教法和中国教育学刊上发表了多篇关于原始问题的论文，就原始问题的理论构建、定义、性质、特点、教育价值、教育功能和原始问题教学方式等内容进行了全面地论述，系统地建立了原始问题理论，并为其发展奠定了坚实的基础。 1. 原始物理问题与习题的区别 邢红军认为，原始问题是指自然界及社会生活。生产中客
15、观存在肩够反映科学概念、规律本质且未被加工的典型科学现象和事实。习题则是把现象进行抽象、简化、分解，经人为加工出来的练习作业。 他从问题呈现形式。学生解答中的情感和思维。解答方式和答案的开放性等方面，确定了原始问题的特点：是对现象的描述，没有对现象作任何程度的抽象；基本是文字的描述，通常没有任何己知条件，其中隐含的变量、常量等需要学生自己去设置；没有任何示意图，解决问题所需要的图像需要学生自己画出；对学生来说不是常规的月娟靠简单的模仿来解决；来自真实生活情境；具有趣味和魁力，能引起学生的思考和向学生提出智力挑战；不一定有唯一的答案，各种不同水平的学生都可以由浅人深地作出回答；解决它需伴以个人或小组的活动。 典型的原始问题：一些人认为婴儿有成人抱着坐在汽车里是很安全的，现在请你估计一下，在一切发生在恨短时问的撞车中，需要多大的力才能抱住婴儿？ 习题具有的特点是：不是对现象的描述，而是对现象高度的抽象；虽然也是文字的描述，但所有己知条件都已经给出，不需要学生自己去设置；凡是解题所需要的图像都已经画出，不需要学生自己画出；对学生来说是常规的，靠简单的模仿即可解决；少
