在物理教學中構建原始物理問題的必要性淺析

馮立峰 宿芳芳

摘 要：在物理教學中，物理概念的機械記憶、物理習題的重復練習、學習方式的單一化嚴重制約著中學生對于物理知識的深刻理解和熟練靈活應用.不論是中考還是高考，應試教育的發展都制約著中學生的創造力和思維開闊性，學生雖然考試水平越來越高，但是自身對于實際物理問題的延展性和思維創造力依舊欠缺，物理教學中的問題嚴重阻礙著學生的發展.本文從物理問題的構建出發，闡述物理教學中的原始物理問題，引入原始物理問題的實例，說明其作用與影響，表征在物理教學中構建原始物理問題的必要性.

關鍵詞：物理教學，原始物理問題，建構理論，教學策略

文章編號：1008-4134（2020）08-0006 ? ?中圖分類號：G633.7 ? ?文獻標識碼：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象.狹義上講，教育是教育者根據一定社會要求、社會環境和被教育者的實際情況的發展規律，對被教育的人進行的一項有計劃性的過程，在教育的過程中不僅使被教育者學習書面知識，還教給他們學習方法，培養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中的表現與分析

1.1 物理學在教育中的重要性

在教育飛速發展、日益重視的今天，物理學的重要性變得越來越明顯.從初中八年級開始，中學生第一次接觸物理，學習各種物理現象，雖然很多物理現象都見過，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，生活中很多現象都可以用物理知識來解釋，物理實際上是最貼近生活的一門學科，對于學生的日常生活而言，發生的物理現象其實并不陌生，生活中的種種現象都包含物理現象，蘊含物理知識.學習物理學可以引導人們對生活中的簡單物理現象進行分析，從理論聯系實際，對現象做出科學合理的解釋.物理學是與人類生產生活關系最為密切的科學，在現代物理教學中如何講解物理基本知識，培養學生的物理思維變得愈加重要，物理的學習不僅是基本物理概念物理習題的學習，更要舉一反三，注重教學過程中的物理思維、創新意識的培養，不僅重視學生知識的掌握，還要注意知識的理解和遷移應用，即創新思維的培養.物理知識從生活實際到高科技前沿，應用廣泛，學生要了解物理知識，認識物理規律，將所學的物理知識與社會實踐和生活實際結合起來，有自己的認識，因此在科教興國、教育越來越重要的今天，物理學的學習已經變得至關重要.

1.2 原始物理問題在物理教學中的表現

在物理學中所提及的原始物理問題，是指在大自然生產活動中客觀存在的，并且沒有做任何加工處理的物理問題，也可以稱作物理實際問題.主要包括原始物理現象，經典物理實驗，某些物理學家發現物理規律的物理故事等.

在原始物理現象方面，物理教學中小孔成像就是一個經典的例子，大約兩千四五百年以前，我國的學者墨子和他的學生，做了世界上第一個小孔成像的實驗，這個實驗中用一個帶有小孔的板遮擋在墻體與物之間，這時候，墻體上出現物體的倒像的現象，前后移動中間的木板，墻體上的像的大小也會隨之發生變化，他通過小孔成倒像的實驗現象，積極探究，終于發現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解釋.

在經典物理實驗上，伽利略的理想斜面實驗一直為后人所研究，為了研究自由落體運動，把斜面實驗做了合理外推.在研究自由落體實驗時他用不同重量的物體從同一高度自由落下，實驗現象表明：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，伽利略否定了亞里士多德的觀點.在斜面實驗中，伽利略進行了多次嘗試，他多次改變斜面的坡度，提出了自己的觀點：輕的物體和重的物體如果不計阻力的條件下，下落速度是相同的，即重力加速度的大小都是相同的.為了進一步探究和驗證落體實驗，由于直接實驗不易測量，伽利略重新設計了斜面實驗，斜面實驗中讓小球在同一高度的斜面滾下，記錄其時間，重復多次實驗測量其時間平均值，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，他發現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，不斷地重復之前的實驗步驟，獲得結論：小球的加速度和斜面的高度相關，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驗為后人研究落體運動做出了具體形象的解釋，也為之后此類物理實驗規律的研究提出了新的實驗方法-理想實驗模型，對物理規律的研究具有極大意義.

1.3 原始物理問題在物理教學中的重要性

原始物理問題本身就是比較貼近生活，源于生活，貼近實際的物理.因此，在學習物理知識、物理規律的時候，學生就需要通過教師的指導，利用生活中的例子學習物理規律.首先運用分析、綜合、抽象以及概括等科學方法將原始物理問題轉化為生活中的物理習題，從日常物理問題的層面解決問題，再運用假設、類比、等效模型以及近似等科學方法進一步深入探討物理問題.目前對于物理的學習，采用的仍然是物理習題考查方式，考試無法有效地考查學生所應具備的全部能力，比如學生的創新思維和動手能力，因此教育改革是當代教育發展方向的要求，用原始物理問題來取代物理習題，將學生的真正能力水平考查出來，發揮學生對于物理學習的主動性和思維的開闊性.中學物理教材中的物理概念、物理規律、物理習題只有在原始物理問題的引導下才能顯示出它的內在色彩與格調.通過原始物理問題的啟發開導，能夠在學生思維上形成一種物理概念，當學生解決生活中的實際物理問題時，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.學生進行創造性活動的時候，構建原始物理問題顯示出了極大意義，原始物理問題教學不僅能使學生學到物理知識，獲得科學方法，而且也能很好地培養學生的創新思維意識，開拓思維視野.

2 原始物理問題的國內外社會背景及研究現狀

2.1 當代傳統物理教學模式

傳統的物理教學模式長期以來總是生搬硬套，體現了以教師為中心的學習模式，教師講，學生聽，教師做，學生做.上課時教師講述物理概念、物理規律，期間并沒有引用一些激發學生興趣的手段，使本來就枯燥的物理知識更加單調乏味，學生上課學習效果不佳，知識和學習方法都沒有學到，導致考試成績不佳，久而久之學生就對物理失去了興趣.另外，當代傳統物理教學一個特點是應試教育，確切的說，應試教育指的是應用大量的題海戰術來提高成績，不過這種成績的提高，并不代表學生真正水平的提高，學生自己的思維開拓意識并沒有提高，這種應試教育不但提高不了學生的思考和學習能力，還會降低學生的思維開闊性，不能很好地處理實際物理問題，這種傳統的物理教學模式極大地限制了學生的思維，不能很好地培養學生自主探索思考的能力.

2.2 國外在物理教學中構建原始物理問題的社會背景及研究現狀

在國外，很多國家已經把原始物理問題應用于教學實踐中，在課堂上展現最基本的原始物理問題，激發學生興趣.趙凱華曾在《匈牙利普通高中物理教材中譯序》一書中寫道：“這套教材把重點放在培養學生正確的科學方法上，教導學生如何通過觀察和實驗積累經驗，在經驗事實的基礎上建立物理模型，用建立的物理模型解決實際問題，預言未知現象，用新的實驗現象檢驗這個物理模型的適用范圍，進一步修正物理模型.”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.

2.3 國內在物理教學中構建原始物理問題的社會背景及研究現狀

在國內，原始物理問題的研究也成為了教學研究中的熱點，原始物理模型教學是改革的需要，物理的學習并不是天馬行空想象出來的，學習者只有通過思維中建立物理模型，通過物理模型進一步學習物理知識，在建立物理模型的過程中，學生的物理思維也得到了很好的提高.國內一些教師也在積極探索構建原始物理教學課堂，積極努力改革嘗試，并取得了一定效果.現階段，對于原始物理問題的研究和探索，國內的研究隊伍還是比較單一.現階段，教育的課程改革已經不斷推進，課堂中不斷涌現原始物理問題的引入，原始物理問題的模型構建已經顯示出重要的教育價值，并不斷被教學隊伍所采用.

3 物理教學中構建原始物理問題的理論依據

3.1 構建原始物理問題中的建構主義

建構主義來源于認知加工學說，代表人物有維果斯基、皮亞杰和布魯納等.建構主義理論主要指學習者通過構建自己的知識體系，將知識、圖片、聲音等信息表征出來的一種學說理論.它主要強調知識的外在灌輸強化，利用原始物理問題來刺激學生的思維意識，建構他們的物理體系，從而達到學習物理知識的目的，構建原始物理問題方面包括建構主義學說的概念.

3.2 構建原始物理問題的理論淵源

楊振寧教授提出的“現象是物理學根源”的觀點很好地為構建原始物理問題提供了理論淵源，然而，物理教育觀點和物理教育理論的轉化也并非是一個簡單的過程，這需要思維的開闊性.筆者認為物理本就源于生活，在物理學習的過程中，不能一味地學習現代物理成就，物理概念、物理規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，還可以激發學生學習物理的興趣，從而提高物理的學習效率，達到提高物理教育的目的.

4 現代物理教學中構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象、經典物理實驗、某些物理學家發現物理規律的物理故事三方面.前文中，原始物理現象方面以小孔成像的物理現象說明，經典物理實驗用的是伽利略的理想斜面實驗，發現物理規律的物理故事列舉了牛頓和蘋果的故事.

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

經典物理實驗方面，伽利略的理想斜面實驗讓學生印象深刻，為了探究自由落體運動，更好地定量探究實驗規律，著名物理學家伽利略利用斜面實驗，讓小球在斜面上滾動，在實驗的過程中不斷增大斜面坡角，發現小球下落得越來越快，他將實驗數據定量記錄下來，通過觀察實驗現象，記錄并整理實驗數據，將物理現象物理規律進行合理外推，推出自由落體運動的規律，提出了重力加速度的概念.在現代教學中，教師運用小球斜面實驗的探究對于教學效果的提高具有顯著意義，斜面實驗的演示應用不僅增加了學生動手實踐測量計算的機會，還擺脫了原始的刻板物理教學模式，提高了學生學習興趣.另外，在探究實驗的過程中，合理外推、理想實驗模型的應用不僅是物理學習方法的進步，還很好地擴展了學生的思維開拓性，有利于提高學習效果.

對于某些物理學家發現物理規律的物理故事，中學時期學生已經接觸很多，在眾多的物理故事中，大家想到的會有很多，其中一個經典的例子就是牛頓與蘋果的故事，因為物理知識本來就是源于生活、貼近生活，學生只有從生活中發現物理，從而更好地學習物理、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回事，他通過蘋果下落的現象進行了思考，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現了萬有引力定律，通過牛頓對生活現象的思考，發現物理規律，他的這種樂于關注現實物理問題的精神也告訴學生物理源于生活，不要把物理神圣化，要在物理學習中聯系生活實際，從基本的物理生活現象中學習物理，認識物理現象，發現物理規律，從而更好地學習物理.

5 結束語

在物理的啟蒙學習中，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生從最基本的物理中學習物理知識，激發學習興趣，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象，親自動手參與物理經典實驗，了解物理趣味小故事，從中發掘物理規律，學習物理規律，從而提高學生的創造力，增加學生物理思維開闊性.因此，構建原始物理問題在物理教學中十分必要.

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（收稿日期：2020-02-15）