在物理教学中构建原始物理问题的必要性浅析

冯立峰 宿芳芳

摘 要：在物理教学中，物理概念的机械记忆、物理习题的重复练习、学习方式的单一化严重制约着中学生对于物理知识的深刻理解和熟练灵活应用.不论是中考还是高考，应试教育的发展都制约着中学生的创造力和思维开阔性，学生虽然考试水平越来越高，但是自身对于实际物理问题的延展性和思维创造力依旧欠缺，物理教学中的问题严重阻碍着学生的发展.本文从物理问题的构建出发，阐述物理教学中的原始物理问题，引入原始物理问题的实例，说明其作用与影响，表征在物理教学中构建原始物理问题的必要性.

关键词：物理教学，原始物理问题，建构理论，教学策略

文章编号：1008-4134（2020）08-0006    中图分类号：G633.7    文献标识码：B

教育的问题基本在于解决人类知识的传递和获取，从大体上来说，教育是人类社会特有的一种社会现象.狭义上讲，教育是教育者根据一定社会要求、社会环境和被教育者的实际情况的发展规律，对被教育的人进行的一项有计划性的过程，在教育的过程中不仅使被教育者学习书面知识，还教给他们学习方法，培养他们的价值观情感观，通过教育者的过程教育，被教育者得到一定的获取.

1 原始物理问题在物理教学中的表现与分析

1.1 物理学在教育中的重要性

在教育飞速发展、日益重视的今天，物理学的重要性变得越来越明显.从初中八年级开始，中学生第一次接触物理，学习各种物理现象，虽然很多物理现象都见过，但却不知道如何解释它们，更不知道如何用物理知识解释.其实，生活中很多现象都可以用物理知识来解释，物理实际上是最贴近生活的一门学科，对于学生的日常生活而言，发生的物理现象其实并不陌生，生活中的种种现象都包含物理现象，蕴含物理知识.学习物理学可以引导人们对生活中的简单物理现象进行分析，从理论联系实际，对现象做出科学合理的解释.物理学是与人类生产生活关系最为密切的科学，在现代物理教学中如何讲解物理基本知识，培养学生的物理思维变得愈加重要，物理的学习不仅是基本物理概念物理习题的学习，更要举一反三，注重教学过程中的物理思维、创新意识的培养，不仅重视学生知识的掌握，还要注意知识的理解和迁移应用，即创新思维的培养.物理知识从生活实际到高科技前沿，应用广泛，学生要了解物理知识，认识物理规律，将所学的物理知识与社会实践和生活实际结合起来，有自己的认识，因此在科教兴国、教育越来越重要的今天，物理学的学习已经变得至关重要.

1.2 原始物理问题在物理教学中的表现

在物理学中所提及的原始物理问题，是指在大自然生产活动中客观存在的，并且没有做任何加工处理的物理问题，也可以称作物理实际问题.主要包括原始物理现象，经典物理实验，某些物理学家发现物理规律的物理故事等.

在原始物理现象方面，物理教学中小孔成像就是一个经典的例子，大约两千四五百年以前，我国的学者墨子和他的学生，做了世界上第一个小孔成像的实验，这个实验中用一个带有小孔的板遮挡在墙体与物之间，这时候，墙体上出现物体的倒像的现象，前后移动中间的木板，墙体上的像的大小也会随之发生变化，他通过小孔成倒像的实验现象，积极探究，终于发现了光的直线传播原理，这是世界历史上第一次对光的直线传播作出科学解释.

在经典物理实验上，伽利略的理想斜面实验一直为后人所研究，为了研究自由落体运动，把斜面实验做了合理外推.在研究自由落体实验时他用不同重量的物体从同一高度自由落下，实验现象表明：它们几乎同时落地.之前人们接受亚里士多德的物体下落速度与物体重量成正比的观点，伽利略否定了亚里士多德的观点.在斜面实验中，伽利略进行了多次尝试，他多次改变斜面的坡度，提出了自己的观点：轻的物体和重的物体如果不计阻力的条件下，下落速度是相同的，即重力加速度的大小都是相同的.为了进一步探究和验证落体实验，由于直接实验不易测量，伽利略重新设计了斜面实验，斜面实验中让小球在同一高度的斜面滚下，记录其时间，重复多次实验测量其时间平均值，减小其误差，另外，在保证斜面高度不变的条件下，利用控制变量法改变小球的重量，他发现小球下落的时间是相同的，后来他改变斜面的倾角，使斜面的倾角增大，不断地重复之前的实验步骤，获得结论：小球的加速度和斜面的高度相关，斜面的高度越大，小球的加速度越大.于是，通过合理外推，轻重物体的自由落体加速度是相同的，也就是说重力加速度的大小是相同的.伽利略的理想斜面实验为后人研究落体运动做出了具体形象的解释，也为之后此类物理实验规律的研究提出了新的实验方法-理想实验模型，对物理规律的研究具有极大意义.

1.3 原始物理问题在物理教学中的重要性

原始物理问题本身就是比较贴近生活，源于生活，贴近实际的物理.因此，在学习物理知识、物理规律的时候，学生就需要通过教师的指导，利用生活中的例子学习物理规律.首先运用分析、综合、抽象以及概括等科学方法将原始物理问题转化为生活中的物理习题，从日常物理问题的层面解决问题，再运用假设、类比、等效模型以及近似等科学方法进一步深入探讨物理问题.目前对于物理的学习，采用的仍然是物理习题考查方式，考试无法有效地考查学生所应具备的全部能力，比如学生的创新思维和动手能力，因此教育改革是当代教育发展方向的要求，用原始物理問题来取代物理习题，将学生的真正能力水平考查出来，发挥学生对于物理学习的主动性和思维的开阔性.中学物理教材中的物理概念、物理规律、物理习题只有在原始物理问题的引导下才能显示出它的内在色彩与格调.通过原始物理问题的启发开导，能够在学生思维上形成一种物理概念，当学生解决生活中的实际物理问题时，各种各样解决物理问题的策略能够被迅速地检索，然后对照做过的题型，在大脑中预感下一个步骤，回忆各种题型思维对照参考将问题解决并延申思考.学生进行创造性活动的时候，构建原始物理问题显示出了极大意义，原始物理问题教学不仅能使学生学到物理知识，获得科学方法，而且也能很好地培养学生的创新思维意识，开拓思维视野.

2 原始物理问题的国内外社会背景及研究现状

2.1 当代传统物理教学模式

传统的物理教学模式长期以来总是生搬硬套，体现了以教师为中心的学习模式，教师讲，学生听，教师做，学生做.上课时教师讲述物理概念、物理规律，期间并没有引用一些激发学生兴趣的手段，使本來就枯燥的物理知识更加单调乏味，学生上课学习效果不佳，知识和学习方法都没有学到，导致考试成绩不佳，久而久之学生就对物理失去了兴趣.另外，当代传统物理教学一个特点是应试教育，确切的说，应试教育指的是应用大量的题海战术来提高成绩，不过这种成绩的提高，并不代表学生真正水平的提高，学生自己的思维开拓意识并没有提高，这种应试教育不但提高不了学生的思考和学习能力，还会降低学生的思维开阔性，不能很好地处理实际物理问题，这种传统的物理教学模式极大地限制了学生的思维，不能很好地培养学生自主探索思考的能力.

2.2 国外在物理教学中构建原始物理问题的社会背景及研究现状

在国外，很多国家已经把原始物理问题应用于教学实践中，在课堂上展现最基本的原始物理问题，激发学生兴趣.赵凯华曾在《匈牙利普通高中物理教材中译序》一书中写道：“这套教材把重点放在培养学生正确的科学方法上，教导学生如何通过观察和实验积累经验，在经验事实的基础上建立物理模型，用建立的物理模型解决实际问题，预言未知现象，用新的实验现象检验这个物理模型的适用范围，进一步修正物理模型.”通过他的这段讲话，我们可以看出匈牙利非常重视物理模型的教学.

2.3 国内在物理教学中构建原始物理问题的社会背景及研究现状

在国内，原始物理问题的研究也成为了教学研究中的热点，原始物理模型教学是改革的需要，物理的学习并不是天马行空想象出来的，学习者只有通过思维中建立物理模型，通过物理模型进一步学习物理知识，在建立物理模型的过程中，学生的物理思维也得到了很好的提高.国内一些教师也在积极探索构建原始物理教学课堂，积极努力改革尝试，并取得了一定效果.现阶段，对于原始物理问题的研究和探索，国内的研究队伍还是比较单一.现阶段，教育的课程改革已经不断推进，课堂中不断涌现原始物理问题的引入，原始物理问题的模型构建已经显示出重要的教育价值，并不断被教学队伍所采用.

3 物理教学中构建原始物理问题的理论依据

3.1 构建原始物理问题中的建构主义

建构主义来源于认知加工学说，代表人物有维果斯基、皮亚杰和布鲁纳等.建构主义理论主要指学习者通过构建自己的知识体系，将知识、图片、声音等信息表征出来的一种学说理论.它主要强调知识的外在灌输强化，利用原始物理问题来刺激学生的思维意识，建构他们的物理体系，从而达到学习物理知识的目的，构建原始物理问题方面包括建构主义学说的概念.

3.2 构建原始物理问题的理论渊源

杨振宁教授提出的“现象是物理学根源”的观点很好地为构建原始物理问题提供了理论渊源，然而，物理教育观点和物理教育理论的转化也并非是一个简单的过程，这需要思维的开阔性.笔者认为物理本就源于生活，在物理学习的过程中，不能一味地学习现代物理成就，物理概念、物理规律显得太过单一乏味，无法理解，原始物理问题的引入不仅可以还原物理本身，还可以激发学生学习物理的兴趣，从而提高物理的学习效率，达到提高物理教育的目的.

4 现代物理教学中构建原始物理问题的几个例子及其意义

原始物理问题包括原始物理现象、经典物理实验、某些物理学家发现物理规律的物理故事三方面.前文中，原始物理现象方面以小孔成像的物理现象说明，经典物理实验用的是伽利略的理想斜面实验，发现物理规律的物理故事列举了牛顿和苹果的故事.

原始物理现象方面，中学物理中应用了很多例子，这些例子大同小异，它们都是通过一些经典的物理现象启发学生思维，从而达到教授学生物理知识的目的，在中学物理中小孔成像的倒像现象，很好地表现了物理规律，现象的清晰表现，让学生有了直观感受.这个实验是我国学者墨子和学生做的世界上第一个小孔成倒像的实验，实验中需要实验者用一个带小孔的板遮挡在墙体和物体之间，这时我们会发现在墙体上出现了一个物体的倒立的影像，小孔、物体、倒像在一条直线上.通过物理实验的直观展现，不仅给学生以视觉的直观感受，还科学地解释了物理现象，让学生很好地学习直线传播定律，增加了学习兴趣，深刻了学习印象，提高了学生的学习积极性和学习效果.

经典物理实验方面，伽利略的理想斜面实验让学生印象深刻，为了探究自由落体运动，更好地定量探究实验规律，著名物理学家伽利略利用斜面实验，让小球在斜面上滚动，在实验的过程中不断增大斜面坡角，发现小球下落得越来越快，他将实验数据定量记录下来，通过观察实验现象，记录并整理实验数据，将物理现象物理规律进行合理外推，推出自由落体运动的规律，提出了重力加速度的概念.在现代教学中，教师运用小球斜面实验的探究对于教学效果的提高具有显著意义，斜面实验的演示应用不仅增加了学生动手实践测量计算的机会，还摆脱了原始的刻板物理教学模式，提高了学生学习兴趣.另外，在探究实验的过程中，合理外推、理想实验模型的应用不仅是物理学习方法的进步，还很好地扩展了学生的思维开拓性，有利于提高学习效果.

对于某些物理学家发现物理规律的物理故事，中学时期学生已经接触很多，在众多的物理故事中，大家想到的会有很多，其中一个经典的例子就是牛顿与苹果的故事，因为物理知识本来就是源于生活、贴近生活，学生只有从生活中发现物理，从而更好地学习物理、理解物理.牛顿和苹果的故事之所以为后人所熟记，正是源于它的生活性.有一天牛顿在树下乘凉，忽然一个苹果掉了下来，砸到了他，牛顿没有像其他人一样把这件事情不当回事，他通过苹果下落的现象进行了思考，苹果为什么下落而不是上升呢？牛顿最后通过深入的探究和思考发现了万有引力定律，通过牛顿对生活现象的思考，发现物理规律，他的这种乐于关注现实物理问题的精神也告诉学生物理源于生活，不要把物理神圣化，要在物理学习中联系生活实际，从基本的物理生活现象中学习物理，认识物理现象，发现物理规律，从而更好地学习物理.

5 结束语

在物理的启蒙学习中，原始物理问题建立的研究给物理教育带来了很大的启示，原始物理问题的引入和研究不仅可以让学生从最基本的物理中学习物理知识，激发学习兴趣，提高物理思维，还可以从简到繁，从原始物理问题中直视物理现象，亲自动手参与物理经典实验，了解物理趣味小故事，从中发掘物理规律，学习物理规律，从而提高学生的创造力，增加学生物理思维开阔性.因此，构建原始物理问题在物理教学中十分必要.

参考文献：

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（收稿日期：2020-02-15）