原始物理問題的研究.doc

原始物理問題的研究摘要 一直以來，物理習(xí)題在中學(xué)物理教學(xué)中占據(jù)著重要的地位，但即使會做了量的物理習(xí)題，當實際面臨問題時仍然束手無策。我們認為，這一切問題的根源在于物理習(xí)題本身有高度抽象和脫離實際。 針對這一普遍現(xiàn)象，我國教育研究工作者積極進行了探索，在借鑒國外的一些教育思想的基礎(chǔ)上，提出了原始物理教學(xué)，并認為這為我國基礎(chǔ)教育課程改革提供了很好的一個突破口。本文共分為三個部分，第一部分首先介紹了本論文問題的提出背景，本論文基于楊振寧“現(xiàn)象是物理學(xué)的根源”的觀點以及前人的研究成果提出，然后對論文研究中涉及到的相關(guān)概念進行了界定。第二部理論探討，首先對原始物理問題與傳統(tǒng)習(xí)題進行了比較，然后分別從教育學(xué)、心理學(xué)和生態(tài)學(xué)給出了原始物理問題研究的理論基礎(chǔ)。 第三部分主要給出了原始物理問題的幾個教育價值。 關(guān)鍵詞：原始物理問題，理論探討，教育價值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 physical 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 basic 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 compare 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: original physical problem, theoretic discussion, education values 一、提出問題自從引入物理學(xué)以來，我國在物理學(xué)方面取得了極大的成就，但是還存在很多不足。其中之一便是，新中國成立以來，我國在自然科學(xué)方面還不曾獲得諾貝爾獎 。問題不僅在于歷史根源和經(jīng)濟基礎(chǔ)，還有一個重要的原因就是我們的教育思想和教育方法的落后。 怎樣改變傳統(tǒng)的物理教育方法呢？楊振寧先生認為：“這涉及整個個社會風(fēng)氣，因而是件困難的事。這件事如果做成功，也是一種革命這是個比在一門學(xué)問里面創(chuàng)造新的學(xué)問還要難得多的事。”楊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的重要價值和意義。我國物理教育的有效性如何？楊振寧認為：“中國過去幾十年念物理的養(yǎng)成了念死書的習(xí)慣。整個社會環(huán)境、家長的態(tài)度、報紙的宣傳都一貫向這個方向引導(dǎo)。其結(jié)果是培養(yǎng)了許多非常努力，訓(xùn)練得很好，知識非常扎實的學(xué)生，可是他們的知識是片面的，而且傾向于向死的方向走。這是很有害的?！睘槭裁粗袊鴮W(xué)物理的學(xué)生都養(yǎng)成了念死書的習(xí)慣？楊振寧分別從教學(xué)方法和學(xué)習(xí)方法兩個方面進行了深入分析。 對于我國的物理教學(xué)方法，楊振寧指出：“中國現(xiàn)在的教學(xué)方法，同我在西南聯(lián)大時仍是一樣的，要求學(xué)生樣樣學(xué)，而且教的很多、很細，是一種填鴨式的教學(xué)方法。這種方法教出來的學(xué)生，到美國去，考試時一比較，馬上就能讓美國學(xué)生輸?shù)靡凰?。但是，這種教學(xué)方法的最大弊病在于，它把一個年輕人維持在小孩子的狀態(tài)，老師要他怎么學(xué)，他就怎么學(xué)?！?對于我國學(xué)生學(xué)習(xí)物理的方法，楊振寧同樣提出了尖銳的批評：“美國學(xué)物理的方法與中國學(xué)物理的方法不一樣。中國學(xué)物理的方法是演繹法，先有許多定理，然后進行推演；美國對物理的了解是從現(xiàn)象出發(fā)，倒過來的，物理定理是從現(xiàn)象歸納出來的，是歸納法。演繹法是學(xué)考試的人用的方法，歸納法是做學(xué)問用的辦法?！背霈F(xiàn)這種現(xiàn)象的原因何在？楊振寧認為：“很多學(xué)生在物理學(xué)習(xí)中形成一種印象，以為物理學(xué)就是一些演算。演算是物理學(xué)的一部分，但不是最重要的部分，物理學(xué)最重要的部分是與現(xiàn)象有關(guān)的。絕大部分物理學(xué)是從現(xiàn)象中來的，現(xiàn)象是物理學(xué)的根源。一個人不與現(xiàn)象接觸不一定不能做重要的工作，但是他容易誤入形式主義的歧途；他對物理學(xué)的了解不會是切中要害的。”楊振寧關(guān)于“現(xiàn)象是物理學(xué)根源”的觀點可謂單刀直入，切中要害。他以自己深厚的物理學(xué)養(yǎng)，啟人心智，指點迷津。然而，把這種抽象的物理教育思想轉(zhuǎn)變?yōu)榭刹僮鞯奈锢斫逃绞揭膊⒎鞘且患唵蔚氖虑?，還需要創(chuàng)造性的工作。從楊振寧的基本思想出發(fā)，我們認為，在物理教育中，與演算對應(yīng)的具有可操作性的物理教育方式是物理習(xí)題教學(xué)，而與物理現(xiàn)象對應(yīng)的具有可操作性的物理教育方式則應(yīng)當是原始物理問題教學(xué)。然而，在目前我國的中學(xué)物理教學(xué)中，學(xué)生對學(xué)習(xí)的新知識的鞏固和應(yīng)用主要是以物理習(xí)題的形式進行的，在這個過程中，學(xué)生的做題能力可能得到了提高，但當面對生活中的實際問題時卻束手無策，不能將所學(xué)物理知識靈活運用。舉個簡單的例子，讀完高中，學(xué)了那么多的電路知識，可很多學(xué)生在日常生活中還不知道怎么接保險絲，不會使用電筆區(qū)分零線和火線。造成這種現(xiàn)象的原因可能是多方面的，但最主要的原因是傳統(tǒng)的習(xí)題訓(xùn)練已經(jīng)有了抽象而成的物理模型，學(xué)生只需要依葫蘆畫瓢，生搬硬套公式和定理就可以得到正確的答案，只實現(xiàn)了學(xué)生完整思維訓(xùn)練的一部分，顯然對于學(xué)生日后的發(fā)展和創(chuàng)新活動是非常不利的。在科學(xué)教育中引入習(xí)題的初衷是鞏固和加深學(xué)生學(xué)習(xí)的知識，考察學(xué)生掌握知識的水平，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用知識解決問題的能力。物理高考命題委員會認為：“做題是非常重要的。我們主張要做題，但并不贊成搞題海戰(zhàn)。因為題海戰(zhàn)盲目追求解題的數(shù)量，不重視解題的質(zhì)量，使學(xué)生根本來不及對習(xí)題以及與習(xí)題有關(guān)的問題進行思考?！逼鋵?，即使是重視解題質(zhì)量的做題也很難有效培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力。每一道習(xí)題都是從原始問題抽象而來，已經(jīng)把原始問題的一些次要細節(jié)、非本質(zhì)的聯(lián)系舍去，沒有科學(xué)現(xiàn)象與事實作為背景，甚至完全脫離科學(xué)現(xiàn)象，即學(xué)生思維的一部分已經(jīng)被習(xí)題編制人員“越俎代庖”地完成了。同時，習(xí)題教學(xué)還存在著模式化傾向，缺乏科學(xué)思想的分析，太重視程序與計算、熟練與技巧。因此，在一定意義上說，我國學(xué)生創(chuàng)造能力的匱乏是習(xí)題教學(xué)的直接后果。事實上，科學(xué)最重要的部分是與現(xiàn)象有關(guān)的，現(xiàn)象是科學(xué)的根源。從這個基本思想出發(fā)，我們認為：解決我國物理教育低效能的根本措施就是要在物理教育中打破習(xí)題教學(xué)一統(tǒng)天下的傳統(tǒng)局面，通過引進原始物理問題教學(xué)來逐步彌補物理習(xí)題教學(xué)的不足，從而達到提高物理教育效能的目的。所謂原始物理問題，也可以稱作實際問題，指自然界及生活、生產(chǎn)、科研中客觀存在的、未被加工的物理問題。而物理習(xí)題則指從實際問題中經(jīng)過分解、簡化、抽象，經(jīng)人加工出來的物理問題。兩者的關(guān)系如圖 1 所示，因而同物理習(xí)題相比，原始物理問題具有客觀真實性、生態(tài)性、隱蔽性、遷移性和開放性等特點。 值得注意的是，長期以來，我國的物理教育基本上局限在如圖所示的虛線框內(nèi)。因此，傳統(tǒng)的物理教學(xué)就在原始物理問題與物習(xí)題之間形成了一條鴻溝，致使很多學(xué)生只知道根據(jù)已知條件去解題，遇到實際問題就束手無策物理現(xiàn)象原始問題物物理理結(jié)結(jié)論論描述抽象、設(shè)置物理量演算、推導(dǎo)物理習(xí)題結(jié)論演算推導(dǎo)圖1 原始物理問題與抽象習(xí)題的關(guān)系 學(xué)生要解決原始物理問題，首先要通過分析把實際問題得到物理原型，然后把物理原型抽象成物理模型，再進行解答，這樣就比物理習(xí)題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這兩步。然而這兩步對學(xué)生思維品質(zhì)的培養(yǎng)卻是至關(guān)重要的，因為原始問題與什么物理知識發(fā)生聯(lián)系，應(yīng)該應(yīng)用什么物理概念和規(guī)律，采用什么物理模型來解決不是一目了然的，需要學(xué)生對問題條件及其相互關(guān)系進行綜合考慮，深化、活化對物理概念、規(guī)律的理解，進行概括和抽象，推理和聯(lián)想，并將已經(jīng)掌握的知識和方法進行有效遷移，才能解決原始問題。 原始物理問題的理論探討 2002 年以來，首都師范大學(xué)物理系邢紅軍系統(tǒng)地對原始問題做了深入細致的研究，他積極借鑒自然科學(xué)研究的最新成果，認真汲取科學(xué)家對科學(xué)教育的各種觀點和論述，緊密結(jié)合心理學(xué)和教育學(xué)的理論，在課程教材教法和中國教育學(xué)刊上發(fā)表了多篇關(guān)于原始問題的論文，就原始問題的理論構(gòu)建、定義、性質(zhì)、特點、教育價值、教育功能和原始問題教學(xué)方式等內(nèi)容進行了全面地論述，系統(tǒng)地建立了原始問題理論，并為其發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)。 1. 原始物理問題與習(xí)題的區(qū)別 邢紅軍認為，原始問題是指自然界及社會生活。生產(chǎn)中客觀存在肩夠反映科學(xué)概念、規(guī)律本質(zhì)且未被加工的典型科學(xué)現(xiàn)象和事實。習(xí)題則是把現(xiàn)象進行抽象、簡化、分解，經(jīng)人為加工出來的練習(xí)作業(yè)。 他從問題呈現(xiàn)形式。學(xué)生解答中的情感和思維。解答方式和答案的開放性等方面，確定了原始問題的特點：是對現(xiàn)象的描述，沒有對現(xiàn)象作任何程度的抽象；基本是文字的描述，通常沒有任何己知條件，其中隱含的變量、常量等需要學(xué)生自己去設(shè)置；沒有任何示意圖，解決問題所需要的圖像需要學(xué)生自己畫出；對學(xué)生來說不是常規(guī)的月娟靠簡單的模仿來解決；來自真實生活情境；具有趣味和魁力，能引起學(xué)生的思考和向?qū)W生提出智力挑戰(zhàn)；不一定有唯一的答案，各種不同水平的學(xué)生都可以由淺人深地作出回答；解決它需伴以個人或小組的活動。 典型的原始問題：一些人認為嬰兒有成人抱著坐在汽車里是很安全的，現(xiàn)在請你估計一下，在一切發(fā)生在恨短時問的撞車中，需要多大的力才能抱住嬰兒？ 習(xí)題具有的特點是：不是對現(xiàn)象的描述，而是對現(xiàn)象高度的抽象；雖然也是文字的描述，但所有己知條件都已經(jīng)給出，不需要學(xué)生自己去設(shè)置；凡是解題所需要的圖像都已經(jīng)畫出，不需要學(xué)生自己畫出；對學(xué)生來說是常規(guī)的，靠簡單的模仿即可解決；少部分來自真實生活情境，大部分沒有真實生活情境；缺乏趣味和魁力，主要用來訓(xùn)練學(xué)生掌握知識；有唯一的答案；個人解決，不需要小組活動。 典型的習(xí)題：嬰兒由成人抱著坐在汽車里也是很不安全的。請計算：在一切發(fā)生在 0l 秒的撞車中，若撞車前車速為 60 千米/時，那么你需要多大的力才能抱住個 10 千克的嬰兒？ 2. 原始物理問題的理論基礎(chǔ) 在物理教育中發(fā)展學(xué)生的能力，始終是物理教育理論和實踐的一個重要問題。如何正確地認識和處理這個問題，越來越引起人們的關(guān)注，并把它置于物理教育教學(xué)改革的核心地位。然而，在發(fā)展學(xué)生的能力問題上，仍然還有一個基本問題至今未能得到很好解決，這就是知識傳授與能力培養(yǎng)之間的矛盾。這個問題對于能力的培養(yǎng)具有重要的作用，因此，在一定程度上影響了教學(xué)的發(fā)展。 最早提出這個問題的是美國教育家杜威。杜威一向反對將專家編寫的以完整邏輯體系為表現(xiàn)形式的教材作為教育的起點，認為必須以學(xué)生個人的直接經(jīng)驗為起點，因此，他主張以“教材心理化”來解決此問題。這就需要把各門學(xué)科的教材和知識恢復(fù)到原來的經(jīng)驗，恢復(fù)到它所被抽象出來的原來的經(jīng)驗。這種心理化就是把間接經(jīng)驗轉(zhuǎn)化為直接經(jīng)驗，即直接經(jīng)驗化，這個過程實際上就是杜威反復(fù)強調(diào)的經(jīng)驗組織原則。 我們認為，杜威關(guān)于“把知識恢復(fù)到它所被抽象出來的原來經(jīng)驗”的觀點有著重要的理論價值，它啟示我們：完全由經(jīng)過抽象的系統(tǒng)間接經(jīng)驗所構(gòu)成的傳統(tǒng)課程和教材對于學(xué)生獲取知識是有效的，但對于學(xué)生能力的培養(yǎng)卻常常不令人滿意。然而，完全采用直接經(jīng)驗來進行教學(xué)亦會產(chǎn)生新的弊端。也就是說，經(jīng)驗的恢復(fù)是必要的，但需要應(yīng)用于恰當?shù)臅r機和場合。在這一問題上，皮亞杰的建構(gòu)主義理論可以給我們新的啟示。皮亞杰認為，認知發(fā)展是一個主體的自我建構(gòu)過程，皮亞杰所謂的“建構(gòu)”，即結(jié)構(gòu)(圖式)建造之意。而這種建造的本質(zhì)即歸結(jié)為主客體之間的相互作用。按照這一理論，皮亞杰把認知的內(nèi)向發(fā)展稱為內(nèi)化建構(gòu)，而把外向發(fā)展稱為外化建構(gòu)，兩者合稱雙重建構(gòu)。內(nèi)化建構(gòu)是把知識結(jié)構(gòu)從外部層次、外部平面投射到主體的內(nèi)部層次、內(nèi)部平面上去，如實物運算內(nèi)化為概念運算。外化建構(gòu)則是把主體內(nèi)部的圖式投射到外部層次、外部平面上去，如運用所學(xué)知識進行因果解釋，并將根據(jù)這種因果解釋作出的技術(shù)設(shè)計外化為實際的技術(shù)創(chuàng)造等。從皮亞杰的雙重建構(gòu)理論出發(fā)，我們認為，在實際的物理教育中，教師向?qū)W生傳授大量經(jīng)過抽象的系統(tǒng)間接經(jīng)驗過程，本質(zhì)上是一個認知的內(nèi)化建構(gòu)過程。而我們目前的物理教育，已經(jīng)在相當程度上對內(nèi)化建構(gòu)給予了足夠的重視。因此，我國的教師都習(xí)慣于把知識組織得井井有條，對課程內(nèi)容的每個細節(jié)作詳盡的解說，對學(xué)生可能發(fā)生的誤解逐條予以告誡，把所教內(nèi)容都“講深講透”，不給學(xué)生課后留下疑難。學(xué)生的聽課、做題、考試等環(huán)節(jié)都是圍繞著內(nèi)化建構(gòu)而展開的，而外化建構(gòu)卻基本上被忽視了。外化建構(gòu)是學(xué)生把在課堂上所學(xué)知識用來解決物理問題的過程。應(yīng)當明確指出，學(xué)生解答物理習(xí)題的過程并不是認知的外化建構(gòu)過程，而是認知的內(nèi)化建構(gòu)過程。對此，楊振寧指出：“僅僅讀很多的書，從老師那里學(xué)到很多知識，做很多習(xí)題，只能說是訓(xùn)練獨立思考能力的一半。而另一半的方法是復(fù)雜的，不是每個學(xué)生都能采納同樣的建議或勸告，這個方法要靠自己去摸索?！憋@然，楊振寧所說的前者是指認知的內(nèi)化建構(gòu)，而后者即指認知的外化建構(gòu)。我國教育缺乏對學(xué)生認知外化建構(gòu)的重視是歷史上一直存在的問題，而尤為嚴重的是，這樣造成的問題，在中小學(xué)教育完成后的一段時間內(nèi)還不能顯現(xiàn)出來。到研究生期間，創(chuàng)造性能力問題才明顯暴露出來。對此，美國華盛頓大學(xué)的饒毅教授從中西方比較教育的角度評價道：“到國外留學(xué)的研究生，很多在創(chuàng)新能力方面有明顯不足，常常是只能在別人指導(dǎo)下做研究而不能獨立工作或領(lǐng)導(dǎo)一個實驗室開創(chuàng)自己的方向和領(lǐng)域。也就是說，由中國中小學(xué)教育提倡、培養(yǎng)和選拔出來的好學(xué)生的思維習(xí)慣和行為模式到進入科學(xué)研究前沿時，就暴露出很大問題?！币虼?，在物理教育中加強學(xué)生認知的外化建構(gòu)訓(xùn)練，其意義是深遠的。在物理教育中提出原始物理問題理論建構(gòu)的理由還在于，20 世紀 80 年代西方學(xué)術(shù)界興起的生態(tài)學(xué)運動(ecological movement)對于物理教育產(chǎn)生了不可忽視的影響。生態(tài)學(xué)是 19 世紀末在生物科學(xué)中成長起來的一門科學(xué)，它的研究對象是生物個體、種群、群落和生態(tài)系統(tǒng)。其研究任務(wù)是探索有機體與環(huán)境之間相互作用的規(guī)律及機理，研究生物的生存條件以及生物與其生存環(huán)境之間的相互關(guān)系。在研究方法上，生態(tài)學(xué)家一般采用描述性分析方法，即先對現(xiàn)象進行描述，而后再作分析。在物理教育中強調(diào)生態(tài)性，乃是源于物理習(xí)題教學(xué)模式固有的局限性。我們知道，物理習(xí)題教學(xué)模式具有許多明顯優(yōu)點。然而，隨著物理教育研究的深入，物理習(xí)題教學(xué)模式固有的缺陷即人為性日益暴露出來。由于物理習(xí)題情景是人為設(shè)置且條件控制嚴格，因而使物理教育情景的真實性受到破壞，使學(xué)生在解決物理習(xí)題時的認知心理及行為表現(xiàn)與解決實際物理問題時的認知心理及行為表現(xiàn)相去甚遠。這樣，就削弱了物理教育特有的教育價值并最終導(dǎo)致了物理教育的低效能。 總之，原始物理問題教學(xué)使物理教育從純粹的知識傳授模式中走出來，進入物理知識傳授與應(yīng)用相結(jié)合的新階段，這使得物理教育更加符合其培養(yǎng)目標。它拓展了人們的物理教育視野，拓寬了物理教育的范疇，進一步增進了人們對于物理教育本質(zhì)的理解與認識，從而有助于真正實現(xiàn)物理教育的目的。邢紅軍教授對原始物理問題進行了更深入的研究，從物理學(xué)、心理學(xué)和教育學(xué)找到了依據(jù)，建立并夯實了原始物理問題的理論根基。楊振寧認為：“演算是物理學(xué)的一部分，但不是最重要的部分，物理學(xué)最重要的部分是與現(xiàn)象有關(guān)的。絕大部分物理學(xué)是 從現(xiàn)象中來的，現(xiàn)象是物理學(xué)的根源?！睈垡蛩固沟目茖W(xué)思維過程理論認為，科學(xué)思維的開始和終結(jié)都是超邏輯（直覺）思維，只有中間過程是邏輯思維。純粹的邏輯不能給我們?nèi)魏侮P(guān)于經(jīng)驗世界的知識；一切關(guān)于實在的知識，都是從經(jīng)驗開始又終結(jié)于經(jīng)驗。教育生態(tài)學(xué)強調(diào)在真實、自然情境中研究教育規(guī)律以及學(xué)生的心理活動規(guī)律，強調(diào)提高教育活動的可應(yīng)用性和普遍適用性，建立合理的教育生態(tài)環(huán)境，提高教育的效益，促進人才迅速成長和發(fā)展。習(xí)題教學(xué)沒有給學(xué)生提供真實的問題情境，不僅導(dǎo)致科學(xué)思維和直覺思維的缺失，而且削弱了科學(xué)教育特有的教育價值，難以揭示真實、自然條件下的科學(xué)教育規(guī)律。彌補這些缺陷需要引入自然。真實科學(xué)環(huán)境下的原始物理問題教學(xué)與物理現(xiàn)象對應(yīng)，它既能夠強調(diào)推導(dǎo)、演算而不降低知識傳授效率，又能夠在真實情景中進行探究而提高學(xué)生能力，物理教育應(yīng)當“以習(xí)題教學(xué)為基礎(chǔ)，以原始物理問題解決為深化”。 三、原始物理問題的教育價值 在物理教育中運用原始物理問題進行教學(xué)，具有以下價值。 契合學(xué)生的直接經(jīng)驗與間接經(jīng)驗現(xiàn)代教學(xué)論認為,教學(xué)過程中必須處理好學(xué)生獲取直接經(jīng)驗與獲取間接經(jīng)驗的關(guān)系,防止出現(xiàn)忽視系統(tǒng)知識傳授或忽視直接經(jīng)驗積累的傾向。而在傳統(tǒng)的物理教學(xué)過程中,往往只強調(diào)了第一部分圖l中所示的虛線部分,這的確促進了學(xué)生間接經(jīng)驗的積累,但卻略去了由實際問題到抽象問題的過程,而該過程對于學(xué)生直接經(jīng)驗的獲取,恰恰是至關(guān)重要的。因為原始物理問題與物理習(xí)題的最大區(qū)別在于:原始物理問題的呈現(xiàn)形式是對物理情景的描述,沒有物理習(xí)題中常常有的已知量、未知量,需要學(xué)生自己去抽象,自己去設(shè)置。因此,從本質(zhì)上說,物理習(xí)題教學(xué)是學(xué)生運用間接經(jīng)驗知識解決間接經(jīng)驗問題,而原始物理問題教學(xué)則是學(xué)生運用間接經(jīng)驗知識解決直接經(jīng)驗問題。比如,在有日光燈的房間里開、關(guān)電風(fēng)扇時,其扇葉看起來有時是靜止的,有時是正向轉(zhuǎn)動或反向轉(zhuǎn)動的。如何來解釋這一現(xiàn)象? 原來,由于日光燈是一個頻閃光源,當其通以頻率為50赫茲的交流電時,每秒亮100次,暗10。次。對于普通的三扇葉電扇,在光亮的瞬間我們看到扇葉位于某一位置,等到下次光再亮?xí)r,如果扇葉恰好轉(zhuǎn)過1200或其整數(shù)倍,由于三片扇葉的外觀一樣,則我們看到的位置也就和上次光亮?xí)r一樣,所以看起來扇葉靜止。如果在兩次連續(xù)光亮的時間內(nèi)扇葉所轉(zhuǎn)過的角度比1200稍小或稍大,就會看到扇葉反向或順向轉(zhuǎn)動。顯然,這樣的原始物理問題就較好地體現(xiàn)了契合學(xué)生的直接經(jīng)驗和間接經(jīng)驗的作用。2.原始物理問題能夠促進科學(xué)方法教育 原始物理問題為科學(xué)方法教育搭建了一個理想的“平臺”，能夠促進科學(xué)方法教育。在原始物理問題教學(xué)中，學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，首先運用分析。綜合、抽象、概括等科學(xué)方法將原始物理問題轉(zhuǎn)化為物理習(xí)題，然后再運用假設(shè)。類比、等效模型、近似等科學(xué)方法去進一步解決問題。通過對科學(xué)方法的不斷了解、積累和熟練，不僅能使學(xué)生形成一種借助于科學(xué)方法獲取物理知識的心理定勢，還可以使學(xué)生產(chǎn)生一種對問題的敏感性，并能夠用科學(xué)方法迅速地抓住問題的要害，找出解決問題的途徑。這樣以來，“學(xué)生在解決實際問題時，能夠迅速檢索各種各樣的方法而無須對照過去，在處理前一個步驟時就能在大腦中預(yù)感下一個步驟。即使學(xué)生在進行創(chuàng)造性活動時，也能憑直覺而非經(jīng)驗探索到正確的解決途徑”。例如，中國青年報1990年12月25日報道了我國前往南極的科學(xué)考察船“極地號”上發(fā)來的專電-“極地號啟動減搖裝置慢速航行”。報道稱:“隨著西風(fēng)帶的離去,船體擺動愈發(fā)劇烈,船體橫搖已達15“,最高達270為了減小船體搖動,船上已采取了新的減搖措施,為此航速已減至10節(jié)?！痹鯓觼斫鉀Q這樣一個原始物理問題?按照由特殊到一般的認識規(guī)律,先來看兩種特殊情況。(a)船的速度方向和波浪傳播的方向在同一直線上;(b)船的速度方向和波浪傳播的方向垂直。(a)設(shè)船的速度為,波浪的速度為,則波浪相對船的速度,式中正方向與相同。波長相對運動著的船不變,故波浪相對船的頻率(b)此時波浪相對船的速度,波速是波的傳播速度,在垂直其傳播方向上觀察,觀察者的運動不影響結(jié)果,故,波浪相對船的頻率任意方向的速度總可以分解成a和b兩種情況,由此可以得到一般結(jié)果。當船以速度u與波浪傳播方向成角航行時,輪船受到波浪沖擊力的頻率為輪船在海里航行時,要盡量避免與輪船搖擺的固有頻率接近,以免發(fā)生共振。而后者一般是確定的,因此,人們往往通過改變輪船的航向和速度以達到使兩者遠離的目的。研究一下上述原始物理問題的解決過程,我們不難發(fā)現(xiàn)其中運用了物理模型的方法。而在物理模型建立中,又使用了歸納推理的科學(xué)方法。所以,通過對原始物理問題的不斷了解、積累和熟悉,就能使學(xué)生形成一種借助于科學(xué)方法獲取科學(xué)知識的心理定勢。這樣,學(xué)生就能夠以快捷的速度去獲取知識,進而通過在頭腦中形成認知結(jié)構(gòu),深刻地領(lǐng)會和掌握知識,牢固地記住知識。還可以使學(xué)生產(chǎn)生一種對問題的敏感性,并能夠用科學(xué)方法迅速地抓住問題的要害,找出解決問題的途徑。 3.原始物理問題教學(xué)能夠較好的培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維 傳統(tǒng)的物理習(xí)題教學(xué),往往與物理現(xiàn)象相脫離,使學(xué)生處在模型和模塊的包圍之中,滿腦子的小球、輕桿、木塊、斜面,卻往往不問其生活源頭,感受不到物理現(xiàn)象真實與鮮活的一面,久而久之便栓桔了創(chuàng)造性思維的發(fā)展。而原始物理問題由于具有生態(tài)性和開放性等特點,就決定了原始物理問題的解決過程必然是探索和創(chuàng)造的過程。面對一個信息龐雜、客觀真實的原始物理問題,學(xué)生找不到可以拿來仿效的原型,也沒有既成的經(jīng)驗可以作為指導(dǎo),只能通過獨立思考,不斷嘗試,對問題進行探索。當學(xué)生遠離他們熟悉的物理習(xí)題后,他們的思維將脫離線性的平衡狀態(tài)而進人非線性的耗散結(jié)構(gòu)狀態(tài)。例如,當學(xué)生學(xué)習(xí)了牛頓第三定律和動量定理之后,可以給學(xué)生提出這樣一個原始物理問題。日常生活中打雞蛋時,如果左手握住一只雞蛋不動,右手拿一只雞蛋去撞它(兩只雞蛋都是一樣的堅硬,并且是用同一部分互相碰撞),哪一只雞蛋更容易被撞破?是被撞的那一只呢,還是去撞的那一只?或者兩只被撞破的幾率相同？這是一個看似簡單其實并不容易解釋的問題,因而能夠很好地訓(xùn)練學(xué)生的創(chuàng)造性思維。根據(jù)“耗散結(jié)構(gòu)”理論,非平衡是有序之源。我們的思維之所以不斷深化,是因為在大腦的認知過程中,原來圖式結(jié)構(gòu)的平衡狀態(tài)被外來的刺激所打破,發(fā)生了“同化”或更深刻的“順應(yīng)”作用,使原來的圖式得到充實或改革,達到新的水平和新的平衡。物理習(xí)題和原始物理問題的區(qū)別就在于,前者很難打破學(xué)生思維中的平衡狀態(tài),而后者則刺激學(xué)生的思維,使之遠離平衡狀態(tài),從而達到培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維的目的。4.原始物理問題的評價價值 原始物理問題由于其特有的特點，還具有以下的評價功能。4.1有利于評價的診斷與改進功能的發(fā)揮 由于抽象的物理習(xí)題是把物理現(xiàn)象和事實經(jīng)過一定抽象加工出來的，解決抽象物理問題的過程是運用相關(guān)的定理