| [推薦]專(zhuān)家有關(guān)物理教學(xué)的答疑(二） |
| 看了張大昌老師（現任課程教材研究所研究員，人民教育出版社編審）在線(xiàn)答疑內容，受益匪淺，這里分別整理一些，希望大家也受益多多。 二．有關(guān)科學(xué)探究 1．問(wèn)：科學(xué)探究不是全新的東西？ 答：教學(xué)中的科學(xué)探究不同全新的東西。多年以來(lái)，大家一直認為帶有探究性質(zhì)的課是好課。我自己在高中時(shí)（1960年前后）的物理老師是公認好教師，他在教學(xué)中總是引導學(xué)生去探究。給我印象很深的一次是，他對我們說(shuō)，試電筆中為什么要串聯(lián)一個(gè)兆歐級的大電阻？為的是保證通過(guò)的電流很小，不傷人。這個(gè)事實(shí)說(shuō)明很小的電流就能使氖管發(fā)光。但是把氖管直接接到低電壓上，它卻不亮，這是為什么？老師當時(shí)并沒(méi)有給出答案。后來(lái)我們自己找書(shū)、商量，有人還做了實(shí)驗，自己就認識到了氣體導電的特點(diǎn)（當時(shí)氣體導電是教學(xué)內容）：要高電壓擊穿才能開(kāi)始導電，而維持電流只需要很低的電壓。 這個(gè)例子說(shuō)明，將科學(xué)探究引入教學(xué)不是新鮮事，過(guò)去一直有人在這樣做，近年來(lái)做的人更多，大家公認這樣做是好的，不過(guò)沒(méi)有提“科學(xué)探究”這個(gè)詞。這次課改是時(shí)機成熟了，我們的認識也深入了，明確把科學(xué)探究放入了課程標準這樣的法規性文件，這是一個(gè)飛躍！ 2．問(wèn)：科學(xué)探究不只是教學(xué)方法？ 答：科學(xué)探究有三重意思。第一，它可以指一種教學(xué)方法，這點(diǎn)不必多說(shuō)。第二，它也是一個(gè)教學(xué)內容，學(xué)生通過(guò)科學(xué)探究要學(xué)會(huì )怎樣進(jìn)行探究，學(xué)會(huì )怎樣認識新事物，我們強調它在科學(xué)方法上的意義。這是新課程與過(guò)去的課程的不同之處。第三，科學(xué)探究是一種精神，這是要特別注意的。 我認為不應該說(shuō)某節課是探究課，某節不是，因為科學(xué)探究并沒(méi)有一定的模式。課程標準給出了科學(xué)探究的幾個(gè)要素，某個(gè)教學(xué)過(guò)程具有其中的一兩個(gè)要素，這個(gè)教學(xué)過(guò)程就具有了探究的精神。例如，科學(xué)探究的本意是指對未知自然規律的探索，但我們也應該以探索的精神去學(xué)習儀器的使用。 又如，學(xué)習四種基本相互作用時(shí)，可以這樣問(wèn)學(xué)生：“質(zhì)子帶正電，但質(zhì)子（與中子一起）卻能聚在一起構成原子核。根據你的推測，原因可能是什么？”學(xué)生會(huì )想：“對呀，同性相斥，為什么質(zhì)子與質(zhì)子能結合在一起？也許還有其他的力使它們吸引在一起？也許……”它具備了提出問(wèn)題、猜想和假設的要素，甚至還有簡(jiǎn)單的分析與論證，所以這就是一個(gè)科學(xué)探究。教學(xué)中的科學(xué)探究并不神秘！ 3．問(wèn)：教學(xué)中的科學(xué)探究不一定都要做實(shí)驗？ 答：實(shí)驗是科學(xué)探究的重要組成部分，但是教學(xué)中的科學(xué)探究不一定也不可能都是完整的，所以不一定都要在課上或課下做實(shí)驗。前面關(guān)于強相互作用的教學(xué)例子中，人類(lèi)要認識這個(gè)規律是離不開(kāi)實(shí)驗的，但學(xué)生不必做實(shí)驗，也部分地參與了這個(gè)探究。 又如，學(xué)過(guò)向心力之后，教材中有這樣一個(gè)思考題：“地球可以看做一個(gè)巨大的拱形橋，橋面的半徑就是地球半徑。地面上有一輛汽車(chē)沿著(zhù)赤道行駛。根據前面的分析，汽車(chē)速度越大，地面對它的支持力就越小。會(huì )不會(huì )出現這樣的情況：速度大到一定程度時(shí)，地面對車(chē)的支持力是零？這時(shí)駕駛員與座椅之間的壓力是多少？他這時(shí)可能有什么感覺(jué)？” 提出問(wèn)題之后，學(xué)生根據以往拱形橋的經(jīng)驗就會(huì )想到：“速度越大，越可能離開(kāi)地面；但半徑越大，越不可能離開(kāi)。地球半徑很大，要離開(kāi)就要非?？?#8230;…”這也是一種猜想與假設。他們甚至還能算出汽車(chē)離開(kāi)地面所需的速度。學(xué)生經(jīng)過(guò)自己的研究就能認識第一宇宙速度、失重現象而不是聽(tīng)老師講給自己的。所以這個(gè)例子也是一個(gè)科學(xué)探究，但學(xué)生不需要親手做實(shí)驗。 這樣的認識使我們對科學(xué)探究的理解不那么狹隘，等于給我們的思想松了綁。 4．問(wèn)：什么是猜想與假設？ 答：經(jīng)常聽(tīng)到老師教訓學(xué)生：不要胡猜；在其他場(chǎng)合也有人說(shuō)：這還算什么猜想，幾乎是板上釘釘的結論（例如前面關(guān)于拱形橋的例子）。猜想（假設）與“胡說(shuō)八道”及“確定的結論”之間有什么區別？ “猜想與假設”是根據不充分的事實(shí)（要有事實(shí)）或不嚴格的推理（要有推理）而得出的結論！ 猜想與假設不能沒(méi)有根據，例如前面關(guān)于強相互作用的例子，根據是“同性相斥”；也不能不合邏輯，這個(gè)例子是合乎邏輯的。但是，也還有其他可能：存在未知粒子，它與質(zhì)子的作用把它們結合在一起，而非質(zhì)子之間的力使它們不分離，還可能……因此，“存在強引力”的結論是不確定，但有根據。所以它是猜想或假設。 既然猜想與假設是不確定的，它的不確定性就不會(huì )一樣。拱形橋例子中的不確定性較小，而強相互作用例子中的不確定性就很大了。 5．問(wèn)：物理定律不是實(shí)驗數據的簡(jiǎn)單歸納？ 答：物理定律不能從演繹中得出，這點(diǎn)已有共識。但許多老師心里還想著(zhù)它們都是由“大量”實(shí)驗歸納出來(lái)的。在這種深層意識之下，“每個(gè)規律都要通過(guò)實(shí)驗探究來(lái)建立”，這是一個(gè)誤區。 牛頓第二定律就不是“大量”實(shí)驗室數據的總結。當初牛頓主要是分析了少數的幾個(gè)行星的運動(dòng)，設想它們與所受太陽(yáng)的引力的關(guān)系應該是正比例關(guān)系，而從觀(guān)測資料得到驗證，然后推廣到所有天體，以至任意物體。這里面猜想與假設起到了非常重要的作用。 學(xué)生做實(shí)驗有時(shí)有“湊數”的壞毛病，這有認識論上的深層次的原因。以加速度與受力的關(guān)系的實(shí)驗為例，根據幾次測量的數據作出的圖線(xiàn)都不過(guò)原點(diǎn)，學(xué)生就不高興了，老師會(huì )說(shuō)，中學(xué)儀器的精度不夠。豈不知，換用了高級儀器就要用更高的標準衡量，這時(shí)會(huì )發(fā)現實(shí)驗曲線(xiàn)仍不過(guò)原點(diǎn)。這時(shí)不需要再做太多的實(shí)驗了，應該“敢于”想到：既然曲線(xiàn)都那么接近原點(diǎn)，為什么加速度與力不是正比例關(guān)系？！這就是猜想與假設的力量。 總之，無(wú)論科學(xué)定律還是生活中對某件新事物的認識，都不是事實(shí)的簡(jiǎn)單歸納。有了這樣的認識，我們的思想會(huì )再次松綁，敢于承認，高中物理中的大多數定律都不是也不可能由實(shí)驗直接得出，我們就不會(huì )通過(guò)做“實(shí)驗秀”來(lái)搞形式主義的實(shí)驗探究了。 一些老師提倡“做中學(xué)”的教學(xué)方式，這對于提倡實(shí)踐意識、提高操作能力有積極意義，但不分教學(xué)內容、不分學(xué)生的年齡段，一味追求“做中學(xué)”，就不可取了。形式主義危害極大。 |
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