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收藏学习《按照比值定义法的本质改进高中物理概念的编写》
收藏学习《按照比值定义法的本质改进高中物理概念的编写》
1 问题的提出 众所周知,中学物理教材中的许多物理概念是运用比值定义法来定义的.比如密度、加速度、场强等.然而,我们的调查表明,中学物理教师对比值定义法的理解情况却不尽如人意.许多中学物理教师在被问及比值定义法的定义或本质时,几乎很少有人能回答出来 上述问题产生的根本原因在于人们长期以来对于比值定义法的本质缺乏深入的理解.这既体现在对比值定义法定义物理概念的研究上,更体现在中学物理教材的编写上.比如,人们普遍认为"在研究物理问题时,常会遇见这样的情况,某两个( 或几个)量在一定条件下成正比,其比值是一个常量,这个常量正好反映了事物的本质属性.因此,利用这个比值可以定义出描写事物本质属性的一类概念."[类似这样的论述,在许多书籍乃至文献中比比皆是.这种观点的逻辑缺陷在于,它把结果当作原因来加以阐述,完全没有揭示出比值定义法的本质.它忽视了比值定义法运用时的一个关键问题--为什么要用两个物理量相比来定义一个新的物理量.只回答是什么(比值是常量)而不回答为什么(为什么要比),这是目前人们对比值定义法理解的根本缺陷。 为了更好地研究比值定义法在教材编写中的恰当呈现方式,我们以人民教育出版社出版的四个版本的高中物理教材中加速度概念的编写为例,对加速度概念的编写作一个历史沿革研究,以期对我国新时期基础教育课程改革的物理教材编写有所裨益,同时对中学物理概念的教学有所帮助。 2 全日制十年制教材加速度概念编写的研究 全日制十年制学校高中 物理》(试用本)于1979年12月出版.在这本教材中,加速度概念是这样被引入的。 "怎样来表示速度改变的快慢呢?正象用位移跟时间的比值来表示运动的快慢一样,我们可以用速度的改变跟时间的比值来表示速度改变的快慢,这个比值越大,表示速度改变得越快.这样,我们又引入了一个新的物理量-加速度在变速直线运动中,速度的改变跟发生这个改变 
分析上述加速度概念的引入方式,我们发现其中运用了一种重要的科学方法--类比方法.所谓类比推理,是指根据两个对象某些属性的相同,推出它们的其它属性也可能相同的间接推理.类比推理是一种或然性的推理,其结论是否真实还有待实践证明。 在加速度概念的引入中应用类比推理是无可厚非的.但是,这里需要有一个前提--即学生已对比值定义法的本质了解的很透彻.否则,采用类比方法就不能取得很好的效果.其次,在高中物理教材中,速度的表达式与加速度的表达式并不完全相同.因此,采用类比推理引入加速度概念及其表达式就不是十分理想的方式 3 甲种本教材加速度概念编写的研究 《高级中学物理课本》(甲种本)于1983年11月出版.该教材在十年制教材的基础上有了较大的改进.其中加速度概念的引入也有了变化.在这本教材中,加速度概念是这样引入的。 “不同的匀变速运动,即时速度的变化有快有慢汽车开动时,它的速度在几秒内从零增加到几十米每秒.而发炮时,炮弹的速度在千分之几秒内就从零增加到几百米每秒.显然汽车的速度增加的慢,炮弹的速度增加的快.火车进站时速度减小的慢,而汽车在急刹车时速度减小得快.怎样来表示速度变化的快慢呢?为此,物理学中引入了一个新的物理量-加速度。 
应当说,必修本对加速度概念的引入作了很好的尝试.它较好地贯彻了从具体向抽象过渡的编写思想,这非常符合高中学生的物理认知特点.有关的研究表明,在我国,高中学生多数物理思维没有进入到形式运算阶段,而是停留在具体运算阶段.处于形式运算阶段的中学生,可以在头脑中把形式和内容分离开来,可以离开具体事物,根据假设来进行逻辑推理的思维.而处于具体运算阶段的中学生,他们能进行初步的逻辑运算,但一般还离不开具体事物的支持,还不能组成一个结构的整体和一个完整的系统「因此,必修本关于加速度概念引入的尝试是值得称赞的 然而,上述编写虽然强调了从具体向抽象的过渡,但在为什么要用速度的变化与发生这个变化所用时间的比值来定义加速度这个问题上并没有改进.也即仍然没有反映出比值定义法的物理内涵. 其次,上述表格中的数据设计亦不够合理.火车是作匀加速直线运动,而汽车却是作匀减速直线运动.在开始引入加速度概念时设计过于复杂的情景,显然不利于学生理解加速度的概念.因此,如果能把火车和汽车的运动都设计成从零开始的匀加速直线运动,则会更有利于学生学习加速度概念. 5 试验修订本加速度概念编写的研究 全日制普通高级中学教科 物(试验修订本·必修)于2002年2月出版.与高中物理课本 物理(必相比,其加速度概念的引入方式又作了大的调整.
