核心素養(yǎng)視角下議亞里士多德的運動學(xué)觀點*

李倩文 任亞杰 姚 葉 王 瑞

(陜西理工大學(xué)物理與電信工程學(xué)院 陜西 漢中 723003)

亞里士多德(Aristotle，公元前384-公元前332)是一位不可多得的人才，他所研究的范圍十分廣闊，包括形而上學(xué)、詩歌、音樂、經(jīng)濟(jì)學(xué)等.對物理學(xué)這門學(xué)科的發(fā)展也做出了巨大的貢獻(xiàn)，物理學(xué)這一名詞便是由亞里士多德首次提出的[1].在高中物理教材中，亞里士多德兩次都以反面例子出現(xiàn)在高中生的視線里，導(dǎo)致學(xué)生對其有很多誤解，認(rèn)為亞里士多德是一個錯誤滿滿的“偽學(xué)者”.那為什么教材中還要介紹他錯誤的觀點呢？其實并不是學(xué)生們所理解的那樣.雖然亞里士多德對運動的認(rèn)識現(xiàn)在看來存在一定的局限性，但他對物理學(xué)的發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ).

在科學(xué)發(fā)展史上，出現(xiàn)過許許多多杰出的科學(xué)家，他們對科學(xué)事業(yè)做出了巨大的貢獻(xiàn).但追求真理的道路漫長且曲折，途中走一些彎路也尤為正常，一些大有成就的科學(xué)家在探索過程中與真理失之交臂也是可以理解的，我們應(yīng)該關(guān)注的是其探究過程而非一味地進(jìn)行否定.

所以在高中物理教學(xué)中，教師不能全盤否定亞里士多德對物理學(xué)發(fā)展的巨大貢獻(xiàn)．而學(xué)生的物理學(xué)科素養(yǎng)是在物理教學(xué)活動中形成的，所以教師應(yīng)該仔細(xì)打磨學(xué)科活動的教學(xué)設(shè)計，讓學(xué)生自己經(jīng)歷前人探索的整個過程，在經(jīng)驗中重構(gòu)知識，讓學(xué)生作為教學(xué)活動的主體，帶領(lǐng)學(xué)生更深層次地挖掘物理學(xué)史的教育功能，在此過程中培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)．

1 高中物理教材中出現(xiàn)的亞里士多德

1.1 亞里士多德與落體運動

在高中學(xué)習(xí)自由落體運動這一節(jié)內(nèi)容時，人教版教材中是這樣描述的：是什么因素決定一個物體下落的快慢呢？平常觀察到的事實是一塊石頭比一片樹葉落得快些……亞里士多德認(rèn)為，物體下落的快慢是由它們的重量決定的.他的這一論斷符合人們的常識，以至于其后兩千年的時間里，大家都奉為經(jīng)典[2].

在中學(xué)的實際教學(xué)過程中，部分教師為了推翻亞里士多德的觀點，做了這樣一個小實驗[3].首先拿兩張相同的紙片，一個保持原狀不變，將另一個揉成紙團(tuán)，然后將兩者從同一高度同時落下，結(jié)果為紙團(tuán)比紙片先落地.此實驗結(jié)果與亞里士多德描述的實驗現(xiàn)象不同，致使教師引導(dǎo)學(xué)生否定了亞里士多德的觀點.隨著人們認(rèn)識水平的不斷提升，再次回顧和反思這個實驗，難道大家都能想到的這么一個小實驗，亞里士多德就沒有在他的研究成果中對此問題進(jìn)行闡述嗎？

有了這個疑問后做了進(jìn)一步的研究，發(fā)現(xiàn)大家對亞里士多德的認(rèn)識存在一些誤解，最直接的原因是教材上并沒有呈現(xiàn)出他完整的觀點.教材中重點強調(diào)了伽利略對亞里士多德觀點的否定和修正，這雖然彰顯了伽利略的批判精神，但同時也會導(dǎo)致學(xué)生對亞里士多德的片面認(rèn)識.

從相關(guān)文獻(xiàn)可知，亞里士多德對落體運動的完整描述是：“我們看到同一重量或同一物體運動的快慢，有兩個原因，一是運動所通過的介質(zhì)不同，二是運動物體自身輕重不同，如果運動的其他條件相同的話.”[3]也就是說，在通過介質(zhì)相同的情況下，同一重量或同一物體應(yīng)該是同時落地的，而介質(zhì)相同包含兩層意思：一是介質(zhì)的種類相同，二是介質(zhì)的多少相同，也就是下落物體的形狀體積相同.我們可以用如圖1和圖2所示的兩幅圖來示意.

圖1 相同時間內(nèi)，質(zhì)量大的先落地

圖2 相同時間內(nèi)，體積小的先落地

在了解了亞里士多德對自由落體運動的具體描述后，就可以很明顯地看到教師舉的例子并不是那么合適，原因在于忽視了亞里士多德所說的介質(zhì)相同這個前提條件.教師在課堂上做的演示實驗中，揉成的紙團(tuán)和紙片在下落過程中所經(jīng)過的介質(zhì)多少是不同的，紙片與空氣接觸的面積大，紙團(tuán)與空氣接觸的面積小，與空氣接觸面積大的在下落過程中所經(jīng)過的介質(zhì)多，所以兩個相同質(zhì)量的物體沒有同時落地.此演示實驗由于忽視亞里士多德的前提條件，所以不能直接作為推翻亞里士多德的證據(jù).

我們確實不能否定伽利略和教師們的批判精神.批判精神是我們每個人應(yīng)該具備的，但與此同時我們也要敬佩亞里士多德這種能主動觀察自然現(xiàn)象并總結(jié)規(guī)律的精神[4].也正是由于他觀察到了這一現(xiàn)象，提出問題后自己總結(jié)了規(guī)律，后人才能沿著他所指出的問題繼續(xù)研究下去.即使他的理論不是那么的完善，也為后人提供了一個導(dǎo)向.就像愛因斯坦說的那樣，提出問題比解決問題重要多了[5].

1.2 亞里士多德與牛頓第一定律

在高中學(xué)習(xí)牛頓第一定律時，亞里士多德作為被批判的對象又登上了高中教材.人教版教材中是這樣描述亞里士多德的觀點的:必須有力作用在物體上，物體才能運動，沒有力的作用，物體就要靜止在一個地方.然而，在探究運動原因的偵探小說里，這正是由明顯的線索引出錯誤判斷的案例，而且這個錯案竟然維持了近兩千年[2].

在中學(xué)的實際教學(xué)過程中，部分教師為了推翻亞里士多德，在描述了亞里士多德的觀點后，做了這樣一個小實驗:隨機(jī)扔了一支粉筆頭，讓學(xué)生體會到手松開時粉筆還是向前運動了一段距離．在這節(jié)課后，亞里士多德也成了學(xué)生們飯后的談資[6].然而在今天應(yīng)該反問自己，亞里士多德這樣一位偉大的物理學(xué)家難道就沒有思考過類似的小實驗嗎？

有了這個問題后又作了進(jìn)一步的研究，最后發(fā)現(xiàn)對于拋粉筆頭的這一類問題，亞里士多德還是做出了相應(yīng)的解釋.亞里士多德認(rèn)為，雖然人的手松開了，但物體劃過后的空間出現(xiàn)了短暫的真空狀態(tài)，這樣使得其他地方的氣體又填充了過去，在氣流的推動下物體繼續(xù)前進(jìn)了一段距離[7].雖然這個解釋最后被“第一推動力”推翻了，但毋庸置疑，亞里士多德在力與運動這個問題上也做了相當(dāng)深度的思考，并不是像學(xué)生印象中那樣一個不動腦筋思考的“偽物理學(xué)家”.

如今看來，亞里士多德對運動的認(rèn)識的確存在局限性.無論是自由落體運動還是力與運動關(guān)系，亞里士多德的描述并不是那么確切.但物理學(xué)本身就是在不斷地否定中發(fā)展的，人類認(rèn)識自然也是一個反復(fù)的過程，遵循著從實踐到認(rèn)識，然后再實踐再認(rèn)識，由此反復(fù)以至無窮的規(guī)律.所以教師需要帶領(lǐng)學(xué)生站在當(dāng)時的環(huán)境中對亞里士多德進(jìn)行認(rèn)識和評價.

2 對中學(xué)教學(xué)的啟示

2.1 從編寫教材來看

相關(guān)專家在編寫中學(xué)教材時要盡可能呈現(xiàn)給學(xué)生古人完整的觀點[8].由此以來，學(xué)生在學(xué)習(xí)這部分內(nèi)容時才能對物理學(xué)史有一個正確全面的了解，進(jìn)而從辯證的角度看待物理學(xué)家提出的理論或思想.這樣學(xué)生也能懷著敬仰的心情來重溫探究過程，學(xué)習(xí)他們的思想方法，學(xué)習(xí)他們對科學(xué)的態(tài)度，并以偉大的物理學(xué)家作為自己的奮斗目標(biāo)[9].在這個過程中，培養(yǎng)了學(xué)生的核心素養(yǎng)，達(dá)到了教學(xué)目的.

2.2 從教師的教來看

教師要做到“用一桶水教一杯水”.在講授物理學(xué)史這部分內(nèi)容時，教師需要做到“知其然且知其所以然”，不能單單看教材上所呈現(xiàn)的.因為教材的版面有限，會有所刪減取舍.除此之外，教師在教授物理學(xué)史時，如果遇到古人不完美甚至是錯誤的觀點時，要帶領(lǐng)學(xué)生關(guān)注其探究過程，學(xué)習(xí)探究方法．這就要求教師在課前好好下功夫，認(rèn)真?zhèn)湔n，儲存足夠的知識，用強大的知識體系作為支撐，做到真正的傳道授業(yè)解惑.在此過程中，教師既豐富了自己的知識，又讓學(xué)生的學(xué)習(xí)充滿樂趣．

2.3 從學(xué)生的學(xué)來看

學(xué)生在學(xué)習(xí)這部分內(nèi)容時，應(yīng)養(yǎng)成課前預(yù)習(xí)的好習(xí)慣.古語有云“凡事預(yù)則立，不預(yù)則廢”.這樣對與本節(jié)課相關(guān)的物理學(xué)史就有一個大致的了解，同時也就有了一些自己的見解.在上課時，當(dāng)教師的某些觀點和學(xué)生的觀點不同時，學(xué)生才能積極思考問題，課上有問題的可以記錄下來，下課之后與老師一起探討，互相學(xué)習(xí)，教學(xué)相長，并對老師所講的內(nèi)容批判地吸收，最終形成正確的物理觀念.

2.4 從閱讀書籍來看

在有條件和基礎(chǔ)的情況下，要盡可能閱讀原著，原著是了解作者觀點的第一手資料.后人會對原著做出一定的注釋，這樣就多少摻雜了注釋者的觀點,所以只有原著才能準(zhǔn)確表達(dá)作者的意思，這也不至于經(jīng)過幾個人的注釋后，與作者想表達(dá)的意思大相徑庭.但是，也不是說后人的注釋是無用的，了解到作者真實的想法和觀點之后，再去閱讀后人的注釋，就會對自己有很大的啟發(fā)，也能發(fā)現(xiàn)自己思考問題的角度和別人的不同之處，思想也會在不斷碰撞的過程中得到升華.

2.5 從人際交往來看

在與人交往的過程中，要盡可能做到躬親.人們在看待同一事物時總會有不同的立場，“橫看成嶺側(cè)成峰，遠(yuǎn)近高低各不同”，也正是因為這樣才有了形形色色的萬千世界.同理可知，當(dāng)要了解一個人時，必須自己親自與此人打交道，每個人身上都有獨特的閃光點，同時也有不好的地方，我們需要做的就是取其精華，棄其糟粕.不能因為某一點不好而否定某一個人，同時也不能因為某一點和你合拍而全盤接受某人，更不要借助別人口中的信息去妄加評論一個人.

3 結(jié)束語

自古以來，人類史上每一次大的進(jìn)步都離不開科技的進(jìn)步，科技的進(jìn)步又取決于自然學(xué)科及其旁系學(xué)科的不斷發(fā)展.縱觀這些為人類帶來跨時代意義的自然科學(xué)發(fā)展史，都離不開“大膽否定并假設(shè)、結(jié)合現(xiàn)有理論及相關(guān)實驗反復(fù)驗證、推翻不合理假設(shè)并構(gòu)思更合理的假設(shè)”這個三部曲.在這個過程中不斷往復(fù)，人類的自然科學(xué)史才結(jié)出了一顆又一顆豐碩的果實.正因為古人不斷地進(jìn)行否定，激起了強烈的求知欲，沒有被虛妄的迷信蒙蔽雙眼，我們才能離真相越來越近，自此也給后人們開創(chuàng)了一個良好的開端.自然科學(xué)一直都是在否定中發(fā)展起來的，也正是因為這個否定，我們才逐漸踏出了一條通往真理的科學(xué)之路.

在核心素養(yǎng)背景下，物理學(xué)史正逐步融入到課堂中，新課標(biāo)也明確要求教師應(yīng)在課堂中呈現(xiàn)物理學(xué)的發(fā)展進(jìn)程，這其中也包括古人不甚完美的理論．物理學(xué)就是一門永遠(yuǎn)在追求真理的學(xué)科，所以我們始終需要保持對真理的敬畏.不斷發(fā)現(xiàn)教師在教的過程中所存在的問題，記錄下來與同仁一齊探討，并對該問題進(jìn)行深入地剖析并找到解決辦法，想必這也是教學(xué)反思的意義所在.經(jīng)過各位教師不斷地努力，我們的自然學(xué)科乃至不勝枚舉的事物才能更好地發(fā)展.