发现问题能力_高一理化生_理化生_高中教育_教育专区

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1、发现问题能力及其在物理教学中培养策略一、发现问题是科学研究的开端传统的观念认为，科学研究是人们针对某一个已有的科学问题，使用各种科学方法与手段使问题得到解决。基于这种观念，一般都认为科学研究的起点是已有的问题。很多事实表明，要从事研究仅能解决已有的问题是不够的，这样的人只能跟在别人的后面帮助人做研究，而不可能进行独创性地研究。发现问题的能力是指从外界众多的信息源中，发现自己所需要的、有价值的问题信息的能力。X射线的发现可以说明这个问题。美国物理学家古德斯比德和英国物理学家克鲁克斯在做阴极射线的实验时，都曾发现过照相底片有异常的感光现象，古德斯比德在1890年2月22日在无意中拍摄下了第一

2、张X射线照片，随后认为是一张废纸后扔进了废纸堆中。这两位科学家由于不能从现象中发现问题，或对物理现象“视而不见”，没有引起足够重视而与伟大的发现无缘。1895年11月8日德国物理学家伦琴观察到放置于阴极射线管附近的涂有亚铂氰化钡的硬纸屏上发出了荧光。这一现象引起伦琴的极大关注，从而进行深入研究后发现了X射线。英国物理学家查德威克和法国物理学家约里奥·居里）夫妇发现了同样事实，用放射性元素钋（Po）所产生的α射线轰击铍、锂、硼等元素，发现了前所未见的穿透性很强的辐射，约里奥·居里夫妇误认为这是一种能量极高的γ射线而与伟大发现失之交臂。相反查德威克对这一现象深入研究，从理论上和实验上证实了这

3、是一种新的粒子，即中子。1900年4月27日，开尔文在英国皇家学会以《19世纪热和光的动力理论上空的乌云》为题所作的长篇演讲中，虽然认为物理学是万里晴空，但又说：“动力学理论断言热和光都是运动的方式，可是现在，这种理论的优美性和明晰性被两朵乌云遮蔽得黯然失色了。第一朵乌云是随着光的波动理论而出现的。菲涅耳和托马斯·杨研究过这个理论；它包括这样一个问题：地球如何通过本质上是光以太这样的弹性固体而运动呢？第二朵乌云是麦克斯韦一玻耳兹曼关于能量均分的学说。”后来的历史发展告诉我们：正是这“两朵乌云”导致了现代物理的两个重大理论的建立，即相对论和量子论的建立。因此问题也往往预示着发现。重大问题必

4、定带来现有理论的大突破、大发展。从以上事实可知，物理学研究与创新的起点不是已有的问题，而是从现象和事实中发现的问题。发现问题是科学研究的最重要的一环。一个人一旦向自己提出了某个问题，产生解决它的欲望，形成了“问题意识”，就能够更敏锐地感受和觉察与该问题有关的信息，提高对无关信息的抗干扰能力。问题使人的注意力具有明显的指向性与选择性，对持续进行有目标的思维、探索活动形式具有显著的激励功能。正如海森堡所说的：“提出正确的问题往往等于解决了问题的大半。”李政道则说：“对于科研工作者来说，最重要的是自己会不会提出正确的问题。”考察我国教育与西方发达国家的教育，大多数人认为，重要的一个区别在于我国

5、的教育重在教育学生“如何解决问题”，而忽视了教育学生“如何发现问题”。二、发现问题的基本途径物理学是以观察和实验为基础的科学，而观察与实验是提出问题的基本源泉。从物理学研究的方法来考察，发现问题应有以下几种途径。（一）分析物理事实与已有理论的矛盾物理学理论的发展过程是一个逐渐地从相对真理向绝对真理逼近的过程。每一步发展都是对前人成果的批判与发展。理论的每一个阶段都能对已有事实进行科学解释，同时不断受到新的事实的挑战。当新的事实不能用已有理论解释或解答时，往往预示着理论必然有发展的可能。例如经典物理理论对黑体辐射现象解释上的困难，导致了普朗克的量子论的创立（1900）。α散射实验的结果与汤

6、姆生模型的冲突，导致卢瑟福模型的发现。同时卢瑟福模型与新事实的冲突又导致玻尔模型的建立。迈克逊—莫雷尔实验的“零结果”动摇了经典物理学的基础，否定了以太的存在，导致了爱因斯坦相对论的建立。因此，当物理事实与理论发生冲突的时候，正是发现问题的好机遇。（二）分析事物之间的联系与区别物理事物之间总是有联系的。分析已有的事物之间的联系可发现问题。在发现质子（1919）以后，卢瑟福预言了中子的存在（1920）。他从原子核的电荷数与质量数的分析得出，原子核中必定存在一种不带电的粒子，即中子。1932年，果然发现了中子。法拉第从奥斯特实验现象分析奥斯特实验的本质是“电生磁”，而法拉第敏锐地意识到可能存

7、在一个逆过程，即“磁生电”。发现这个问题线索后，导致了法拉第的十年研究的成功。牛顿则从苹果从树上掉下来这一司空见惯的现象作为问题起点，通过问题发现到问题解决过程，导致了万有引力定律的发现。物理事实的联系与区别要重视总结与归纳。在归纳与总结的过程中，往往可以发现新的问题。（三）凭借理论或理论间的关系物理理论的发展有两条途径，一是使理论向纵深方向发展，另一个是从几个理论的联系中归纳出新的理论。因此理论本身也是发现问题的基点。例如，伽利略