从习题到原始问题：科学教育方式的重要变革v

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1、从习题到原始问题：科学教育方式的重要变革<课程.教材.教法>2006.1邢红军陈清梅首都师范大学物理系，北京中医药大学物理教研室【摘要】：从科学的根源是科学现象的基本观点出发，深入分析了目前我国科学教育中存在的问题。依据教育生态学理论、相互作用心理学理论以及耗散结构理论，提出了以原始问题教学作为科学教育方式变革突破口的观点。基于此，阐释了原始问题的教育价值，论述了原始问题的教育功能。这在一定意义上为科学教育的改革提供了有益的启示。【关键词】科学现象原始问题习题我国科学教育缺乏对学生创造能力的培养，是历史上一直存在的问题。而尤为严重

2、的是，“这样造成的问题，在中国中小学教育完成后的一段时间内还不能显现出来，到研究生期间，创造性能力问题才明显暴露出来。到国外留学的研究生，很多在创新能力方面有明显不足，常常是只能在别人指导下做研究而不能独立工作、或领导一个实验室开创自己的方向和领域。也就是说，由中国中小学教育提倡、培养和选拔出来的‘好学生’的心态、思维习惯和行为模式到进入科学研究前沿时，就暴露出很大问题。”[1]怎样改变传统的科学教育方式？多年来我们已经作了很多努力，进行了各种各样的课程和教学方法改革，但效果并不理想。我们的研究表明：长期以来，我国的科学教育已经形

3、成了一种观念，认为科学教育主要就是演算，反映在教学层面上就是以习题为核心。一言以蔽之，传统的习题教学是导致我国科学教育低效能的重要原因。有鉴于此，本文拟从原始问题的角度出发，去深入探讨科学教育方式的变革，以期对我国科学教育的改革有所裨益。一．习题与原始问题的比较众所周知，科学教育是一种特殊的教育。其特殊性在于，它要求以观察和实验为基础，通过重演科学活动过程从而引导学生进行学习。此外，作为一种简约化的科学活动，它还要求教师向学生传授知识的同时，培养学生的能力，而这两个目的的实现都要求学生进行必要的练习。于是，习题——一种练习形式便应

4、运而生。在科学教育中引入习题的初衷是，巩固和加深学生学习的知识，考察学生掌握知识的水平，培养学生应用知识解决问题的能力。正是由于习题教学的种种优点，使得人们对其推崇备至。比如，物理高考命题委员会就认为：“做题是非常重要的。我们主张要做题，但并不赞成搞题海战。因为题海战盲目追求解题的数量，不重视解题的质量，使学生根本来不及对习题以及与习题有关的问题进行思考。”[2]其实，即使是重视解题质量的做题也很难有效培养学生的创造能力。这是因为，每一道习题都是从原始问题抽象而来，已经把原始问题的一些次要细节、非本质的联系舍去，没有科学现象与事实

5、作为背景，甚至完全脱离科学现象。也即是说，学生思维的一部分已经被习题编制人员“越俎代庖”地完成了。同时，习题教学还存在着模式化倾向，缺乏科学思想的分析，太重视程序与计算、熟练与技巧。因此，在一定意义上说，我国学生创造能力的匮乏正是习题教学的直接后果。习题教学被推向极致的一个重要表现是，近年来，我们用习题培训出了一批在国际奥林匹克中学生学科竞赛中获得金奖的学生，这似乎更加印证了习题的重要价值。然而，前不久，数学菲尔茨奖得主丘成桐教授却对中国数学习题教学提出了尖锐的批评。他指出：“习题教学培养出来的学生只会考试，但不会做研究工作。有几

6、位曾获国际奥林匹克数学竞赛金奖的中国学生在哈佛做我的研究生，学习都非常困难，有人甚至读不下去。”[3]可谓发人震聩。事实上，科学最重要的部分是与现象有关的，现象是科学的根源。从这个基本思想出发，我们认为：解决我国科学教育低效能的重要措施就是要打破传统习题教学一统天下的局面，通过引进原始问题来逐步使习题教学与原始问题教学相结合，从而达到提高科学教育效能的目的。所谓原始问题，是指自然界及社会生活、生产中客观存在、能够反映科学概念、规律本质且未被加工的典型科学现象和事实。而习题则是把科学现象和事实经过一定程度抽象后加工出来的练习作业。两

7、者的关系如图1所示。原始问题表征问题建立模型问题解决直觉的认识、分析、判断分解、简化、抽象演算、推导（1）（2）（3）图1由图1可知，学生解决原始问题需要经历三个相互衔接的过程：第一，问题是针对什么科学现象和事实的，弄清楚原始问题是什么（What），即认识问题；第二，原始问题怎样通过分解、简化、抽象后转化为科学模型（How），即科学建模；第三，怎样定性或定量的通过演算和推导解决问题（How），即解题技巧。确切地说，原始问题的表述形式是对科学现象的描述，它基本上采用文字叙述的方式呈现科学现象，与习题显著不同的是，没有习题中常常给定的

8、已知量、未知量，需要学生根据需要去设置。比如，1995年10月28日，加拿大人科克伦手握长杆走钢丝跨越长江三峡。科克伦如何使用手中的长杆？这样的问题就称为原始问题。相反，目前科学教育中广泛采用的习题却很难为学生提供这样的情境。由于历史的原因，我国传