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從應(yīng)試教育向素質(zhì)教育轉(zhuǎn)變，是物理教育本性的回歸，是物理教育的正本清源問題。然而物理教育的“本質(zhì)”是什么？物理教育的“源頭”在哪里？這些物理教育中最根本的問題，至今沒有得到明確的回答。原始物理問題教學(xué)理論的提出，使得我們能夠直接與物理現(xiàn)象相接觸，讓我們得以面對原汁原味的物理現(xiàn)象進(jìn)行教學(xué)研究與探索，從而打開一扇塵封已久的物理教育領(lǐng)域之門，進(jìn)入到一個物理教育研究的新天地。在一定意義上，原始物理問題的提出，是近30年來我國物理教育領(lǐng)域涌現(xiàn)出的能夠反映物理教育本質(zhì)的教育理論，是物理教育理論的創(chuàng)新。

一、原始物理問題教學(xué)———物理教育的本原回歸

原始物理問題教學(xué)的教育思想與現(xiàn)象學(xué)理論的基本思想是一脈相承的。作為20世紀(jì)西方的一種哲學(xué)思潮，現(xiàn)象學(xué)的基本理念包括“回到事情本身”和“生活世界”。“回到事情本身”這一觀點表達(dá)了現(xiàn)象學(xué)研究最根本的準(zhǔn)則。現(xiàn)象學(xué)認(rèn)為，人們不應(yīng)該在事物之外尋找事物的本源，事物向我們顯現(xiàn)的不僅僅是現(xiàn)象，現(xiàn)象就是事物本身，它意味著人可以用一種直覺的方式去把握事物。現(xiàn)象和本質(zhì)之間沒有距離，本質(zhì)不僅是可以認(rèn)識的，而且現(xiàn)象和本質(zhì)是不可分割的。“生活世界”的觀念來源于胡塞爾（E.Husser）l的《歐洲科學(xué)的危機(jī)與先驗現(xiàn)象學(xué)》。胡塞爾認(rèn)為：“生活世界是一個始終在先被給予的、始終在先存在著的有效世界，但這種有效不是出于某個意圖、某個課題，不是根據(jù)某個普遍的目的。每個目的都以生活世界為前提，就連那種企圖在科學(xué)真實性中認(rèn)識生活世界的普遍目的也以生活世界為前提。”[1]現(xiàn)象學(xué)的“生活世界”和“回到事情本身”的理念，改變了人們一直以來站在物理教育外部、遠(yuǎn)離生活世界來對待物理教育的態(tài)度和方式。當(dāng)用現(xiàn)象學(xué)的理念來重新審視物理教育時，我們發(fā)現(xiàn)，物理教育在本質(zhì)上是實踐的，物理教育發(fā)生的起點應(yīng)當(dāng)是物理現(xiàn)象，活生生的生活世界是物理教育應(yīng)該回歸的地方。這種理念使我們從抽象、晦澀的“題海戰(zhàn)術(shù)”中解脫出來，重新返回到物理教育發(fā)生著的地方———活生生的物理現(xiàn)象。

因此，當(dāng)現(xiàn)象學(xué)融入物理教育之后，就啟發(fā)我們在物理教育活動中關(guān)注學(xué)生的體驗、強(qiáng)調(diào)物理教育實踐的重要性，追求物理教育意義的實現(xiàn)，重視師生間的主體交互性，注重物理教育反思，尋求對物理現(xiàn)象的理解，注重物理教育的情境性……因為，所有這一切都是在活生生的物理教育世界中發(fā)生著的。這樣，原始物理問題教學(xué)就成為“通達(dá)科學(xué)的教育和人生形式”，是物理教育價值實現(xiàn)的源泉。這種對生活世界和物理現(xiàn)象本身的關(guān)注，使得物理教育不再是枯燥的、抽象的，而是生動的、豐滿的；不是固定的、僵死的教條，而是一種活生生的物理教育世界的展現(xiàn)，是對學(xué)生物理知識、物理方法和思維品質(zhì)的喚醒和觸動，是對物理教育價值與意義的追尋。

與現(xiàn)象學(xué)理論取向不同的是，“中國過去幾十年念物理的養(yǎng)成了念死書的習(xí)慣。整個社會環(huán)境、家長的態(tài)度、報紙的宣傳都一貫向這個方向引導(dǎo)。其結(jié)果是培養(yǎng)了許多非常努力、訓(xùn)練得很好、知識非常扎實的學(xué)生，可是他們的知識是片面的，而且傾向于向死的方向走。這是很有害的”[2]408。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因何在？楊振寧教授認(rèn)為：“很多學(xué)生在物理學(xué)習(xí)中形成一種印象，以為物理學(xué)就是一些演算。演算是物理學(xué)的一部分，但不是最重要的部分，物理學(xué)最重要的部分是與現(xiàn)象有關(guān)的。絕大部分物理學(xué)是從現(xiàn)象中來的，現(xiàn)象是物理學(xué)的根源。一個人不與現(xiàn)象接觸不一定不能做重要的工作，但是他容易誤入形式主義的歧途；他對物理學(xué)的了解不會是切中要害的。”[2]469楊振寧教授“現(xiàn)象是物理學(xué)根源”的觀點與現(xiàn)象學(xué)“回到事情本身”的基本理念殊途同歸。然而，把這種物理教育觀點轉(zhuǎn)變?yōu)槲锢斫逃碚撘膊⒎鞘且患唵蔚氖虑椋@需要創(chuàng)造性的工作。受楊振寧教授“現(xiàn)象是物理學(xué)的根源”與現(xiàn)象學(xué)“回到事情本身”基本理念的啟發(fā)，筆者認(rèn)為，由于物理教育是物理學(xué)的一個組成部分，因此，物理教育的根源同樣是物理現(xiàn)象。在物理教育中，與演算對應(yīng)的具有可操作性的物理教育方式是物理習(xí)題教學(xué)，而與物理現(xiàn)象對應(yīng)的具有可操作性的物理教育方式則應(yīng)當(dāng)是原始物理問題教學(xué)。簡言之，解決我國物理教育低效能的根本措施就是要在物理教育中打破習(xí)題教學(xué)一統(tǒng)天下的傳統(tǒng)局面，通過引進(jìn)原始物理問題，從而達(dá)到提高物理教育效能的目的。[3]

總之，原始物理問題教學(xué)使物理教育從純粹的知識傳授模式中走出來，進(jìn)入到物理知識傳授與應(yīng)用相結(jié)合的新階段，這使得物理教育更加符合其培養(yǎng)目標(biāo)。它拓展了人們的物理教育視野，拓寬了物理教育的范疇，進(jìn)一步增進(jìn)了人們對于物理教育本質(zhì)的理解與認(rèn)識，從而有助于真正實現(xiàn)物理教育目的。

二、原始物理問題測試———高考物理命題改革的方向

當(dāng)前，高考物理命題的指導(dǎo)思想主要表現(xiàn)為對習(xí)題的推崇。高考物理命題委員會認(rèn)為：“做題是非常重要的。我們主張要做題，但并不贊成搞題海戰(zhàn)。因為題海戰(zhàn)盲目追求解題的數(shù)量，不重視解題的質(zhì)量，使學(xué)生根本來不及對習(xí)題以及與習(xí)題有關(guān)的問題進(jìn)行思考。”[4]90眾所周知，習(xí)題具有許多優(yōu)點。然而，隨著物理教育研究的深入，習(xí)題固有的缺陷即人為性也日益暴露出來。由于從物理現(xiàn)象到習(xí)題的抽象過程已經(jīng)被習(xí)題編撰人員完成，因而習(xí)題使物理教育情境的真實性受到破壞，使學(xué)生解答習(xí)題的認(rèn)知心理及行為表現(xiàn)與解決實際問題相去甚遠(yuǎn)。這樣，即使“重視解題質(zhì)量”，也難以有效培養(yǎng)學(xué)生的物理能力。長期以來，我國物理教育一直存在著“題海戰(zhàn)術(shù)”現(xiàn)象，這種情況到目前為止基本上沒有多大改變。雖然許多教師在教育實踐中努力糾正這一現(xiàn)象，然而，由于高考物理命題委員會對習(xí)題的推崇所導(dǎo)致的“題海戰(zhàn)術(shù)”傾向，至今未能得到很好的解決。應(yīng)當(dāng)說，對于原始物理問題，高考物理命題委員會也有一定程度的認(rèn)識。例如，1984年的高考題“估算地球大氣層的總重量”就是一道很好的原始問題，1994年進(jìn)行的第二次測試也包含了許多類原始問題。對于這種試題，高考物理命題委員會認(rèn)為：“這類試題可以測出學(xué)生較高層次的能力水平，如想象能力、獨(dú)立分析和解決問題的能力、數(shù)學(xué)能力、語言表達(dá)能力等，對學(xué)生的學(xué)習(xí)潛質(zhì)有較好的預(yù)測作用，有利于選拔學(xué)生。但如果用得不恰當(dāng)，則會帶來一些困難。與這種試題類似的題目在高考中應(yīng)用要十分慎重。到底怎樣做才恰當(dāng)？很值得進(jìn)一步探討和研究。”[4]91由此可見，對于如何應(yīng)用原始物理問題，高考物理命題委員會表現(xiàn)出了投鼠忌器的心態(tài)，一方面充分肯定原始問題“可以測出學(xué)生較高層次的能力水平，有較好的預(yù)測作用，有利于選拔學(xué)生，很值得進(jìn)一步探討和研究”，另一方面又擔(dān)心“會使平均成績下降，對中學(xué)物理教學(xué)的現(xiàn)狀造成沖擊”，最終得出“高考目前只能以習(xí)題式的考題考查學(xué)生能力”的結(jié)論。[4]92

高考物理命題的習(xí)題化導(dǎo)向，使得目前的高考不僅未能將學(xué)生的物理能力有效地考查出來，而且在一定程度上導(dǎo)致我國物理教育長期存在著低效能狀況。鑒于此，我們嘗試進(jìn)行了運(yùn)用原始問題考查中學(xué)生物理能力的研究。測試題目之一為：輪船減搖———《中國青年報》1990年12月25日報道了我國前往南極的科學(xué)考察船“極地號”上發(fā)來的專電《極地號啟動減搖裝置慢速航行》。報道稱：“隨著西風(fēng)帶的離去，船體搖動愈發(fā)劇烈，……為了減小船體搖動，船上采取了新的減搖措施，為此輪船降低了航速并且改變了航向。”請推導(dǎo)出一個表達(dá)式，說明改變輪船的航向和航速，就能達(dá)到使輪船搖擺減輕的目的。顯然，上述原始問題與物理現(xiàn)象發(fā)生了直接聯(lián)系。與習(xí)題不同的是，這里解決問題所需要的物理量都沒有給出，需要學(xué)生自己設(shè)置。原始問題的呈現(xiàn)沒有對物理現(xiàn)象進(jìn)行抽象。比如，輪船的長、寬、高是否需要考慮？輪船的質(zhì)量是否需要考慮？甚至這個原始問題屬于什么方面的問題，需要應(yīng)用什么物理定理或定律等都需要學(xué)生自己去深入思考。因此，正是通過這一過程，原始問題真正有效地考查了學(xué)生的物理能力。[5]“輪船減搖”實際上是一個多普勒效應(yīng)問題。

通過改變輪船的航向和速度，來改變輪船接收到的波浪沖擊的頻率。當(dāng)然，也可以采用機(jī)械波的頻率、波長、波速三者之間關(guān)系的公式f=v/λ來解決。由于輪船的速度與波浪的速度有一定夾角，因此，需要把波速向船速投影，再應(yīng)用公式f=v/λ就能使問題得到解決。學(xué)生解決問題的表現(xiàn)見表1。上表中的數(shù)據(jù)表明，當(dāng)學(xué)生被置于原始的物理現(xiàn)象中時，他們的物理能力水平便真實地表現(xiàn)出來了（41.25%的學(xué)生完全不能解決問題）。同時，他們所學(xué)的知識和科學(xué)方法也往往不能有效地運(yùn)用（30.00%的學(xué)生不能正確地使用公式和方法），這表明學(xué)生運(yùn)用物理知識和科學(xué)方法的能力較差。如果單純進(jìn)行知識（f=v/λ）和方法（速度分解）測驗幾乎每個學(xué)生都能正確回答。全部學(xué)生中僅有20.00%能正確地解決問題，說明學(xué)生的物理能力總體處于較低水平。筆者認(rèn)為，高考物理命題改革的方向就是要逐漸在試題中滲透原始問題。這不僅能將學(xué)生的真實能力考查出來，從而區(qū)分不同能力的學(xué)生，而且能真正發(fā)揮高考對中學(xué)物理教學(xué)的引導(dǎo)作用。高考既有選拔功能，又具有引導(dǎo)功能。在這個意義上，高考是中學(xué)教學(xué)的“指揮棒”。在肯定高考積極作用的同時，實事求是地評價高考物理命題導(dǎo)向存在的問題，不僅有助于高考物理命題的改進(jìn)，而且有助于扭轉(zhuǎn)中學(xué)物理教育中的“題海戰(zhàn)術(shù)”現(xiàn)象，這顯然具有重要的現(xiàn)實意義和深遠(yuǎn)的歷史意義。

三、原始物理問題解決———促進(jìn)學(xué)生認(rèn)知狀態(tài)的改變

長期以來，我國學(xué)生的認(rèn)知狀態(tài)大部分處于被組織狀態(tài)，只有少部分是自組織狀態(tài)，不能實現(xiàn)自發(fā)的轉(zhuǎn)變。對此，美國華盛頓大學(xué)饒毅教授從中西方比較教育的角度評價道：“到國外留學(xué)的研究生，很多在創(chuàng)新能力方面有明顯不足，常常是只能在別人指導(dǎo)下做研究而不能獨(dú)立工作或領(lǐng)導(dǎo)一個實驗室開創(chuàng)自己的方向和領(lǐng)域。也就是說，由中國中小學(xué)教育提倡、培養(yǎng)和選拔出來的‘好學(xué)生’的心態(tài)、思維習(xí)慣和行為模式到進(jìn)入科學(xué)研究前沿時，就暴露出很大問題。”[6]顯然，“不能獨(dú)立工作”說明這些留學(xué)生的認(rèn)知狀態(tài)大部分處于被組織狀態(tài)。因此，促進(jìn)學(xué)生認(rèn)知狀態(tài)的轉(zhuǎn)變就成為當(dāng)前物理教育課程與教學(xué)改革的重要任務(wù)。所謂認(rèn)知狀態(tài)，是指問題解決者的大腦對問題的組織狀態(tài)，或者稱為問題解決者大腦的“相”。如何在物理教育中促進(jìn)學(xué)生的認(rèn)知狀態(tài)從被組織向自組織轉(zhuǎn)變？筆者認(rèn)為，原始物理問題教學(xué)是達(dá)成這一目標(biāo)的有效途徑。這是因為物理知識只有在原始物理問題中才有生命力，才能顯示出其內(nèi)涵、色彩、格調(diào)，才能顯示出其內(nèi)在的理由、作用和功能，學(xué)生學(xué)習(xí)過的物理概念和規(guī)律才能真正活起來，這樣才能提高學(xué)生學(xué)習(xí)的效率。通過一定數(shù)量的原始物理問題訓(xùn)練，當(dāng)學(xué)生解決實際物理問題時，各種各樣解決問題的策略就能夠迅速地檢索而無須搜腸刮肚地對照做過的題型，才有可能在處理前一個步驟時就能在大腦中預(yù)感下一個步驟，即使學(xué)生在進(jìn)行創(chuàng)造性活動時，也能憑物理直覺而非經(jīng)驗去探索到正確的解決途徑。正是在這個意義上，原始物理問題訓(xùn)練不僅能使學(xué)生學(xué)到物理知識，而且也能很好地促進(jìn)學(xué)生物理認(rèn)知狀態(tài)的發(fā)展。為了驗證這一觀點，筆者運(yùn)用原始物理問題測驗工具[7]，采用隨機(jī)抽樣方法，選取了320位高三學(xué)生，對中學(xué)生解決原始物理問題進(jìn)行了研究，結(jié)果見圖1。

學(xué)生成績直方圖不是正態(tài)分布（或正偏態(tài)和負(fù)偏態(tài)分布），而是呈現(xiàn)協(xié)同學(xué)的典型雙峰分布，它與人們長期以來通常認(rèn)為的正態(tài)分布傳統(tǒng)觀點有所不同，對物理教育有新的啟示。根據(jù)協(xié)同學(xué)理論，雙峰分布可以解釋為：大部分學(xué)生的物理認(rèn)知處于較低狀態(tài)（左側(cè)高峰），即被組織狀態(tài)；小部分學(xué)生的物理認(rèn)知處于較高狀態(tài)（右側(cè)低峰），即自組織狀態(tài)；少部分學(xué)生處于從較低物理認(rèn)知向較高物理認(rèn)知轉(zhuǎn)變的狀態(tài)（中間低谷），即臨界狀態(tài)。也就是說，中學(xué)生解決原始物理問題的認(rèn)知狀態(tài)存在臨界區(qū)域。不能跨越臨界區(qū)域的學(xué)生其物理認(rèn)知狀態(tài)表現(xiàn)為被組織狀態(tài)，而跨越臨界區(qū)域的學(xué)生則表現(xiàn)為自組織狀態(tài)。由于種種原因，我國物理教育較少重視學(xué)生認(rèn)知狀態(tài)的轉(zhuǎn)變，在促進(jìn)學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展上，通常沿用維果茨基的“最近發(fā)展區(qū)”理論。該理論所闡述的兩種認(rèn)知發(fā)展水平只有量的變化而沒有質(zhì)的區(qū)別，它所強(qiáng)調(diào)的是認(rèn)知水平而不是認(rèn)知狀態(tài)。水平有高低之分而無質(zhì)的區(qū)別，而狀態(tài)無高低之分卻有性質(zhì)差異。從這個角度來審視認(rèn)知發(fā)展，認(rèn)知狀態(tài)可以較好地解釋認(rèn)知發(fā)展的情況。例如，在物理教育中，初中階段通常存在著初二的“分化”現(xiàn)象，高中階段通常存在著高一的“臺階”現(xiàn)象。對這些現(xiàn)象的解釋，往往是經(jīng)驗性的。而根據(jù)雙峰分布就可以解釋為，這部分學(xué)生的物理認(rèn)知狀態(tài)處于被組織狀態(tài)，這是“分化”現(xiàn)象和“臺階”現(xiàn)象產(chǎn)生的根本原因。進(jìn)一步，我們提出，通過原始物理問題教學(xué)，促使雙峰分布中處于認(rèn)知被組織狀態(tài)（左側(cè)高峰）的學(xué)生向認(rèn)知自組織狀態(tài)（右側(cè)低峰）轉(zhuǎn)變，是物理教育的重要任務(wù)。綜上所述，原始物理問題既是一種新的物理教育理念、一種新的物理教育方式，又是一種新的物理學(xué)習(xí)方式、一種新的物理教育評價。因此，原始物理問題教學(xué)是一種創(chuàng)新的物理教育理論。