【花果山高中群：用物理教材引导学生去琢磨“当初他们是怎么想到的？”】---2019.08.06

每日一课

花果山高中群：用物理教材引导学生去琢磨“当初他们是怎么想到的？”

2019-08-06

昨天，申爸说完了。说完了，一片静寂。这事儿吧，如果申爸跑得太远，没人跟得上，可能就不对了。大申起了床，赖在那儿看他的英文小说不肯开始，正好留出空挡，让申爸想一下。你不管自个儿怎么想，但是没人理解，想得再圆也没用：太复杂了，跟真相相去甚远。申爸决定改弦更张。

一时想不出别的办法，等大申看书告一段落，申爸就跟大申一起阅读新课程的课本，牛顿运动定律那一章的第一节，牛顿第一定律。申爸打算在具体内容的交互探讨中，继续观察孩子的特点。没观察到大申思维方面新的特别，有几点关于课本内容方面的事情，引起了申爸的注意。

...在引言部分，上来第一句话就“在前面我们学习了怎样描述物体的运动...”申爸顺口问大申：“怎么描述物体的运动？”

大申表现出一个人受到了出其不意的刺激的时候，表现出的体态和神情，不自觉地把书端起来，本来舒展地搁在沙发上的双腿，蜷曲起来，整个身体，似乎都在用力，脸部肌肉有点扭曲，努力地皱着眉在想...想了半天，吞吞吐吐地说：“先要把...把一个物体抽象成质点....”

这根本就不着调。申爸打断大申说：“用物理学的术语来问，这个问题就是‘怎么刻画一个物体的运动’，对吧？怎么刻画呢？如果，我们知道一个物体在任意时刻的位移、速度和加速度，是不是这个物体的运动，就被精确刻画了？”

大申一边想，一边点头。申爸决定回到原点：“什么叫‘刻画’？我们不说物理，说眼前的现实。如果你想刻画老爸的写字台，你怎么刻画呢？你拿起手机，拍张照片，这张照片，就精确地刻画了老爸的写字台。在这张照片上，别人一眼就能看到，写字台是什么样子的，什么质地，写字台上都有哪些物品，怎么摆放的，对吧？这张照片，就是对老爸写字台的‘刻画’。那怎么对运动进行‘刻画’呢？我们比照对老爸写字台的刻画，来看，怎么对运动‘刻画’。要对写字台进行‘刻画’，你先要找到，具体要‘刻画’什么。要‘刻画’写字台的形状、质地、写字台上具体有多少个物品，都是什么，这些物品摆放的位置是什么。这是四个方面，对吧？写字台本身、上面有多少种物品、每一件物品是什么还有怎么摆放的，四种。不管你是拍一张照片也好，说一段描述性的话也好，还是写一篇文章也好，只要把这四个方面说清楚了，就是对老爸写字台进行‘刻画’了。怎么对运动进行刻画呢？比照写字台的四个方面，你需要知道，要从哪几个方面，对一个‘运动’进行描述，然后，分别在这些方面给出描述，是不是就是对‘运动’进行刻画了？”

大申听明白了，点头同意，申爸问：“对运动进行‘刻画’，要从几个方面来进行？”

大申：“运动的位移、速度和加速度三个方面。”

申爸：“对，就这三个方面。问题是，你是怎么知道的？课堂上老师讲的。老师是怎么知道的？书上写的。这本书的作者，是怎么知道的？那本书上写的，他看到的...那总有第一本，第一次写这个事情，这本书的作者，第一次想到要从这三个方面对运动进行刻画，对吧？”

这当然是对的，大申忙不迭地点头。申爸：“那个第一个想出要从这三个方面刻画运动的人，就是大物理学家。因为在他之前，没有人知道要从这三个方面对运动进行刻画...”申爸不敢再往下说了，因为申爸也不知道，这第一个人是谁。

大申学习高中物理课程，已经快一个学期了，学过了三章，运动的描述，匀速直线运动还有力。但是呢，这三章的内容，为什么要学，为什么要这么学，学的那些内容，在总体上，是为了解决什么问题的，依然是糊涂的。

大申学的第一章的名称就是《运动的描述》，学完之后，学会了很多细节的知识，位移是啥，位移怎么算，400米跑道跑一圈的人，位移是零；速度是啥，怎么算，很复杂的相对运动的速度，都会算；加速度是啥，加速度怎么算，加速度变大，速度可能会变小；速度很大，加速度可能会变小...细节视野里的树木全清楚，但学完了，就是不知道怎么描述运动；章节的标题，付之阙如。完全地形不成“森林”的观感。更不要讲，从科学史的角度，统一图景的大视野中，人类思维发展的逻辑过程。

在具体学习过程中，当然无法看到什么“统一图景”，但是，就着具体内容，向这个方向的引导，是没有的。这个得补起来。从零开始，加入自己的常识之后所形成的逻辑链，一直链到课本上现在要讲述的具体知识。这个要补起来。

如果高考题中直接出这样一道简答题：简述如何对运动进行描述。一彪考生，全都蒙了。题答完了，都不知道自己写的是什么。因为题目在问什么，就不知道。这肯定是物理“葛军老师”出的题。“他们当初是怎么想出来的？”要把物理的学习，往这个基本问题上面引导。上面这个事儿，申爸以前应该提到过。就是再给个具体例子而已。但是，申爸自己在跟大申的讨论中，忘了这事儿了。

接着，申爸把一件事儿给说错了：“你看啊，现在，一个质点，在这里，”申爸拿左手的食指在虚空中指住了一个点，右手比划，“在这个点上，知道这个质点的位移、速度和加速度。那么，今后在任意一个点上的位移速度加速度，是不是就全都知道了...”申爸一边说，右手一边沿直线往远了比划。

大申皱着眉打断申爸：“谁说的？它就不行这样运动，”一边说，一边拿手指比划，比划出一个复杂的轨迹。

申爸将错就错：“什么决定了这个质点，接下来像你样的轨迹运动，还是像我这样的轨迹运动？”

大申：“是不是受力。”

申爸：“受什么样的力，接下来像我这样运动？”

大申：“受一个恒定不变的力。”

申爸：“那像你那样运动呢？”

大申：“那谁知道了！”

申爸：“像我这样做匀变速直线运动，物体受到的力的时间函数，是一个常函数，对吧？”

大申皱着眉，努力地想，什么是常函数，迟疑地有点头的倾向。申爸接着解释：“常函数就是一个常数，函数值就是一个定值，跟时间t无关。那么，如果你的那种运动中，我们知道了力的时间函数，也知道了初始的位移速度和加速度，在未来，任何一个时点的位移速度加速度，就都知道吗？”

这个跳跃有点儿大，大申瞪着眼睛，在那儿努力地想，努力的感觉。申爸留时间给他想了两分钟，问：“知道吗？”

大申迟疑地点点头：“应...应该知道吧？”

申爸：“到底知道不知道？”

大申坚决起来：“知道，肯定知道！”

申爸：“你怎么知道的？”

大申说不清怎么知道的，开始耍赖皮：“我就知道，你怎么啦？”

申爸：“确实知道。在初始时刻，一个质点的运动可以精确描述，只要知道质点受力的时间函数，在未来，质点的位移的时间函数、速度的时间函数和加速度的时间函数，就都确定了。那怎么去确定呢？这就是这一章要讲的内容。按照牛顿第一定律和第二定律，就可以确定。现在，你把书翻到下一页，我们来看具体怎么确定。”

大申翻好书，申爸接着说：“对于一个质点，它受力的时间函数是常函数，并且常数是零的话，它的运动，就由牛顿第一定律来决定；如果常数不是零，或者不是常函数的话，未来就由第二定律来决定。”爷儿俩接着梳理牛顿第一运动定律的内容。申爸自己把自己梳理糊涂了。

申爸在电脑上，拿着一本电子版在看：

申爸就没看明白，伽利略得出的结论，到底是什么；笛卡尔具体在什么地方补充和完善了伽利略的观点。就行文而言，他们两个人的结论，完全是一回事儿。申爸往下看，看牛顿的第一定律，说的也是同一个事情。

在历史上，他们三者是有先后，有传承和发展的关系的。但是，“一回事”他们怎么发展的？申爸没想明白，就把第一个问题直接扔给大申，想听听大申怎么回答。大申的回答是：“伽利略和笛卡尔，从不同的角度在说同一件事情。”说完了就下课了。

大申去写暑假作业，申爸坐在沙发上，随手抄起大申的课本，继续搞清楚，到底是怎么回事。申爸发现，大申手上的课本中，加了个边注，是这样的：

“无论是在亚里士多德那里还是在伽利略那里，都没有力的概念。牛顿的高明之处在于他将物体间复杂多样的相互作用抽象为‘力’。本书为了表述方便，在陈述亚里士多德等人的思想时，借用了力的概念。”不怪牛顿那么NB。单单靠“第一个明确提出力的概念”这一个成就，就足以青史留名了。这一点，申爸以前还真的不知道。这会儿才知道的。

...谁第一个明确提出用位移速度和加速度来刻画运动的？这个答案，仍然不知。原来，申爸手上的课本，是第二版，大申手上的课本，是第三版。编者后来想到了这个问题，改版的时候加了边注。

我们的教育体系培养不出足够多的大师，这是有各方面原因的。本来，作为教材，尤其是物理教材，一个着重点，是要引导学生把注意力转到自己去琢磨“当初他们是怎么想到的？”这个问题上去的。从这个改版内容上看，我们课本就做得不好，甚至当初编教材的时候，可能都没有这方面的想法。给到学生的内容，只能全部被动接受，不引导学生“打根子上借助常识来思考”，那是不行的，永远也搞不出大师来的

什么是“创造性人才”，什么是“大师”？那些不断地琢磨“上帝到底是怎么想的”的人，就是啦。如果一遇到问题，就想“应该有人研究过，已经写到书里”了，那顶多只能培养出不断耙理已有知识的闭门工匠么！我们头脑中，会涌现出无数的问题。要知道，绝大多数的问题，都还没答案呢！

这个失误挺好。申爸今天正好就这个问题，跟大申还原“当初是什么样子”的。申爸想知道，就大申当前的认知水平，他能理解到什么程度。

今天先说到这儿吧。本来打算抽时间把当初那个梳理“物理学”的过程说完的...说每天刚发生的事情，就把时间占掉了。再找机会把那个话题说吧。还有，去年10月14日发生的事情，也还没说呢！

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