IS THERE THE BEST METHOD OF LEARNING PHYSICS?
Abstract
The question about the method of teaching and learning physics is one of the most important questions which should worry each teacher. Nowadays teachers and students are of-fered a great variety of methods. Teachers are advised to organize their lessons (and the whole teaching process) in an inter-active way and use active (stimulating, motivating) methods of teaching. These methods are supposed to ”force” students to become more active leading them to the precisely defined teaching targets (goals). The author of this article holds the opinion that using only one specific method is enough for students to learn physics successfully. It is the method of learning based on the method of scientific physics - the only most effective method of understanding our Nature. The main tasks of any physics teacher are to help students realize the purposes and the essence of this method as well as create favourable conditions so that students can use this method consciously and more and more independently.
The aim of this article is to present the main idea of such an approach. Therefore the characteristics of the method of scientific physics and the characteristics of the learning process included here are only roughly sketched. We hope that is enough to explain the essence of the presented approach.
1 Question about the method
The question about an optimal method of teaching and learning physics is being asked by both experienced and inexperienced teachers as well as by students preparing to be a teacher. It is not easy to give an answer to this question for it is necessary to take into consideration various teaching goals and the conditions of teaching which are changing dynamically. The legitimacy and relevance of this question results from a rich offer of teaching techniques and methods that teachers have at their disposal. These methods, of ten having attractive names, are being described and advertised indifferent publications for teachers and presented at teacher training courses. They are being advertised by producers of teaching aids and by publishers of handbooks for teachers and students. A variety of propositions and concepts concerning methods of teaching stems from the development of technology as well as the research of the way human brain functioning. The new methods benefit from the research in the learning process as well as the research in the realization of tasks in contemporary world conditions.
Teachers seem to be confused about the range of methods and techniques they could use in their physics lessons. These doubts are clearly articulated by teachers perfecting their skills at their postgraduate studies. When they are asked about the methods they practice they usually mention a large number of different ”methods”.
These methods seem to be an eclectic blend of various teaching techniques taken from various teaching courses and publications. They are a blend of different concepts and ideas of teaching. Usually they donrsquo;t create a coherent and rational strategy of how to achieve a set of goals. They are sometimes internally contradictory. For example, students are expected to be active, creative, from the one hand but at the same time they have to work in specific conditions - the conditions of competition, constant control, evaluation and in limited time from the other hand. The method used by a teacher at this stage is the method of presentation which enables students to master certain skills. Teachers make an effort to convince students verbally how important it is to gain knowledge. Nevertheless students are not given a chance to see themselves all the benefits of applying this knowledge in everyday life. They should be able to discover these benefits through individual, reflective practice.
In the reflective practice of teaching in view of the observed low efficiency in reaching the planned complex educational goals, look for methods and techniques which could to raise the efficiency of learning and teaching. Especially in the situation when this efficiency in achieving complex educational goals is very poor. However, the teacherrsquo;s attempts to transfer the achievements of current research of human activity to the educational practice usually fails if the whole context of this research is not properly taken into account. Most of such attempts and up in teacherrsquo;s need to invent his/her own methods which enable to realize the requested programme of teaching.
2 Hypothesis about one optimal method of learning physics.
Nowadays, when a great variety of methods is being widely used I think that, in order to learn physics successfully, it is enough to use only one method. Successful learning means realizing ”the curriculum of basic (general) education”. The comparison of the model of the scientific physics method (rational-empirical science) and the model
of different processes of developing and forming of a human beingrsquo;s competence as well as taking into consideration all known features of an effective individual and social activity of a human being allow me to formulate the following hypothesis.
Letrsquo;s assume that the aim of teaching physics is to create conditions for a thorough
development of learners in accordance with their natural possibilities and predispositions as well as to shape their general and subject competence (necessary for effective learning and realizing private and professional tasks), then in the face of characteristic features of a human beingrsquo;s competence and the features of the scientific method (worked out in the process of scientific advancement) as well as the essence and main goals of education, an optimal method of learning physics is the one which is a direct transposition of the scientific physics method into the area of education. Therefore, the basic task of a teache
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附录A 外文参考文献（译文）
这是学习物理的最好方法吗？
概要
关于教授和学习物理的方法的问题，是令每一位老师困扰的最重要的问题之一。现在老师和学生都在寻找不同类型的教与学的方法。人们建议老师采取互动的方式以及生动（刺激，激励）的教学方法来组织他们的课堂（以及整个教学过程）。这些方法被认为是“迫使”学生变得更加活跃，而这会让学生明确教学目标。本文作者认为仅仅使用一种具体的方法已经足够让学生成功学习物理了。这是一种基于科学物理方法的学习方法，它是仅有的一种最有效的了解我们自然的方法。物理老师最主要的任务就是帮助学生认识到这种方法的意图和本质，就像创造学生喜爱的环境。这样就能使得学生有意识地并且越来越独立的地运用这种方法。
本文的目的是为了提出这种方法的主要思想。因此科学物理方法的特征和包含于其中的学习过程的特征都只是概要。我们希望这些能够解释所提出的方法的本质。
1.方法的问题
关于物理教学的最理想的教学方法这一问题既是被有经验的老师或是就缺乏经验的老师又是被准备做老师的学生们询问的问题。这是一个不容易回答的问题，因为有必要考虑到多方面的教学目标和不断变化的教学条件。这个问题的合理性和关联性是由教师们所掌握的教学技巧和教学方法的充足提供。这些其中有十个吸引人名字的方法是被一般的教师出版所描写和宣传的，并且在教师训练课程中提出。它们被教学帮助的生产者和师生手册的发表者用来宣传。多种多样的有关教学方法的主张和概念源于技术的发展以及对人脑作用方式的研究。新的方法得益于在学习过程中的研究以及在当今世界状况的任务的实现的研究。
教师们似乎被一系列的他们可以在课堂上应用的方法和技巧所混淆。这些疑问被教师在修读研究生课程中完善自己的技能时背明确的表达出来。当他们被问到他们所联系的方法的时候，它们通常会提到大量的不同的“方法”。
这些方法似乎是从各样的教学课程和出版物提取的多种多样的教学技术的折中的混合。它们是不同的教学概念和方法的一个混合。通常它们不会建立一个条理清楚、合理的关于如何实现一套目标的策略。它们有时是内部矛盾的。例如，从一方面讲，学生们被要求富有积极性和创造性，但同时从另一方面讲，他们不得不在有限的时间内在竞争和不断控制和评价的条件下努力。在这个阶段教师所采用的方法是提供能够使学生掌握一定技能的方法。教师们通过口头上的努力说服学生获得知识的重要性。然而学生们没有机会看到自己在日常生活中运用这一知识的益处。他们应该能够通过个人的反思实践来发现这些优点。
在教学的反思实践中，鉴于观察到达到计划内复杂的教学目标的低效率，寻找可以提高教学效率的方法和技术。特别是在实现复杂的教学目标是效率非常差的情况下。然而，如果这项研究的整个背景没有被适当的考虑进去，教师试图转移当前对教学实践在人类的活动的研究的计划通常不会成功。大部分的这种企图，在教师需要创造自己的能够实现所要求的教学目标的方法。
2.关于一个学习物理最佳的方法的假设
在大量物理方法被广泛应用的今天，我认为要想成功的学好物理，用一种方法就足够了。成功的学习意味着对“基础教育课程”明确无误的掌握。通过比较模型中的科学物理模型（理论与实践科学）、人类能力的形成和发展过程以及个别有效特征及活跃的群体效应的人类活动，使我得出如下假想。
让我们假定，物理教学的目的是为学习者创造全面的发展机会使他们的能力和倾向以及他们的生存及专业能力（对有效学习和掌握专业任务有很大帮助），因此，面对人类行为能力的典型特征和物理科学模型的典型特征（在科学前进的过程中得到的）以及教育的精髓和主要目标，学习物理最好的方法就是直接将物理科学方法运用到教学领域。因而，教师的基本任务是使学生明确目标及科学方法的精髓。物理老师也应该尽最大的努力来为学生自主、独立地运用科学方法创造良好的条件。在教学实践中普遍的教学方法有可能成为支撑教学与学习过程的好方法。这个关于此方法的学习规划假设是基于教师教学无力的假定——这个假定使教学过程与科学研究相仿。
3. 物理科学方法
假设这篇文章的主要目的是为了介绍关于一种最佳的学习物理方法的假设和我将只是努力指出暗示它的主要假设是关于物理科学方法的这些特征，能够让我们把物理内容和物理科学方法转移到严格的教育领域。
科学发展是一个过程，在这一过程中，当现代的理念证明扩大和修改知识是可能和必要的情况下，则要实施深一步的研究。此外，还有可能存在创造和改善的方法以及科学工具的可能性。
对普遍尝试去创造知识（在实际和认知上都是有效的）这一方面的目前的情势分析，是首要且极为重要的的科学特征。我们正努力依据统一思想去实现知识的详细化和普遍化。这个结果是基于目前在现实中的经验，一个连贯的认知过程模型的物理现实（它允许推断所有关于它的具体问题）是可能的这个信念。对目前公认的模式和理论进行分析，从而试图制造方法和理论体系，使人们有可能看到一个更全面以及合成图像的物理现实也是物理学的特征。在这一过程中已经被认知的模式和理论正在成为新模式和理论的特殊案例或接壤案例。作为一门科学，物理学的另一个重要特征是实证的特点。在物理学的发展进程中存在着两个意义不同却相互关联的战略。这些战略取决于目前的知识水平和某些领域的认知（科学）探索方法。
第一个策略在科学发展之初就被制定出来了。它被运用于探索发鲜为人知的领域。这些领域有着基于目前研究的相对较小的实验数据库，不足以形成一些模型或理论，或是用于解释来自已经形成的模型或理论的某些事实。该策略在推理层上运用了非演绎思维模式。对于我们现实生活中的有趣领域的实验性探索的结果（通过观察，实验，测量获得的），都是以某一领域的一个实验数据库的形式收集而来的。通过对这些结果的分析来确定彼此的关系并指出其中可能存在的规律。关于这些规律的作业假说（即经那些被认为是满足实验性研究标准的真实数据的实验性数据认证的陈述），将成为计划和完成进一步研究的基础。而那些经实验数据认证的有着特定应用范围的一般假设则成为经验法则。在探索和发展科学的某一层面，这些陈述被认为是真实的（从亚里士多德对于真理后来修改的定义上看），且是科学成果的一部分。
由于以上所描述的特性，该策略有时被称为是一个理性实验，归纳概括程序。
第二个策略使用演绎的思维模式，把科学推向了另一个发展进程。高水平的实验知识及大量的现实观念和描述工具，使得创造一个相关的带有附加解释的抽象系统成为可能，那些解释能够描述系统的真实特征，令我们在假设条件下推测它的行为。第二个策略是在这样的情况下实现的。该策略在建造模型和理论的过程中需要一个实验认证。认证的过程涉及通过演绎作出关于模型系统（经被世人所接受的假设证实）特征的假设，以及涉及做肯定这些假说的实验性研究（因而也就肯定了那些假设所依据的模型和理论），或是做证明其错误的实验性研究（在实验结果与那些假说宗旨不一致的情况下）和否定模型和理论。另外，上述在科学发展中建立物理知识结构的方法论和策略的实现，现实生活中的知识运用和学习这些运用的方法似乎都很重要。在科学技术和人类活动的其他分支领域中使用物理知识和方法的过程给我们提供了普通物理知识的数据，成为我们的灵感或是进一步基础研究和应用的起点。
4.从科学方法的实践中学习物理
阐述关于学习物理学的一种方法假说的原因是：一个基于人的认知的过程和教育(教)实践的研究的分析信念。只有为开展自然过程的认知（学习）创造条件，并根据一个完美的模型形成一些进程，这是物理科学方法，也是学习物理唯一的最佳方式。这个方法帮助学生实现全面发展并且完善他们的物理和一般能力。这种学习物理的模型类似于物理科学方法，它包括五个阶段的步骤（ “学习物理的五阶段模型” ） 。它考虑到了不同阶段的研究程序的物理特性，它提出的情况和采取的行动达成重要的教育目标。
第一阶段是现阶段的观察，感受和决策阶段的企图行为的情况下，为了满足不同的需求，认知，创造和转化的一个单独的地区或自然世界的世界所作的人似乎是必要的。
第二阶段是第一阶段的深化，详细的定义，目标和计划的认知和应用程序。做这些工作之前要考虑科学研究中的程序或设计。
第三阶段是现阶段实现所有计划任务的实际和认知与界定标准和规则的科学的学习物理的方法。根据学生的教育发展水平，以及他们对物理学的理解能力，在非演绎推理或演绎推理的基础上实现合理的有经验的战略。
第四阶段的阶段，合成和筛选出认知（学习）的影响。这些影响仅仅是学生的想法和对某一领域的物理现实，方法的探索，创造和转化知识的了解。
第五阶段是使用已经获得的知识以及从阶段一里的方法和新的条件的阶段。需要使用知识和方法的形势应该同获得的知识和技能的价值一样使学生信服被意识到的任务的价值。他们也应该提高他们的自我评价的水平。形势要求知识和方法的应用是形势， 必须例如诊断，并且解释全部观察说明的哪一个，现象，过程或者被选择的地区或者现实的元素的特征。他们也必须预言变化或者设计并且使用一新方法或者解决办法哪一个的形势。一些形势需要创造现实的新领域或者他们需要在已经存在的领域里修改。
每个教导单位必须包括一个实用的结构，那就是有意识地实现学生程序的5个阶段。
由于随之而来和有意识的实现程序， 根据这在他们的心里建造一种在他们的更进一步的活动里成为工具(模型和理论)的想法和知识的前后一致的体制的模型学习者。创建和整理在每个阶段的教育和实践活动中的个人经验，并分析其影响，进行自然和有效的学习，这是一个人的独立和专业的行为。因此为这样的活动做了一个很好的准备。这是个人和社会发展的一个条件。
学习的过程的实现基于这种方法， 这是一次物理学的科学方法到教育领域的直接转换，使我们能够创造系统性优越的条件，以实现教育目标确定的“课程的通识教育” 。
5. 结论
关于学习物理的最优方法的既定的假说，不仅能够在假设和定性理论分析方面得到证明，而且能够在动态和创造性物理教学工作方面得到证实，这和老师进行研究生学习时想要证明他们的教学技能一样。
然而，这个假说在教育实际中应用时要求教育阶段有一个合适的组织和物质基础，同时要求有一个合适的教师培训系统。在每一个物理实验室中应当有标准的仪器去做实验。在他们的物理实验室中，上课时学生应当被分成更小的团队，未来所有的物理老师除了应该掌握必要的方法论知识之外，在学校条件允许的情况下还应该具备展现一些物理研究过程中的基本规则的实际能力。
附录B 外文参考文献（原文）
IS THERE THE BEST METHOD OF LEARNING PHYSICS?
Abstract
The question about the method of teaching and learning physics is one of the most important questions which should worry each teacher. Nowadays teachers and students are of-fered a great variety of methods. Teachers are advised to organize their lessons (and the whole teaching process) in an inter-active way and use active (stimulating, motivating) methods of teaching. These methods are supposed to ”force” students to become more active leading them to the precisely defined teaching targets (goals). The author of this article holds the opinion that using only one specific method is enough for students to learn physics successfully. It is the method of learning based on the method of scientific physics - the only most effective method of understanding our Nature. The main tasks of any physics teacher are to help students realize the purposes and the essence of this method as well as create favourable conditions so that students can use this method consciously and more and more independently.
The aim of this article is to present the main idea of such an approach. Therefore the characteristics of the method of scientific physics and the characteristics of the learning process included here are only roughly sketched. We hope that is enough to explain the essence of the presented approach.
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