本書內容提要該書是物理教學研究的一本應用性理論專著。針對多年來教學中能力培養(yǎng)存在指標軟、方法泛而效率低的具體問題，作者在反復進行理論探索和一定規(guī)模實踐的基礎上，提出了物理教學中的能力培養(yǎng)規(guī)律，以及在知識優(yōu)良的條件下對能力進行定量檢測的嶄新方法——等價排除法，反映了我國物理教學研究的新水平。全書使用了與物理、數(shù)學相關的其他學科概念50多個，自定義概念40多個，在物理、教育、心理、邏輯、思維等相關科學之間建立了相協(xié)相洽又本身自洽的一套概念體系，創(chuàng)意新穎，理論完整，論證嚴謹，方法實用。本書對物理教育工作者、廣大中學物理教師和高師物理系學生，以及其他學科的教研人員和教師來說，都是一本開闊思路和有參考、研究價值的書籍。片斷：例如，人們對一個一個實際的物理觀察活動都會產生反映。這些反映分散進入大腦之后變?yōu)橐环N內在。它們在積累的過程中，陸續(xù)被分析、綜合、比較、抽象和概括，從而使分散的積累，在上升為理性的過程中被集中為順利完成物理觀察的手段，如觀察的步驟、觀察的方法等。顯然它們都屬邏輯的確定處理模式。這些確定的模式，在不必完成相類似的觀察任務時，它們仍作為一種內在，并不被表現(xiàn)。然而一旦遇到相似的物理觀察任務，它們就會立即顯示出來，在應變中發(fā)揮能動作用。在心理特征的層次，明確“能動反映”與‘‘產生反映’’這兩種方式在內涵上的不同，對本書的研究有理論上的決定意義。它使我們有可能根據(jù)被動的心理現(xiàn)象的來源，跨入對所需要的心理特征的培養(yǎng)與測量。如果沒有這一步，便只能停留在心理的“內在”特點上。對絕對內心的、缺乏外在顯示的事物，宏觀上便很難予以處理。不妨設想一下，沒有宏觀可測的特征量，物理學的一切微觀研究會面臨怎樣的困境。于是，本書界定一個新概念——物理能力的外顯：原存在于大腦之中，能在物理能力實施的過程中顯現(xiàn)出來的確定模式。通常被稱為方法、程序、思路、步驟的內容，以及以某種較穩(wěn)定的相互聯(lián)系構成的系列內容，都是確定模式的具體表現(xiàn)。分析物理能力的外顯在實施（運作）物理能力的過程中的具體表現(xiàn)，不難知道，物理能力的外顯可以直接表現(xiàn)個體的物理能力的強弱。以物理觀察能力為例分析如下：假設觀察者已經具有貯存于大腦中完成物理觀察所需要的某些確定模式。那么當觀察者決定進行觀察時，便要從其中選擇，初步試用，確定使用或調整性地應變使用這些模式，從而最后完成了物理觀察的任務。在有些情形之下，確定模式會發(fā)生簡化，較大地提高觀察的順利程度。例如對熟悉的觀察對象，試用的環(huán)節(jié)可能會大大縮短甚至消失。于是這些確定模式在某一個體大腦中的系列化水平，豐富、穩(wěn)定和熟練的程度，以及應變使用的水平，便決定了該個體所具有的物理觀察能力的強弱。因此，本書以物理能力外顯的概念為基礎，界定另一個新概念——物理能力水平：對個體施用物理能力外顯完成物理任務時，在穩(wěn)定、靈活與成功等方面達到的高度。作為個體內在心理特征的物理能力，能夠外顯為完成物理任務的一些確定模式，其重要意義有二。第一，它表明可以從這些確定模式的學習、建立、運用入手，來培養(yǎng)物理能力。第二，它表明可以從不同個體在運用這些確定模式時表現(xiàn)出的差異，來測量物理能力。而物理能力水平的概念則給這種測量的評價奠定了理論基礎。三物理能力的層次不同的物理能力有不同的外顯，其實質是該種物理能力的內涵。稱其為外顯，只不過是強調它原本屬于一種內在的狀態(tài)，只有在能力實施的過程中才能表現(xiàn)出來。然而，為了實現(xiàn)對物理能力的測量，僅從內涵的角度討論是不夠的，因為我們必須在能力實施的具體進程中來測量它，而不能僅從方法論的描述來測量它。因此，我們還必須涉及到物理能力的主要外延。物理能力測量將涉及兩方面：能力的內涵與能力的外延。內涵，就是物理能力的外顯；外延，是承受能力外顯的具體物理任務。一般情況下，它可用具體的物理知識和實際的問題概括。首先，注意到能力外顯（如不同的方法）本身的難易程度和它的適用范圍，以及各自對結果做出的貢獻都不相同。例如，過程觀察法要感知觀察對象隨時間的變化，這就比整體觀察法要難，它適用于觀察運動過程，可能導致發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律；而整體觀察法通常只了解儀器的外部構造。其次，注意到即使對同樣水平的能力外顯，當它們涉及到不同的物理知識時，其難度亦不同。例如都用過程觀察法，但觀察變速運動和觀察液體加熱與沸騰，后者難度明顯要大。因此物理能力又是有層次的。它既與能力的外顯有關，又與外延涉及到的物理任務有關。本書前言前言物理教學要培養(yǎng)學生能力的必要性與重要性，已毋庸多言，但多年來能力培養(yǎng)效率低下，亦是師生的普遍感覺。我曾反復思考這個問題，覺得重要的原因之一，是能力不能像知識那樣直接定量測量。這使能力培養(yǎng)方法的有效性變得難以判斷，也使能力培養(yǎng)難于像知識學習那樣可以及時彌補。然而，真正想要深入研究直接定量檢測單科教學所培養(yǎng)的能力的想法，則始于1989年和我系研究生蔣毅同學的談話，是他談及能力的直接檢測苦于不能擺脫物理知識；等價排除法最初也產生于那個時期。1992—1993年，我到北京師范大學做訪問學者期間，等價排除法的可行性檢驗論文得以發(fā)表。在此期間，我的導師閻金鐸先生給予我極大的支持和許多重要的指點。隨后幾年，主要工作集中在兩個方面，一方面是等價排除法的實用性，另一方面是建立一個和其他學科相協(xié)相洽、本身又自洽的物理能力的概念體系。前一方面的工作主要是不斷完善A卷的評定方法，其中最關鍵的一點是增加了答卷速度因子V。它的提出實際應歸功于我的女兒。她指出了答卷速度在能力檢測和知識檢測中所起作用的不同，后一方面的工作使我不得不在相關學科，特別是心理學、思維學與邏輯學的概念群中苦游一番。這兩方面工作的難度和繁雜，大大超出了預先的估計，以至幾次想放棄研究。多虧了許多老師、朋友和親人的鼓勵，才磕磕絆絆走到今天。出版這樣一部專著，目的只是拋磚引玉，希望得到更多的有識之士和有志之人的指正與幫助，使這一研究能逐步走向成熟。應該說，脫稿時的感覺不是完成任務的輕松，而是艱苦工作的開始，今后還有很多工作要做。就目前這方面研究而言，還確有許多方面需要進一步改進和完善的。例如，A卷評分的標準和方法應該更簡化一點，閱卷工作量太大會明顯影響能力定量檢測的實用性；如何減小其他能力對所測能力的干擾，比如閱讀能力的干擾，又如實驗能力檢測中觀察能力的干擾；能力測量的等價系列試題如何與各年級物理教學所培養(yǎng)的能力層次相適應等。還要說明一點，關于檢測運用物理知識解決實際問題的能力，由于目前的研究成果在概念的相關性上還不十分自洽，今后還需進一步深入研究。最后，我要以非常誠懇的心情，衷心感謝在這些年的研究中給予我各種幫助的喬際平先生，王邦平、王瑤、蘇明義、齊紅、何麥秋、賈保成、艾克安、劉北秋、王少芳等老師，感謝閻金鐸先生審閱本書并給本書寫了序言，感謝戴相彬老師在閱讀本書草稿后為本書增寫了第一章。續(xù)佩君1996年5月于北京豐臺
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