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【摘 要】青岛市初中物理学科“用中国古代科学家方法进行物理探究建模”的课题研究是教育部“十一五”子课题。将中国古代科学家在创造发明和发现中所运用的充满睿智的科学方法作为理论基础，本着费耶阿本德（Paul Feyerabend，1924－1994）“怎么都行”的方法论，通过演绎法，建构出许多思维过程不同的探究模式。本篇介绍我们运用华佗的“溯因——假说”方法所建构的“溯因——假说探究模式”，从而为物理教师的探究教学和学生的探究学习提供一种新的思维过程和探究工具。
【关键词】物理探究教学 中国古代科学家 华佗 科学方法 溯因——假说探究模式
【中图分类号】G633.7 【文献标识码】A 【文章编号】1006－9682（2011）11－0140－02
中国古代科学家在科学技术方面取得的巨大成就，离不开他们超凡的科学思想和科学方法。华佗就是这样一位出色的科学技术大师和科学方法大师，他的科学思想和方法对于今天的物理探究教学仍有重要的启发作用。
一、华佗与“绿苔消毒去肿法”
华佗（？－208），东汉末年著名医学家、外科专家。
作为一代名医，华佗精通内、妇、儿、针灸各科，尤其擅长外科。他在医学上最突出的贡献表现在外科手术治疗和创制麻沸散上，所以历代医家多将他尊为外科鼻祖。
作为著名的医学家，华佗不仅通过外科手术治好了许多当时的疑难病症，同时也发现了许多疗效显著的新药。
一个夏天的傍晚，华佗在屋后乘凉，忽然看到一只马蜂撞到了蜘蛛网上。蜘蛛很快地爬过去，企图用蛛丝缠住马蜂。但蜘蛛刚一接近，就被马蜂狠狠地蜇了一下，身体立刻肿了起来。它从网上掉了下去，落在屋檐下的一片绿苔上，只见它打了几个滚，肿立即消失了。然后它又迅速地沿着蛛丝爬回网上去缠马蜂。经过第二次较量，马蜂又把蜘蛛蜇肿了，蜘蛛又落到绿苔上打滚，然后再爬回网上去缠马蜂。就这样，它们反复斗了好几个回合，最终由于马蜂体力耗尽，成了蜘蛛的一顿美餐。
本来蜘蛛是经不起马蜂的狠蜇的，但每次它都在绿苔上打滚消肿去毒，从而战胜了马蜂。这使华佗思索原因：蜘蛛战胜马蜂的原因是因为消肿，消肿的原因是打滚，打滚是在绿苔上，因此可能是绿苔让蜘蛛消肿去毒，进一步联想到绿苔也许是一种消肿去毒的良药。于是他想找个机会试一试。
时隔不久，华佗去广陵（今扬州地区）行医，路上遇到一个被马蜂蜇了的妇女，十分痛苦。华佗急忙到屋檐处弄来了一些绿苔，敷在那个妇女红肿的脸上，让她回去休息。过了两天，那个妇女的脸上果然不红不肿，连马蜂蜇过的痕迹也没有了。
就这样，华佗确定了绿苔具有消毒去肿的作用，长期以来成为治疗这一症疾的有效方法。
二、华佗的“溯因——假说”方法
华佗发现绿苔去肿消毒的作用，基本过程如下：
蜘蛛在绿苔上打滚消肿战胜马蜂——追溯原因：绿苔有消肿去毒的作用——考虑能否将绿苔作为一种消毒的药物——通过给妇女治病证明了疗效。
也就是说，在研究问题时，对问题情境进行溯因推理，从而形成假说和设想，然后通过实验进行检验，将假说变成结论和规律。可用下图来表示：
华佗的这种“溯因——假说”方法，可引导我们通过对现象溯因推理，找到隐藏在现象内部的规律。
三、溯因——假说探究模式
我们将上述“溯因——假说”方法运用于探究教学中，就形成了“溯因——假说探究模式”。
1．溯因——假说探究模式的思维程序
2．对溯因——假说探究模式思维程序的有关说明
（1）问题：设计令学生“吃惊（或意外）”的情境，并提出问题。
（2）溯因：用溯因推理法，从情境逆推出可能的原因。
（3）假说：通过溯因推理，形成假说。
（4）检验：通过实验，检验假说的正确性。
（5）结论：通过检验，得出结论、总结规律，解决问题。
四、溯因——假说探究模式的应用案例
下面通过三个案例，体会这种模式的运用：
［案例一］探究“电流的磁效应”
（1）问题：让学生观察如下问题情境（奥斯特实验），并思考原因：将一段导体放置在小磁针旁边，由于不是磁体，小磁针不偏转。但是，当给导体通入电流后，小磁针发生偏转。
（2）溯因：引导学生进行溯因推理：小磁针偏转，说明受到磁力作用。受到磁力作用，说明它处在磁场中。那么磁场是如何产生的？周围只有导体，并通入电流。可见，导体通入电流后周围产生了磁场，从而使小磁针偏转。
（3）假说：由此形成假说：通电导体周围存在着磁场。
（4）检验：运用铁屑做实验，显示出通电直导体周围磁感线的布局。进一步用通电螺线管进行实验，显示出磁场的形状与条形磁铁相似。
（5）结论：从而得出结论：通电导体周围存在着磁场。这种现象叫做电流的磁效应。从而得出结论：通电导体周围存在着磁场。这种现象叫做电流的磁效应。
［案例二］探究“大气压强的存在”
（1）问题：让学生观察如下问题情境，并思考原因：将一只空易拉罐用酒精灯加热一会，然后撤走酒精灯，用胶带将易拉罐口堵住。让学生观察现象。过了一会儿，学生惊异地发现：易拉罐发出巨大的响声，并且逐渐褶皱，像是被巨大的、无形的力量压缩了！
（2）溯因：让学生分组对上述现象进行讨论，溯因推理，各组寻找一种自己感到合理的解释。如：有的小组认为教师会气功，给易拉罐一个无形的力量；有的小组认为易拉罐内部暗藏机关，当用酒精灯加热后，将机关启动，机关对易拉罐施加一个向内部的力量；有的小组认为既然周围没有施力物体，那么，施力者一定是空气，是空气的作用。……
（3）假说：将这些不同的解释提交全班讨论，并对教师的气功水平、易拉罐中的机关做出否定，则比较合理的解释是由于空气的作用。然后，对空气的作用进一步整理，形成全班共识的假说：大气对浸在其中的物体有压强。
（4）检验：由上述假说，学生得到如下推论：
如果将玻璃杯盛满水，用纸板堵住杯口，然后倒置，则在大气压的作用下会保持水不会流出来。如果将一只碗中的空气挤走，然后将其压在皮肤上，碗会被吸住……
学生设计并进行实验，发现上述推论在实际中能发生，从而说明了假说是正确的。
（5）结论：最终得出结论：大气会对浸在其中的物体产生压强，我们称之为大气压。
［案例三］探究“布朗运动”
（1）问题：让学生通过视频观察悬浮在水中的花粉或墨汁，发现花粉颗粒或碳粒的无规则运动。然后，让学生思考原因。
（2）溯因：学生进行溯因推理。通过排出诸多无关因素和外界因素，学生只能认为原因来自于液体内部，来自液体分子的作用。
（3）假说：由此形成假说：布朗运动是由于分子作用的结果，这说明了液体内部的分子在永不停息地做无规则运动。
（4）检验：从上述假说可以得到推论：若微粒的颗粒越小，布朗运动越明显；反之，若微粒越大，布朗运动就越不明显以至观察不到。通过视频资料或用显微镜进行实验观察，验证了上述推论，也就验证了假说的正确性。
（5）结论：将此推广到其他物质中，得出结论：物体中的分子在永不停息地做无规则运动。然后进一步研究这种运动与温度的关系。
五、问题讨论
第一，“溯因——假说探究模式”告诉我们一种问题解决的过程：对问题情境进行溯因推理，推出原因，形成猜想和假说，从而找到解决问题的思路，然后通过实验检验，得出结论、解决问题。从问题——溯因——假说——检验——结论，形成了一个完整的科学活动的模型。
第二，上述探究过程中，在“问题”环节中设置“吃惊现象”，是激发学生进行“溯因”的关键。教师需要精心设计，使发生的现象在学生的意料之外。
第三，“溯因推理”与“因果推理”的过程恰恰相反。后者是我们常用的一种推理方法，从原因推出可能发生的结果；而前者其实却是从结果倒推出发生的原因，体现了创造学的“逆向思考法”。在现代科学方法论中，溯因推理的创立者是20世纪初美国实用主义哲学创始人皮尔斯（Charles Sanders Peirce，1839－1914），而比皮尔斯早一千七百年的华佗，就已经有了溯因推理的思想。
第四，从“溯因”到“假说”环节，是上述探究过程中最能激发学生创造力的阶段。在这一过程中，既是一个逻辑推理过程，也包含了直觉和非逻辑思维过程，同时也体现了历史主义科学哲学家美籍奥地利人费耶阿本德（Paul Feyerabend，1924－1994）的“特设性假说”方法。
由此可见，早在一千八百年以前，华佗的科学思想和方法就已经非常丰富多彩。我们由此借鉴而形成的“溯因——假说探究模式”，完全可以从多个思维角度培养学生各个方面的能力，从而为提高学生的科学素养起到十分积极的作用。
参考文献
1 中共中央宣传部宣传教育局、教育部基础教育司、科技部政策法规与体制改革司组织编写.中国古代100位科学家故事［M］.北京：人民教育出版社、学习出版社联合出版发行，2006
2 查有梁.教育模式［M］.北京：教育科学出版社，1999
3 张之沧.科学哲学导论［M］.北京：人民出版社，2004
【关键词】物理探究教学 中国古代科学家 华佗 科学方法 溯因——假说探究模式
【中图分类号】G633.7 【文献标识码】A 【文章编号】1006－9682（2011）11－0140－02
中国古代科学家在科学技术方面取得的巨大成就，离不开他们超凡的科学思想和科学方法。华佗就是这样一位出色的科学技术大师和科学方法大师，他的科学思想和方法对于今天的物理探究教学仍有重要的启发作用。
一、华佗与“绿苔消毒去肿法”
华佗（？－208），东汉末年著名医学家、外科专家。
作为一代名医，华佗精通内、妇、儿、针灸各科，尤其擅长外科。他在医学上最突出的贡献表现在外科手术治疗和创制麻沸散上，所以历代医家多将他尊为外科鼻祖。
作为著名的医学家，华佗不仅通过外科手术治好了许多当时的疑难病症，同时也发现了许多疗效显著的新药。
一个夏天的傍晚，华佗在屋后乘凉，忽然看到一只马蜂撞到了蜘蛛网上。蜘蛛很快地爬过去，企图用蛛丝缠住马蜂。但蜘蛛刚一接近，就被马蜂狠狠地蜇了一下，身体立刻肿了起来。它从网上掉了下去，落在屋檐下的一片绿苔上，只见它打了几个滚，肿立即消失了。然后它又迅速地沿着蛛丝爬回网上去缠马蜂。经过第二次较量，马蜂又把蜘蛛蜇肿了，蜘蛛又落到绿苔上打滚，然后再爬回网上去缠马蜂。就这样，它们反复斗了好几个回合，最终由于马蜂体力耗尽，成了蜘蛛的一顿美餐。
本来蜘蛛是经不起马蜂的狠蜇的，但每次它都在绿苔上打滚消肿去毒，从而战胜了马蜂。这使华佗思索原因：蜘蛛战胜马蜂的原因是因为消肿，消肿的原因是打滚，打滚是在绿苔上，因此可能是绿苔让蜘蛛消肿去毒，进一步联想到绿苔也许是一种消肿去毒的良药。于是他想找个机会试一试。
时隔不久，华佗去广陵（今扬州地区）行医，路上遇到一个被马蜂蜇了的妇女，十分痛苦。华佗急忙到屋檐处弄来了一些绿苔，敷在那个妇女红肿的脸上，让她回去休息。过了两天，那个妇女的脸上果然不红不肿，连马蜂蜇过的痕迹也没有了。
就这样，华佗确定了绿苔具有消毒去肿的作用，长期以来成为治疗这一症疾的有效方法。
二、华佗的“溯因——假说”方法
华佗发现绿苔去肿消毒的作用，基本过程如下：
蜘蛛在绿苔上打滚消肿战胜马蜂——追溯原因：绿苔有消肿去毒的作用——考虑能否将绿苔作为一种消毒的药物——通过给妇女治病证明了疗效。
也就是说，在研究问题时，对问题情境进行溯因推理，从而形成假说和设想，然后通过实验进行检验，将假说变成结论和规律。可用下图来表示：
华佗的这种“溯因——假说”方法，可引导我们通过对现象溯因推理，找到隐藏在现象内部的规律。
三、溯因——假说探究模式
我们将上述“溯因——假说”方法运用于探究教学中，就形成了“溯因——假说探究模式”。
1．溯因——假说探究模式的思维程序
2．对溯因——假说探究模式思维程序的有关说明
（1）问题：设计令学生“吃惊（或意外）”的情境，并提出问题。
（2）溯因：用溯因推理法，从情境逆推出可能的原因。
（3）假说：通过溯因推理，形成假说。
（4）检验：通过实验，检验假说的正确性。
（5）结论：通过检验，得出结论、总结规律，解决问题。
四、溯因——假说探究模式的应用案例
下面通过三个案例，体会这种模式的运用：
［案例一］探究“电流的磁效应”
（1）问题：让学生观察如下问题情境（奥斯特实验），并思考原因：将一段导体放置在小磁针旁边，由于不是磁体，小磁针不偏转。但是，当给导体通入电流后，小磁针发生偏转。
（2）溯因：引导学生进行溯因推理：小磁针偏转，说明受到磁力作用。受到磁力作用，说明它处在磁场中。那么磁场是如何产生的？周围只有导体，并通入电流。可见，导体通入电流后周围产生了磁场，从而使小磁针偏转。
（3）假说：由此形成假说：通电导体周围存在着磁场。
（4）检验：运用铁屑做实验，显示出通电直导体周围磁感线的布局。进一步用通电螺线管进行实验，显示出磁场的形状与条形磁铁相似。
（5）结论：从而得出结论：通电导体周围存在着磁场。这种现象叫做电流的磁效应。从而得出结论：通电导体周围存在着磁场。这种现象叫做电流的磁效应。
［案例二］探究“大气压强的存在”
（1）问题：让学生观察如下问题情境，并思考原因：将一只空易拉罐用酒精灯加热一会，然后撤走酒精灯，用胶带将易拉罐口堵住。让学生观察现象。过了一会儿，学生惊异地发现：易拉罐发出巨大的响声，并且逐渐褶皱，像是被巨大的、无形的力量压缩了！
（2）溯因：让学生分组对上述现象进行讨论，溯因推理，各组寻找一种自己感到合理的解释。如：有的小组认为教师会气功，给易拉罐一个无形的力量；有的小组认为易拉罐内部暗藏机关，当用酒精灯加热后，将机关启动，机关对易拉罐施加一个向内部的力量；有的小组认为既然周围没有施力物体，那么，施力者一定是空气，是空气的作用。……
（3）假说：将这些不同的解释提交全班讨论，并对教师的气功水平、易拉罐中的机关做出否定，则比较合理的解释是由于空气的作用。然后，对空气的作用进一步整理，形成全班共识的假说：大气对浸在其中的物体有压强。
（4）检验：由上述假说，学生得到如下推论：
如果将玻璃杯盛满水，用纸板堵住杯口，然后倒置，则在大气压的作用下会保持水不会流出来。如果将一只碗中的空气挤走，然后将其压在皮肤上，碗会被吸住……
学生设计并进行实验，发现上述推论在实际中能发生，从而说明了假说是正确的。
（5）结论：最终得出结论：大气会对浸在其中的物体产生压强，我们称之为大气压。
［案例三］探究“布朗运动”
（1）问题：让学生通过视频观察悬浮在水中的花粉或墨汁，发现花粉颗粒或碳粒的无规则运动。然后，让学生思考原因。
（2）溯因：学生进行溯因推理。通过排出诸多无关因素和外界因素，学生只能认为原因来自于液体内部，来自液体分子的作用。
（3）假说：由此形成假说：布朗运动是由于分子作用的结果，这说明了液体内部的分子在永不停息地做无规则运动。
（4）检验：从上述假说可以得到推论：若微粒的颗粒越小，布朗运动越明显；反之，若微粒越大，布朗运动就越不明显以至观察不到。通过视频资料或用显微镜进行实验观察，验证了上述推论，也就验证了假说的正确性。
（5）结论：将此推广到其他物质中，得出结论：物体中的分子在永不停息地做无规则运动。然后进一步研究这种运动与温度的关系。
五、问题讨论
第一，“溯因——假说探究模式”告诉我们一种问题解决的过程：对问题情境进行溯因推理，推出原因，形成猜想和假说，从而找到解决问题的思路，然后通过实验检验，得出结论、解决问题。从问题——溯因——假说——检验——结论，形成了一个完整的科学活动的模型。
第二，上述探究过程中，在“问题”环节中设置“吃惊现象”，是激发学生进行“溯因”的关键。教师需要精心设计，使发生的现象在学生的意料之外。
第三，“溯因推理”与“因果推理”的过程恰恰相反。后者是我们常用的一种推理方法，从原因推出可能发生的结果；而前者其实却是从结果倒推出发生的原因，体现了创造学的“逆向思考法”。在现代科学方法论中，溯因推理的创立者是20世纪初美国实用主义哲学创始人皮尔斯（Charles Sanders Peirce，1839－1914），而比皮尔斯早一千七百年的华佗，就已经有了溯因推理的思想。
第四，从“溯因”到“假说”环节，是上述探究过程中最能激发学生创造力的阶段。在这一过程中，既是一个逻辑推理过程，也包含了直觉和非逻辑思维过程，同时也体现了历史主义科学哲学家美籍奥地利人费耶阿本德（Paul Feyerabend，1924－1994）的“特设性假说”方法。
由此可见，早在一千八百年以前，华佗的科学思想和方法就已经非常丰富多彩。我们由此借鉴而形成的“溯因——假说探究模式”，完全可以从多个思维角度培养学生各个方面的能力，从而为提高学生的科学素养起到十分积极的作用。
参考文献
1 中共中央宣传部宣传教育局、教育部基础教育司、科技部政策法规与体制改革司组织编写.中国古代100位科学家故事［M］.北京：人民教育出版社、学习出版社联合出版发行，2006
2 查有梁.教育模式［M］.北京：教育科学出版社，1999
3 张之沧.科学哲学导论［M］.北京：人民出版社，2004