给物理课堂增加一点点历史的厚度

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  提出问题:几年来,应试心态下的课堂教学一直显得有些波澜不惊,也便总想寻些突破.受“科学史有助于理科教学”观点影响,最近教苏科版九年级《电磁联系》上了有别于往常教学的一课,整节课以我讲为主——以物理学史为主线,再以自己杜撰的一些情节为润滑剂,学生听得有滋有味.这引起我的思考,如果老师能够根据章情或节情,注意上些这样的课,一定会起到意想不到的效果.
  教学现场1:磁场
  师:磁现象是我们非常感兴趣的一个现象,谁能举出一两个例子?
  生举例(略).
  师:关于磁体与磁体之间不接触为什么能产生力的作用,今天我们非常感兴趣,历史上感兴趣的人也很多.三百多年前,人们发现除了磁与磁之间之外,天体与天体之间发生力的作用也不需要相互接触,人们还发现了摩擦过的物体吸引轻小的羽毛时也不需要相互接触.对于这些现象,以大科学家牛顿为首的一部分人认为,这些物体与物体之间发生的力的作用不需要时间,立即就能发生,且不需要媒介传递.牛顿当时是科学明星啊,是大腕儿!他这么一说,人们觉得有道理,很多人都附和他的观点,这一观点就持续了几十年……(停顿,让学生思考一会儿).
  师:几十年后,出现了一个人,名不见经传,家境贫寒,未受过什么正规教育,叫法拉第.(插曲:学生笑,说“名车嘛,法拉利”)此人不同意牛顿的观点,直斥超距作用“荒谬”,他认为这些物体之间发生力的作用时,需要物质来传递……(停顿).
  生存疑,师解释:的确,对于我们所看到的而言,牛顿的观点似乎更合理,毕竟天体之间多是真空,磁体与磁体之间除了空气之外别无它物,你总不能说是空气在传递磁极间的相互作用吧……那又如何证明存在一个传递力的作用的物体呢?我们来看一个实验.
  【演示】 铁片能阻断磁场传递力的作用.(略)
  师:实验表明,磁体周围确实存在一种能传递力的物质.法拉第给这种物质取名为“场”,并说它是一种特殊的物质,它没有我们常说的固、液、气三态,永远是看不见、摸不着的……(停顿).
  师(以质疑者的口气):有人说,你这个说法没道理,这不是忽悠嘛!你说的这个看不见、摸不着的磁场是什么样子?你说说看……
  师(以法拉第的口气):法拉第说,我没有忽悠你们,你们来看……
  【演示】 条形磁铁周围的铁屑呈规则分布的形状.
  师:法拉第说,如果磁铁周围没有磁场,怎么会让这些铁屑呈规则形状分布呢?我们就用这种办法来描述磁场.
  磁感线(当时法拉第取名为“力线”)的教学过程略.
  磁现象在科学史上的跨度是很大的,人类早就发现了磁现象,且对这种看不见、摸不着的东西充满着兴趣,由于其这种特性,人类也对其成因有许多猜想.法拉第天才地提出场的概念,并以力线来表示磁场,这在科学史上是空前的,也因此遭受到一些非议和不解,然而,这种非议与不解恰恰是科学史发展的必由之路.向学生讲清这一点,并辅以一些例子来证明,对于完善学生对科学的认识与理解,认识科学的真正形象有很大的作用.
  教学现场2:电磁联系
  师:电与磁长期以来被认为是风马牛不相及的两样东西.对电现象做过深入研究,在物理学界颇有影响的库仑就持此观点——由于其也算是个大腕儿,说话有份量,因此他的观点也颇受欢迎……这一点是致命的,相信这一点,便不可能有去证明它的相反观点的动机与行为……(停顿).
  师:直到另一个科学家的出现,此人叫奥斯特.说来有意思,他相信电与磁之间存在联系,倒并不是因为物理本身的原因,而是因为他的哲学观点——就如同我们所说的世界观、人生观一样,他所接受的哲学教育认为自然界的不同现象总是存在联系的.
  师:这一观念在他头脑中是那样的顽固,以致他几乎无时不刻不在想着这件事情.1819年,他应邀到某校做讲座,突然想到了这个问题,就让主办方提供他材料——一个小磁针、一根导线、一个电源,他当时就在讲座现场做了起来.可当他将导线横放(东西走向)在小磁针上时,小磁针还像以往一样一动不动,这意味着电没有生磁.听的人善意地笑着,他也懊恼不己.
  师:到了1820年,又是应邀做讲座,又像上次一样突然想到了这个问题,只是这次他多了个想法——如果我将导线按南北方向放,是不是就有不同的发现呢?(停顿)
  师:转换了思考角度的奥斯特是兴奋的,赶紧让主办方提供材料.奇迹出现了,在通电的瞬间,小磁针发生了转动,这意味着他多年苦心寻找的现象发生了.它发生得是如此的简单,但它的意义又是如此的非凡——从此以后,人们相信了电与磁之间存在着联系……为了纪念这个伟大的发现,人们把这个实验叫做“奥斯特实验”.
  ……
  教学现场3:走进分子世界
  分子动理论的诞生在科学史上非常有意思,在初中物理教学中,可以借助于物理学史,并适当改造,通过多个矛盾的化解来达到知识的生成,同时渗透简单的哲学意识.
  师:(先介绍古希腊哲学家德膜克利特提出“原子”概念的物理学史的基础上),然后向学生介绍古代分割思想,提出分子概念.
  演示实验:酒精与水混合.得出分子间存在空隙的结论.
  师:向学生介绍布朗运动.(此中可以介绍布朗的身份及其发现过程,可以向学生介绍布朗的探究过程——其起初猜想花粉有生命,会自己运动,后来发现不是.)
  接下来的教师活动,主要是两个矛盾推理:
  矛盾推理1:分子在永不停息地做无规则运动,提出问题:分子运动为什么没有导致物体解体呢?
  矛盾推理2:分子间有引力与分子间有间隙两个结论不是矛盾的吗?
  然后,教师进行解读:根据分子动理论的提出过程,我们可以发现矛盾是其不断完善的推动力.……“遇到矛盾时我们会怎么办呢?回避还是面对?”
  在对这些问题的不断商讨中,学生不仅可能通过矛盾的解决来发现分子动理论的合理之處,还可以初步体会到矛盾其实正是推动社会进步,促进社会和谐的的重要动力.借此机会,还可以向学生阐述,一个物理理论是否合理,主要看它是否能解答更多的物理现象.
  这三节课上下来,感觉不错,尤其是学生静心倾听的样子我很满意.虽然这两节课探究的味道可能淡了些,但我相信“教无定法,贵在得法”,还有什么比学生认真听讲、静心思考更好的结果呢?一个细节也表明学生在掌握知识上没有问题:以前需要多次强调的奥斯特实验中导线需要“南北”放置今年根本不需要强调,听得认真的学生自然就记住了.我以为,我的这两节课有点类似于施瓦布关于“探究的探究”的表述,而从为物理课堂增加点历史的厚度的角度看,或许以上这三节课是个不错的尝试.
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