關(guān)注學(xué)生的需要：求實與求美

徐立海

（玉環(huán)中學(xué)，浙江 玉環(huán) 317600）

物理知識從實踐中來，又可到實踐中去，可以滿足學(xué)生“求實”的需要.物理閃耀著美的光輝，物理現(xiàn)象的對稱美、和諧美，物理理論的簡單美、統(tǒng)一美，物理學(xué)家的思想美、精神美，都可以滿足學(xué)生“求美”的需要.那么，在物理教學(xué)中，我們該如何去滿足與激發(fā)學(xué)生的這兩種需求呢？本文將對此作深入闡述.

1 求實

課標(biāo)指出：從生活走向物理，從物理走向社會，加強與學(xué)生生活、現(xiàn)代社會及科技發(fā)展的聯(lián)系.可見，物理教學(xué)需要把物理知識與生活實踐和社會實踐結(jié)合起來，這是由物理學(xué)本身特點決定的，也是由學(xué)生學(xué)習(xí)的宗旨所決定的.只有將物理知識融于生活實際中，才能加深學(xué)生對知識的理解，才能體驗到物理知識的價值，才能真正感受到物理學(xué)習(xí)的樂趣和意義，才能真正學(xué)好物理.因而，可以這樣說，“求實”是物理學(xué)習(xí)的本質(zhì)屬性，是學(xué)生學(xué)習(xí)物理的根本需要，是達(dá)成“知行合一”的必要條件.結(jié)合多年的教學(xué)實踐，筆者把“求實”中的“實”解析為三層含義：一是實踐——物理知識應(yīng)從實踐中來；二是實證——物理知識需要被實驗或?qū)嵺`所證實；三是實用——物理知識應(yīng)是有實際應(yīng)用的，是具有實際價值的.

1.1 實踐

在“探究感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件”教學(xué)中，為學(xué)生設(shè)計了如下學(xué)習(xí)實踐過程.

（1）回顧實驗.回顧初中閉合電路的一部分切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流的相關(guān)知識，重做實驗，得出電路中產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是閉合加切割.然后，提出問題，是否只有導(dǎo)線切割磁感線才能產(chǎn)生感應(yīng)電流？是否還有別的方法也能產(chǎn)生感應(yīng)電流呢？

（2）模仿實驗.如圖1所示，模仿當(dāng)年法拉第使用過的方法，實驗發(fā)現(xiàn)開關(guān)閉合和打開的瞬間，電流表的指針會偏轉(zhuǎn).開關(guān)閉合或打開穩(wěn)定后，電流表指針不偏轉(zhuǎn).分析得出，先是在電生磁回路中，電流變化造成了磁場B的變化，然后在磁生電回路中，產(chǎn)生了感應(yīng)電流.所以，這一現(xiàn)象中產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因是：穿過閉合回路的磁感應(yīng)強度發(fā)生變化.對比發(fā)現(xiàn)，以上2個實驗產(chǎn)生感應(yīng)電流的方法是完全不同的，是不能相互解釋的，但我們暫且可以用“動與變”來簡單概括感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件，此時，我們很想知道，哪些運動方式和變化方式可以產(chǎn)生感應(yīng)電流呢？

圖1

（3）學(xué)生實驗.學(xué)生親身參與實驗探究活動，通過動手動腦親自發(fā)現(xiàn)感應(yīng)電流的產(chǎn)生方式.如圖1所示，教師給學(xué)生事先準(zhǔn)備好了以下器材：電流表、螺線管、可變形線圈、電磁鐵、強磁鐵、電池、滑線變阻器、開關(guān).不同的實驗小組根據(jù)能力的不同，可以有很多不同的實驗方式，但都會有所發(fā)現(xiàn).實驗后，組織學(xué)生進(jìn)行成果交流，最終總結(jié)得出了產(chǎn)生感應(yīng)電流的6種類型：動——運動的磁體、運動的電流、運動的導(dǎo)體；變——變化的電流、變化的磁場、變化的面積.

上述教學(xué)中，學(xué)生在問題的導(dǎo)引下，親身經(jīng)歷了自主探究的學(xué)習(xí)過程.通過現(xiàn)象的觀察與分析、實驗的設(shè)計與操作、信息的搜集與處理、結(jié)論的交流與討論，動手又動腦，從而獲得獨特的認(rèn)知體驗，這樣的學(xué)習(xí)體驗既有趣、又深刻.

1.2 實證

在“光的全反射”教學(xué)中，為了凸顯知識的實證性，設(shè)計了以下教學(xué)過程.

（1）給定情境，一束光從玻璃射向空氣，已知玻璃的折射率為.當(dāng)入射角θ1＝30°時，求折射角θ2＝？學(xué)生很快計算得出θ2＝45°.然后，教師選定一塊折射率近似為的玻璃磚，把真實的現(xiàn)象演示給學(xué)生看.

（2）繼續(xù)提出問題，當(dāng)入射角θ1＝60°時，折射射角θ2＝？學(xué)生通過計算發(fā)現(xiàn)sinθ2＞1無解，相互討論后作出假設(shè)：折射光線可能消失了，不存在.是否真的不存在呢？此時，學(xué)生內(nèi)心有一種強烈的需求，想看到真實結(jié)果.接著，通過實驗發(fā)現(xiàn)了，折射光線的確不存在，此時學(xué)生心理得到了一種滿足感.

（3）再次提出問題，當(dāng)入射角θ1為多大時，折射光線恰好消失呢？然后，學(xué)生通過計算得出C臨＝45°.是否真的如此呢？接著，通過實驗發(fā)現(xiàn)這也是對的.

（4）最后提出問題，當(dāng)入射角從0°逐漸增大到90°的過程中，反射光線與折射光線的強弱是如何變化的？學(xué)生通過分析得出反射光線由弱變強，最后不變；折射光線由強變?nèi)?，最后消?這也得到了實驗的證實.

上述教學(xué)中，學(xué)生每一次的理論預(yù)測都是積極主動的，每一次的實驗觀察都是非常期待的，每一次的結(jié)論相符都能喚起學(xué)生強烈的滿足感和成就感.設(shè)想，如果將上述過程倒過來，先演示后解釋，可以想象學(xué)生的情緒反應(yīng)一定是沒有那么強烈.

1.3 實用

在“渦流”教學(xué)中，為了讓學(xué)生親身體驗到渦流的存在，并使學(xué)生感受到“渦流”知識的實用價值，可以現(xiàn)場演示如下2個實驗.一是電磁爐實驗，如圖2所示，在高壓鍋中裝入一些水，放在電磁爐上燒，讓學(xué)生可以看到熱氣升起，然后把一個連有小燈泡的線圈放到電磁爐上，結(jié)果發(fā)現(xiàn)燈泡發(fā)光了.通過類比，學(xué)生認(rèn)識到了高壓鍋之所以溫度升高，是因為金屬中產(chǎn)生了類似環(huán)流的“電流”，它叫“渦流”.那么，為什么線圈中會產(chǎn)生電流，鍋中會產(chǎn)生渦流呢？根據(jù)電磁感應(yīng)定律，可以推知電磁爐內(nèi)存在交變磁場，是交變電流通過線圈產(chǎn)生的，然后，折開電磁爐發(fā)現(xiàn)果然如此.二是模擬“冶煉”實驗，如圖3所示，在粗線圈中放入一根鐵條，然后在線圈中通入高頻電流，可以觀察到鐵條在不到1min的時間內(nèi)就會逐漸發(fā)紅，讓學(xué)生體會到眼見為實.

圖2

圖3

2 求美

美可以愉悅身心，陶冶心靈，讓人心曠神怡.審美需要是人的本能需要，是人內(nèi)在的心理需要，是人高級的精神需要.這種需要如若得到滿足，人的精神就有了著落，感情就有了寄托，心靈就得到了滿足，就可領(lǐng)受到一份生命的豐盈、飽滿與充實，內(nèi)心將自然迸發(fā)出強大的精神動力.物理美是一種科學(xué)的美，它源于自然之美，它的美存在于自然物理現(xiàn)象中，體現(xiàn)在物理學(xué)理論的內(nèi)容和形式上，也體現(xiàn)在物理學(xué)研究的過程中.物理美既包含了自然現(xiàn)象與物理規(guī)律所反映出的簡單美、奇異美、真理美、對稱美、和諧美、統(tǒng)一美，也包含了物理學(xué)家們在探索自然規(guī)律時，運用的科學(xué)方法、科學(xué)智慧所折射出的美，還包含了科學(xué)家在追求真理的過程中所體現(xiàn)出嚴(yán)謹(jǐn)求實、鍥而不舍科學(xué)精神的美.

在物理教學(xué)中教師應(yīng)致力于揭示物理知識的科學(xué)美因素，適時地展示物理對象和物理現(xiàn)象的美；發(fā)掘物理思想、理論框架、物理規(guī)律表述方法的美；使學(xué)生能夠感受、體驗和欣賞科學(xué)美，逐步引導(dǎo)學(xué)生去發(fā)現(xiàn)、追求和運用科學(xué)美.

2.1 發(fā)現(xiàn)美

現(xiàn)象美常帶給我們直觀的美學(xué)形象.如“極光”，當(dāng)我們一看到就會脫口而出“美極了”，在學(xué)習(xí)“磁場對運動電荷的作用力”時，課前播放音樂短片“挪威的極光”，變幻莫測、絢麗多姿的畫面，再融合天籟之音，簡直美不勝收.所以用“極光”的美麗引入是再恰當(dāng)不過了，學(xué)生在看到欣賞美的同時，腦子里就會出現(xiàn)這樣的問題：極光是如何形成的昵？為什么只出現(xiàn)在兩極等高緯度地區(qū)？讓他們帶著問題去學(xué)習(xí)，這樣就變被動為主動，使學(xué)生產(chǎn)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣.又如在“光的衍射”教學(xué)時，教師一定要親手做一下演示實驗，實驗很簡單，如圖4所示，只要配備一只激光筆、一個凹透鏡、一塊玻璃片（上面有狹縫、光柵和各種形狀的小孔）.教師把激光束透過凹透鏡對準(zhǔn)小孔將其投射到墻壁上，就可以讓學(xué)生能夠親眼目睹到各種美妙的衍射花樣，如圖5所示，這些對稱的、奇異的、和諧的圖景令人賞心悅目、回味無窮.

圖4

圖5

2.2 追求美

整個物理學(xué)史，在某種程度上也可以說是物理學(xué)大師們?yōu)榻⒔y(tǒng)一的物理理論的奮斗史，科學(xué)家將大自然的這種完美升華為一種哲學(xué)信仰，正是這種至善至美、完美無缺，激起了他們強烈的探索動機，給他們帶來無窮無盡的探索力量和智慧.牛頓為追求天體運動和地面運動的完美統(tǒng)一發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律；法拉第為追求電和磁的完美統(tǒng)一發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象；愛因斯坦為追求時間與空間的完美統(tǒng)一發(fā)現(xiàn)了相對論、為追求質(zhì)量和能量的完美統(tǒng)一發(fā)現(xiàn)了質(zhì)能方程等等.這些典型的事例能促使學(xué)生對科學(xué)美的認(rèn)識轉(zhuǎn)化為對科學(xué)美的追求，有利于學(xué)生科學(xué)美素質(zhì)的培養(yǎng)，有利于喚起學(xué)生到未知領(lǐng)域進(jìn)行探索的欲望.曾有位科學(xué)家說過：“科學(xué)家的靈巧，詩人的心扉，畫家的慧眼，所感受的都是同樣的和諧，同樣優(yōu)美，同樣的富有韻律和節(jié)奏.”對物理科學(xué)美的認(rèn)知，可以激發(fā)物理學(xué)家破譯宇宙密碼的強烈激情與靈感，同樣也完全可以使學(xué)生產(chǎn)生探索物理的激情與創(chuàng)造的動機，令學(xué)生在感知審美物理對象的基礎(chǔ)上引起情感反應(yīng)，產(chǎn)生積極聯(lián)想和深刻理解，從而迸發(fā)出創(chuàng)造美學(xué)體驗，表達(dá)自己的科學(xué)美感受，宏揚科學(xué)美學(xué)的文化價值.

2.3 運用美

愛因斯坦說“照亮我的路，并且不斷給我新的勇氣去愉快地正視生活的理想，是善、美和真”；彭加勒也說“科學(xué)家研究自然，并非因為這樣做有用處.所以研究它，是因為他從中得到樂趣；而他之所以能得到樂趣，那是因為它美.”以美啟真的例子很多，如古希臘的畢達(dá)哥拉斯認(rèn)為大地是球形的，就是源于古希臘人認(rèn)為“在一切立體形狀中，球形是最美的”這一美學(xué)信念；因為哥白尼認(rèn)為地心說體系毫無美感可言，所以他對它進(jìn)行了革命，提出了充滿美感的日心說體系.量子力學(xué)的創(chuàng)建人之一海森堡也承認(rèn)：正是因為自然界美的魅力才吸引他去尋求真理的.科學(xué)家把求美當(dāng)作研究物理學(xué)的動力，在我們的教學(xué)中也可以把對美的追求變成學(xué)生學(xué)習(xí)物理的動力.

例如，續(xù)接前面“探究感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件”的這個案例，已經(jīng)通過實驗探索發(fā)現(xiàn)了產(chǎn)生感應(yīng)電流的6種類型，那么接著應(yīng)如何引導(dǎo)學(xué)生去發(fā)現(xiàn)規(guī)律呢？教師不妨運用求美的哲學(xué)信念去啟發(fā)學(xué)生.我們相信自然規(guī)律是簡單的、統(tǒng)一的，其相同的結(jié)果，應(yīng)該有相同的原因.我們可否將兩者歸結(jié)為一個原因呢？然后，教師向?qū)W生提出一系列問題，逐步地引導(dǎo)學(xué)生去嘗試歸納和概括.

（1）動與變，分析比較一下，哪個更為本質(zhì)呢？

——相互比較后發(fā)現(xiàn)，變才是最本質(zhì).

（2）由于導(dǎo)體棒的運動，對于閉合電路來說是“什么”發(fā)生變化了呢？

——是閉合電路的面積S發(fā)生了變化.

（3）是否有一個物理量，即包含面積S，又包含磁感應(yīng)強度B呢？

——是磁通量Φ＝BS.

（4）請表述出，感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件是什么？

——是穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化.

以上教學(xué)中，教師運用美引導(dǎo)學(xué)生積極主動地探索、領(lǐng)會事物的本質(zhì)與聯(lián)系，既讓學(xué)生感受到了獲得新知識的愉快，又發(fā)展了對科學(xué)美的領(lǐng)悟力.