“有用”從“無用”開始

付 蓉

(上海市市西初級中學,上海 200042)

1 案例背景

“有用的物理學”是上海教育出版社出版的上海九年義務教育課本《物理》八年級第一學期(試用本)前言“讓我們起航”中的第2節.“物理是有用的”這個內容,無論在過去還是現在,也不論是上海課本還是其他省市課本,都是引言中常有的內容,但是對照其他教材我們會發現,這個內容在這本上海九年義務教育課本(試用本)中被重視了很多,不僅是筆墨增多,還被單獨作為一個章節.在“教學參考資料”中甚至建議:將本節課安排2課時,第1課時學習有用的物理;第2課時學習“擺的故事”,并在“本章學習目標”中提出:通過了解物理學與身邊事物的密切聯系,體驗物理學是十分有用的.

但是在實際教學中,這個內容并不被教師所重視,這不僅是因為它不是中考內容,還因為當代學生,特別是城市里的學生可以通過多種渠道隨時了解科技的發展前沿,對新事物的了解甚至不弱于教師,而且隨著科技和信息的迅猛發展,教材中關于“物理學在生活和科技發展中所起的作用”的內容對學生來說并不新鮮,即便不都知道,也完全可以通過幾分鐘的閱讀去了解,照本宣科的教學很難在課堂上激發起學生的興趣.因此這個內容在教學中往往被淡化,不少教師在教學中對這個內容三言兩語,一帶而過.重視一些的也不過是采用多媒體手段,播放些影視資料,失去了物理課堂教學的原味.能否通過教學激發學生的興趣,提高教學的有效性,實現課堂增值?

原本這節課主要講“物理學是有用的,所以學生們要學習”.但是仔細想來,在很多物理規律發現之初,人們并不知道它有何用,甚至連科學家自己都不很清楚它的未來前景.為追求真理,他們忍受嘲諷和阻撓,甚至為之付出生命,在不知“有用”的情況下,潛心研究,不計名利,默默奉獻,人類才有了如今的現代生活.希望通過這節課的教學,不僅讓學生知道物理是有用的,更重要的是引發學生深層次的思考,滲透德育教育,初步學習用發展的眼光看待問題,樹立正確的價值觀.

2 案例過程

引言:在上節課我們知道物理是一門與我們生活密切相關的科學,它研究力、熱、聲、光、電等現象.研究這些現象有用嗎?

以物理學中的電磁學為例,它的建立至今不到200年,電對我們有什么用?就拿我們的教室來說,不僅有電燈、電視、錄音機、廣播喇叭、還有多媒體投影設備等等,這些用電器的工作離不開電源,電源種類有發電機和電池.大家是否有興趣自己制作一個水果電池呢?

學生實驗:制作水果電池.

教師講授:最早的電池是1800年意大利物理學家伏打(1745～1827)年發明的伏打電堆,這是第一個能產生穩定、持續電流的裝置.當時法國國王拿破侖召見了伏打,親臨觀看實驗頓覺感動,立即命令法國學者成立專門的委員會,進行大規模的相關實驗.同時頒發勛章和6000法郎的獎金給伏打,還發行了紀念金幣,而伏打也被作為了電壓的單位,引用至今.

電池的發明對于當時人們的生活有什么用?

那時可沒有今天的眾多用電器,電池對于普通百姓來說毫無價值.伏打發明電堆時已經50多歲了,他自己也沒有想到持續電流對以后的影響會有那么大,他也沒有再作進一步的研究.但是正是由于有了持續電流,為電學的研究打開了新的局面.

1820年,丹麥的科學家奧斯特(1777～1851)發現電流能使周圍磁針偏轉這一現象.從此開辟了物理學的新領域──電磁學.

1821年,英國物理學家法拉第(1791-1867)第1次看到了通電的導線在磁場中發生運動的現象.1831年,他制造了世界上第1臺電磁感應發電機.當時,他的一個熟人、稅務官格拉道斯通,看到法拉第在做一個在他看來毫無實用價值的實驗,便問道:“花這么大的力氣,即使成功了,又有什么用呢?”法拉第回答說:“好吧,不久你就可以收稅了.”

1876年英國發明家貝爾發明了電話,愛迪生在改進電話性能時獲得靈感,于1877年發明了留聲機,并在巴黎世界博覽會作專門的展覽,引起了轟動.1879年,愛迪生發明了能連續點燃40多個小時的白熾燈.此時距伏打電池的發明近80年.伏打、奧斯特、法拉第都已作古.

19世紀70年代以后,由于發電機、電動機相繼發明和遠距離輸電技術的出現,電氣工業迅速發展起來,開始了以電力的廣泛運用為顯著特點的第二次工業革命.電力在生產和生活中得到廣泛的應用,如今,21世紀的我們已經無法想象沒有了電我們該如何生活.

以原子能、電子計算機和空間技術的廣泛應用為主要標志的第3次工業革命以后,計算機走入尋常百姓家.2007年,法國科學家阿爾貝·費爾和德國科學家彼得·格林貝格爾因發現“巨磁電阻”效應而獲諾貝爾物理學獎.為表彰他們的貢獻,諾貝爾評委會主席佩爾·卡爾松用比較通俗的語言解答了這個問題.他用兩張圖片的對比說明了巨磁電阻的重大意義:一臺1954年體積占滿整間屋子的電腦,和一個如今非常普通、手掌般大小的硬盤.

“巨磁電阻”效應的發現是全球電子化進程中的一次革命.因為有了這兩位科學家的發現,很快引發了硬盤的“大容量、小型化”革命,對筆記本電腦、MP3音樂播放器以及其他便攜式多媒體播放器的發展起到重要作用.其實早在1988年阿爾貝·費爾和彼得·格林貝格爾就發現,一些金屬的電阻會隨外加磁場的變化而變化,其中有些合金材料的電阻會隨著磁場急劇減少10倍以上,他們把這種電阻叫“巨磁電阻”.時隔19年,跨世紀以后,“巨磁電阻”效應才為這兩位科學家贏得這份遲來的榮譽.而費爾的獲獎感言竟是:“能夠看到我們的發現所產生的威力實在是太棒了!”

的確,跟許多同樣有著偉大貢獻的科學家相比,能在不到20年里看到自己的發現被認可并廣泛應用,他們真的算是幸運的.

活動:請學生來談“物理學有用”這個話題以及對本節課的體會.

小結:物理學是非常有用的,我們在學習物理知識的同時,還要學習科學家執著的精神和科學的探究方法.那么物理學家是如何發現物理現象并研究其規律的呢?我們下節課繼續學習.

作業:上網查找一位物理學家的生平簡介或以《如果上海停電一天的話……》為題寫一篇小短文.

3 增值的分析

筆者在本節課教學中改變了以往那種平鋪直敘的泛泛講授,只選取電磁學的發展應用為例來講授“物理學是有用的”.在課堂上對學生熟知的電的用途輕描淡寫,而將重心前移,讓學生設身在電磁學初創時期,在人類發明了伏打電池、發電機之初,評價電對當時人類生活的作用.學生此時從“電原來對于普通人是沒什么用的”開始審視電的用途,這個特別的視角激發了學生的興趣,然后通過例舉之后的發明及背后的故事,學生在了解電磁學的發展應用的歷史過程中,知曉它給人類生活帶來的巨大變革,并能意識到電學在未來還將有無限的發展前景.學生通過這個實例不但能深刻感悟到物理學是十分有用的,更重要的是學會用發展的眼光看待新生事物,樹立了正確的價值觀和科學思想,從而實現課堂的增值.