對物理學家失誤的解讀

摘 要：通過在物理教學中客觀介紹物理學家的失誤，從而正確認識科學發展的曲折和科學家付出勞動的艱辛，并在實際探究的過程中體驗物理學家研究問題的方法，發展科學探究所必需的創新思維，從而提高學生科學探究的能力。

關鍵詞：失誤；科學探究；創新思維

中圖分類號：G420 文獻標識碼：A

文章編號：1992-7711（2012）10-081-1

在物理教學中，我們更多地介紹了物理學家成功的、正確的一面，而往往忽略了他們的失誤。在物理教學中客觀介紹物理學家的失誤，通過對他們在特定歷史條件下釀成失誤原因的剖析，對中學物理教學具有積極的意義。

一、在物理教學中客觀介紹物理學家的失誤

事實上，物理大師也會走彎路，有失誤。在物理學發展的過程中，這樣的事例可以說是屢見不鮮的。發現放射性元素的貝克勒爾認為要找到比鈾的放射性還要大得多的元素是不大可能的；牛頓推算光在介質中的速度比真空中大；電磁波的發現者赫茲由于實驗的局限而錯誤地認為陰極射線不帶電。

中子發現的歷史更值得回顧。在查德威克發現中子前，在實驗中已有跡象表明在核中可能存在一種中性子。例如，1930年德國物理學家玻特和他的學生利用α粒子轟擊鈹元素時，發現產生了一種穿透力極強的射線。后來居里夫人的女兒I?居里和她的丈夫約里奧對這種射線進行了研究。他們將這種射線射到石蠟上，測到了有反沖質子從石蠟放出，他們認為這反沖質子是由這種不帶電的的射線所轟擊出來的。但遺憾的是約里奧-居里夫婦和玻特等人都沒能拋棄傳統的舊觀念，而斷言為這種射線正是大家所知的Υ射線。太可惜了！尤其對約里奧-居里夫婦而言，只要根據打出質子的動能，仔細地推算一下，假如入射粒子是Υ光子的話，那么它的能量將達幾十兆電子伏，要比實驗測得的這種未知中性粒子的能量大得多，于是就會發現，這種未知中性粒子不可能是Υ射線?？上f的傳統觀念太深了，以致快到手的成果丟掉了。在正電子的發現過程中，同樣的失誤又一次發生在約里奧-居里夫婦身上，使他們成了正如恩格斯所描述的“當真理碰到鼻子尖上的時候，還是沒有得到真理”的人。

縱觀物理學家們的失誤，造成他們作出錯誤分析或錯失了重大科學發現的主要原因有兩個：一是科學發現和創造是人類向未知領域不斷探索的一個過程，而這個過程必然是復雜的、艱難曲折的，在這樣的過程中出現一些失誤是難免的；二是傳統思想的束縛，科學發現和創造需要豐富的想象力，需要新思想、新觀念，因循守舊、墨守成規就不可能作出科學發現，但突破傳統觀念總是非常不容易。

二、在物理教學中介紹物理學家失誤的積極意義

在物理教學中，教師引導學生認識物理學家的失誤，分析失誤的原因，似乎會使學生產生對科學的懷疑，對科學家的不敬，在時代呼喚更多創新人才的今天，這并非不是一件好事，將有利于學生體會到人類認識自然，改造自然是個曲折艱苦的過程，是個反復修正、反復深化的過程；有利于確立不怕挫折的信念，增強學習中的毅力；有利于學生打破思維定勢，活躍課堂氣氛，培養創新思維能力；有利于樹立學生挑戰權威，服從真理的求知精神。

當然，僅僅介紹物理學家的失誤，并不能達到上述目的，更要注意向學生講述物理學家對待失誤和挫折的科學態度和不屈的探索真理的精神。約里奧-居里夫婦不僅錯失了發現中子的良機，后來又錯失了發現正電子的機會。但他們從失敗中吸取教訓，始終以飽滿的工作熱情、堅忍不拔的意志投入研究工作，功夫不負有心人，他們終于在1934年獲得了20世紀中最重要的發現之一——人工放射性，并榮獲了諾貝爾物理學獎。中國科學家王淦昌教授因為自身或客觀條件的限制在發現中子、驗證中微子存在等物理研究方面幾次和諾貝爾獎擦肩而過，但他并沒有放棄對科學熱誠的追求，而是進一步拓展研究領域，在眾多領域里提出了自己獨到的見解，直到年逾90，仍不時到研究室去，他提出的激光引發氘核出中子的想法，成為慣性約束核聚變的重要科研項目，一旦實現，這將使人類徹底解決能源問題。

在物理教學中引導學生辨別物理學家的失誤和科學上的騙局也是值得重視的一個方面，法國物理學的權威布朗洛發現N射線就是一場巨大的騙局。對科學史上騙局的揭示顯然可以使學生正確理解物理學家的失誤，而激發學生對科學家們由衷的敬佩。在實際的教學中我們似乎更應該讓學生在進行相關科學探究的實踐中重復物理學家的失誤，比如在講電磁感應相關內容時，筆者有意安排了這樣的實驗，將電流表的表面背對學生，在插入磁鐵后，讓學生跑到講臺后看指針的讀數，學生看過常常露出不解的神情，“指針沒動??！”可磁鐵確實在線圈中啊！如此，模仿了當年科拉頓所做實驗的情景，并設置了相關的問題使學生明白科拉頓的失誤和法拉第的成功在創新思想上的不同之處。

三、在物理教學中介紹物理學家失誤的幾點反思

1．介紹物理學家的失誤，促進新的課程資源不斷生成。

正視并合理開發日常教學中的錯誤資源可以豐富課程內容，激發學生的參與熱情，促進新的課程資源不斷生成，對師生創造性智慧的激發會起到十分重要的作用。為此，我們可以利用學生的錯誤激發認知沖突，促進學生思維碰撞；抓住學生因知識經驗和思維方式不同而出現的錯誤的觀點和想法，引導學生合作交流，促進生成；不輕易剝奪學生自主發現錯誤的機會，為教學的有效介入創造最佳時機。

2．介紹物理學家的失誤，促進教師更好地錘煉教學藝術。

既然物理學家都可以有失誤，對我們教師來說在教學中的失誤也就沒必要去遮遮掩掩。在教學中，教學雙方也會因為各種情況而發生錯誤，錯誤可能來自學生，也可能來自教師。對于學生的錯誤，我們常常能從容應對，對于自己的失誤，我們也不能回避，而是要認真反思，究其原因，尋其策略，從而提高教學設計能力和課堂教學水平。錯誤的價值有時并不在于錯誤本身，課堂教學中的錯誤，對學生來說是一次很好的鍛煉機會，對老師來說也可以是一次機遇，在生成性的教學中教師正確處理失誤是可以錘煉教學藝術，提高自身的專業水平的。