再論奧斯特實驗的教育功能

劉培紅++潘樹林

摘 要：奧斯特實驗的發生、發展的歷史過程，也是一個完整的科學探究，再深入探究，并且在眾多方面取得重大成就的過程，這個過程對提高學生的科學素養很有幫助。如果我們的教師能將它告訴學生，相信我們的學生一定會對科學家的整個探究過程、科學的思考方法、科學家艱苦卓絕的努力工作，都會有一個深刻的認識，也一定會對提高學生的科學素養有巨大的幫助作用的。我們應當在物理教學中培養學生的好奇心，培養學生獻身科學的探索精神，培養學生的科學素養。

關鍵詞：奧斯特實驗；教育作用；科學素養

中圖分類號：G712 文獻標識碼：B 文章編號：1002-7661（2016）19-241-01

就奧斯特實驗，安培曾寫道："奧斯特先生……已經永遠把他的名字和一個新紀元聯系在一起了。"凡是學過物理的人都應該對奧斯特實驗有所了解，都知道這個實驗對電磁學、物理學的發展產生的巨大作用，都清楚它對科技進步、社會發展產生的重大影響。奧斯特的發現揭開了物理學史上的一個新紀元。奧斯特實驗的發生、發展的歷史過程，也是一個完整的科學探究，再深入探究，并且在眾多方面取得重大成就的過程，這個過程對提高學生的科學素養很有幫助。今天我想就奧斯特實驗的歷史談談它的教育功能。

一、奧斯特實驗是一個偉大的劃時代的實驗

在1821年，奧斯特公布他的研究成果之前，大學教材里有電學和磁學兩門課程，人們已經對靜電、電流的磁現象、原理、作用有了初步的認識，也注意到電現象和磁現象有很多相似的地方，如：電有正負兩種電荷，磁有南北兩個磁極；電荷間的作用規律是同種電荷相互吸引，異種電荷相互排斥，磁極間的作用規律是同名相斥，異名相吸；1877年，庫侖發明了扭秤，并用扭秤測量了靜電力和磁力的大小，發現二者也具有相同的規律；富蘭克林研究發現萊頓瓶放電時能使放在旁邊的鋼針磁化。這些現象使得很多科學家猜想電與磁之間應該是有聯系的，奧斯特就是其中之一。

奧斯特早在讀大學時就深受康德哲學思想的影響，認為各種自然力都來自同一根源，可以相互轉化。他一直堅信電和磁之間一定有某種關系，電一定可以轉化為磁。自1819年上半年開始，奧斯特一面擔任大學里電學、磁學講座的主講，一面繼續研究電、磁現象及二者之間的關系。1820年4月，在一次講演快結束的時候，他把一條非常細的鉑導線接在電源上，放在導線下方的一根用玻璃罩罩著的小磁針，在接通電源的瞬間，擺動了一下。這一動，使有心的奧斯特喜出望外， 竟激動地在講臺上摔了一跤。之后，奧斯特花了三個月時間深入研究，做了許多次實驗，并將所有的實驗現象總結歸納，于1820年7月21日公開發表了《論磁針的電流撞擊實驗》的論文，宣布了實驗情況。

奧斯特將導線的一端和伽伐尼電池正極連接，導線沿南北方向平行地放在小磁針的正上方，當電路接通時，磁針立即發生了擺動。把木頭、玻璃、石塊、松香等非磁性物質放置在導體和磁針之間，甚至把小磁針浸在盛水的銅盒子里，磁針照樣會發生偏轉。奧斯特還發現通電直導線周圍的小磁針以導線為圓心擺成一圈，當導線中電流的方向變化時，磁針偏轉方向也相反了。奧斯特把這種現象解釋為“電流沖擊”現象。奧斯特的研究，證明了電能生磁、電和磁是互相聯系的，從此大學才有了電磁學這門課程，也由此開啟了電磁學時代、第二次科技革命。

二、奧斯特實驗巨大的教育作用

有關奧斯特實驗的這段歷史，是眾多科學研究過程的典范，如果我們的教師能將它告訴學生，相信我們的學生一定會對科學家的整個探究過程、科學的思考方法、科學家艱苦卓絕的努力工作，都會有一個深刻的認識，也一定會對提高學生的科學素養有巨大的幫助作用的。

1、成功是給予有準備的人的

成功，是世界上每個人都渴求的，有的人窮其一生也尋不到它的蹤影，有的人卻能收獲成功，究其原因，是因為我們要做好準備再出發。著名作家張潔在她的一篇散文里說道：“找到水源卻發現沒有帶上盛它的容器”也說明了這個深刻的道理。與其說奧斯特發現“電流的磁效應” 是偶然發現不如說是必然結果。奧斯特在實驗之前，就堅信康德自然力是可以相互轉化的哲學思想，他也注意到電和磁之間有眾多相似的特性，自己也在這方面進行了長時間的研究，只有這樣，小磁針輕輕一動，他才能發現電能生磁。任何成就的取得都是長期努力的結果，機會都是給有準備的人提供的，絕對沒有天上掉餡餅好事。

2、成功是對堅持努力的人的回報

每個人都希望成功，但成功的道路并不是一帆風順的。電流的磁效應作為一項偉大的發現是由奧斯特發現的，有不少科學家也提出了“電能生磁，那么磁也應該可以生電吧？”這樣的猜想，并進行了大量的實驗研究，但都因為各種原因失敗了，放棄了；法拉第堅信這種猜想，并且調整指導思想，設計了各種實驗，整整努力地研究了十年，經歷了無數次的失敗，最終發現了對人類社會產生巨大影響的電磁感應現象，并發明了發電機。小小的水滴，力量看似很小，但是日積月累，最終會滴穿石頭，法拉第用整整十年的時間，堅持不斷地進行試驗，終于啃下了這塊硬骨頭，獲得了別人沒有的成功！

3、成功是給予善于發現有用信息并有能力的人的

奧斯特公布了他的實驗后，很多科學家都不單重復了他的實驗，還對實驗進行了仔細的分析，有的對各種形狀的通電導體的磁現象進行研究，有的反向思考—若磁體不動通電導體是否也能運動？有的逆向思維—磁能否生電？按照不同的思路進行了深入的研究，并取得了不同的研究成果。這些人都有一個共同的特點：他們善于發現一些對自己有用的信息，并且他們在自己的領域，都是十分杰出的優秀人士。我們也應該向他們學習，善于在眾多的信息中挖掘出對我們有用的信息，并進行科學的分析研究，最終一定會取得有用的成績的。

奧斯特的發明不僅推動了物理學的發展，也給了我們一個很大的啟示：我們應當在物理教學中培養學生的好奇心，培養學生獻身科學的探索精神，培養學生的科學素養，我們還要讓學生明白任何一項偉大的發現都需要漫長的積淀過程，只要付出努力，每個人都會有所收獲。

參考文獻：

[1] 奧斯特實驗的意義[J]. 宇燕. 青島大學學報（自然科學版）. 2001（02）

[2] 偉大的科學家、教育家H.C.奧斯特[J]. 楊建鄴，劉劍波. 科學技術與辯證法. 2012（03）

[3] 物理學史簡明教程[M]. 北京師范大學出版社 ， 陳毓芳，鄒延肅編， 1986