“有用”从“无用”开始

付 蓉

(上海市市西初级中学,上海 200042)

1 案例背景

“有用的物理学”是上海教育出版社出版的上海九年义务教育课本《物理》八年级第一学期(试用本)前言“让我们起航”中的第2节.“物理是有用的”这个内容,无论在过去还是现在,也不论是上海课本还是其他省市课本,都是引言中常有的内容,但是对照其他教材我们会发现,这个内容在这本上海九年义务教育课本(试用本)中被重视了很多,不仅是笔墨增多,还被单独作为一个章节.在“教学参考资料”中甚至建议:将本节课安排2课时,第1课时学习有用的物理;第2课时学习“摆的故事”,并在“本章学习目标”中提出:通过了解物理学与身边事物的密切联系,体验物理学是十分有用的.

但是在实际教学中,这个内容并不被教师所重视,这不仅是因为它不是中考内容,还因为当代学生,特别是城市里的学生可以通过多种渠道随时了解科技的发展前沿,对新事物的了解甚至不弱于教师,而且随着科技和信息的迅猛发展,教材中关于“物理学在生活和科技发展中所起的作用”的内容对学生来说并不新鲜,即便不都知道,也完全可以通过几分钟的阅读去了解,照本宣科的教学很难在课堂上激发起学生的兴趣.因此这个内容在教学中往往被淡化,不少教师在教学中对这个内容三言两语,一带而过.重视一些的也不过是采用多媒体手段,播放些影视资料,失去了物理课堂教学的原味.能否通过教学激发学生的兴趣,提高教学的有效性,实现课堂增值?

原本这节课主要讲“物理学是有用的,所以学生们要学习”.但是仔细想来,在很多物理规律发现之初,人们并不知道它有何用,甚至连科学家自己都不很清楚它的未来前景.为追求真理,他们忍受嘲讽和阻挠,甚至为之付出生命,在不知“有用”的情况下,潜心研究,不计名利,默默奉献,人类才有了如今的现代生活.希望通过这节课的教学,不仅让学生知道物理是有用的,更重要的是引发学生深层次的思考,渗透德育教育,初步学习用发展的眼光看待问题,树立正确的价值观.

2 案例过程

引言:在上节课我们知道物理是一门与我们生活密切相关的科学,它研究力、热、声、光、电等现象.研究这些现象有用吗?

以物理学中的电磁学为例,它的建立至今不到200年,电对我们有什么用?就拿我们的教室来说,不仅有电灯、电视、录音机、广播喇叭、还有多媒体投影设备等等,这些用电器的工作离不开电源,电源种类有发电机和电池.大家是否有兴趣自己制作一个水果电池呢?

学生实验:制作水果电池.

教师讲授:最早的电池是1800年意大利物理学家伏打(1745～1827)年发明的伏打电堆,这是第一个能产生稳定、持续电流的装置.当时法国国王拿破仑召见了伏打,亲临观看实验顿觉感动,立即命令法国学者成立专门的委员会,进行大规模的相关实验.同时颁发勋章和6000法郎的奖金给伏打,还发行了纪念金币,而伏打也被作为了电压的单位,引用至今.

电池的发明对于当时人们的生活有什么用?

那时可没有今天的众多用电器,电池对于普通百姓来说毫无价值.伏打发明电堆时已经50多岁了,他自己也没有想到持续电流对以后的影响会有那么大,他也没有再作进一步的研究.但是正是由于有了持续电流,为电学的研究打开了新的局面.

1820年,丹麦的科学家奥斯特(1777～1851)发现电流能使周围磁针偏转这一现象.从此开辟了物理学的新领域──电磁学.

1821年,英国物理学家法拉第(1791-1867)第1次看到了通电的导线在磁场中发生运动的现象.1831年,他制造了世界上第1台电磁感应发电机.当时,他的一个熟人、税务官格拉道斯通,看到法拉第在做一个在他看来毫无实用价值的实验,便问道:“花这么大的力气,即使成功了,又有什么用呢?”法拉第回答说:“好吧,不久你就可以收税了.”

1876年英国发明家贝尔发明了电话,爱迪生在改进电话性能时获得灵感,于1877年发明了留声机,并在巴黎世界博览会作专门的展览,引起了轰动.1879年,爱迪生发明了能连续点燃40多个小时的白炽灯.此时距伏打电池的发明近80年.伏打、奥斯特、法拉第都已作古.

19世纪70年代以后,由于发电机、电动机相继发明和远距离输电技术的出现,电气工业迅速发展起来,开始了以电力的广泛运用为显著特点的第二次工业革命.电力在生产和生活中得到广泛的应用,如今,21世纪的我们已经无法想象没有了电我们该如何生活.

以原子能、电子计算机和空间技术的广泛应用为主要标志的第3次工业革命以后,计算机走入寻常百姓家.2007年,法国科学家阿尔贝·费尔和德国科学家彼得·格林贝格尔因发现“巨磁电阻”效应而获诺贝尔物理学奖.为表彰他们的贡献,诺贝尔评委会主席佩尔·卡尔松用比较通俗的语言解答了这个问题.他用两张图片的对比说明了巨磁电阻的重大意义:一台1954年体积占满整间屋子的电脑,和一个如今非常普通、手掌般大小的硬盘.

“巨磁电阻”效应的发现是全球电子化进程中的一次革命.因为有了这两位科学家的发现,很快引发了硬盘的“大容量、小型化”革命,对笔记本电脑、MP3音乐播放器以及其他便携式多媒体播放器的发展起到重要作用.其实早在1988年阿尔贝·费尔和彼得·格林贝格尔就发现,一些金属的电阻会随外加磁场的变化而变化,其中有些合金材料的电阻会随着磁场急剧减少10倍以上,他们把这种电阻叫“巨磁电阻”.时隔19年,跨世纪以后,“巨磁电阻”效应才为这两位科学家赢得这份迟来的荣誉.而费尔的获奖感言竟是:“能够看到我们的发现所产生的威力实在是太棒了!”

的确,跟许多同样有着伟大贡献的科学家相比,能在不到20年里看到自己的发现被认可并广泛应用,他们真的算是幸运的.

活动:请学生来谈“物理学有用”这个话题以及对本节课的体会.

小结:物理学是非常有用的,我们在学习物理知识的同时,还要学习科学家执着的精神和科学的探究方法.那么物理学家是如何发现物理现象并研究其规律的呢?我们下节课继续学习.

作业:上网查找一位物理学家的生平简介或以《如果上海停电一天的话……》为题写一篇小短文.

3 增值的分析

笔者在本节课教学中改变了以往那种平铺直叙的泛泛讲授,只选取电磁学的发展应用为例来讲授“物理学是有用的”.在课堂上对学生熟知的电的用途轻描淡写,而将重心前移,让学生设身在电磁学初创时期,在人类发明了伏打电池、发电机之初,评价电对当时人类生活的作用.学生此时从“电原来对于普通人是没什么用的”开始审视电的用途,这个特别的视角激发了学生的兴趣,然后通过例举之后的发明及背后的故事,学生在了解电磁学的发展应用的历史过程中,知晓它给人类生活带来的巨大变革,并能意识到电学在未来还将有无限的发展前景.学生通过这个实例不但能深刻感悟到物理学是十分有用的,更重要的是学会用发展的眼光看待新生事物,树立了正确的价值观和科学思想,从而实现课堂的增值.