关注学生的需要：求实与求美

徐立海

（玉环中学，浙江 玉环 317600）

物理知识从实践中来，又可到实践中去，可以满足学生“求实”的需要.物理闪耀着美的光辉，物理现象的对称美、和谐美，物理理论的简单美、统一美，物理学家的思想美、精神美，都可以满足学生“求美”的需要.那么，在物理教学中，我们该如何去满足与激发学生的这两种需求呢？本文将对此作深入阐述.

1 求实

课标指出：从生活走向物理，从物理走向社会，加强与学生生活、现代社会及科技发展的联系.可见，物理教学需要把物理知识与生活实践和社会实践结合起来，这是由物理学本身特点决定的，也是由学生学习的宗旨所决定的.只有将物理知识融于生活实际中，才能加深学生对知识的理解，才能体验到物理知识的价值，才能真正感受到物理学习的乐趣和意义，才能真正学好物理.因而，可以这样说，“求实”是物理学习的本质属性，是学生学习物理的根本需要，是达成“知行合一”的必要条件.结合多年的教学实践，笔者把“求实”中的“实”解析为三层含义：一是实践——物理知识应从实践中来；二是实证——物理知识需要被实验或实践所证实；三是实用——物理知识应是有实际应用的，是具有实际价值的.

1.1 实践

在“探究感应电流的产生条件”教学中，为学生设计了如下学习实践过程.

（1）回顾实验.回顾初中闭合电路的一部分切割磁感线产生感应电流的相关知识，重做实验，得出电路中产生感应电流的条件是闭合加切割.然后，提出问题，是否只有导线切割磁感线才能产生感应电流？是否还有别的方法也能产生感应电流呢？

（2）模仿实验.如图1所示，模仿当年法拉第使用过的方法，实验发现开关闭合和打开的瞬间，电流表的指针会偏转.开关闭合或打开稳定后，电流表指针不偏转.分析得出，先是在电生磁回路中，电流变化造成了磁场B的变化，然后在磁生电回路中，产生了感应电流.所以，这一现象中产生感应电流的原因是：穿过闭合回路的磁感应强度发生变化.对比发现，以上2个实验产生感应电流的方法是完全不同的，是不能相互解释的，但我们暂且可以用“动与变”来简单概括感应电流的产生条件，此时，我们很想知道，哪些运动方式和变化方式可以产生感应电流呢？

图1

（3）学生实验.学生亲身参与实验探究活动，通过动手动脑亲自发现感应电流的产生方式.如图1所示，教师给学生事先准备好了以下器材：电流表、螺线管、可变形线圈、电磁铁、强磁铁、电池、滑线变阻器、开关.不同的实验小组根据能力的不同，可以有很多不同的实验方式，但都会有所发现.实验后，组织学生进行成果交流，最终总结得出了产生感应电流的6种类型：动——运动的磁体、运动的电流、运动的导体；变——变化的电流、变化的磁场、变化的面积.

上述教学中，学生在问题的导引下，亲身经历了自主探究的学习过程.通过现象的观察与分析、实验的设计与操作、信息的搜集与处理、结论的交流与讨论，动手又动脑，从而获得独特的认知体验，这样的学习体验既有趣、又深刻.

1.2 实证

在“光的全反射”教学中，为了凸显知识的实证性，设计了以下教学过程.

（1）给定情境，一束光从玻璃射向空气，已知玻璃的折射率为.当入射角θ1＝30°时，求折射角θ2＝？学生很快计算得出θ2＝45°.然后，教师选定一块折射率近似为的玻璃砖，把真实的现象演示给学生看.

（2）继续提出问题，当入射角θ1＝60°时，折射射角θ2＝？学生通过计算发现sinθ2＞1无解，相互讨论后作出假设：折射光线可能消失了，不存在.是否真的不存在呢？此时，学生内心有一种强烈的需求，想看到真实结果.接着，通过实验发现了，折射光线的确不存在，此时学生心理得到了一种满足感.

（3）再次提出问题，当入射角θ1为多大时，折射光线恰好消失呢？然后，学生通过计算得出C临＝45°.是否真的如此呢？接着，通过实验发现这也是对的.

（4）最后提出问题，当入射角从0°逐渐增大到90°的过程中，反射光线与折射光线的强弱是如何变化的？学生通过分析得出反射光线由弱变强，最后不变；折射光线由强变弱，最后消失.这也得到了实验的证实.

上述教学中，学生每一次的理论预测都是积极主动的，每一次的实验观察都是非常期待的，每一次的结论相符都能唤起学生强烈的满足感和成就感.设想，如果将上述过程倒过来，先演示后解释，可以想象学生的情绪反应一定是没有那么强烈.

1.3 实用

在“涡流”教学中，为了让学生亲身体验到涡流的存在，并使学生感受到“涡流”知识的实用价值，可以现场演示如下2个实验.一是电磁炉实验，如图2所示，在高压锅中装入一些水，放在电磁炉上烧，让学生可以看到热气升起，然后把一个连有小灯泡的线圈放到电磁炉上，结果发现灯泡发光了.通过类比，学生认识到了高压锅之所以温度升高，是因为金属中产生了类似环流的“电流”，它叫“涡流”.那么，为什么线圈中会产生电流，锅中会产生涡流呢？根据电磁感应定律，可以推知电磁炉内存在交变磁场，是交变电流通过线圈产生的，然后，折开电磁炉发现果然如此.二是模拟“冶炼”实验，如图3所示，在粗线圈中放入一根铁条，然后在线圈中通入高频电流，可以观察到铁条在不到1min的时间内就会逐渐发红，让学生体会到眼见为实.

图2

图3

2 求美

美可以愉悦身心，陶冶心灵，让人心旷神怡.审美需要是人的本能需要，是人内在的心理需要，是人高级的精神需要.这种需要如若得到满足，人的精神就有了着落，感情就有了寄托，心灵就得到了满足，就可领受到一份生命的丰盈、饱满与充实，内心将自然迸发出强大的精神动力.物理美是一种科学的美，它源于自然之美，它的美存在于自然物理现象中，体现在物理学理论的内容和形式上，也体现在物理学研究的过程中.物理美既包含了自然现象与物理规律所反映出的简单美、奇异美、真理美、对称美、和谐美、统一美，也包含了物理学家们在探索自然规律时，运用的科学方法、科学智慧所折射出的美，还包含了科学家在追求真理的过程中所体现出严谨求实、锲而不舍科学精神的美.

在物理教学中教师应致力于揭示物理知识的科学美因素，适时地展示物理对象和物理现象的美；发掘物理思想、理论框架、物理规律表述方法的美；使学生能够感受、体验和欣赏科学美，逐步引导学生去发现、追求和运用科学美.

2.1 发现美

现象美常带给我们直观的美学形象.如“极光”，当我们一看到就会脱口而出“美极了”，在学习“磁场对运动电荷的作用力”时，课前播放音乐短片“挪威的极光”，变幻莫测、绚丽多姿的画面，再融合天籁之音，简直美不胜收.所以用“极光”的美丽引入是再恰当不过了，学生在看到欣赏美的同时，脑子里就会出现这样的问题：极光是如何形成的昵？为什么只出现在两极等高纬度地区？让他们带着问题去学习，这样就变被动为主动，使学生产生浓厚的学习兴趣.又如在“光的衍射”教学时，教师一定要亲手做一下演示实验，实验很简单，如图4所示，只要配备一只激光笔、一个凹透镜、一块玻璃片（上面有狭缝、光栅和各种形状的小孔）.教师把激光束透过凹透镜对准小孔将其投射到墙壁上，就可以让学生能够亲眼目睹到各种美妙的衍射花样，如图5所示，这些对称的、奇异的、和谐的图景令人赏心悦目、回味无穷.

图4

图5

2.2 追求美

整个物理学史，在某种程度上也可以说是物理学大师们为建立统一的物理理论的奋斗史，科学家将大自然的这种完美升华为一种哲学信仰，正是这种至善至美、完美无缺，激起了他们强烈的探索动机，给他们带来无穷无尽的探索力量和智慧.牛顿为追求天体运动和地面运动的完美统一发现了万有引力定律；法拉第为追求电和磁的完美统一发现了电磁感应现象；爱因斯坦为追求时间与空间的完美统一发现了相对论、为追求质量和能量的完美统一发现了质能方程等等.这些典型的事例能促使学生对科学美的认识转化为对科学美的追求，有利于学生科学美素质的培养，有利于唤起学生到未知领域进行探索的欲望.曾有位科学家说过：“科学家的灵巧，诗人的心扉，画家的慧眼，所感受的都是同样的和谐，同样优美，同样的富有韵律和节奏.”对物理科学美的认知，可以激发物理学家破译宇宙密码的强烈激情与灵感，同样也完全可以使学生产生探索物理的激情与创造的动机，令学生在感知审美物理对象的基础上引起情感反应，产生积极联想和深刻理解，从而迸发出创造美学体验，表达自己的科学美感受，宏扬科学美学的文化价值.

2.3 运用美

爱因斯坦说“照亮我的路，并且不断给我新的勇气去愉快地正视生活的理想，是善、美和真”；彭加勒也说“科学家研究自然，并非因为这样做有用处.所以研究它，是因为他从中得到乐趣；而他之所以能得到乐趣，那是因为它美.”以美启真的例子很多，如古希腊的毕达哥拉斯认为大地是球形的，就是源于古希腊人认为“在一切立体形状中，球形是最美的”这一美学信念；因为哥白尼认为地心说体系毫无美感可言，所以他对它进行了革命，提出了充满美感的日心说体系.量子力学的创建人之一海森堡也承认：正是因为自然界美的魅力才吸引他去寻求真理的.科学家把求美当作研究物理学的动力，在我们的教学中也可以把对美的追求变成学生学习物理的动力.

例如，续接前面“探究感应电流的产生条件”的这个案例，已经通过实验探索发现了产生感应电流的6种类型，那么接着应如何引导学生去发现规律呢？教师不妨运用求美的哲学信念去启发学生.我们相信自然规律是简单的、统一的，其相同的结果，应该有相同的原因.我们可否将两者归结为一个原因呢？然后，教师向学生提出一系列问题，逐步地引导学生去尝试归纳和概括.

（1）动与变，分析比较一下，哪个更为本质呢？

——相互比较后发现，变才是最本质.

（2）由于导体棒的运动，对于闭合电路来说是“什么”发生变化了呢？

——是闭合电路的面积S发生了变化.

（3）是否有一个物理量，即包含面积S，又包含磁感应强度B呢？

——是磁通量Φ＝BS.

（4）请表述出，感应电流产生的条件是什么？

——是穿过闭合电路的磁通量发生变化.

以上教学中，教师运用美引导学生积极主动地探索、领会事物的本质与联系，既让学生感受到了获得新知识的愉快，又发展了对科学美的领悟力.