《划时代的发现》听课札记.docx

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1、划时代的发现听课札记 摘 要：从HPS教化理念动身，深化挖掘划时代的发觉一课理论与实践的划时代意义及其深层教化价值，提出详细教学创新要点，对人类对自然界的相识过程和探讨方法进行探究性学习。 关键词：HPS教化；科学史情景探究；科学教化价值 中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1013-6148（2022）7（S）-0073-4 日前，笔者组织了淮北市中学优质课评比活动，其中选用了划时代的发觉（人民教化出版社中学物理3-2）这一课题。多位选手同上该课，其中不乏亮点，同时也暴露出许多共性的问题。在此，笔者将听课中所思所想整理成听课札记，与同行们沟通。 1 对划时代的发觉课题的理解

2、教材将划时代的发觉单独作为一节处理，并命名为划时代的发觉，是因为从物理学的角度看，电磁感应是电磁学的核心。电磁感应现象的发觉，导致了人类社会的技术应用水平发生了划时代的改变，带领人类社会迈进了电气化时代，这是它在技术上的划时代意义。全部选手均理解了这层意义，但均未理解它在理论上的划时代的意义。 从HPS教化理念考虑，选手们还远远没有发觉本节课更深层的价值与意义。HPS系history、philosophy & sociology of science的简称，中文译为“科学史、科学哲学与科学社会学”。HPS教化是以建构主义为指导思想的新的科学教化的教学模式，这种模式就是把科学史、科学哲学和科学社

3、会学（HPS）的有关内容引入中小学科学教化，以期促进学生对科学本质的理解，培育学生的科学精神和创建力。 纵观物理学的发展历史，正是由于电磁感应现象的发觉，才使电与磁的关系被全面揭示出来，推动了电磁学理论的发展。通过对改变磁场、改变电场的探讨，麦克斯韦建立了完整的电磁场理论，电磁统一对称性的发觉促使我们思索四种相互作用统一的可能性，这是它在理论上的划时代的意义；电与磁关系揭示的科学史，变更了人们的自然观、世界观，科学家思辨的脉络开启了科学哲学关于物理学之美的思索。这段科学史也变更了人们的思维方式（从相互联系中考察事物），突破了人们的惯常阅历。这段科学史也是科学思维中传统与创新交锋和突破的生动事例

4、，它同时还展示了创新思维的重要和时代局限性对创新的羁绊。 2 对划时代的发觉教学的定位 很多选手在定位本节课时，处理成物理学史讲授课。老师仅仅枯燥地讲授奥斯特、法拉第发觉的历史故事，单纯由老师叙述整个发觉史，让课堂显得单调沉闷，学生也很难设身处地感受到这些发觉的宏大性；有的老师只是强调“发觉”历程的意外与偶然，只会给学生带来赞美、猎奇或挫折感，却无助于学生的学习。 HPS理念下的物理教学并不意味着将科学史、科学哲学、科学社会学的学问当作纯粹的学科学问来学习，而是要将科学的本质问题渗透在物理学与教学中。HPS教化的内容中不仅蕴含着科学学问的形成过程， 还蕴含着科学家创建性思维的方式和敏捷多样的科

5、学方法， 体现着科学看法和科学精神， 是培育学生科学素养的重要途径。而以往的科学史的教化价值仅是作为探究活动的情境创设之用，更多的只局限于将科学史故事引入科学教学，无法让学生通过科学史的再现理解、领悟科学的本质、科学方法与精神，科学史教化未能打破历史事实的硬壳，呈现科学史内在的价值。 因此，定位本节课为物理学史探究课，也就是利用科学史情景进行探究教学。我们要求学生对科学探究的相识应当是多层面、多角度的，不仅要对所学的学问进行探究性学习，而且更应当把人类对自然界的相识过程和探讨方法进行探究性学习。只有这样，才能使学生全面、深化地学习和继承前人积累下来的科学学问。 3 对划时代的发觉的教学创新 3

6、.1 把科学的人文情感教化融入详细学问的探究之中 重点展示“电流磁效应”、“电磁感应现象”的发觉过程本身所体现的丰富的科学思想与文化底蕴，以突出物理学教化的人文价值。以发觉的相识程序和逻辑环节为主线，适当梳理、裁减相关物理学史脉络，尽可能按学问形成的原来面目把这一探究过程的科学思想方法呈现给学生，使学生体验到科学家的科学信念是直觉思维和科学洞察力的一种表现形式，使他们陶冶心智，获得精神上的愉悦。 通常的教学，将物理学史的诠释游离于学问系统传授的主线，只是作为引发爱好和思想教化的“佐料”。例如，教学只是强调法拉第“十年磨一剑”坚持不懈，终获胜利。仅仅介绍了法拉第“软铁环线圈试验”，对法拉第未果的

7、试验设计思想，偶获胜利的迷茫，深化探究的思想方法却只字不提。事实上，历史上每一个重大的科学发觉和理论突破都是各种观念撞击与理性思索的结果，这种凝合着前辈科学家创建才智和人性品行的科学事务既生动详细，又极具启迪心智的感染力，应当成为科学方法教化的范例。 教学生科学学问是“如何”生成的， 可发展学生对于“科学发觉”的学问科学家是如何独创并证明一个科学理论的， 科学家又是如何思索问题的，这对学生的科学探究起到了极好的示范作用，培育了学生的探究意识与实力。假如省略了科学发展历史的丰富性、真实性与情境性， 干脆把“现成的”学问传授给学生， 从学问传播的效率上看这种方式或许是高的， 但是， 这种教学方式的

8、一个严峻缺陷是， 让学生误以为科学的发展史是一帆风顺的， 没有曲折和波澜， 而只是学科自身内在逻辑的绽开而已， 这样明显不利于学生理解科学学问的建构本质。 因此，在教学设计中，笔者认为可以参照有关的文献记录，将这一史实改编成一个探究案例。让学生了解隐藏在结果背后的法拉第的曲折探究心路，感受其理性思辨的奇妙奥妙，让历史上物理文化的创建者与今日物理文化的学习者亲切对话。要把学生自然地带到历史上探究的事务中去，借鉴历史的发觉过程，但又不能演化为历史的简洁重复。正如波利亚所言：“在教一个科学的分支（或一个理论，一个概念）时， 我们应当让孩子重蹈人类思想发展中的那种最关键的步伐，当然我们不应当让他们重蹈

9、过去的多数个错误，而仅仅是重蹈关键性步伐。” 详细教学设计中，对法拉第发觉电磁感应现象可以从以下几方面加以拓展和强调： 法拉第探讨的动机和背景 “我因为对当时产生电的方法感到不满足，因此急于想发觉电磁及感应电流的关系，觉得电学在这条路上肯定可以有充分的发展。”（法拉第语）这是法拉第探讨的动机。奥斯特的发觉及安培等科学家进一步的探讨，为法拉第的探讨奠定了坚实的基础。 类比思想的运用 回到法拉第所处的时代，那时的科学先驱的相识背景与思索方式与我们有很大不同，法拉第的对称性思索只是某种有意义的思维导向，类似于类比方法或逆向思维。基于静电感应（摩擦电感应摩擦电）、磁化（磁感应磁）、电流的磁效应（伏打电

10、感应磁），法拉第运用类比思想考虑伏打电能否感应出伏打电、磁能否感应出伏打电。因此，法拉第在初期的试验可以分为两类：一是将强磁体放置在导线或线圈旁边，希望在导线或线圈中感应出稳定电流（伏打电）；二是将两导线并列放置，将其中之一通以电流（伏打电），希望在另一根导线中得到稳定电流（伏打电）。 偶然发觉的迷茫 1831年8月29日的试验结果，并未使法拉第欣喜若狂，他心存疑虑：静电感应能够感应出稳定的静电，为什么“伏打电感应”却感应不出稳定的伏打电？是A线圈中的伏打电感应出B线圈的伏打电，还是A线圈中的伏打电的磁感应出B线圈的伏打电呢？在1831年9月23日，法拉第给老友菲利普斯的信中说：“我正再度忙着

11、探讨电磁学。我想我捞到了一样好东西，可是没有把握，或许我花费了那么多劳动，捞到的不是一条鱼，而是一团水草。” 深化探究的试验设计 教学中我们不仅要关注法拉第的胜利和艰难探究，更要关注法拉第的思维脉络；要关注法拉第胜利时的迷茫和更深化的探究；对比科拉顿错失良机和法拉第的再探究，感知突破传统思维局限的艰难和创新思维的曲折，才能让学生体验划时代发觉的意义所在。 法拉第又设计了一系列试验，接着探究试验的因素： A. 改小磁针为弦线电流计，可以定量测量产生的感应电流。 B. 铁环是试验的必要条件吗？他改铁环为铁棒，又改为纸板做的芯子，重做试验。试验说明铁环不是试验的必要条件，但有“聚磁”作用。 C. A

12、线圈是必需的吗？为什么非要在A边的电流接通或切断的瞬间才能感应出电流呢？ 直到1831年10月17日，利用类似图1，2试验，法拉第才找到电磁感应现象的隐私。 3.2 将物理之美贯彻课堂教学始终 电磁统一的历程进一步增加了世界是对称、统一、和谐的科学美学信念。物理学之美源于自然美。自然界所拥有的各种美的品行，当然会在物理学的内容和理论形式中反映出来。本堂课取对称美和统一美向学生渗透，奥斯特、法拉第、麦克斯韦等科学家的创建性思维揭示了自然事物的对称性，物理学家对统一性的不懈追求，引领着物理学的发展，从某种意义上说，物理学发展的历史就是一个从小的统一走向大的统一的历史。 教学中可以展示一些自然界中对

13、称、和谐美的图片，而简洁、和谐、对称、统一、守恒是物理学之美的最普遍特征，两者有极大的共性。本节课要引导学生相识自然界质朴的统一，用爱因斯坦的话“从那些看来同干脆真理非常不同的各种困难现象中相识到它们的统一性，那是一种壮美的感觉。”启迪他们。拓展展示麦克斯韦方程组的统一、对称的美，劳厄对它的评价：“美学上真正完备的形式”，以及杨振宁语“可是这些都不够，都不能全面地道出学物理的人面对这些方程的感受。缺少的好像是一种庄重感，一种神圣感，一种初窥宇宙奇妙的畏惧感。我想缺少的唯恐正是筹建哥德式教堂的建筑师们所要歌颂的崇高美、灵魂美、宗教美、最终极的美”，相识科学理论内在的美和形式的美，潜移默化地培育他

14、们的科学鉴赏力。所谓鉴赏力，就是擅长从真善美的统一中敏锐地抓住事物的本质去做出创建性发觉的实力。 同时，笔者也把自己对对称、统一美的感悟设计成对称的板书。 3.3 处理好“偶然与必定”、“继承与创新”的关系 偶然，是指由于偶然的因素，物理试验有时会出现试验者未曾预料的新现象，而已知的理论很难对其进行说明，这经常预示着物理理论的新发展，奥斯特、法拉第的发觉均有机遇的存在。但偶然之中隐藏着必定，当时物理学的发展、各种不同形式的运动之间的相互转化被大量发觉、康德的“自然力之统一”的哲学思想的影响、前辈科学家前期大量的探讨与试验等等因素促成了发觉的必定性。正如巴斯德所说：“在视察的领域内，机遇只偏爱那

15、种有打算的头脑”，他们胜利的关键在于凭借丰富的学问积累和敏锐的洞察力，刚好地抓住了常被人们忽视的偶然目标。 汤川秀树说过：“对以往学问的熟知和对簇新事物及其发展前景的敏感，是一个人创建力的源泉。”奥斯特、法拉第在继承了前人的探讨成果基础上的偶然发觉预示着创新的起始，他们的创新点在于从“纵向力”向“环绕力”、从“稳态”到“暂态”相识上的转化。而科拉顿错失良机则从反面说明白这一点，教学中可以点明科拉顿的失败是一次“胜利的失败”、“缺憾的失败”、“真正的失败”，凸显创新的重要性。 参考文献： 1张晶.HPS（科学史、科学哲学与科学社会学）：一种新的科学教化范式J.自然辩证法探讨，2022，（9）：2

16、6. 2一般中学课程标准试验教科书老师教学用书物理3-2M.北京：人民教化出版社， 2022. 3 丁邦平：科学元勘与科学教学改革的两种模式J. 全球教化展望，2001，（11）：35. 4田春凤.中学物理课程中科学本质教化的探讨D.北京：北京师范高校博士论文，2022. 5吴致远.在高校教学中引入HPS教化的设想J.自然辩证法探讨，2022，（5）：104. 6袁维新.国外科学史融入科学课程的探讨综述J.比较教化探讨，2022，（10）：62. 7袁维新. HPS教化与高校教化改革J. 现代高校教化，2022，（1）：87. 8丁邦平.HPS教化与科学课程改革J.比较教化学报，2000，（6）：6. 9胡诚.HPS融入科学课程的探讨D.华中师范高校硕士论文，2022. （栏目编辑 邓 磊） 第10页 共10页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页