摘要：本文介紹了一種順應(yīng)素質(zhì)教育要求、順應(yīng)學(xué)生的興趣愛(ài)好和認(rèn)知能力、順應(yīng)當(dāng)前的評(píng)價(jià)體系，在初中物理習(xí)題中合理創(chuàng)設(shè)科技史的情境，讓學(xué)生在做題過(guò)程中接受科技史教育的認(rèn)識(shí)和在初中教學(xué)中的嘗試性做法，并給出了部分相關(guān)實(shí)例。
　　關(guān)鍵詞：科技史教育；物理習(xí)題；情境
　　中圖分類(lèi)號(hào)：G633.7　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A　文章編號(hào)：1003-6148(2010)12(S)-0059-3
　　
　　科技史教育是物理教學(xué)的一個(gè)重要分支，也是素質(zhì)教育的要求。它可以培養(yǎng)學(xué)生對(duì)科學(xué)的情感、對(duì)科學(xué)家的崇敬和對(duì)科學(xué)事業(yè)的不懈追求精神。同時(shí)，從中可了解物理學(xué)在科技發(fā)展過(guò)程中的作用、地位和演變歷程，受到科學(xué)方法的教育，更好地實(shí)現(xiàn)學(xué)科間、和技術(shù)間的聯(lián)系。但在處于從應(yīng)試教育向素質(zhì)教育轉(zhuǎn)型期的當(dāng)前，家長(zhǎng)和教師出于對(duì)學(xué)生的前途著想，眼光還主要聚焦于使學(xué)生考出好成績(jī)上。因此，大量做題仍是學(xué)生學(xué)習(xí)物理的主要手段，也是當(dāng)前物理教學(xué)必不可少的方式，無(wú)暇顧及科技史教育。而作為一名普通的物理教師，是無(wú)力改變這一現(xiàn)狀的。
　　要在物理教學(xué)中對(duì)學(xué)生進(jìn)行科技史教育，則要在教學(xué)環(huán)節(jié)中創(chuàng)設(shè)相應(yīng)的情境。而在物理教學(xué)中創(chuàng)設(shè)情境的途徑是多元的，習(xí)題也是其中的一個(gè)重要方面。若我們因勢(shì)利導(dǎo)，在學(xué)生每天都大量接觸的物理習(xí)題中創(chuàng)設(shè)科技史教育的情境，使學(xué)生在做題的過(guò)程中，受到科技史教育的熏陶，既能加深對(duì)所探究的知識(shí)點(diǎn)的理解和掌握，也能知道所涉及知識(shí)點(diǎn)的歷史淵源和作用，在潛移默化中受到科技史的教育和啟迪。為此，我在很多物理同行創(chuàng)設(shè)的簡(jiǎn)易、零散的相關(guān)習(xí)題的基礎(chǔ)上，首先嘗試在初中物理教學(xué)中編寫(xiě)了很多較為系統(tǒng)、完整地介紹科技史實(shí)方面的習(xí)題。下面給出幾例：
　　例1　1752年6月的一天，美國(guó)科學(xué)家富蘭克林在雷雨即將到來(lái)時(shí)將一只風(fēng)箏放上了天。當(dāng)風(fēng)箏進(jìn)入帶電的雨云后，風(fēng)箏上的纖維就豎了起來(lái)，這是因?yàn)開(kāi)_____的緣故；系風(fēng)箏的麻線被雨打濕后，就將電荷傳至了地面上，原本為絕緣體的麻線這時(shí)就變成了______；若雷擊時(shí)麻線兩端的電壓達(dá)到了300kV，麻線的電阻為5kΩ，則在這一瞬間麻線中的電流強(qiáng)度可達(dá)______A。富蘭克林的實(shí)驗(yàn)證實(shí)了雷電和摩擦產(chǎn)生的電是一回事。
　　例2　1820年4月，奧斯特在一次講座上進(jìn)行演示時(shí)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)一根金屬絲與電池相連時(shí)，旁邊的小磁針擺動(dòng)了一下。這一不顯眼的現(xiàn)象沒(méi)有引起聽(tīng)眾的注意，而奧斯特卻對(duì)此非常重視。他連續(xù)三個(gè)月進(jìn)行深入的研究，在同年7月21日宣布了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。這一實(shí)驗(yàn)是著名的______實(shí)驗(yàn)，這一實(shí)驗(yàn)表明；通電導(dǎo)體跟磁體一樣，周?chē)泊嬖谥鴂_____，它的方向與______方向有關(guān)。
　　例3
　　法拉第是一個(gè)偉大的實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家，他以深刻的洞察力提出：既然電能生磁，那么，磁能不能生電呢?為此，他經(jīng)過(guò)十年的不懈努力，終于在1831年發(fā)現(xiàn)了——現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)了“磁生電”的愿望。從此，人類(lèi)實(shí)現(xiàn)了機(jī)械能向電能的大規(guī)模轉(zhuǎn)化。
　　這些習(xí)題尊重史實(shí)，融科技史與物理概念于一體，與問(wèn)題的關(guān)聯(lián)較為自然、合理，收效較好。筆者經(jīng)過(guò)實(shí)踐探索后認(rèn)為，若能將在這種情境更具故事性，使對(duì)一個(gè)科技史實(shí)的描述更加完整，則效果應(yīng)該更好。在這種想法的驅(qū)使下，筆者原創(chuàng)了很多體現(xiàn)這一思路的以閱讀理解形式為載體的習(xí)題，并將它們用于復(fù)習(xí)和試卷中。如關(guān)于發(fā)現(xiàn)大氣壓的歷史的習(xí)題有：
　　例4　探測(cè)大氣壓的歷史
　　托里拆利經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間的對(duì)用一端封閉的長(zhǎng)玻璃管制成的氣壓計(jì)觀察發(fā)現(xiàn)，每天水銀柱的高度略有不同，甚至一天中的不同時(shí)刻亦是如此。德國(guó)科學(xué)家格里克用自制的很長(zhǎng)的注水“托里拆利管”發(fā)現(xiàn)在不同的天氣條件下，水面高度也不相同，并由此成功地預(yù)報(bào)過(guò)風(fēng)暴。
　　問(wèn)題1：上述托里拆利和格里克對(duì)液面觀察的發(fā)現(xiàn)，下列解釋中正確的是(　)
　　A　這是地球的自轉(zhuǎn)速度變化引起的
　　B　溫度變化引起水銀或水柱長(zhǎng)度的變化
　　C　不同的時(shí)間或氣候條件下的大氣壓不同
　　D　因裝水銀或水的玻璃管沒(méi)放穩(wěn)引起的
　　法國(guó)科學(xué)家帕斯卡對(duì)液體有過(guò)潛心的研究，他在對(duì)大氣壓強(qiáng)的研究方面也是卓有成效的。對(duì)由通信傳來(lái)的托里拆利的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，使他產(chǎn)生了濃厚的興趣。但在當(dāng)時(shí)，“自然厭惡真空”之說(shuō)根深蒂固，很多人認(rèn)為托里拆利得到的結(jié)果要么是個(gè)錯(cuò)誤，要么只是一個(gè)特例——是自然對(duì)水銀情有獨(dú)鐘。為了驗(yàn)證托里拆利的結(jié)論，在他25歲那年，帕斯卡在一根專(zhuān)門(mén)拉制成的14m長(zhǎng)的玻璃管內(nèi)裝入葡萄酒，重做托里拆利的實(shí)驗(yàn)，他也由此得到了一段真空，從而進(jìn)一步證明了自然界中真空和大氣的存在。
　　問(wèn)題2；若設(shè)帕斯卡實(shí)驗(yàn)所用的葡萄酒的密度是1.05×10kg/m3，試問(wèn)這段真空有多長(zhǎng)?
　　帕斯卡還想到，若大氣壓真的如所說(shuō)那樣存在，則其值應(yīng)隨著高度向增加而減小。于是，多病不堪爬山的他(他39歲便因病而英年早逝)便讓其內(nèi)兄沿多姆山路上行約1600m后重做托里拆利實(shí)驗(yàn)。為了避免差錯(cuò)，他讓內(nèi)兄用兩套同樣的儀器各重復(fù)做了5次相同的實(shí)驗(yàn)。果然發(fā)現(xiàn)管中水銀柱比山腳處下降了76mm。這就進(jìn)一步驗(yàn)證了大氣壓存在的正確性。
　　問(wèn)題3：帕斯卡內(nèi)兄做實(shí)驗(yàn)處的大氣壓和山腳下的大氣壓相比(　)
　　A　是山腳下的十分之一
　　B　減小了1.01×10Pa
　　c　增加了十分之一
　　D　大氣壓強(qiáng)保持不變
　　格里克在1654年任馬德堡市市長(zhǎng)期間，用著名的馬德堡半球?qū)嶒?yàn)向世人證明了大氣壓強(qiáng)的存在。其實(shí)，在此之前，他就潛心鉆研并做過(guò)很多次實(shí)驗(yàn)。他曾用薄銅皮做成一個(gè)大球殼，再用自制的活塞式抽氣機(jī)往外抽氣。隨著抽氣的進(jìn)行，抽動(dòng)抽氣機(jī)活塞的力也要越來(lái)越大，最后不得不用幾個(gè)人來(lái)拉，才能抽動(dòng)。終于隨著“嘭”的一聲巨響，銅球殼癟了。是大氣壓將它壓癟的!
　　問(wèn)題4：在從銅球殼內(nèi)向外抽氣的過(guò)程中，為什么越往后，抽動(dòng)抽氣機(jī)越費(fèi)力?
　　問(wèn)題5：若設(shè)銅球殼的表面積是1.25m2，則作用在球殼表面上的大氣壓力有多大?
　　據(jù)考證，格里克當(dāng)年當(dāng)眾向馬德堡市民演示的著名的馬德堡半球?qū)嶒?yàn)中，所用的一對(duì)半球的直徑為42cm。若設(shè)演示時(shí)，經(jīng)過(guò)抽氣的馬德堡半球內(nèi)仍有0.1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，而要拉開(kāi)它用了16匹馬。
　　問(wèn)題6：試求每匹馬的平均拉力是多大?
　　本題充分利用了學(xué)生的好奇心，在解決了一個(gè)問(wèn)題后才能接著往下讀“故事”。使學(xué)生在閱讀故事的過(guò)程中，既了解了大氣壓發(fā)現(xiàn)史，又系統(tǒng)地學(xué)習(xí)了相關(guān)的物理知識(shí)和解決物理問(wèn)題的方法。這種題在“大氣壓”一節(jié)時(shí)作為復(fù)習(xí)題或測(cè)試題效果尤佳。
　　針對(duì)很多學(xué)生喜愛(ài)航空器、兵器的特點(diǎn)，筆者又“投其所好”，編制了一些相關(guān)的發(fā)明史習(xí)題。如2003年紀(jì)念“航空百年”時(shí)，為中考試卷編制的考題：
　　例5　飛機(jī)的發(fā)明
　　今年，是飛機(jī)發(fā)明100周年。1903年12月14日，美國(guó)俄亥俄州開(kāi)自行車(chē)修理鋪的萊特兄弟用自制的“飛行者1號(hào)”飛機(jī)首次實(shí)現(xiàn)了動(dòng)力飛行：飛行時(shí)間12s，飛行距離36.6m。這次飛行雖然短暫，但從此之后，人類(lèi)步入了航空時(shí)代。
　　問(wèn)題1：萊特兄弟的第一次成功飛行的平均速度約為_(kāi)_____m/s。
　　當(dāng)時(shí)，人們對(duì)萊特兄弟成功地制成飛機(jī)的消息普遍持懷疑的態(tài)度。有的專(zhuān)家竟然斷言說(shuō)“不可能造出比空氣重的飛行器?！?br/>　　問(wèn)題2：他們所說(shuō)的“比空氣重”的意思為
　　A　比地球上空氣的總量都重
　　B　平均密度比空氣的大
　　C　平均密度比空氣小
　　D　比任意體積的空氣都重
　　為了打消人們的疑慮，萊特兄弟到世界各地做巡回表演。1908年8月8目，他們?cè)诜▏?guó)巴黎進(jìn)行了一次轟動(dòng)世界的飛行表演。當(dāng)時(shí)，因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)的功率不夠大，為了減小起飛距離，他們把飛機(jī)安在一臺(tái)軌道車(chē)上，在遠(yuǎn)處搭起一個(gè)高架子，上面吊著一個(gè)重物，而吊重物的繩子通過(guò)滑輪拉著飛機(jī)。
　　問(wèn)題3：重物下落時(shí)，它的勢(shì)能(　)
　　A　增大了重物和飛機(jī)的動(dòng)能
　　B　只增大了飛機(jī)的動(dòng)能
　　C　只增大了重物的動(dòng)能
　　D　又轉(zhuǎn)化成了飛機(jī)的勢(shì)能
　　經(jīng)過(guò)人類(lèi)一個(gè)世紀(jì)的努力，飛機(jī)得到了飛速的發(fā)展。它除了在軍事、科研等方面大顯身手外，更成了人類(lèi)須臾不可缺少的交通工具。
　　問(wèn)題4：我國(guó)自行研制的“飛豹”戰(zhàn)斗轟炸機(jī)，是我國(guó)航空工業(yè)的驕傲。它安裝的航空噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)推力十分強(qiáng)勁。它在起飛時(shí)的推力遠(yuǎn)比飛機(jī)受到的阻力大，其目的是(　)
　　A　使飛機(jī)保持勻速運(yùn)動(dòng)
　　B　使飛行更穩(wěn)定
　　C　使飛機(jī)速度加快
　　D　使飛行的方向不變
　　本題以激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的興趣為目的，信息量較大，綜合性強(qiáng)，史實(shí)完整，在考查學(xué)生多個(gè)物理知識(shí)點(diǎn)的同時(shí)，使學(xué)生對(duì)世界航空史的發(fā)端有一個(gè)初步的了解，也為他們進(jìn)一步了解航空史、立志祖國(guó)的航空事業(yè)起到了“引子”的作用。這類(lèi)題目已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了一般填空題或選擇題的科技史教育功能。
　　多年來(lái)，筆者利用學(xué)生喜聞樂(lè)見(jiàn)的科技史實(shí)，考慮到初中生的認(rèn)知能力和教學(xué)要求，原創(chuàng)了很多集知識(shí)性、趣味性、綜合性于一體的物理習(xí)題，內(nèi)容涉及科學(xué)家逸事、趣聞的發(fā)明史，探索行星運(yùn)動(dòng)、發(fā)現(xiàn)新天體的天文史，以國(guó)慶閱兵為題材的兵器發(fā)展史，以“神舟”飛船、探月、深空探索為主線的人類(lèi)航天史，以及現(xiàn)代科技的發(fā)展淵源等諸多方面，廣泛使用于學(xué)校教學(xué)和中考試卷中，受到了廣大師生的好評(píng)。很多題被收入專(zhuān)著或被刊物發(fā)表，有的題在教育部進(jìn)行的中考試題評(píng)價(jià)中，作為優(yōu)秀題范例受到多次褒獎(jiǎng)，給予了高度評(píng)價(jià)。
　　利用物理習(xí)題進(jìn)行科技史教育，可以節(jié)省專(zhuān)門(mén)進(jìn)行“滲透”、“開(kāi)拓”學(xué)習(xí)的時(shí)間，使教學(xué)效率大大提高。另外，可以克服學(xué)生對(duì)物理學(xué)習(xí)的畏懼感，化厭煩為熱衷，化被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)探究，使學(xué)生學(xué)習(xí)物理學(xué)的興趣大大提高。筆者通過(guò)跟蹤調(diào)查發(fā)現(xiàn)，使用過(guò)這種習(xí)題(或考題)的學(xué)生，畢業(yè)很久后仍普遍反映對(duì)這種情境的印象深刻，對(duì)感興趣的內(nèi)容至今仍能如數(shù)家珍、興趣盎然，當(dāng)然對(duì)所學(xué)的知識(shí)點(diǎn)的掌握上也是難以磨滅了。
　　當(dāng)然，用這種方式對(duì)學(xué)生進(jìn)行科技史教育是膚淺的，充其量只能起到教學(xué)“滲透”的作用。但筆者想，通過(guò)這種方式的學(xué)習(xí)，可對(duì)學(xué)生更進(jìn)一步的學(xué)習(xí)物理(甚至歷史)打好基礎(chǔ)，對(duì)學(xué)生更深層次地探討科技史起到鋪墊的作用，甚至對(duì)學(xué)生的一生產(chǎn)生深刻的影響。
　　例題參考答案：
　　(1)風(fēng)箏所帶的兩種電荷相互排斥，導(dǎo)體，60；
　　(2)奧斯特，磁場(chǎng)，電流；
　　(3)電磁感應(yīng)；
　　(4)D；
　　(5)c，4.2m，B，越往后則球殼內(nèi)空氣越稀薄，壓強(qiáng)越小，而外界大氣強(qiáng)不變。又由于它們的方向相反，故它們作用在抽氣機(jī)活塞上的力的合力也越來(lái)越大，且合力的方向指向球殼內(nèi)，所以抽動(dòng)越來(lái)越費(fèi)力。1.27×10N，約1 573N；
　　(6)3.05，B，A，C。
　　
　　參考文獻(xiàn)：
　　[1]楊光和，談物理學(xué)史在中學(xué)物理教學(xué)中的作用[J]，物理教學(xué)探討，2010，04：10
　　[2]殷建樓，物理學(xué)史與物理教學(xué)情境的創(chuàng)設(shè)[J]，物理教學(xué)探討，2010，04：