魏國蘭 黃網(wǎng)官

電磁聯(lián)系是初中物理中的非典型知識點，通常只教“電磁”，不教“聯(lián)系”。實際上在物理史中，電磁聯(lián)姻并非易事，帶領(lǐng)學生走進這段思想碰撞史，或許可讓學生明智。本文以電流的磁效應教學為例，略談淺思。

一、設(shè)虛擬吵架情境，引學生設(shè)計實驗

庫侖，法國物理學家，生于1736年，卒于1806年；奧斯特，丹麥物理學家，生于1777年，卒于1851年。庫侖去世14年后的1820年，奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應，即常說的“電生磁”。從時間上來看，兩者沒有“吵架”的機會。但從思想上來說，兩人有吵架的可能。在教學中虛擬一個吵架的場面，并讓學生勸勸架，可以讓學生對“電磁聯(lián)系”的理解更深刻一些。

兩個人之所以有吵架的可能，是因為兩個人對待電和磁的觀點根本對立。相關(guān)史實是：庫侖是研究靜電學的權(quán)威人物，基于自己的理論與實驗研究，他認為電磁之間沒有聯(lián)系，他的觀點代表著主流觀點；而奧斯特則是基于其康德哲學取向，執(zhí)著地認為兩者之間有聯(lián)系。其在《關(guān)于化學力和電力的統(tǒng)一的研究》中這樣推測：既然電流通過較細的導線可以產(chǎn)生熱，那么通過更細的導線就有可能發(fā)光（即電流的熱效應）；如果導線再細一些，就有可能產(chǎn)生磁（磁效應）。但是他形成這一觀點時并沒有得到實驗支持。

筆者設(shè)計的虛擬吵架過程如下：

師（講述，類似于旁白）：在物理發(fā)展史上，電和磁在很長時間內(nèi)被認為是沒有任何聯(lián)系的，這符合人們的生活經(jīng)驗，在電大規(guī)模被使用之前，人們只能看到天上的閃電，而實驗室里產(chǎn)生的電，比家里珍藏的古董都稀罕。磁現(xiàn)象也早就被發(fā)現(xiàn)了，但是沒有人認為兩者之間有什么有關(guān)系。大科學家?guī)靵鼍褪沁@一觀點的典型代表！但是有另外一個人，名叫奧斯特，他偏偏認為電和磁有聯(lián)系。有一天，兩個人吵開了……（下面的吵架內(nèi)容可以用PPT加配音的方式呈現(xiàn)，所配之音可以帶點俏皮的意思；也可以教師分飾兩角色。筆者用的是后者，時間成本小。）

奧斯特（以下簡稱“奧”）：尊敬的庫侖先生，我想跟你探討一個問題：你說，電與磁之間有聯(lián)系嗎？

庫侖（以下簡稱“庫”）：什么？這是個什么鬼問題？它們兩者之間怎么會有聯(lián)系？我說奧兄弟，你腦子里成天想些什么呢？

奧：庫哥，你先別急。我在哲學課里學過，“萬物皆有聯(lián)系”，電與磁之間怎么就沒有聯(lián)系呢？

庫：書生！教條！哲學是哲學，物理是物理。我研究電現(xiàn)象那么多年，就沒看見電現(xiàn)象中有磁的一點點痕跡，一點點都沒有！

奧：庫哥，我這不是向您請教嘛……再說了，你沒發(fā)現(xiàn)也不等于真的沒有聯(lián)系嘛（嘟嚕的語氣）。

庫：你說什么？你敢懷疑我？老夫研究電現(xiàn)象那么多年，難道比不上你的哲學觀點？簡直是豈有此理。

奧（倔脾氣上來了）：哲學是智慧的學問，電與磁都是物理中的偉大現(xiàn)象，雖然現(xiàn)在看不到它們之間的聯(lián)系，但是不等于它們之間沒有聯(lián)系。你等著吧，我會證明給你看的！

庫：行，我等你的研究成果。哼！

（最后，PPT打出一行大字：以上對話純屬虛構(gòu)?。?/p>

正常情況下，學生會為此段帶點吵架意思的對話所吸引，但還只是停留在表面，需要教師梳理，以讓學生發(fā)現(xiàn)兩者觀點對立的根本所在：庫侖基于實驗研究，沒有發(fā)現(xiàn)聯(lián)系，因此認為電磁之間沒有聯(lián)系；奧斯特基于哲學觀點，認為有聯(lián)系，但卻無法通過實驗證實。于是，教學進入勸架環(huán)節(jié)。勸架問題設(shè)計如下——

問題1：如果讓你來勸架，你會怎么辦呢？（這個時候不要問學生電磁之間到底有沒有聯(lián)系這樣的問題，課本上寫得清清楚楚“電磁聯(lián)系”。預設(shè)答案：通過實驗來尋找電與磁的聯(lián)系。但這只是一個意識流的答案，不具有真正的實驗意義。）

問題2：設(shè)想如果電與磁之間有聯(lián)系，那這種聯(lián)系會以什么現(xiàn)象出現(xiàn)？（這是關(guān)鍵的一個問題。需要學生用轉(zhuǎn)換的思路去分析電與磁的效應。預設(shè)：學生能從電現(xiàn)象與磁現(xiàn)象之間可能的聯(lián)系分析。如果不能，則教師可以直接提出下一個問題。）

問題3：我們能不能將電和磁放到一起，看兩者之間會不會有什么相互作用？（這一問題的提出，既沒有直接指向問題的解決思路，但是又作了方向性的提醒。預設(shè)：學生此時能夠構(gòu)思出電與磁在一起的物理圖景——電源、導線與用電器構(gòu)成的回路，旁邊放有磁體。）

師：根據(jù)以上分析，你組織一下語言，然后到現(xiàn)場去勸架去。

所謂勸架，其實就是引導學生思考如何解決電與磁之間有聯(lián)系的問題，即設(shè)計什么樣的實驗來證實兩者之間有聯(lián)系的過程。

當然，學生順利設(shè)計出奧斯特實驗的可能性并不大，但由于器材簡單，不妨讓學生說出思路，然后用器材去探究。這是可行的，這也是一個真正的探究過程。如果學生仍然努力無果，則教師可直接講授奧斯特實驗，有了此前這番理解“吵架”的過程，此時奧斯特實驗的得出可謂是水到渠成。教師還可以基于物理學史，告訴學生奧斯特在完成實驗的過程中主要經(jīng)歷了導線是東西放置還是南北放置的坎坷，主要原因則在于對通電直導線周圍的磁場的判斷不夠清晰，以讓學生體會到貌似簡單的探究其實困難重重。

二、匿安培右手定則，尋規(guī)律自探規(guī)則

電流的磁效應中另一個知識點是通電螺線管磁場方向的判斷，而這與安培有關(guān)。

安培是一個非常聰明與執(zhí)著的人，著名的“移動的黑板”故事的主角就是他老人家。他的安培定則巧妙之極，但在實際教學當中，筆者發(fā)現(xiàn)如果直接告知安培定則，那學生不過是借教師之口得到了安培的判斷方法，然后照著這個方法去機械地判斷而已，這樣的教學味同嚼蠟、意趣全無。新課程改革不是強調(diào)探究式教學嗎？此處可探究？

相關(guān)史實：1820年8月，法國物理學家阿拉果向法國科學院報告了奧斯特的發(fā)現(xiàn)——相當于幫奧斯特揚名立萬。而就在一周后，安培就向科學院提交論文，提出了“安培定則”，用以判斷磁場方向與電流方向之間原關(guān)系。初中階段的安培定則只是用來判斷通電螺線管的，又叫右手螺旋定則，內(nèi)容是：用右手握住螺線管，讓彎曲的四指所指的方向與螺線管中的電流方向一致，則大拇指所指的那一端就是通電螺線管的N極。

在筆者看來探究或可嘗試：第一步，用實驗去獲得螺線管的磁場方向與電流方向及螺線管繞向之間的關(guān)系。根據(jù)排列組合，其只有四種可能——螺線管繞向有順時針和逆時針兩種（從同一端看去），每一種當中電流方向則有自左向右或自右向左兩種（從側(cè)面看去）；第二步，記憶四種情形下的磁場方向。事實證明，學生此時的第一反應只能是機械記憶，而且?guī)缀跛械膶W生都沒有尋找規(guī)律的意識。如果教師此時再假裝嚴肅地說待會兒要默寫（實際上是“默畫”）的話，那學生的記憶會更認真，當然付出的努力也就會更多；第三步，默寫，學生出錯——畢竟此時的短時記憶沒有任何先前經(jīng)驗提供支撐，只能通過重復形成記憶；第四步，故作高深地提出問題：通電螺線管的磁場方向的判斷，有沒有什么規(guī)律可循呢？當然，這一步也可以反過來，讓學生隨便給出一種情形，教師迅速準確地進行判斷，以讓學生感覺教師一定有什么厲害的辦法?？傊?，吊出學生的胃口就行；第五步，學生探究其中的規(guī)律。根據(jù)教學經(jīng)驗，學生能夠發(fā)現(xiàn)規(guī)律，但一定想不到還能借助于右手去判斷，但教師要表揚學生的這種探究成果；第六步，讓安培出場。不出意外的話，學生一定會對安培的方法贊不絕口。

這樣的探究過程中，先讓學生通過自己的努力去尋求規(guī)律，用自己的語言去描述規(guī)律。至于安培，讓其壓軸出場，則既不影響學生的自主探究，又不影響科學知識的構(gòu)建，還能讓學生認識到安培定則的巧妙，一舉三得。更重要的是，通過這樣的教學過程設(shè)計，學生記憶的效果要好得多，運用該知識解題的直覺性更好。

三、大師隱光環(huán)，滋養(yǎng)貴無聲

物理發(fā)展史，就是物理學大師的探究史，縱觀這段歷史，無疑有著波瀾壯闊的一面，也因此，物理大師通常情況下都是帶著光環(huán)走近學生的。這固然可以讓他們的榜樣作用發(fā)揮得更明顯，但也未必可以在學生心目當中樹立很好的物理形象。筆者的意思是說，初中作為學生系統(tǒng)接觸物理（科學）的重要階段，沒有必要用光環(huán)將學生隔在物理之外。

物理學家也是人，并非不食人間煙火，他們在物理探究的過程中也有著很多的囧事，也走過很多彎路，甚至還走過很多錯路。一個正確的物理規(guī)律往往都是以無數(shù)個錯誤作為前提的，奧斯特發(fā)現(xiàn)電生磁之后十年法拉第才發(fā)現(xiàn)磁生電，此中法拉第的失敗不計其數(shù)，其中還有科拉頓“在跑來跑去中丟失了良機”的遺憾。

十年長不長？在物理長河中并不長！真正的物理發(fā)展是在文藝復興之后，是在伽利略提出實驗論證的范式之后，由此向前追溯到亞里士多德時代，上千年的時間中，物理理論其實都沒有什么發(fā)展，其中原因復雜，但普通人的愚蒙不能說不是一個原因，亞里士多德光環(huán)的照耀下，沒有人敢逆其須眉（當然，這不是亞里士多德的錯，不影響亞里士多德在筆者心中高大的形象）。而這也可能正是科學史家?guī)於髟凇犊茖W革命的結(jié)構(gòu)》中用“革命”一詞指代科學發(fā)展極為不易的重要原因。筆者曾想，如果在物理發(fā)展史中，人們對先賢們沒有太多的敬畏，如果能夠真正地與大師們平起平坐，理性且純粹地探討科學問題，或許科學的發(fā)展將更為迅速。

回到教學中來，教師課堂上帶給學生什么樣的科學家形象，直接影響著學生對物理（科學）學習的理解?？茖W家的形象如果總帶著光環(huán)，那學生的學習則必然走入頂禮膜拜之歧途，反之，如果科學大師們能夠以一個鄰家大哥的形象出現(xiàn)在學生的身邊，那學生對于科學的態(tài)度，對于物理的神奇感，就可以轉(zhuǎn)化為促進物理學習的真正內(nèi)驅(qū)力，這才是大師之于教學的意義，以大師之大引領(lǐng)學生也才會有潤物無聲的效果。也正是基于這些思考，筆者才設(shè)計出了庫侖與奧斯特“吵架”的關(guān)公戰(zhàn)秦瓊之戲，才故意“冷落”了安培?？此撇还?，實則大敬，一切只是為了自己和學生心中關(guān)于科學的恰當形象罷了。

（作者單位：江蘇南通如皋市外國語學校；江蘇南通如皋市城北初級中學）