胡曉琦 吳偉

摘 要：各版本初中物理教材在大氣壓強(qiáng)這一節(jié)中有關(guān)馬德堡半球?qū)嶒?yàn)的描述不盡相同，存在較大爭議，值得深入研究與考證。文章統(tǒng)計(jì)分析了各版本初中物理教材關(guān)于該實(shí)驗(yàn)歷史描述的異同，深挖其中的教學(xué)價(jià)值，意圖利用其爭議引導(dǎo)學(xué)生開展探究式學(xué)習(xí)活動，打造探究式學(xué)習(xí)課堂。

關(guān)鍵詞：初中物理教材；課程資源；馬德堡半球?qū)嶒?yàn)；爭議；探究學(xué)習(xí)

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-6148（2016）7-0038-4

1 引 言

“大氣壓強(qiáng)”是初中物理的重點(diǎn)內(nèi)容之一，但由于大氣壓強(qiáng)在生活實(shí)際中較難被感知與察覺，所以導(dǎo)致在教學(xué)實(shí)施過程中存在一定的困難。[1]馬德堡半球?qū)嶒?yàn)作為感知“大氣壓強(qiáng)”存在的一個(gè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，可以讓學(xué)生感受大氣壓的神奇魔力，因此一直是該內(nèi)容教學(xué)的一個(gè)重要的教學(xué)資源。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，在現(xiàn)已出版的七個(gè)版本的初中物理教材中，除去北師大版教材在氣體壓強(qiáng)這節(jié)內(nèi)容中并未提及馬德堡半球?qū)嶒?yàn)外，其余各版教材均以文本資源形式給出了關(guān)于馬德堡半球這個(gè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)的描述，但各版本教材對該實(shí)驗(yàn)的歷史描述卻不盡相同，甚至存在很大出入。此外，不同教師對該文本資源的使用程度也存在較大差異，甚至有些教師直接忽略了對“馬德堡半球?qū)嶒?yàn)”的介紹，殊不知其背后蘊(yùn)藏著巨大的教學(xué)價(jià)值。尤其是關(guān)于該實(shí)驗(yàn)歷史描述的爭議部分，教師若能深入研究與挖掘，并加以設(shè)計(jì)，則可以利用這一內(nèi)容打造生動的探究式課堂，充分發(fā)揮該文本資源的教學(xué)價(jià)值。

2 各版本初中物理教材關(guān)于“馬德堡半球?qū)嶒?yàn)”歷史的描述比較

2011版《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)》[2]提出：許多課程資源是以文本資源形式呈現(xiàn)的，它在學(xué)生的學(xué)習(xí)活動中發(fā)揮著非常重要的作用。而教材無疑又是最具權(quán)威、最重要的本文資源，發(fā)揮著任何其他教學(xué)資源不可取代的作用，因?yàn)榻滩耐急灰暈椤罢胬怼钡南笳?，直接影響著學(xué)生的認(rèn)知與判斷。表1統(tǒng)計(jì)了各版本初中物理教材關(guān)于“馬德堡半球?qū)嶒?yàn)”歷史的描述情況。

從上表可以清晰地看出，對馬德堡半球?qū)嶒?yàn)的歷史描述，六版教材無一完全相同，以下是具體分析。

① 時(shí)間：只有滬科版、滬粵版精確地給出了該事件發(fā)生的具體時(shí)間——1654年5月8日；蘇科版、人教版、教科版三版教材的時(shí)間描述為1654年（某一天），較為模糊；而上教版更是將時(shí)間范圍直接擴(kuò)大到17世紀(jì)中期。

②地點(diǎn)：只有人教版這一本教材提及了實(shí)驗(yàn)的地點(diǎn)位于德國的馬德堡廣場，其余各教材均忽略了這一事件要素，亦或是為讓學(xué)生模糊地默認(rèn)為實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)在馬德堡市。

③人物：對于實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)者及實(shí)施者奧托·格里克，教材以及其他文獻(xiàn)資料歷來都沒有爭議，只是教材介紹的詳細(xì)程度有所不同。蘇科版、滬科版、滬粵版三版教材的介紹是“德國馬德堡市市長、抽氣機(jī)發(fā)明者奧托·格里克”，描述時(shí)強(qiáng)調(diào)了他的兩重身份：市長和抽氣機(jī)發(fā)明者。教科版省去了“抽氣機(jī)發(fā)明者”的介紹，上教版只簡單說明實(shí)驗(yàn)者是“德國馬德堡市市長”，并未給出奧托·格里克的名字，人教版更是未提及實(shí)驗(yàn)者。

④半球直徑：從表中可以看出，關(guān)于馬德堡半球直徑的爭議是最大的。除去人教版未提及半球直徑，其他五版教材列舉出的半球直徑從小到大分別是：30 cm、35.5 cm、36 cm、40 cm、55.9 cm，只有蘇科版的35.5 cm與上教版的36 cm還較為接近，滬科版的30 cm與教科版的55.9 cm相差了近一倍。

⑤馬匹數(shù)：除去人教版給出的是32匹馬（每一側(cè)馬達(dá)到16匹）外，其他四版教材的數(shù)據(jù)都是16匹，描述還較為統(tǒng)一。其他史料關(guān)于該問題的爭議相對半球直徑要小很多，基本都集中在16匹馬（每側(cè)各8匹馬），但人教版為何將16匹馬擴(kuò)大了一倍至32匹馬，史料依據(jù)從何而來，孰對孰錯(cuò)還值得深思。

各版教材的平均描述篇幅為152個(gè)字，其中蘇科版所給篇幅最多，人教版描述最少，且人教版將此實(shí)驗(yàn)作為習(xí)題案例引入，讓學(xué)生在此基礎(chǔ)上估算用直徑為26 cm 的壓力鍋替代馬德堡半球，需要多大的力才能拉開，并比較實(shí)際值與估算值。這樣較巧妙地規(guī)避了對馬德堡半球直徑的描述，但在一定程度上弱化了該經(jīng)典實(shí)驗(yàn)作為物理史實(shí)本身的意義。

3 深挖歷史，打造探究式學(xué)習(xí)課堂

馬德堡半球?qū)嶒?yàn)存在的如此多的疑點(diǎn)對于教學(xué)來說，既是挑戰(zhàn)也是機(jī)遇。挑戰(zhàn)在于：面對爭議，教師如何在眾多的資料中去偽存真，深挖歷史，將“真理”無誤地傳遞給學(xué)生，學(xué)生又如何判斷正誤形成自己的認(rèn)知；而機(jī)遇就在于爭議可以成為本節(jié)內(nèi)容重要的教學(xué)資源，深度挖掘加以利用，可打造成精彩的探究式課堂。所以，如何辯證地看待并利用好有關(guān)馬德堡半球?qū)嶒?yàn)的爭議，將成為影響課堂教學(xué)效果的關(guān)鍵因素。

3.1 教師層面：深入研究，還原史實(shí)

馬德堡半球?qū)嶒?yàn)作為教材中一小段通俗易懂的閱讀材料出現(xiàn)，其價(jià)值很容易被教師忽視。筆者曾對部分初中物理教師做過一個(gè)簡單的小測驗(yàn)，以調(diào)查中學(xué)教師對（人教版）馬德堡半球?qū)嶒?yàn)的了解情況（如表2）。

由上表可以看出，該部分教師對馬德堡半球?qū)嶒?yàn)的了解情況是不容樂觀的，甚至有近80%人不知道實(shí)驗(yàn)者是誰，更是幾乎沒有人對此實(shí)驗(yàn)進(jìn)行過深入調(diào)查與研究。這一情況值得我們反思，人們常說“要給學(xué)生一碗水，教師先要有一桶水”，而在這個(gè)知識上，如果教師沒有更進(jìn)一步地去學(xué)習(xí)研究，那么就可能和學(xué)生處在同樣的認(rèn)識水平上，“一桶水”更是無從談起。對于該實(shí)驗(yàn)，教師應(yīng)當(dāng)對表1中的相關(guān)內(nèi)容開展研究調(diào)查。

關(guān)于“馬德堡半球?qū)嶒?yàn)”的時(shí)間描述，六版教材似乎并沒有分歧，只是在精確程度范圍上采取的方式不同，但又有文獻(xiàn)指出該實(shí)驗(yàn)發(fā)生的時(shí)間是1657年[3]，面對這樣的分歧，上教版采取的模糊描述“17世紀(jì)中期”就顯得較為折中，但這樣范圍過大的表達(dá)又顯得缺乏物理本身應(yīng)該具有的科學(xué)準(zhǔn)確性。具體的時(shí)間究竟是何時(shí)，值得進(jìn)一步考證。

六版教材只有人教版提及實(shí)驗(yàn)發(fā)生在德國的馬德堡廣場，而該說法也是存在爭議的，有相關(guān)資料描寫到實(shí)驗(yàn)并非在馬德堡廣場，而是在德國雷根斯堡。實(shí)驗(yàn)的地點(diǎn)關(guān)系到“馬德堡半球”這個(gè)實(shí)驗(yàn)的命名由來，且作為一個(gè)事件發(fā)生的基本要素之一，教師應(yīng)在研究之后補(bǔ)充進(jìn)教學(xué)中。

關(guān)于爭議性最大的半球直徑，史料記載中有25 cm、35.56 cm、42 cm、51 cm等說法，至今尚未有定論。關(guān)于該爭論，曾潤生老師曾在1996年致信德國駐華大使館請求解答，大使毛雷爾先生回信道：馬德堡半球直徑為42 cm[4]，該說法經(jīng)過了德國物理協(xié)會的考證，應(yīng)該是可信度較高的，但筆者不敢妄自斷言這就是最正確的說法，現(xiàn)版的教材中并未出現(xiàn)42 cm這個(gè)數(shù)據(jù)。教師可對教材編寫所依據(jù)的史料進(jìn)行考證，并進(jìn)行初步的分析與判斷。

在對馬德堡半球?qū)嶒?yàn)有了深入研究的基礎(chǔ)上，教師可能會產(chǎn)生糾結(jié)：如果把這么多有爭議性的資料展示給學(xué)生，學(xué)生可能會對課本產(chǎn)生質(zhì)疑，為自己的教學(xué)增加了負(fù)擔(dān)；但如果按部就班，簡單教授課本上的內(nèi)容，又顯得缺乏科學(xué)性和嚴(yán)謹(jǐn)性。其實(shí)教師大可不必疑慮，而是應(yīng)該秉持還原歷史面貌的態(tài)度，將這些文獻(xiàn)資料原原本本地呈現(xiàn)給學(xué)生，說明其中存在的爭議以及教材中可能存在的不足，然后將該部分內(nèi)容作為探究課題布置給學(xué)生（例如，實(shí)驗(yàn)的時(shí)間、地點(diǎn)、半球直徑、馬的匹數(shù)等），讓學(xué)生去搜集相關(guān)資料，發(fā)現(xiàn)其中的問題，最后分小組進(jìn)行集中匯報(bào)交流。改變學(xué)生普遍認(rèn)為“教材=真理”的思想，打破學(xué)習(xí)中存在的“盡信書”的現(xiàn)狀，因?yàn)榻?gòu)主義的知識觀認(rèn)為：知識并不是對現(xiàn)實(shí)的準(zhǔn)確表征，它只是一種解釋和假設(shè)，并不是問題的最終答案，相反它會隨著人類的進(jìn)步而不斷地被“革命”掉，并隨之出現(xiàn)新的假設(shè)。因此，要讓學(xué)生樹立一種辯證的唯物主義價(jià)值觀，不唯上，不唯書。

只有教師預(yù)先對該部分文本資源進(jìn)行深入而透徹的研究學(xué)習(xí)，進(jìn)行相關(guān)調(diào)查研究，才能正確地引導(dǎo)學(xué)生開展探究式學(xué)習(xí)活動。在專業(yè)發(fā)展的道路上，教師時(shí)刻不能忘記學(xué)習(xí)的重要性，只有先扮演好“學(xué)習(xí)者”的角色，才有可能成為一名“傳道授業(yè)解惑者”。

3.2 學(xué)生層面：發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)，積極探究

美國著名教育心理學(xué)家布魯納認(rèn)為：“我們教一門科目，并不是希望學(xué)生成為該科目的一個(gè)小型圖書館，而是要他們參與獲得知識的過程。學(xué)習(xí)是一種過程， 而不是結(jié)果?！盵5]發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)就是學(xué)生在學(xué)習(xí)情境中通過自己的探索來尋找問題答案的學(xué)習(xí)方式，因此，學(xué)生不是被動的、消極的知識的接受者，而是主動的、積極的知識的探究者。[6]

在學(xué)習(xí)馬德堡半球?qū)嶒?yàn)的相關(guān)內(nèi)容時(shí)，學(xué)生針對該實(shí)驗(yàn)歷史進(jìn)行調(diào)查研究，能夠大大激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣。教師可根據(jù)不同學(xué)生發(fā)展的特點(diǎn)因材施教，確定不同的探究主題。例如，實(shí)驗(yàn)者奧托·格里克有兩重身份：馬德堡市長與抽氣機(jī)發(fā)明者?！笆虚L做物理實(shí)驗(yàn)”無論在當(dāng)時(shí)還是現(xiàn)在看來都具有很強(qiáng)的吸引力和話題性，對于擅長文本資料研究的學(xué)生，可以布置一個(gè)探究性課題“市長為什么要做實(shí)驗(yàn)”，以此激發(fā)學(xué)生的好奇心與探索欲，充分發(fā)揮他們的主動性與探究精神，鍛煉他們搜集資料、合作交流的能力。發(fā)明抽氣機(jī)交代了馬德堡半球?qū)嶒?yàn)?zāi)軌驅(qū)嵤┑那疤釛l件：抽去半球中的空氣。針對該內(nèi)容，教師可以針對部分動手實(shí)踐能力較強(qiáng)的學(xué)生確定探究課題：查閱資料之后，制作簡易的抽氣機(jī)，并在集體匯報(bào)時(shí)做展示。

對于擅長理論分析與計(jì)算的學(xué)生，可讓他們對“半球直徑與馬的匹數(shù)”進(jìn)行調(diào)研。學(xué)生可對不同直徑的半球產(chǎn)生的壓力以及不同匹數(shù)的馬產(chǎn)生的拉力進(jìn)行估算，從而對說法不一、紛繁復(fù)雜的資料進(jìn)行理性的分析與科學(xué)的篩選，從理論論證的角度對歷史進(jìn)行考究。

最后，學(xué)生將各自調(diào)查的結(jié)果進(jìn)行匯報(bào)交流，從不同角度對該實(shí)驗(yàn)的歷史進(jìn)行介紹與還原：擅長資料分析的學(xué)生介紹“市長為什么要做實(shí)驗(yàn)”，或是對實(shí)驗(yàn)的時(shí)間、地點(diǎn)進(jìn)行考證；擅長動手操作的學(xué)生介紹抽氣機(jī)的原理并展示自己制作的簡易抽氣機(jī)；擅長理論計(jì)算的學(xué)生結(jié)合物理知識與數(shù)學(xué)工具，考究“半球直徑與馬匹數(shù)”。在此過程中，學(xué)生“因材受教”，必定能大大激發(fā)他們的研究熱情，發(fā)揮自身的優(yōu)勢，鍛煉相應(yīng)的能力，課堂也會變得富有生機(jī)與活力，相信這樣的探究式課堂也是學(xué)生喜聞樂見的。當(dāng)然，在交流匯報(bào)過程中必定也會產(chǎn)生很多的分歧與爭議，甚至爭論到最后都不一定會有“正確答案”，但交流與爭論的過程本身就已經(jīng)完成了本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)，結(jié)果是次要的，學(xué)生分小組進(jìn)行合作學(xué)習(xí)，通過扮演科學(xué)家的角色，主動對課題進(jìn)行探究，相信不僅會對馬德堡半球?qū)嶒?yàn)本身有非常深刻的了解，而且學(xué)習(xí)的能力與主動性也會得到很大的提升。

初中物理教材中還存在很多類似值得深入研究的文本資源，我們要充分挖掘其中蘊(yùn)藏的教學(xué)價(jià)值，教師在提升自身探究教學(xué)技能的同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的探究學(xué)習(xí)能力，打造探究式學(xué)習(xí)課堂。

參考文獻(xiàn)：

[1]邢紅軍，劉銳，陳清梅.“大氣壓強(qiáng)”高端備課[J]. 中學(xué)物理教學(xué)參考， 2014，40（11）：38.

[2]中華人民共和國教育部.義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)[M].北京：北京師范大學(xué)出版社，2012：47.

[3]王較過.格里克及其對真空研究的貢獻(xiàn)[J].物理教師，1996，17（2）：28.

[4]曾潤生.馬德堡半球直徑為42 cm[J].物理教師，1997，18（10）：38.

[5]布魯納.發(fā)現(xiàn)的行為[J]. 哈佛教育評論，1996（1）：1.

[6]王美嵐，王琳.布魯納的發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)及其啟示[J]. 當(dāng)代教育科學(xué)，2005（21）：42.

（欄目編輯 羅琬華）