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        潛科學在大學物理實驗教學中的作用

        2017-02-28 10:31:33霍連利
        科技資訊 2016年29期
        關(guān)鍵詞:大學物理實驗分析教學

        霍連利

        摘 要:該文探討了如何在大學物理實驗教學中融入潛科學思想,以法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象為例概述了物理學電磁感應(yīng)現(xiàn)象由潛到顯的進化過程;其次,揭示了物理學實驗法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象潛變進化的創(chuàng)造性、待定性、模糊性、高難性、趨顯性等潛科學特征,進而引入到現(xiàn)實教學中,改進教育教學方法,培養(yǎng)學員的潛科學意識,激發(fā)學員潛能,以達到提高學員素質(zhì),強化學員適應(yīng)能力的目的。

        關(guān)鍵詞:潛科學 大學物理實驗 教學 分析 電磁感應(yīng)現(xiàn)象

        中圖分類號:G420 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2016)10(b)-0097-02

        一般一個實驗的重大發(fā)現(xiàn),都要有一個由“潛”到“顯”的過程,通常我們把已被世人所認可的科學叫做顯科學,相反,不甚成熟的還尚未被世人所認可的正在研究論證之中的科學就是“潛科學”;與之對應(yīng)的實驗過程就是“潛過程”。潛科學是顯科學的前身。隨著實踐和理論知識的不斷豐富和發(fā)展,傳統(tǒng)的觀念和理論受到現(xiàn)有知識的沖擊和挑戰(zhàn),新的課題激勵著人們?nèi)ゲ粩嗵剿?、追求。在此種情況下,推動具有潛科學價值的探索,具有特殊意義。然而,現(xiàn)在對潛科學研究還多停留在理論范疇,實踐方面尚十分薄弱。尤其潛科學在教育領(lǐng)域的研究更是相對薄弱,難以讓潛科學思想在教育教學方面有用武之地。

        例如大學物理實驗教學,一般的實驗教材都是按照先緒論后實驗形式編寫的。在緒論中說明大學物理實驗的重要性,然后對相關(guān)數(shù)字及其運算做說明,最后講誤差分析和實驗數(shù)據(jù)處理,使緒論變得有些枯燥乏味,缺乏新意。在實驗內(nèi)容的編寫上,先介紹實驗主要目的,說明具體實驗所用到的實驗原理,進一步介紹儀器、所要完成的實驗任務(wù)和所要達到的實驗?zāi)康?。這種編寫方式雖對實驗的基本概念、原理和方法做了著重的闡述,卻忽略了大學物理實驗的形式與發(fā)展過程。當下,存在有些教員在指導學員進行物理實驗時,給學員寫出實驗的具體步驟,使學員為實驗而實驗,疲于應(yīng)付,有損于學員創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。長此以往,此種實驗教學方法不利于學員能力的提高和潛能的開發(fā)。

        1 潛科學的主要特征

        創(chuàng)造性:潛科學是未來科學的先導,而科學的本質(zhì)又是批判的、革命的,因而潛科學思維必然是創(chuàng)造性思維。

        待定性:既然我們把孕育中的科學思想稱之為潛科學,那么它就是不夠成熟的東西,就是一個在認識上尚待進一步深化、完善和確定的過程,其結(jié)果可能被肯定,也可能被否定。

        隱變性:潛科學作為孕育中的科學思想,常常表現(xiàn)為人們頭腦中的潛意識流,因而具有鮮明的隱變性。

        反常性:一個新的潛科學思想,在它剛剛誕生時,未免顯得離奇古怪,不相融于流行的已有理論,使人感到難以理解。

        高難性:潛科學與顯科學都有艱難性,但相比之下,潛科學更加艱難,即它具有高難度。

        趨顯性:潛科學是相對顯科學而言的,兩者相互依存,共處于同一體中。沒有顯科學就談不上潛科學,沒有潛科學也就談不上顯科學。潛與顯既有區(qū)別又有聯(lián)系,在一定的條件下相互轉(zhuǎn)化。

        2 在緒論中融入潛科學思想

        一般物理實驗教材的開篇內(nèi)容是講述實驗課程的實驗?zāi)康暮蛯嶒瀮?nèi)容,具有高度的概括性和綜合性。多數(shù)教員強調(diào)物理實驗是對理論學習的有效驗證,有利于對理論學習的促進;強調(diào)學員要養(yǎng)成嚴謹?shù)目茖W實驗作風等,比較空洞且缺乏說服力。相反,如果教員對緒論課有一定的研究,能將潛科學思想應(yīng)用到物理實驗課的緒論去解說、說明,不但可以激發(fā)學員的學習熱情還可以提高教學效果,何樂而不為。

        由于緒論課的功能是以激勵學員努力學習為落腳點的,不以學員獲得具體科學知識為目的。緒論課中加強對實驗體系進行潛科學分析,既可以讓學員理解到課程教學目的,又可激發(fā)學員的潛科學思維,增強學員的創(chuàng)造力。

        3 實例-對法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象進行潛科學分析

        著名物理學家法拉第在研究電磁學時,為了判定各種學說真?zhèn)?,做了大量實驗。在實驗過程中他發(fā)現(xiàn)了一個不同于以往的現(xiàn)象:若在載流導線附近有且僅有一個極,磁鐵會圍繞導線旋轉(zhuǎn);相反,若磁極附近有載流導線,導線亦是會繞磁極旋轉(zhuǎn)。法拉第發(fā)現(xiàn)這一電磁感應(yīng)現(xiàn)象并非偶然,這是他一貫追求科學真理的結(jié)果,從1824—1828年的5年間,法拉第進行了大量實驗,仔細分析電流的異常變化,分析考慮電流與磁的相互作用除了電流對磁、電流對電流,還應(yīng)有磁對電流的作用。類比分析:既然電荷可以感應(yīng)周圍的導體使之帶電,類推磁鐵是否可以感應(yīng)鐵物質(zhì)使之磁化。基于此,他做了一系列實驗企圖從中尋找導體中的感應(yīng)電流,經(jīng)過多次實驗,仍未發(fā)現(xiàn)感應(yīng)電流。磁轉(zhuǎn)為電的跡象還未找到,但法拉第相信感應(yīng)電流是存在的信念始終沒有動搖。

        1831年8月29日,終于取得實質(zhì)性進展。法拉第在實驗日記中記錄到:“使一個由10對極板,每板面積為4平方英尺的電池充電。用一根銅導線繞一個線圈,讓銅線通過一個距離,恰好經(jīng)過一個磁針的上方,然后把電池聯(lián)結(jié)在線圈的兩端,這時立即觀察到磁針的效應(yīng)”。法拉第繼續(xù)著實驗,觀察到若保持始終通電,磁針沒有反應(yīng),突然法拉第這才猛醒,這類現(xiàn)象是和瞬間變化相關(guān)聯(lián)的。

        在進行科學探索的過程中,我們要學會分析前人成功的經(jīng)驗和總結(jié)前輩失敗的教訓,積極從中汲取養(yǎng)分,為成功創(chuàng)條件。只有這樣的潛科學教育才能使學員深刻認識科學實驗的真正目的。

        4 結(jié)語

        在物理實驗教學中強化潛科學意識,并以此為指導,理論聯(lián)系實踐。有針對性地在強化潛意識方面改革教學方法、更新教學實驗?zāi)芰Γ攸c對實驗結(jié)論的形成過程進行分析,引導學員在科學探索中去認識、理解、掌握和運用知識,培養(yǎng)學員的探索精神和創(chuàng)新能力。實踐也證明在大學物理實驗教學中融入潛科學理念對學員觀察能力、思維能力、實操能力的培養(yǎng)頗有裨益。

        參考文獻

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        [3] 程建華.基于潛科學視野下的物理教學思考[J].物理通報,2015(10):11-14.

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