讓學(xué)生在美麗與神奇中體驗(yàn)科學(xué)創(chuàng)新的樂(lè)趣

在新課標(biāo)中，相對(duì)論的教育價(jià)值主要在情感態(tài)度與價(jià)值觀方面上，目的在于提高學(xué)生的現(xiàn)代科學(xué)素養(yǎng)，并激發(fā)學(xué)生的求知欲與創(chuàng)新思想。教科版在相對(duì)論內(nèi)容的編寫(xiě)方面獨(dú)具匠心，密集安排的理想實(shí)驗(yàn)引領(lǐng)我們走進(jìn)相對(duì)論神奇而美麗的時(shí)空。

對(duì)于理想實(shí)驗(yàn)我們并不陌生，教材中曾經(jīng)介紹過(guò)的伽利略的斜面實(shí)驗(yàn)給我們留下了極為深刻的印象：理想實(shí)驗(yàn)是人們?cè)陬^腦中構(gòu)想的實(shí)驗(yàn)，又叫假想實(shí)驗(yàn)。理想實(shí)驗(yàn)因其獨(dú)特的思維方式，在發(fā)現(xiàn)原有理論的錯(cuò)誤和局限，并建立新的理論中具有不可替代的作用。我們?cè)谙鄬?duì)論的教學(xué)中應(yīng)充分利用教科版這部分的理想實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)相對(duì)論的有效教學(xué)。

一、理想實(shí)驗(yàn)——閃爍著神奇光彩的科學(xué)詩(shī)篇

愛(ài)因斯坦說(shuō)：“在科學(xué)思維中，永遠(yuǎn)存在著詩(shī)歌的因素?！痹诮炭瓢娴南鄬?duì)論的內(nèi)容中，怪異因?yàn)槔硐雽?shí)驗(yàn)而神奇美麗，陌生因理想實(shí)驗(yàn)而變得身臨其境。理想實(shí)驗(yàn)使曾經(jīng)是那么枯燥的物理文字變成了閃爍著美的光彩的科學(xué)詩(shī)篇：我們?cè)趷?ài)因斯坦的追光實(shí)驗(yàn)中仿佛看到了夸父追日的古典神話；那艘伽利略大船會(huì)使我們聯(lián)想到那遠(yuǎn)古時(shí)期的諾亞方舟，抑或是物理學(xué)意義上的世外桃源；而課本中“同時(shí)的相對(duì)性”的理想實(shí)驗(yàn)更使我們“相信”了“天上一日，人間一年”只在神話世界可能的景象……無(wú)怪乎，物理學(xué)家英費(fèi)爾德會(huì)有這樣的感慨：當(dāng)我領(lǐng)悟到一個(gè)出色的物理學(xué)公式時(shí)，有時(shí)會(huì)有像聆聽(tīng)到巴赫的樂(lè)曲一樣的感受。

二、理想實(shí)驗(yàn)——?jiǎng)?chuàng)設(shè)輕松而有趣味的情境

愛(ài)因斯坦在《論教育》中說(shuō)：“發(fā)展獨(dú)立思考和獨(dú)立判斷的一般能力，應(yīng)當(dāng)始終放在首位，而不應(yīng)當(dāng)把獲得專業(yè)知識(shí)放在首位?！睂?duì)理想實(shí)驗(yàn)的介紹，闡明重大物理學(xué)問(wèn)題產(chǎn)生的歷史條件及其所導(dǎo)致的深遠(yuǎn)影響，更可以展示物理學(xué)探索過(guò)程中問(wèn)題背景的演化，創(chuàng)設(shè)起使學(xué)生輕松理解的趣味情境。教科版“相對(duì)論”中的理想實(shí)驗(yàn)，使令人望而生畏的相對(duì)論的理性美與學(xué)生的好奇和樂(lè)趣得到了有機(jī)的結(jié)合。如第三節(jié)講“同時(shí)的相對(duì)性”這個(gè)問(wèn)題時(shí)，所設(shè)置的理想實(shí)驗(yàn)，構(gòu)思的精妙不僅讓學(xué)生能夠輕松直觀地感受到“實(shí)驗(yàn)”，又使學(xué)生理解了強(qiáng)調(diào)光速不變?cè)谄渲兴鸬淖饔?，從而可以?duì)相對(duì)論知識(shí)進(jìn)行靈活運(yùn)用。從高考的變化來(lái)看，課本的基礎(chǔ)知識(shí)在高考中得到了相當(dāng)?shù)闹匾暎鼉赡杲K高考中的兩道關(guān)于相對(duì)論的考題幾乎就是“同時(shí)的相對(duì)性”這個(gè)理想實(shí)驗(yàn)的翻版。

三、理想實(shí)驗(yàn)——顯現(xiàn)出創(chuàng)新思變的思維方法

巴甫洛夫認(rèn)為：“重要的是科學(xué)方法、科學(xué)的思想的總結(jié)，認(rèn)識(shí)一個(gè)科學(xué)家的方法遠(yuǎn)比認(rèn)識(shí)他的成果價(jià)值要大。”理想實(shí)驗(yàn)源于直覺(jué)的啟迪、大膽的猜想、科學(xué)的假設(shè)，經(jīng)過(guò)形象的變換、豐富的想象、邏輯的推理，而超出自身經(jīng)驗(yàn)的一種高級(jí)思維活動(dòng)。這種實(shí)驗(yàn)?zāi)茏屓税l(fā)揮想象，憑借想象中的理想化的儀器和設(shè)備甚至是“麥克斯韋妖”這種只有在童話中出現(xiàn)的精靈，在理想化的條件下，通過(guò)心理的內(nèi)部活動(dòng)，在腦中進(jìn)行理想化的“操作”和“觀察”，聯(lián)結(jié)“操作”和“觀察”的手段，是大腦的思維活動(dòng)。從某種意義上，似乎顛覆了“物理學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)”，事實(shí)上，由理論自身的要求所提出的“假設(shè)”在物理學(xué)的發(fā)展，特別是近代物理的發(fā)展中起著十分重要甚至是關(guān)鍵的作用，愛(ài)因斯坦的追光思想和電梯實(shí)驗(yàn)就是對(duì)時(shí)空問(wèn)題長(zhǎng)久思考后受到直覺(jué)啟迪而實(shí)現(xiàn)的。理想實(shí)驗(yàn)的介紹，正是一種思維的訓(xùn)練，人類揭開(kāi)自然界之謎的艱難探索歷程，可以使學(xué)生感受到物理大師們用創(chuàng)新思變的思維方法一步步掀開(kāi)遮蔽真理帷幕的那種科學(xué)創(chuàng)造的震撼和激動(dòng)，從身臨其境的參與感中，感受到物理的思想方法。

不論是刀耕火種的遠(yuǎn)古，還是星際遨游的現(xiàn)代，人類總是以無(wú)限的激情和不盡的欲望來(lái)積極從事所有可能的智力活動(dòng)。我們的先人曾經(jīng)用神話和臆想來(lái)描繪世界，如“嫦娥奔月”、“夸父追日”和“盤(pán)古開(kāi)天地”的故事。在物理學(xué)的發(fā)展歷程中，神奇的猜測(cè)，靈感的閃現(xiàn)，驚人的預(yù)言和一個(gè)個(gè)美妙的理想實(shí)驗(yàn)造就了一個(gè)個(gè)美麗的物理世界的神奇。在物理教學(xué)中向?qū)W生介紹美麗而奇妙的理想實(shí)驗(yàn)，又何嘗不是讓學(xué)生在美麗與神奇中體驗(yàn)科學(xué)創(chuàng)新的樂(lè)趣呢！

(責(zé)任編輯 金 鈴）