潛科學(xué)在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的作用

霍連利

摘 要：該文探討了如何在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中融入潛科學(xué)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(xué)電磁感應(yīng)現(xiàn)象由潛到顯的進(jìn)化過(guò)程；其次，揭示了物理學(xué)實(shí)驗(yàn)法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象潛變進(jìn)化的創(chuàng)造性、待定性、模糊性、高難性、趨顯性等潛科學(xué)特征，進(jìn)而引入到現(xiàn)實(shí)教學(xué)中，改進(jìn)教育教學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)員的潛科學(xué)意識(shí)，激發(fā)學(xué)員潛能，以達(dá)到提高學(xué)員素質(zhì)，強(qiáng)化學(xué)員適應(yīng)能力的目的。

關(guān)鍵詞：潛科學(xué) 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn) 教學(xué) 分析 電磁感應(yīng)現(xiàn)象

中圖分類號(hào)：G420 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016）10（b）-0097-02

一般一個(gè)實(shí)驗(yàn)的重大發(fā)現(xiàn)，都要有一個(gè)由“潛”到“顯”的過(guò)程，通常我們把已被世人所認(rèn)可的科學(xué)叫做顯科學(xué)，相反，不甚成熟的還尚未被世人所認(rèn)可的正在研究論證之中的科學(xué)就是“潛科學(xué)”；與之對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程就是“潛過(guò)程”。潛科學(xué)是顯科學(xué)的前身。隨著實(shí)踐和理論知識(shí)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(shí)的沖擊和挑戰(zhàn)，新的課題激勵(lì)著人們?nèi)ゲ粩嗵剿?、追求。在此種情況下，推動(dòng)具有潛科學(xué)價(jià)值的探索，具有特殊意義。然而，現(xiàn)在對(duì)潛科學(xué)研究還多停留在理論范疇，實(shí)踐方面尚十分薄弱。尤其潛科學(xué)在教育領(lǐng)域的研究更是相對(duì)薄弱，難以讓潛科學(xué)思想在教育教學(xué)方面有用武之地。

例如大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，一般的實(shí)驗(yàn)教材都是按照先緒論后實(shí)驗(yàn)形式編寫(xiě)的。在緒論中說(shuō)明大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的重要性，然后對(duì)相關(guān)數(shù)字及其運(yùn)算做說(shuō)明，最后講誤差分析和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理，使緒論變得有些枯燥乏味，缺乏新意。在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的編寫(xiě)上，先介紹實(shí)驗(yàn)主要目的，說(shuō)明具體實(shí)驗(yàn)所用到的實(shí)驗(yàn)原理，進(jìn)一步介紹儀器、所要完成的實(shí)驗(yàn)任務(wù)和所要達(dá)到的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?。這種編寫(xiě)方式雖對(duì)實(shí)驗(yàn)的基本概念、原理和方法做了著重的闡述，卻忽略了大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的形式與發(fā)展過(guò)程。當(dāng)下，存在有些教員在指導(dǎo)學(xué)員進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)時(shí)，給學(xué)員寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)的具體步驟，使學(xué)員為實(shí)驗(yàn)而實(shí)驗(yàn)，疲于應(yīng)付，有損于學(xué)員創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。長(zhǎng)此以往，此種實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法不利于學(xué)員能力的提高和潛能的開(kāi)發(fā)。

1 潛科學(xué)的主要特征

創(chuàng)造性：潛科學(xué)是未來(lái)科學(xué)的先導(dǎo)，而科學(xué)的本質(zhì)又是批判的、革命的，因而潛科學(xué)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(xué)思想稱之為潛科學(xué)，那么它就是不夠成熟的東西，就是一個(gè)在認(rèn)識(shí)上尚待進(jìn)一步深化、完善和確定的過(guò)程，其結(jié)果可能被肯定，也可能被否定。

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

反常性：一個(gè)新的潛科學(xué)思想，在它剛剛誕生時(shí)，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(xué)與顯科學(xué)都有艱難性，但相比之下，潛科學(xué)更加艱難，即它具有高難度。

趨顯性：潛科學(xué)是相對(duì)顯科學(xué)而言的，兩者相互依存，共處于同一體中。沒(méi)有顯科學(xué)就談不上潛科學(xué)，沒(méi)有潛科學(xué)也就談不上顯科學(xué)。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(xué)思想

一般物理實(shí)驗(yàn)教材的開(kāi)篇內(nèi)容是講述實(shí)驗(yàn)課程的實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)內(nèi)容，具有高度的概括性和綜合性。多數(shù)教員強(qiáng)調(diào)物理實(shí)驗(yàn)是對(duì)理論學(xué)習(xí)的有效驗(yàn)證，有利于對(duì)理論學(xué)習(xí)的促進(jìn)；強(qiáng)調(diào)學(xué)員要養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)實(shí)驗(yàn)作風(fēng)等，比較空洞且缺乏說(shuō)服力。相反，如果教員對(duì)緒論課有一定的研究，能將潛科學(xué)思想應(yīng)用到物理實(shí)驗(yàn)課的緒論去解說(shuō)、說(shuō)明，不但可以激發(fā)學(xué)員的學(xué)習(xí)熱情還可以提高教學(xué)效果，何樂(lè)而不為。

由于緒論課的功能是以激勵(lì)學(xué)員努力學(xué)習(xí)為落腳點(diǎn)的，不以學(xué)員獲得具體科學(xué)知識(shí)為目的。緒論課中加強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)體系進(jìn)行潛科學(xué)分析，既可以讓學(xué)員理解到課程教學(xué)目的，又可激發(fā)學(xué)員的潛科學(xué)思維，增強(qiáng)學(xué)員的創(chuàng)造力。

3 實(shí)例-對(duì)法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象進(jìn)行潛科學(xué)分析

著名物理學(xué)家法拉第在研究電磁學(xué)時(shí)，為了判定各種學(xué)說(shuō)真?zhèn)?，做了大量?shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中他發(fā)現(xiàn)了一個(gè)不同于以往的現(xiàn)象：若在載流導(dǎo)線附近有且僅有一個(gè)極，磁鐵會(huì)圍繞導(dǎo)線旋轉(zhuǎn)；相反，若磁極附近有載流導(dǎo)線，導(dǎo)線亦是會(huì)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(xué)真理的結(jié)果，從1824—1828年的5年間，法拉第進(jìn)行了大量實(shí)驗(yàn)，仔細(xì)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(duì)磁、電流對(duì)電流，還應(yīng)有磁對(duì)電流的作用。類比分析：既然電荷可以感應(yīng)周圍的導(dǎo)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(shí)驗(yàn)企圖從中尋找導(dǎo)體中的感應(yīng)電流，經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)，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(méi)有動(dòng)搖。

1831年8月29日，終于取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。法拉第在實(shí)驗(yàn)日記中記錄到：“使一個(gè)由10對(duì)極板，每板面積為4平方英尺的電池充電。用一根銅導(dǎo)線繞一個(gè)線圈，讓銅線通過(guò)一個(gè)距離，恰好經(jīng)過(guò)一個(gè)磁針的上方，然后把電池聯(lián)結(jié)在線圈的兩端，這時(shí)立即觀察到磁針的效應(yīng)”。法拉第繼續(xù)著實(shí)驗(yàn)，觀察到若保持始終通電，磁針沒(méi)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(jìn)行科學(xué)探索的過(guò)程中，我們要學(xué)會(huì)分析前人成功的經(jīng)驗(yàn)和總結(jié)前輩失敗的教訓(xùn)，積極從中汲取養(yǎng)分，為成功創(chuàng)條件。只有這樣的潛科學(xué)教育才能使學(xué)員深刻認(rèn)識(shí)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的真正目的。

4 結(jié)語(yǔ)

在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中強(qiáng)化潛科學(xué)意識(shí)，并以此為指導(dǎo)，理論聯(lián)系實(shí)踐。有針對(duì)性地在強(qiáng)化潛意識(shí)方面改革教學(xué)方法、更新教學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，重點(diǎn)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)論的形成過(guò)程進(jìn)行分析，引導(dǎo)學(xué)員在科學(xué)探索中去認(rèn)識(shí)、理解、掌握和運(yùn)用知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)員的探索精神和創(chuàng)新能力。實(shí)踐也證明在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中融入潛科學(xué)理念對(duì)學(xué)員觀察能力、思維能力、實(shí)操能力的培養(yǎng)頗有裨益。

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