再論奧斯特實驗的教育功能

劉培紅++潘樹林

摘 要：奧斯特實驗的發(fā)生、發(fā)展的歷史過程，也是一個完整的科學(xué)探究，再深入探究，并且在眾多方面取得重大成就的過程，這個過程對提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)很有幫助。如果我們的教師能將它告訴學(xué)生，相信我們的學(xué)生一定會對科學(xué)家的整個探究過程、科學(xué)的思考方法、科學(xué)家艱苦卓絕的努力工作，都會有一個深刻的認(rèn)識，也一定會對提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)有巨大的幫助作用的。我們應(yīng)當(dāng)在物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的好奇心，培養(yǎng)學(xué)生獻(xiàn)身科學(xué)的探索精神，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：奧斯特實驗；教育作用；科學(xué)素養(yǎng)

中圖分類號：G712 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：1002-7661（2016）19-241-01

就奧斯特實驗，安培曾寫道："奧斯特先生……已經(jīng)永遠(yuǎn)把他的名字和一個新紀(jì)元聯(lián)系在一起了。"凡是學(xué)過物理的人都應(yīng)該對奧斯特實驗有所了解，都知道這個實驗對電磁學(xué)、物理學(xué)的發(fā)展產(chǎn)生的巨大作用，都清楚它對科技進(jìn)步、社會發(fā)展產(chǎn)生的重大影響。奧斯特的發(fā)現(xiàn)揭開了物理學(xué)史上的一個新紀(jì)元。奧斯特實驗的發(fā)生、發(fā)展的歷史過程，也是一個完整的科學(xué)探究，再深入探究，并且在眾多方面取得重大成就的過程，這個過程對提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)很有幫助。今天我想就奧斯特實驗的歷史談?wù)勊慕逃δ堋?/p>

一、奧斯特實驗是一個偉大的劃時代的實驗

在1821年，奧斯特公布他的研究成果之前，大學(xué)教材里有電學(xué)和磁學(xué)兩門課程，人們已經(jīng)對靜電、電流的磁現(xiàn)象、原理、作用有了初步的認(rèn)識，也注意到電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象有很多相似的地方，如：電有正負(fù)兩種電荷，磁有南北兩個磁極；電荷間的作用規(guī)律是同種電荷相互吸引，異種電荷相互排斥，磁極間的作用規(guī)律是同名相斥，異名相吸；1877年，庫侖發(fā)明了扭秤，并用扭秤測量了靜電力和磁力的大小，發(fā)現(xiàn)二者也具有相同的規(guī)律；富蘭克林研究發(fā)現(xiàn)萊頓瓶放電時能使放在旁邊的鋼針磁化。這些現(xiàn)象使得很多科學(xué)家猜想電與磁之間應(yīng)該是有聯(lián)系的，奧斯特就是其中之一。

奧斯特早在讀大學(xué)時就深受康德哲學(xué)思想的影響，認(rèn)為各種自然力都來自同一根源，可以相互轉(zhuǎn)化。他一直堅信電和磁之間一定有某種關(guān)系，電一定可以轉(zhuǎn)化為磁。自1819年上半年開始，奧斯特一面擔(dān)任大學(xué)里電學(xué)、磁學(xué)講座的主講，一面繼續(xù)研究電、磁現(xiàn)象及二者之間的關(guān)系。1820年4月，在一次講演快結(jié)束的時候，他把一條非常細(xì)的鉑導(dǎo)線接在電源上，放在導(dǎo)線下方的一根用玻璃罩罩著的小磁針，在接通電源的瞬間，擺動了一下。這一動，使有心的奧斯特喜出望外， 竟激動地在講臺上摔了一跤。之后，奧斯特花了三個月時間深入研究，做了許多次實驗，并將所有的實驗現(xiàn)象總結(jié)歸納，于1820年7月21日公開發(fā)表了《論磁針的電流撞擊實驗》的論文，宣布了實驗情況。

奧斯特將導(dǎo)線的一端和伽伐尼電池正極連接，導(dǎo)線沿南北方向平行地放在小磁針的正上方，當(dāng)電路接通時，磁針立即發(fā)生了擺動。把木頭、玻璃、石塊、松香等非磁性物質(zhì)放置在導(dǎo)體和磁針之間，甚至把小磁針浸在盛水的銅盒子里，磁針照樣會發(fā)生偏轉(zhuǎn)。奧斯特還發(fā)現(xiàn)通電直導(dǎo)線周圍的小磁針以導(dǎo)線為圓心擺成一圈，當(dāng)導(dǎo)線中電流的方向變化時，磁針偏轉(zhuǎn)方向也相反了。奧斯特把這種現(xiàn)象解釋為“電流沖擊”現(xiàn)象。奧斯特的研究，證明了電能生磁、電和磁是互相聯(lián)系的，從此大學(xué)才有了電磁學(xué)這門課程，也由此開啟了電磁學(xué)時代、第二次科技革命。

二、奧斯特實驗巨大的教育作用

有關(guān)奧斯特實驗的這段歷史，是眾多科學(xué)研究過程的典范，如果我們的教師能將它告訴學(xué)生，相信我們的學(xué)生一定會對科學(xué)家的整個探究過程、科學(xué)的思考方法、科學(xué)家艱苦卓絕的努力工作，都會有一個深刻的認(rèn)識，也一定會對提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)有巨大的幫助作用的。

1、成功是給予有準(zhǔn)備的人的

成功，是世界上每個人都渴求的，有的人窮其一生也尋不到它的蹤影，有的人卻能收獲成功，究其原因，是因為我們要做好準(zhǔn)備再出發(fā)。著名作家張潔在她的一篇散文里說道：“找到水源卻發(fā)現(xiàn)沒有帶上盛它的容器”也說明了這個深刻的道理。與其說奧斯特發(fā)現(xiàn)“電流的磁效應(yīng)” 是偶然發(fā)現(xiàn)不如說是必然結(jié)果。奧斯特在實驗之前，就堅信康德自然力是可以相互轉(zhuǎn)化的哲學(xué)思想，他也注意到電和磁之間有眾多相似的特性，自己也在這方面進(jìn)行了長時間的研究，只有這樣，小磁針輕輕一動，他才能發(fā)現(xiàn)電能生磁。任何成就的取得都是長期努力的結(jié)果，機(jī)會都是給有準(zhǔn)備的人提供的，絕對沒有天上掉餡餅好事。

2、成功是對堅持努力的人的回報

每個人都希望成功，但成功的道路并不是一帆風(fēng)順的。電流的磁效應(yīng)作為一項偉大的發(fā)現(xiàn)是由奧斯特發(fā)現(xiàn)的，有不少科學(xué)家也提出了“電能生磁，那么磁也應(yīng)該可以生電吧？”這樣的猜想，并進(jìn)行了大量的實驗研究，但都因為各種原因失敗了，放棄了；法拉第堅信這種猜想，并且調(diào)整指導(dǎo)思想，設(shè)計了各種實驗，整整努力地研究了十年，經(jīng)歷了無數(shù)次的失敗，最終發(fā)現(xiàn)了對人類社會產(chǎn)生巨大影響的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，并發(fā)明了發(fā)電機(jī)。小小的水滴，力量看似很小，但是日積月累，最終會滴穿石頭，法拉第用整整十年的時間，堅持不斷地進(jìn)行試驗，終于啃下了這塊硬骨頭，獲得了別人沒有的成功！

3、成功是給予善于發(fā)現(xiàn)有用信息并有能力的人的

奧斯特公布了他的實驗后，很多科學(xué)家都不單重復(fù)了他的實驗，還對實驗進(jìn)行了仔細(xì)的分析，有的對各種形狀的通電導(dǎo)體的磁現(xiàn)象進(jìn)行研究，有的反向思考—若磁體不動通電導(dǎo)體是否也能運(yùn)動？有的逆向思維—磁能否生電？按照不同的思路進(jìn)行了深入的研究，并取得了不同的研究成果。這些人都有一個共同的特點：他們善于發(fā)現(xiàn)一些對自己有用的信息，并且他們在自己的領(lǐng)域，都是十分杰出的優(yōu)秀人士。我們也應(yīng)該向他們學(xué)習(xí)，善于在眾多的信息中挖掘出對我們有用的信息，并進(jìn)行科學(xué)的分析研究，最終一定會取得有用的成績的。

奧斯特的發(fā)明不僅推動了物理學(xué)的發(fā)展，也給了我們一個很大的啟示：我們應(yīng)當(dāng)在物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的好奇心，培養(yǎng)學(xué)生獻(xiàn)身科學(xué)的探索精神，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，我們還要讓學(xué)生明白任何一項偉大的發(fā)現(xiàn)都需要漫長的積淀過程，只要付出努力，每個人都會有所收獲。

參考文獻(xiàn)：

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