带着物理大师走向学生

黄网官

漫长的科学史长河中，耳熟能详之物理学家，璀若群星。其中有一些天生拥有高贵血统，而也有一些出身低微。我总感觉在初中物理的视野中，法拉第蛮拼的，是特别值得点赞的。如果能够带着他走向学生，那必定也是一件益事。

历史中的法拉第

迈克尔·法拉第，英国科学家。1791年9月22日生。1813年跟随大科学家戴维;1816年发表第一篇学术论文;1821年发明了历史上第一台电动机;1823年发现了加压液化二氧化碳等气体的 方法;1825年发现了苯;1831年发现电磁感应现象，随后就发明了世界上第一台发电机;1832年提出电与磁的传播需要时间;1834年发现自感现象;1845年发现磁的旋光效应;1851年正式发表《论磁力线》。其中，1824年被选为皇家学会会员，1825年被任命为皇家研究院实验室主任。

童年法拉第刚刚学会了读书和写字后便失学了，1805年成为印刷厂的装订工，使得他有大量的机会翻阅所装订的书籍，1812年当他有机会听戴维的演讲时，他发现自己竟然全部得得懂。法拉第有着出色的实验天才，因此被誉为19世纪最伟大的实验科学家！19世纪40年代后，法拉第名声大振，但他对金钱与荣誉不屑一顾，在婉拒了皇家学会会长的职务和封给他的爵位之时，却将大量热情投入到给普通群众主办通俗科学讲座上，他希望科学能像当年他心中引起崇高的理想那样教育下一代年轻人。

1867年8月25日，法拉第与世长辞。根据他的生前要求，葬礼尽量简朴，不立纪念碑。42年的科研生涯中，他坚持每天做实验情况记录，1932年，为了纪念他发现电磁感应100周年，这些日记结集出版，共七卷，3236页。（《科学的历程》（第二版，吴国盛著，清华大学出版社。）

课堂上的法拉第

在物态变化中经受过无数次沐泽的学生一定不知道，除了肉眼可见的物质之外，还有一种特殊的物质——场，它特殊就特殊在不具有物质常见的三态，更特殊在其根本就看不见、摸不着，我们却又身处其中。这样一种神奇的物质，是怎样被发现的呢？这当中有一段精彩的历史！

众所周知的是，大科学家牛顿（1643.1 -1727.3）以万有引力定律而一举奠定经典力学的始祖地位，他（包括后来的安培等人）认为像天体这种不相互接触，但也能有力的作用的物体之间在发生相互作用的时候，既不需要时间，也不需要介质，即所谓的“超距作用”。但法拉第對此观点表示反对，其认为即使像天体、电荷、磁体之间的相互作用也是需要物质来传递的，只是他遇到的困难是证实这种物质的存在并描述之。

仅仅着眼于磁场概念的讲授，那磁场被发现的这段精彩历史是无法呈现在学生面前的！可如果生硬地讲授历史，那学生也只能是一种机械的接受。怎样将历史镶嵌到教学中呢？几番琢磨之后，笔者的课堂上出现了一段形如“穿越”的讲授。

第一阶段：两种观点及持有者的简单介绍。

师：关于磁体与磁体之间不接触为什么能产生力的作用，今天我们非常感兴趣，历史上感兴趣的人也很多。三百多年前，人们发现除了磁与磁之间，天体与天体之间发生力的作用也不需要相互接触，人们还发现了摩擦过的物体吸引轻小的羽毛时也不需要相互接触。对于这些现象，以大科学家牛顿为首的一部分人认为，这些物体与物体之间发生的力的作用不需要时间，立即就能发生，且不需要媒介传递。牛顿当时是科学明星啊，是大腕儿！他这么一说，人们觉得有道理，很多人都附和他的观点，这一观点就持续了几十年……（停顿，让学生思考一会儿）。

师：有另外一个人，家境贫寒，未受过什么正规教育，叫法拉第。此人不同意牛顿的观点，直斥超距作用“荒谬”，他认为这些物体之间发生力的作用时，需要物质来传递……（停顿）。

生存疑，师解释：的确，对于我们所看到的而言，牛顿的观点更合理，毕竟天体之间多是真空，磁体与磁体之间除了空气之外别无它物，你总不能说是空气在传递磁极间的相互作用吧……于是，两人较上劲了……

第二阶段：“关公战秦琼”——教师分饰三个角色，并在表述时变换所站的位置：牛顿在左，法拉第在右，解说在中。

牛顿：那个什么小法，过来过来，你说需要介质，那介质在哪儿呢？我怎么看不到？（作东张西望状。）

法拉第：这种介质就在磁体周围。

牛顿：在哪儿，在哪儿？（作寻找状。）

法拉第：别找了，人眼是看不见滴！

牛顿：那不是胡说嘛（带点夸张的口气），你可以说有，我也可以说没有，那得争论到什么时候？

法拉第：牛哥，您别急，我有办法让它“原形毕露”，让你心服口服。

牛顿：你弄给我看看。

师（解说）：法拉第很聪明啊，他想，要让这种物质显现出来，只有在磁体周围放上能受它作用的东西。

【演示1】：一蹄形磁铁固定于铁架台上方，一细线一端固定在铁架台底部，另一段系一回形针，并使之接近蹄形磁铁，此时回形针在蹄磁作用下拉直细线。当在回形针与蹄磁之间的空隙处插入铁片时，回形针落下。

法拉第：牛哥你看，我插入铁片时，回形针就掉下了，看起来是不是铁片隔断了什么——要不然回形针怎么会掉下来呢？

牛顿（思考了片刻）：对呀，如果磁体周围无物质，那就不会受铁片的影响了，看来在磁体磁体周围真的有一种物质。

法拉第：那是当然，当铁片切入时，这种物质就被阻断了，磁体就无法吸引回形针了，所以它就掉下来了。我把这种物质叫做“磁场”。

牛顿：可法拉第兄弟，那磁场看不见、摸不着，它到底是个什么样子呢？

法拉第：您别急，我再来做个实验。

【演示2】：将铁屑洒在一块玻璃上，下面放一块磁铁，轻轻敲动玻璃，于是铁屑形成一个规则的图形。

法拉第：牛顿先生你来看看，铁屑所排成的形状就是磁场的样子。

牛顿（点点头）：哈哈，妙啊！

法拉第：我们可以根据铁屑的分布画出一条条线，我称它们“磁力线”（现称“磁感线”），你看看，磁力线密的地方正是磁性强的地方，疏的地方是磁性弱的地方，所以磁力线的疏密可以表示磁性的强弱，而在磁感线上画上箭头，就可以表示磁场的方向……

由此，“场”作为一种抽象的概念，在学生的头脑中便形象起来。常规的教学要求在此过程中几均可得到满足。

我心中的法拉第

法拉第首先存在于我的心中，这得益于我是物理教师的角色，得益于我对物理学史、物理大家的关注，自然也利益于我对法拉第的敬仰——虽不能至，心向往之！几乎可以肯定地说，如果我或者像我一样站在学生面前的教师不将“课堂上的法拉第”这段“历史”放到学生面前，那在学生的心中，法拉第就只是个抽象的符号。

之所以在历史上面加上双引号，是因为我给学生呈现的这段历史并非真的历史。但是，科学发展史上，法拉第与牛顿的观点确实是不一致的，法拉第正是在对牛顿超距作用进行判断与否定的基础上，经由自己的不懈思考，才提出“场”的概念的。因此，尽管法拉第与牛顿的对话是虚构的，所演示的实验1也并非法拉第所做，但“形非”却不影响“神似”。

四年的教学中，笔者都给学生讲这段穿越史，学生一样地听得有滋有味，尤其是在笔者略带夸张与逼真的角色转换中，学生既有会心的笑，也有为法拉第捏把汗的紧张。尤其是当分别呈现了演示实验1之后，学生仿佛看到了磁场被鐵片阻断了似的，呈现了演示实验2之后，学生更是惊讶于磁场的神奇。

直到学生理解了磁场、磁感线之后，笔者才告诉学生：很遗憾，历史上法拉第并没有与牛顿有真正的这段对话，因为法拉第是在牛顿去世三十多年后才出生的！实验1的引入也只是老师我的“杰作”——学生此时一片惊讶声，有学生说我讲了个假故事，竟也有学生连说“可惜，可惜”！

但我会继续说：

故事是虚拟的，但两个人观点的对立却是真实的，事实上物理发展所取得的每一个进步，几乎都是建立在后人对前人否定的基础上，但这种历史的更迭并不会让前人的光辉有所减弱，而后人的光辉却自然能够照亮人类前行的路……

法拉第之所以用“磁感（力）线”来描述磁场，其实是一带着一点忧伤的，因为法拉第从小家境贫寒，求学两年便退学，此后多处谋生却时刻不忘自学。因为对科学有着强烈的兴趣加上机缘巧合，他有了一次聆听大科学家戴维演讲的机会，他将戴维的演讲整理成稿并送给戴维，并附了一封自荐信，表达了想献身科学的愿望。但戴维并没有立即答应，而只是在他的助手离他而去后才想到了法拉第，遂成为其随从——但做的却多是仆人的工作，但他并不以此为意，反而庆幸自己得到了一个更加亲近科学的机会。甚至是后来戴维妒嫉其成果时，他也对戴维依然尊敬有加。正是这种堪称伟大的人格，使得法拉第赢得了科学界几乎所有人的尊敬！然而也因为小时候没有接受过系统的教育，使得他不能从数学的角度去精确地用公式描述磁场（这项工作后来由麦克斯韦完成），但他凭着自身强大的形象思维能力，借助于铁屑在磁场中的分布，天才地提出场的概念并以磁力线描述之，从而为他在电磁学中的奠基人地位打下了坚实的基础。

对于这段讲述，学生听得认认真真！无一次例外。而每到这个时候，我总感觉法拉第就在我们身边！

显然，这是一段借助于我的形象化的改造，将我心中的法拉第传递给学生的过程，这四年的教学中，我一次都没有在讲完这些之后去追问学生懂得了什么，因为那是矫情且多余的。至于这段穿越史，用易中天的话说，“历史是可以酿酒的”，我只能凭着自己的理解，希望自己酿的是酒而不是醋;实在是醋，也希望是瓶好醋。

（作者单位：江苏如皋市城北初级中学）

责任编辑   李   淳