潜科学在大学物理实验教学中的作用

霍连利

摘 要：该文探讨了如何在大学物理实验教学中融入潜科学思想，以法拉第发现电磁感应现象为例概述了物理学电磁感应现象由潜到显的进化过程；其次，揭示了物理学实验法拉第发现电磁感应现象潜变进化的创造性、待定性、模糊性、高难性、趋显性等潜科学特征，进而引入到现实教学中，改进教育教学方法，培养学员的潜科学意识，激发学员潜能，以达到提高学员素质，强化学员适应能力的目的。

关键词：潜科学 大学物理实验 教学 分析 电磁感应现象

中图分类号：G420 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）10（b）-0097-02

一般一个实验的重大发现，都要有一个由“潜”到“显”的过程，通常我们把已被世人所认可的科学叫做显科学，相反，不甚成熟的还尚未被世人所认可的正在研究论证之中的科学就是“潜科学”；与之对应的实验过程就是“潜过程”。潜科学是显科学的前身。随着实践和理论知识的不断丰富和发展，传统的观念和理论受到现有知识的冲击和挑战，新的课题激励着人们去不断探索、追求。在此种情况下，推动具有潜科学价值的探索，具有特殊意义。然而，现在对潜科学研究还多停留在理论范畴，实践方面尚十分薄弱。尤其潜科学在教育领域的研究更是相对薄弱，难以让潜科学思想在教育教学方面有用武之地。

例如大学物理实验教学，一般的实验教材都是按照先绪论后实验形式编写的。在绪论中说明大学物理实验的重要性，然后对相关数字及其运算做说明，最后讲误差分析和实验数据处理，使绪论变得有些枯燥乏味，缺乏新意。在实验内容的编写上，先介绍实验主要目的，说明具体实验所用到的实验原理，进一步介绍仪器、所要完成的实验任务和所要达到的实验目的。这种编写方式虽对实验的基本概念、原理和方法做了着重的阐述，却忽略了大学物理实验的形式与发展过程。当下，存在有些教员在指导学员进行物理实验时，给学员写出实验的具体步骤，使学员为实验而实验，疲于应付，有损于学员创新能力的培养。长此以往，此种实验教学方法不利于学员能力的提高和潜能的开发。

1 潜科学的主要特征

创造性：潜科学是未来科学的先导，而科学的本质又是批判的、革命的，因而潜科学思维必然是创造性思维。

待定性：既然我们把孕育中的科学思想称之为潜科学，那么它就是不够成熟的东西，就是一个在认识上尚待进一步深化、完善和确定的过程，其结果可能被肯定，也可能被否定。

隐变性：潜科学作为孕育中的科学思想，常常表现为人们头脑中的潜意识流，因而具有鲜明的隐变性。

反常性：一个新的潜科学思想，在它刚刚诞生时，未免显得离奇古怪，不相融于流行的已有理论，使人感到难以理解。

高难性：潜科学与显科学都有艰难性，但相比之下，潜科学更加艰难，即它具有高难度。

趋显性：潜科学是相对显科学而言的，两者相互依存，共处于同一体中。没有显科学就谈不上潜科学，没有潜科学也就谈不上显科学。潜与显既有区别又有联系，在一定的条件下相互转化。

2 在绪论中融入潜科学思想

一般物理实验教材的开篇内容是讲述实验课程的实验目的和实验内容，具有高度的概括性和综合性。多数教员强调物理实验是对理论学习的有效验证，有利于对理论学习的促进；强调学员要养成严谨的科学实验作风等，比较空洞且缺乏说服力。相反，如果教员对绪论课有一定的研究，能将潜科学思想应用到物理实验课的绪论去解说、说明，不但可以激发学员的学习热情还可以提高教学效果，何乐而不为。

由于绪论课的功能是以激励学员努力学习为落脚点的，不以学员获得具体科学知识为目的。绪论课中加强对实验体系进行潜科学分析，既可以让学员理解到课程教学目的，又可激发学员的潜科学思维，增强学员的创造力。

3 实例-对法拉第发现电磁感应现象进行潜科学分析

著名物理学家法拉第在研究电磁学时，为了判定各种学说真伪，做了大量实验。在实验过程中他发现了一个不同于以往的现象：若在载流导线附近有且仅有一个极，磁铁会围绕导线旋转；相反，若磁极附近有载流导线，导线亦是会绕磁极旋转。法拉第发现这一电磁感应现象并非偶然，这是他一贯追求科学真理的结果，从1824—1828年的5年间，法拉第进行了大量实验，仔细分析电流的异常变化，分析考虑电流与磁的相互作用除了电流对磁、电流对电流，还应有磁对电流的作用。类比分析：既然电荷可以感应周围的导体使之带电，类推磁铁是否可以感应铁物质使之磁化。基于此，他做了一系列实验企图从中寻找导体中的感应电流，经过多次实验，仍未发现感应电流。磁转为电的迹象还未找到，但法拉第相信感应电流是存在的信念始終没有动摇。

1831年8月29日，终于取得实质性进展。法拉第在实验日记中记录到：“使一个由10对极板，每板面积为4平方英尺的电池充电。用一根铜导线绕一个线圈，让铜线通过一个距离，恰好经过一个磁针的上方，然后把电池联结在线圈的两端，这时立即观察到磁针的效应”。法拉第继续着实验，观察到若保持始终通电，磁针没有反应，突然法拉第这才猛醒，这类现象是和瞬间变化相关联的。

在进行科学探索的过程中，我们要学会分析前人成功的经验和总结前辈失败的教训，积极从中汲取养分，为成功创条件。只有这样的潜科学教育才能使学员深刻认识科学实验的真正目的。

4 结语

在物理实验教学中强化潜科学意识，并以此为指导，理论联系实践。有针对性地在强化潜意识方面改革教学方法、更新教学实验能力，重点对实验结论的形成过程进行分析，引导学员在科学探索中去认识、理解、掌握和运用知识，培养学员的探索精神和创新能力。实践也证明在大学物理实验教学中融入潜科学理念对学员观察能力、思维能力、实操能力的培养颇有裨益。

参考文献

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