胡曉琦 吳偉

摘 要：各版本初中物理教材在大氣壓強這一節(jié)中有關馬德堡半球?qū)嶒灥拿枋霾槐M相同，存在較大爭議，值得深入研究與考證。文章統(tǒng)計分析了各版本初中物理教材關于該實驗歷史描述的異同，深挖其中的教學價值，意圖利用其爭議引導學生開展探究式學習活動，打造探究式學習課堂。

關鍵詞：初中物理教材；課程資源；馬德堡半球?qū)嶒?；爭議；探究學習

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148（2016）7-0038-4

1 引 言

“大氣壓強”是初中物理的重點內(nèi)容之一，但由于大氣壓強在生活實際中較難被感知與察覺，所以導致在教學實施過程中存在一定的困難。[1]馬德堡半球?qū)嶒炞鳛楦兄按髿鈮簭姟贝嬖诘囊粋€經(jīng)典實驗，可以讓學生感受大氣壓的神奇魔力，因此一直是該內(nèi)容教學的一個重要的教學資源。經(jīng)統(tǒng)計，在現(xiàn)已出版的七個版本的初中物理教材中，除去北師大版教材在氣體壓強這節(jié)內(nèi)容中并未提及馬德堡半球?qū)嶒炌猓溆喔靼娼滩木晕谋举Y源形式給出了關于馬德堡半球這個經(jīng)典實驗的描述，但各版本教材對該實驗的歷史描述卻不盡相同，甚至存在很大出入。此外，不同教師對該文本資源的使用程度也存在較大差異，甚至有些教師直接忽略了對“馬德堡半球?qū)嶒灐钡慕榻B，殊不知其背后蘊藏著巨大的教學價值。尤其是關于該實驗歷史描述的爭議部分，教師若能深入研究與挖掘，并加以設計，則可以利用這一內(nèi)容打造生動的探究式課堂，充分發(fā)揮該文本資源的教學價值。

2 各版本初中物理教材關于“馬德堡半球?qū)嶒灐睔v史的描述比較

2011版《義務教育物理課程標準》[2]提出：許多課程資源是以文本資源形式呈現(xiàn)的，它在學生的學習活動中發(fā)揮著非常重要的作用。而教材無疑又是最具權威、最重要的本文資源，發(fā)揮著任何其他教學資源不可取代的作用，因為教材往往都被視為“真理”的象征，直接影響著學生的認知與判斷。表1統(tǒng)計了各版本初中物理教材關于“馬德堡半球?qū)嶒灐睔v史的描述情況。

從上表可以清晰地看出，對馬德堡半球?qū)嶒灥臍v史描述，六版教材無一完全相同，以下是具體分析。

① 時間：只有滬科版、滬粵版精確地給出了該事件發(fā)生的具體時間——1654年5月8日；蘇科版、人教版、教科版三版教材的時間描述為1654年（某一天），較為模糊；而上教版更是將時間范圍直接擴大到17世紀中期。

②地點：只有人教版這一本教材提及了實驗的地點位于德國的馬德堡廣場，其余各教材均忽略了這一事件要素，亦或是為讓學生模糊地默認為實驗地點在馬德堡市。

③人物：對于實驗的設計者及實施者奧托·格里克，教材以及其他文獻資料歷來都沒有爭議，只是教材介紹的詳細程度有所不同。蘇科版、滬科版、滬粵版三版教材的介紹是“德國馬德堡市市長、抽氣機發(fā)明者奧托·格里克”，描述時強調(diào)了他的兩重身份：市長和抽氣機發(fā)明者。教科版省去了“抽氣機發(fā)明者”的介紹，上教版只簡單說明實驗者是“德國馬德堡市市長”，并未給出奧托·格里克的名字，人教版更是未提及實驗者。

④半球直徑：從表中可以看出，關于馬德堡半球直徑的爭議是最大的。除去人教版未提及半球直徑，其他五版教材列舉出的半球直徑從小到大分別是：30 cm、35.5 cm、36 cm、40 cm、55.9 cm，只有蘇科版的35.5 cm與上教版的36 cm還較為接近，滬科版的30 cm與教科版的55.9 cm相差了近一倍。

⑤馬匹數(shù)：除去人教版給出的是32匹馬（每一側(cè)馬達到16匹）外，其他四版教材的數(shù)據(jù)都是16匹，描述還較為統(tǒng)一。其他史料關于該問題的爭議相對半球直徑要小很多，基本都集中在16匹馬（每側(cè)各8匹馬），但人教版為何將16匹馬擴大了一倍至32匹馬，史料依據(jù)從何而來，孰對孰錯還值得深思。

各版教材的平均描述篇幅為152個字，其中蘇科版所給篇幅最多，人教版描述最少，且人教版將此實驗作為習題案例引入，讓學生在此基礎上估算用直徑為26 cm 的壓力鍋替代馬德堡半球，需要多大的力才能拉開，并比較實際值與估算值。這樣較巧妙地規(guī)避了對馬德堡半球直徑的描述，但在一定程度上弱化了該經(jīng)典實驗作為物理史實本身的意義。

3 深挖歷史，打造探究式學習課堂

馬德堡半球?qū)嶒灤嬖诘娜绱硕嗟囊牲c對于教學來說，既是挑戰(zhàn)也是機遇。挑戰(zhàn)在于：面對爭議，教師如何在眾多的資料中去偽存真，深挖歷史，將“真理”無誤地傳遞給學生，學生又如何判斷正誤形成自己的認知；而機遇就在于爭議可以成為本節(jié)內(nèi)容重要的教學資源，深度挖掘加以利用，可打造成精彩的探究式課堂。所以，如何辯證地看待并利用好有關馬德堡半球?qū)嶒灥臓幾h，將成為影響課堂教學效果的關鍵因素。

3.1 教師層面：深入研究，還原史實

馬德堡半球?qū)嶒炞鳛榻滩闹幸恍《瓮ㄋ滓锥拈喿x材料出現(xiàn)，其價值很容易被教師忽視。筆者曾對部分初中物理教師做過一個簡單的小測驗，以調(diào)查中學教師對（人教版）馬德堡半球?qū)嶒灥牧私馇闆r（如表2）。

由上表可以看出，該部分教師對馬德堡半球?qū)嶒灥牧私馇闆r是不容樂觀的，甚至有近80%人不知道實驗者是誰，更是幾乎沒有人對此實驗進行過深入調(diào)查與研究。這一情況值得我們反思，人們常說“要給學生一碗水，教師先要有一桶水”，而在這個知識上，如果教師沒有更進一步地去學習研究，那么就可能和學生處在同樣的認識水平上，“一桶水”更是無從談起。對于該實驗，教師應當對表1中的相關內(nèi)容開展研究調(diào)查。

關于“馬德堡半球?qū)嶒灐钡臅r間描述，六版教材似乎并沒有分歧，只是在精確程度范圍上采取的方式不同，但又有文獻指出該實驗發(fā)生的時間是1657年[3]，面對這樣的分歧，上教版采取的模糊描述“17世紀中期”就顯得較為折中，但這樣范圍過大的表達又顯得缺乏物理本身應該具有的科學準確性。具體的時間究竟是何時，值得進一步考證。

六版教材只有人教版提及實驗發(fā)生在德國的馬德堡廣場，而該說法也是存在爭議的，有相關資料描寫到實驗并非在馬德堡廣場，而是在德國雷根斯堡。實驗的地點關系到“馬德堡半球”這個實驗的命名由來，且作為一個事件發(fā)生的基本要素之一，教師應在研究之后補充進教學中。

關于爭議性最大的半球直徑，史料記載中有25 cm、35.56 cm、42 cm、51 cm等說法，至今尚未有定論。關于該爭論，曾潤生老師曾在1996年致信德國駐華大使館請求解答，大使毛雷爾先生回信道：馬德堡半球直徑為42 cm[4]，該說法經(jīng)過了德國物理協(xié)會的考證，應該是可信度較高的，但筆者不敢妄自斷言這就是最正確的說法，現(xiàn)版的教材中并未出現(xiàn)42 cm這個數(shù)據(jù)。教師可對教材編寫所依據(jù)的史料進行考證，并進行初步的分析與判斷。

在對馬德堡半球?qū)嶒炗辛松钊胙芯康幕A上，教師可能會產(chǎn)生糾結：如果把這么多有爭議性的資料展示給學生，學生可能會對課本產(chǎn)生質(zhì)疑，為自己的教學增加了負擔；但如果按部就班，簡單教授課本上的內(nèi)容，又顯得缺乏科學性和嚴謹性。其實教師大可不必疑慮，而是應該秉持還原歷史面貌的態(tài)度，將這些文獻資料原原本本地呈現(xiàn)給學生，說明其中存在的爭議以及教材中可能存在的不足，然后將該部分內(nèi)容作為探究課題布置給學生（例如，實驗的時間、地點、半球直徑、馬的匹數(shù)等），讓學生去搜集相關資料，發(fā)現(xiàn)其中的問題，最后分小組進行集中匯報交流。改變學生普遍認為“教材=真理”的思想，打破學習中存在的“盡信書”的現(xiàn)狀，因為建構主義的知識觀認為：知識并不是對現(xiàn)實的準確表征，它只是一種解釋和假設，并不是問題的最終答案，相反它會隨著人類的進步而不斷地被“革命”掉，并隨之出現(xiàn)新的假設。因此，要讓學生樹立一種辯證的唯物主義價值觀，不唯上，不唯書。

只有教師預先對該部分文本資源進行深入而透徹的研究學習，進行相關調(diào)查研究，才能正確地引導學生開展探究式學習活動。在專業(yè)發(fā)展的道路上，教師時刻不能忘記學習的重要性，只有先扮演好“學習者”的角色，才有可能成為一名“傳道授業(yè)解惑者”。

3.2 學生層面：發(fā)現(xiàn)學習，積極探究

美國著名教育心理學家布魯納認為：“我們教一門科目，并不是希望學生成為該科目的一個小型圖書館，而是要他們參與獲得知識的過程。學習是一種過程， 而不是結果。”[5]發(fā)現(xiàn)學習就是學生在學習情境中通過自己的探索來尋找問題答案的學習方式，因此，學生不是被動的、消極的知識的接受者，而是主動的、積極的知識的探究者。[6]

在學習馬德堡半球?qū)嶒灥南嚓P內(nèi)容時，學生針對該實驗歷史進行調(diào)查研究，能夠大大激發(fā)他們的學習興趣。教師可根據(jù)不同學生發(fā)展的特點因材施教，確定不同的探究主題。例如，實驗者奧托·格里克有兩重身份：馬德堡市長與抽氣機發(fā)明者?！笆虚L做物理實驗”無論在當時還是現(xiàn)在看來都具有很強的吸引力和話題性，對于擅長文本資料研究的學生，可以布置一個探究性課題“市長為什么要做實驗”，以此激發(fā)學生的好奇心與探索欲，充分發(fā)揮他們的主動性與探究精神，鍛煉他們搜集資料、合作交流的能力。發(fā)明抽氣機交代了馬德堡半球?qū)嶒災軌驅(qū)嵤┑那疤釛l件：抽去半球中的空氣。針對該內(nèi)容，教師可以針對部分動手實踐能力較強的學生確定探究課題：查閱資料之后，制作簡易的抽氣機，并在集體匯報時做展示。

對于擅長理論分析與計算的學生，可讓他們對“半球直徑與馬的匹數(shù)”進行調(diào)研。學生可對不同直徑的半球產(chǎn)生的壓力以及不同匹數(shù)的馬產(chǎn)生的拉力進行估算，從而對說法不一、紛繁復雜的資料進行理性的分析與科學的篩選，從理論論證的角度對歷史進行考究。

最后，學生將各自調(diào)查的結果進行匯報交流，從不同角度對該實驗的歷史進行介紹與還原：擅長資料分析的學生介紹“市長為什么要做實驗”，或是對實驗的時間、地點進行考證；擅長動手操作的學生介紹抽氣機的原理并展示自己制作的簡易抽氣機；擅長理論計算的學生結合物理知識與數(shù)學工具，考究“半球直徑與馬匹數(shù)”。在此過程中，學生“因材受教”，必定能大大激發(fā)他們的研究熱情，發(fā)揮自身的優(yōu)勢，鍛煉相應的能力，課堂也會變得富有生機與活力，相信這樣的探究式課堂也是學生喜聞樂見的。當然，在交流匯報過程中必定也會產(chǎn)生很多的分歧與爭議，甚至爭論到最后都不一定會有“正確答案”，但交流與爭論的過程本身就已經(jīng)完成了本節(jié)課的教學目標，結果是次要的，學生分小組進行合作學習，通過扮演科學家的角色，主動對課題進行探究，相信不僅會對馬德堡半球?qū)嶒灡旧碛蟹浅Ｉ羁痰牧私猓覍W習的能力與主動性也會得到很大的提升。

初中物理教材中還存在很多類似值得深入研究的文本資源，我們要充分挖掘其中蘊藏的教學價值，教師在提升自身探究教學技能的同時，培養(yǎng)學生的探究學習能力，打造探究式學習課堂。

參考文獻：

[1]邢紅軍，劉銳，陳清梅.“大氣壓強”高端備課[J]. 中學物理教學參考， 2014，40（11）：38.

[2]中華人民共和國教育部.義務教育物理課程標準[M].北京：北京師范大學出版社，2012：47.

[3]王較過.格里克及其對真空研究的貢獻[J].物理教師，1996，17（2）：28.

[4]曾潤生.馬德堡半球直徑為42 cm[J].物理教師，1997，18（10）：38.

[5]布魯納.發(fā)現(xiàn)的行為[J]. 哈佛教育評論，1996（1）：1.

[6]王美嵐，王琳.布魯納的發(fā)現(xiàn)學習及其啟示[J]. 當代教育科學，2005（21）：42.

（欄目編輯 羅琬華）