“瓶瓶罐罐当仪器，拼拼凑凑做实验”的当下意蕴

“瓶瓶罐罐当仪器，拼拼凑凑做实验”的当下意蕴

陈春晓 王卫锋

浙江省杭州第四中学 310018

物理教育教育家朱正元（1900-1985）教授在美国学习物理以"电离氦的 λ4686 谱线的精细结构"的实验研究获得哲学博士学位，归国后一直从事物理教学。在抗战的艰苦条件下自己动手做实验，在文革后恢复高考的物理教学中大声疾呼“瓶瓶罐罐当仪器，拼拼凑凑做实验”和“物理、物理以物论理”，鼓励教师重视实验、自制教具解决教学需要。在当下，各地普遍加大了教育投入，实验条件有了更本性的提高和改变，但是由于各地经济发展水平和教育投入差距较大，教育装备水平不均衡、专业厂商的仪器存在着教学设计和产品质量问题、在信息技术迅猛发展的背景下，回望实验教育的“初心”，如何“勤俭做实验”，更好地开展实验教学等课题又摆在了案头。

做实验是学生对具体物理对象的具体化或者“物化”过程，物理实验是观察了解物质状态和物理变化过程，逐渐构建正确的认识的过程。很明显，学生的认识并不依赖特定的仪器和实验材料。例如晶体融化时需要不断吸收热量来破坏晶格对于分子的约束，在缓慢加热时， 达到熔点时受热晶体不会升温，存在温度不随加热时间增加而上升的平台。用冰，用海波， 用易熔金属（合金）来做实验，都可以获得类似的结果。自然界律法是对同一类别现象的共同规律总结和提炼。专业仪器和设备可以验证的结论，可以做出的现象，同类非专门的仪器设备也可能做出。如果能够找到替代和“拼凑”，保证主要物理关系的验证和现象的再现，预期的教学结果是一样的。对于寻找替代和“拼凑”的教师来说，更是反映对规律的适用条件的把握，对实验反映的规律的深刻认知。因此，创造条件动手做实验，实际上对教师的物理理解要求更高，对学生从生活实例切入物理思考也是一个触类旁通的作用。

朱正元教授认为，“作为教师，不能每遇常用数据就查阅手册。他严格要求自己，以致上课时衣着仪表、都不会放过。他认为，教师的某种不良习惯，会给学生带来长久的坏影响。因此，他特别重视纠正学生中写错别字或不规范字的行为。在他任江苏师范学院物理系主任期间，曾要求系秘书在系公告栏中每周公布学生作业中的错别字。一段时间后，果然效果极佳。此事曾在校内传为佳话，连中文系师生也都赞叹不已。”i一些涉及实验的“拼凑”习题， 例如，砝码被汗水腐蚀了或砝码破损，这种条件对教育和人的培养来说是不规范的，是不能“拼凑”的。一些变式训练的情景转换，也要注意“擦黑板的手势”。例如讲 NPN 三极管电路的原理， NPN 管子出故障了，要用 PNP 管子替代，或者 555 集成块 3 脚碰断了，如何改变线路实现原功能等等。一些紧缺经济条件甚至战时条件下的突遇困难作为题目条件的变式训练，可能更多地培养小聪明而忽视了正规的解决问题方法的培养。真实情况下三极管， 集成块坏了，只有原型号替换而不是换型号。教育不允许谎言的！两种三极管设计同一功能的电路，要重新考虑很多因素，训练和熟悉是必要的，但是非现实和荒诞的理由和“编剧” 与教无益。一般实验碰坏集成块的管脚是很少见的，3 脚内部断路也不是容易判断的。如果训练学生或者军人给枪上子弹，一定是训练双手配合，不要将个别人的特殊技能（如特殊情况下一只手将枪在某处碰一下，也可以上膛）作为大多数人的训练项目。因此，瓶瓶罐罐和拼凑的本意是没有条件创造条件，并不是改变物理适用的条件。真做实验和真实实验情景和黑板实验的区别，在于是方法学习，知识体验还是技巧训练。

创造条件，而不是等靠要，增加学生亲历和观察，了解物理实质用学生熟悉的身边材料和现象去设计物理实验有利于学生的理解。实验容易使学生获得对客观世界真实、客观、形象、生动的映像，并且产生客观的认识。例如，抛体运动是竖直方向上重力影响和水平方向惯性运动的合成，若有“平抛竖落仪”时，当听到平抛物体与自由落体物体同时落地声，学生会产生并先锚定如下认识：这个特定的平抛与自由落体用时一样，之后容易接受相关的矢量关系，力与运动的关系，这将有利于学生高效的理解。一个纸团和一枚硬币的下落几乎是

同一规律，在亲身经历后会“坚信”的。实验是提供各种对物质和运动想象的客观的平台， 最重要的是，它提供客观性和多路径解答的答案唯一性，也就是自洽性。提到惯性，常见的例子是汽车启动乘客后倾，或是汽车刹车乘客前倾场景。实验上有较多的做法，如快速抽动压在桌子边缘物块下的纸带，物块不动。手指弹掉杯子上支撑球体的薄板，球体落入杯中。用高速摄影记录水气球被针戳破等等。这些生动的现象可以用物理概念和理论解读并相互印证。在不同场景和实验的真实刺激下，人们内省的力量是促进理解的力量。如果实验与理论理解出现矛盾，人们总是相信实验而怀疑理论的。爱因斯坦说：“理论所以能够成立，其根据就在于它大量的单个观察关联着，而理论的‘真理性’也在于此”。基础教育的物理实验， 强调直观，过程可见。一些演示实验，在黑板上讲或者教师“演一下”仍是不够的。有些专业的设备是为了检定性的测量而设计的（例如光的双缝干涉），物理过程的展示可能不能满足每一个学生的观察速度。简单设备和物件的演示，具有插画性（illustration），证明性和反复操作的优点，因此教育功能强大。用圆珠笔笔芯的小珠子夹在有机玻璃中间，被玩具激光笔照射的泊松亮斑，总比两个学者打赌更让旁观者信服。

提倡动手做是为了构建客观的认识。但是总有一些实验条件不容易满足的。在当下技术条件下，要尽力给予学生体验和体悟的机会，又要根据教学价值，选用容易被学生采信的方式和实验材料作实验。自由落体运动，初学者难以想象加速度为 9.8ms-2 的“越来越快”,选用频闪照片，客观性和真实性较高，过程体验性稍差。选用电火花计时器的纸带法体验过程较好。选用电脑绘制的“频闪照片”说服力就差多了。有时候是需要教师在各种教学条件下做艰难的选择。观察威尔云室，可以知道点状放射源的α粒子径迹，这个体验很难从照片获得。但是，中学实验条件中高压电源可以用学生电源替代，可以用冰块冷却实验云室的温度促成酒精饱和气溶胶的形成，但是专门的放射源却是“拼凑”不了的，现在的课件和一些逼真的教学软件就有良好的演示性。

强调实作，强调体验，接受新技术新方法的替代，从学生认知发展需求出发选择实验方法和材料，避免黑板实验。这就是当下，“瓶瓶罐罐当仪器，拼拼凑凑做实验”意蕴。

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