奥斯特的物理实验教育思想研究第一期

教 育史研究　

第

６期

　２

０ ８０年１ 月 　

２奥

特 的物斯理 实验教 育 思 想研究

王　　 　

［ 鑫 要］ 　 本摘在介文绍 了斯特奥 平 生教与实践的育基础 ， 探上 并论述究了奥 斯 的物特实验理教育思想 ： 　物

理

验实 应以自然 哲 “”学思 为想 导 ；指 物理 实 验 物是 理教 学 的 命 ；生勇 于置疑 是 物理 验实的 关 键 敏 锐 的；观 察 力 　是

物理

验的基础实 ； ＳＴＳ理 念是物理教 必师的备素质 。　 ［关 键词］ 斯奥特； 物 实理验； 教思想　 ［育 ｆ ｇ者介简 ］ 　王 ，鑫 中教育科学研究所课央 程教学研 究 中，心博 士　（ 京　 １ 北０ ０ ８０ ）８　

８ ５年 １３ ９日月在 哥本哈 根逝 世。 的他 要　重奥斯 特（ Ｈ ａ ｎ 　 ｓＣ ｈｒｉ ｓｔ ｉ ｎ 　 ａＯ ｒ ｓ ｔｅｅ ，ｄ１ ７７ ７ １—８ ５ １ ） 直至　１ 奥 斯特学科 论文》 一 书中。 　是 界 著世 的物 理 名学家， 是也卓 越演 的 家 讲和 然　自论文 在《收科学 普 工及作 者他。在 哥 本哈 大根 学执 四教 十五 　斯 奥 特功的 绩 到 了受学术 的界公认 ，为 了纪 　念１ ９ ０年丹麦 自然 科８ 学促进 协 会建立 “奥斯 特　 奖， 对年物理 学、 化和哲学学 行 进过多 面方的研究 。　奥 他 ， 特对 斯电磁效流应 揭的示 ， 使 欧洲 物 理 学 产 生界 了 　 章”， 以 表 做 出重 大彰 献 贡的物 理 学家 。从 １ ９ ３４年　国际上 以 “奥斯特” 名命 Ｃ Ｇ单Ｓ位 制中的磁 强　场 极 大震动 ， 导 致大批 实了成验 果 的出现 ，由此 辟 开　 起了， 物理 学

的新领域 —— 电磁学。 　一

单 位 度１ ９。 ３７年 ， 美 国 理 物 师教协会 设 立“奥斯 特 　章奖 ” ， 奖励 在物 教学理做上 出贡献 物理的 师教 　

。、 奥二 特斯 物的理实验 教育 想　 （ 思一）物 实理验应 以“ 自 哲学然 ”思想 为指 　

导、

生

和平 教实育践 动　

活１７ ７７年 月８ １ 日， 奥４斯 生特 于丹 麦 格 兰朗岛 鲁　德 乔宾 的一个城 剂 药师 庭家 １， ７ ４年９， 考入 哥本　

哈根学大。 由于崇 尚康 德 哲 学 想思， １７９ 年 ９ 他 在，

　在

斯奥特 发现 电 流磁 的 应之 效 前， 仑库 Ｃ （ ．Ａ 　．

题《 论外为部 自 的然基本 的形而 上 学畴 范》 博的论士　Ｃ ｏ ｕ ｌ ｏ ｍ ｂ）等 人提出 ， 电 象现 磁现象和是 此独彼立 无 文 中， 大　力宣传 康德 哲学 想对思科 的指 学导用 作 ，因 关　的 两 类现 ，象它 之 们 间会不 什 有么联 系 。当 时　人此 获得哲 学博士

位学 　。们 认识磁现象 来

源 于天然 磁铁 ， 于磁由 极 间的 互　 相 ８１０ １—１ ８０ ３ 年， 奥斯特在 德 、 法 等 国访 问 ， 从 　 事作类用似 荷 电间的 用作 ，然地自将 电静 学建中 立　 的 物学 理和学化多 方面 的研究 ， 结识了许 物理多学 家 　概挪 念到用磁 学，中 建 立 磁荷了 库仑的 定 律， 这从 　一

化学 家 及。

　

定律出 发， 类静 电比研学 方究 法 建， 了立期 的静磁　

早１

８ ０ ６年 起 ，奥斯 特任 本 哥 根 哈 学 大 理 学 教物　 理论学 。后此， 很少 人 再 去 有虑 考电与 磁 之 间联　的　 授，

１ ８１ ２， 他率年 先 提出 了 光与 电 之 间联 磁系的 思　系 问 题

。想，

１ ８ １ ５起年 ，丹 任 皇 家 学 会麦常务 秘书。 由于受

　奥斯特

以德康 的 自然 “哲学” 思 想为 导指 ， 认　为

德康 学哲谢林与的 自 哲学然 影的 ， 奥斯响 坚信特 自　 与磁 电存应在 某着种联系 所 。“谓 然自 学哲” 想是　

思

力然 是 以相互 转可 的 化，长 期探索 与电 磁之 的联间　指把 个宇 宙看整是作 因某一根本性 力的的 发 而引　现

系１ 。８ ０年 ４２月， 奥斯特 终 发 于现了 电 流对 针磁的 　起 的 历史 展 的 产发 。从物 一 这 观 出发 点 自，然 界　

作用 ，的即电 流的磁 效 应。同 年月７２ １日，奥 斯特 以　 诸力， 电 即、磁 光、、热、 学 化 和力 等等亲的 作 在用　根

《关 于 磁 针 电 冲上 作用 突的 实 》验 为题 表发 其 发　 本上 了 以可看被 作 同为个一 事物 当然 ， 这。种 “自然哲　现 。

这篇短短的 论使 欧文物洲理学界 生 产极了震　 学 ” 完 大全是性理思 维 的在。 德 康 关于“ 基本 力 可”以 　

，动 导致 了批 实验成大果 出的现， 此 由开 了物辟学　 理化 为其 转 他各 种具体 形 式 的力 的 点 观和 林 谢 于关　

的新领域一

电磁一 学 。①因 流 磁电效 应 这 一 杰出发 　“ 学科 的学哲体系 的第一 原则 就是 要 探 索广 整延个　 ，现１ ９ ２０年， 斯噢特 获 英皇国家 会学科 普利奖章。 　

自然

界 极性的 二和性元 ” 点观的发下 ， 启奥斯 相信特　

１ ２８９ 年起 ，奥 特斯 任 哥 哈根本理 工 学 院院长 ， 　 、电磁、 光 、热 等现 象互相存在 在联 系 ， 关 内键是要找　

７４

　到

电磁转 化 和具 体条件的 。奥特斯把寻 电与磁 找的　 性均来 源于电流。 　 内 联在系作 为 自从己事 科 学 究研 的 远长目标 并，带　 领学生们 持不懈 地进坚行 验实。 ②

　 （二）物 理 验 是物理实 研 究生的命

　勇

于 疑是 物置 理验实的关

键 也 是实 验教 育，的 　关 键

奥 斯。特这一思 激想发 了 一代 物学 家 理的探 　究

精 神

奥。斯特发现 电流 的 效磁应 后， 少不 理物 学家 　

斯奥特 一 位是热情 洋 ， 溢 视重实验 的 教 师他。　立 试即 寻 图找它 的逆 应 效 ，即能 否 由 产磁 生电 ？呢

　说

“： 不我 喜那 欢种没有 实验 的 枯燥的讲 课 ， 所 有 　 的这个 问 题 终 由最 英国物 理家法 拉学予第 解以决。 　

法理教物学和 学研 究都科 是从验实 开始 ” ，的因此 受 　到 第拉从１ ８ ２ ２— １８ ３ １年 经，过一次又 次一的 败失和 挫

学　欢迎 。生“ 自 然之力统一” 的哲学观点 推动他 去 　探折 ，终 于纳归出 五情况种下 可以产生感 应 电流： 化变　

索电与磁之 间联的 ， 作系为 一个 有 具好 良 实验 能力　 的着 电流 、化着 的磁变场 运 、 着 动恒的 定电流 、运 动　 并 由此总结 出电 的物理　 家学， 奥斯 特 像 一 不纯 思些辩 的 学哲家仅 　 凭的磁着 和在铁磁 中场运动 的导 体 抽象， 推论的探 来索这种 联 ， 系 所他 依 据的是 客 的　观磁感应 定 律 。法拉 第 的工 作 使 电磁 学 历 经着 深更　 实 事。斯奥带特领 学生 ， 决心 实验用进 行探来 索， 他 　刻、 更 速迅 变的化 。 　

亲们手 行 了进大 的相量关 实 验 锲 ，而不 舍地 寻找 电　 磁与之 间的联 系， 历 ｌ时 年之 久３ 终， 发 于 了电流　现

（

） 四敏 锐的察观 是物力 理验 实的基础 　所 谓敏锐 的观察 力指从是 繁纷复 杂事物 中的迅　速捕

到事物本捉 质 的力 。１ ８ 能 １９— １８ ２ ０年 间 奥，斯　

对 磁针作用的， 即 流电磁效的应 。 　

磁 学讲

座主讲的 教　 １８ ２２年， 奥斯 特 对 液和体 体 气压的缩性 进 行 　了 在哥 特本根哈大 学 一面担 任 电、 实研验 究 １ 。 　８ ２年倡４ 议立丹 麦成 科促学 进协 会， 创　 师 ， 一 面继续 研 究、电 磁关系 。他按 伏 打介的绍 ，自 　 建 了麦 的丹 一个第 物教理学 实室 验 。　（ 三

） 于勇置是疑物理 实验 的键　

一关

做己 了个一电堆 并， 它进用 了行各有关 种的实验， 　但直没 什有么 效 成 可，他 并气 馁不。１ ８ ２０ 年４ 的月 　天 上晚， 奥斯 在讲课 快特要 束结 时的候， 脑海 里忽

　

１ ８２ ０ 以年 前， 电学 和学是 磁 为作两 门 立 独学　

的

一

“ 让 们把我 线导与 磁针平行放置来　 科 展发着 的。 自物 理从学家 库仑 提电和出 有磁质　本然 闪现 个念一头 ： ， 于 是， 他 把 线导和小 磁针 沿都 子磁午线 　方上 区别的

以来 ，很少 有 人再 会去 虑考它 们之 的间联　 试看 试 系 ”而毕。奥 等物学 理家也 认为电和磁 不有会 任何联　 向放置 好， 接着 ， 当 他讲在台上将 伐伽 尼 电 池线相　导 然发突现 近靠铂 丝 小的磁针 垂 向于直铂 丝导　系 。 斯奥特在 理 物验实 始中终教 学 生育要不轻 盲信　 时连，

从 要，具有思维 的独 立 性 、批 判 、性广 阔 和性深性刻。 　 的方 向摆 线动了一下 。但 因是 偏转 为 角很 小度， 而

　 他是样这说 的， 也 是样做这 。的奥斯 一直特 信相 电、 且不　很 规则， 一 不这 眼显 的现象 没 引起有 学们 生　 磁的 、、光 热 现等相 象 存互 在内在的 联系 ， 尤 其是 富　兰 注意， 但 却 奥使斯特 喜 出望 外。 这个Ｅ ｌ 夜 望 盼一　的 林克曾 经现发 莱瓶 顿 放能 电钢使 磁针 化 更，坚 定 　 了 动，使 他 激动得在讲 台 摔上了 一 。跤 他 于终 现 了　 他发观的 点奥。 特仔 斯细地审 了查 仑库 论 断的， 发现 电　流对针 磁作的 ， 用即电流的磁效应 。 ④

　

仑研究 的库对 全象是 电静和磁静， 确不 可实能转化。 　

他认

为 通在 导电 线的周 ， 围 发生 一 种“ 电流 冲

　他

猜 测， 静 电 非 、非静 磁能 可是 化 转条件 ， 应 该的 把 击 　 ”这。 种击 只能冲作用 磁性在 粒上 子 对， 磁性物非　注意力 集中 到电流和磁 有没有 体互作相 用的题 课　上 是可 体穿过以 。的磁物性质或 磁 性子粒 受到些 冲这

去。 　　

击时 阻， 它穿 过 碍 于是 就，被 带 ， 动发生了 偏转 。　导

时 当 有人 曾做 ， 实过验 寻求，电和 的磁联系 ， 结　 线在放 针磁的 下 面 ，磁小针就 向 相反方 向偏 转 ；如果　 果 都 败失 了。斯 奥分特析这 些 实验 认后为 在 电：流　 线导平 水沿地 西东方 向放 ， 置这时 不 将 论线导放 在 方　向 去上找效应 ， 看 来是 可能不 的， 那 磁么效应的作　 磁 针的上 还面 是下 ，面磁 始终针 保静止 持此。后， 奥　 会 用会不是横 向的？他认为 电流 击 冲沿是 着导线　 以斯特接连 个三月深 地研 人 ， 究做 了许多 实次验 ，发 现　

轴线 的螺为 线旋 方传向 播 ，螺纹方 向与 轴保 线 垂　持磁针在 电周 围都流会转 偏。在 线导的 方 和导线 上　的直 。

这就是形 象的 向横效 的应 述 。描奥 特斯对磁 效　 下方 ，磁 针偏 方 向转 反相 在导。体 和 磁 针 之间 置放 应　的 解 ，释 然 虽不完全 正确 ，但 并 不 影这一实 验响的 非磁　 性物 质，比如木 头 、玻璃、 、 水松 等香 ， 会不 响　影重

意大 ，义它 明证 了电和磁能

相互 化转， 为 电这学　磁磁 针 的偏转 。④１ ８ ２ ０ 年月 ７２１ 日 ，斯奥 特成 《写论 磁

　

发 展打下基的 础。这 个实验 明说 了一很 重个 要问　 针的的 电撞 击流实验 》的论 文 ，正 式向学术界 告发 宣现

　题 ，即电可 流以产生 磁场 电，磁 和也 此 由逐渐 发展　 了成流电 磁应效 。论 发文 后 表，促 进了 电磁对 力 研的　 为同 一门科学 。近 物代理 更 进学一步 指 出 ，一切 磁　 究 ， 并导 致 毕奥 了萨一伐 定律 尔的发现及 一 系列 电 　

７ 　

５

磁与关 系发现和的电磁铁 的 问 。 　世

值 论，证 水 的可压 缩了性。 １ ８２ ３ 年还 他对温 差 作　

电

对一闪即逝 的现象， 没 有它让从眼皮 下底过 ， 溜　出 了功 的研成究 ， 对 库仑 扭秤 也 作了 些一重 的要　改 而是立刻深 入究研 从这个， 义上意说 ， 奥 特斯现 电发　进 。奥斯特 在 １ ８２ 年 ５最 提 炼早出铝 ， 但 纯度 高不 ， 　

流磁应就效不 是 偶 的 然，而 是必 然的 百 。不 如闻 　一以 致 项这成就在 冶 史金上 归属于 德 国化 学 家 Ｆ． 维　 见 、 实事 于雄胜辩 ， 斯奥特在课 堂教 学 中 发现电流磁　 勒 。 　

效

应的程过 ，让 学生 亲 身悟 感 敏到锐的 观 力 察是物　 理

实验 基的 础。　

奥斯在特 的 念理鼓下 ，舞 的他 多学生许， 甚 至有　

些 原来研究 不物理学 科 的学也热家 衷 电和于的磁研　究

，并且取 得 了 许重多要的 果 成。值 得提 的一 ，是 当

（ 五　） ＴＳＳ念 是理理物 师教必 的素备　

质Ｓ

Ｔ是科学 Ｓ Ｓ ｃ（ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ）、 技 术（Ｔ ｅ ｃｈｎ ｌ ｏ ｇ ｙｏ） 与 　 时 社已 经四五岁十 法的 数学国家安 培 做了量 大理实物

　会 Ｓ（ ｏ ｃｉ ｅ ｙ ｔ） 的文英 单 缩词 ， 既 写是引导 人把们 学到　 验 ，终最总 结出安 培 定 则， 电磁为 的发展做学出了重 　

的科学 知识

转 为技化 能术力在并社会 践 实中 加应　以大 贡的 。献 　 的用一 现代种教 模 育 ， 又式 是 一新门兴 的综合 性 　的正 如我 国著名科学家 三强所 言 钱 “， 科学态 度　和

交叉科学 ， 旨在 从不 同的角度， 研 究 学科 技术与 会　社 科学作 风是一 个 人优 良德品 重要 组的部 成分……对　之 间 互 的动关 ，系 促以进科技 、 经与济社会 可的 续　持于一个人 成就事业 重要的性 ， 丝毫不 于他亚 的们　知 展发。Ｓ Ｔ Ｓ 教育 还是 近 年 来际 国教 育改 中革形 成 　 识能 力和， 甚至 可 以说更 重 要 。 　 ”的一新 的种教 育思 ， 即通过教 育想进宣行传和普 及 ， 　

使人形

们成一种适合 于科 技与社会 可持续发展 新　 的的值 价意识—— ＴＳ Ｓ意 识， 并 其 将 于今用 后的 工　作和生

实活 践 中 。

　注： 　

①

申先 ．甲 物理学 史编．简 济南 ：山教育东出版社 ， １ ９ ８ ， 　

５ ５１ ５ ．

　

由于受康 德哲 学与 谢 林的 然 自学哲的 影响 ，　奥斯特

早 在 十 世九纪 已经 就具 了 Ｓ有Ｔ Ｓ的 意 。识　奥

②宋

生． 德电学发展磁史．南 宁 ：西广人 民出版 社 ，１ ９ ８７． 　

４ ４ — １ ４１，７ｌ ５５ 　．

斯特

认 为： “物 理 学将 不是再 于关动 、运热 、空气、 、光 　、 磁 以及电我所们 知 道 的任 其 何 现象他的零 的汇散

　③ Ｊ．Ｄ 贝．纳．尔历 上史的学科 伍况．等甫． 北译 京 ：科 　

出学 社 版 １，９ ５ ． ７３５ ．１　

④唐海

， 宾严萍．什 么件条下 以清楚地可观察 到斯 奥特　⑤

毓芳陈， 延邹肃．物理 学明教简． 北京 程 北： 京师 范 　大

总，

而我们将 把整 个 宙宇容 在 纳 一个 体 系 中。 ⑤”　奥 实验 象现 ．理教学探讨物， ２ ０ ０ ７， １（ ０） ４ １ — ：４３ 　． 斯坚 特 信自 然是力 以相可互转 化 的 ， 认他为 理物 　

起来 学他。曾 物对学 理、化 学 和 哲学 进 行过 多 方 的　 研面 究并应 用实于 验中。 奥特斯 曾对 化学亲经 合力　 了研作究。１ ２ ８年 ， ２ 精他 密 测地 定水了 的 缩压 数系　 责任编辑 秦行： 　音

研

究 应是孤 立进不 的 行 ，应与化学 、哲学 等 科 学合结 　 出学版 社 ，１９ ８ ６ ． １８ ． 　

７

６