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摘 要：各版本初中物理教材在大气压强这一节中有关马德堡半球实验的描述不尽相同，存在较大争议，值得深入研究与考证。文章统计分析了各版本初中物理教材关于该实验历史描述的异同，深挖其中的教学价值，意图利用其争议引导学生开展探究式学习活动，打造探究式学习课堂。
关键词：初中物理教材；课程资源；马德堡半球实验；争议；探究学习
中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2016）7-0038-4
1 引 言
“大气压强”是初中物理的重点内容之一，但由于大气压强在生活实际中较难被感知与察觉，所以导致在教学实施过程中存在一定的困难。[1]马德堡半球实验作为感知“大气压强”存在的一个经典实验，可以让学生感受大气压的神奇魔力，因此一直是该内容教学的一个重要的教学资源。经统计，在现已出版的七个版本的初中物理教材中，除去北师大版教材在气体压强这节内容中并未提及马德堡半球实验外，其余各版教材均以文本资源形式给出了关于马德堡半球这个经典实验的描述，但各版本教材对该实验的历史描述却不尽相同，甚至存在很大出入。此外，不同教师对该文本资源的使用程度也存在较大差异，甚至有些教师直接忽略了对“马德堡半球实验”的介绍，殊不知其背后蕴藏着巨大的教学价值。尤其是关于该实验历史描述的争议部分，教师若能深入研究与挖掘，并加以设计，则可以利用这一内容打造生动的探究式课堂，充分发挥该文本资源的教学价值。
2 各版本初中物理教材关于“马德堡半球实验”历史的描述比较
2011版《义务教育物理课程标准》[2]提出：许多课程资源是以文本资源形式呈现的，它在学生的学习活动中发挥着非常重要的作用。而教材无疑又是最具权威、最重要的本文资源，发挥着任何其他教学资源不可取代的作用，因为教材往往都被视为“真理”的象征，直接影响着学生的认知与判断。表1统计了各版本初中物理教材关于“马德堡半球实验”历史的描述情况。
从上表可以清晰地看出，对马德堡半球实验的历史描述，六版教材无一完全相同，以下是具体分析。
① 时间：只有沪科版、沪粤版精确地给出了该事件发生的具体时间——1654年5月8日；苏科版、人教版、教科版三版教材的时间描述为1654年（某一天），较为模糊；而上教版更是将时间范围直接扩大到17世纪中期。
②地点：只有人教版这一本教材提及了实验的地点位于德国的马德堡广场，其余各教材均忽略了这一事件要素，亦或是为让学生模糊地默认为实验地点在马德堡市。
③人物：对于实验的设计者及实施者奥托·格里克，教材以及其他文献资料历来都没有争议，只是教材介绍的详细程度有所不同。苏科版、沪科版、沪粤版三版教材的介绍是“德国马德堡市市长、抽气机发明者奥托·格里克”，描述时强调了他的两重身份：市长和抽气机发明者。教科版省去了“抽气机发明者”的介绍，上教版只简单说明实验者是“德国马德堡市市长”，并未给出奥托·格里克的名字，人教版更是未提及实验者。
④半球直径：从表中可以看出，关于马德堡半球直径的争议是最大的。除去人教版未提及半球直径，其他五版教材列举出的半球直径从小到大分别是：30 cm、35.5 cm、36 cm、40 cm、55.9 cm，只有苏科版的35.5 cm与上教版的36 cm还较为接近，沪科版的30 cm与教科版的55.9 cm相差了近一倍。
⑤马匹数：除去人教版给出的是32匹马（每一侧马达到16匹）外，其他四版教材的数据都是16匹，描述还较为统一。其他史料关于该问题的争议相对半球直径要小很多，基本都集中在16匹马（每侧各8匹马），但人教版为何将16匹马扩大了一倍至32匹马，史料依据从何而来，孰对孰错还值得深思。
各版教材的平均描述篇幅为152个字，其中苏科版所给篇幅最多，人教版描述最少，且人教版将此实验作为习题案例引入，让学生在此基础上估算用直径为26 cm 的压力锅替代马德堡半球，需要多大的力才能拉开，并比较实际值与估算值。这样较巧妙地规避了对马德堡半球直径的描述，但在一定程度上弱化了该经典实验作为物理史实本身的意义。
3 深挖历史，打造探究式学习课堂
马德堡半球实验存在的如此多的疑点对于教学来说，既是挑战也是机遇。挑战在于：面对争议，教师如何在众多的资料中去伪存真，深挖历史，将“真理”无误地传递给学生，学生又如何判断正误形成自己的认知；而机遇就在于争议可以成为本节内容重要的教学资源，深度挖掘加以利用，可打造成精彩的探究式课堂。所以，如何辩证地看待并利用好有关马德堡半球实验的争议，将成为影响课堂教学效果的关键因素。
3.1 教师层面：深入研究，还原史实
马德堡半球实验作为教材中一小段通俗易懂的阅读材料出现，其价值很容易被教师忽视。笔者曾对部分初中物理教师做过一个简单的小测验，以调查中学教师对（人教版）马德堡半球实验的了解情况（如表2）。
由上表可以看出，该部分教师对马德堡半球实验的了解情况是不容乐观的，甚至有近80%人不知道实验者是谁，更是几乎没有人对此实验进行过深入调查与研究。这一情况值得我们反思，人们常说“要给学生一碗水，教师先要有一桶水”，而在这个知识上，如果教师没有更进一步地去学习研究，那么就可能和学生处在同样的认识水平上，“一桶水”更是无从谈起。对于该实验，教师应当对表1中的相关内容开展研究调查。
关于“马德堡半球实验”的时间描述，六版教材似乎并没有分歧，只是在精确程度范围上采取的方式不同，但又有文献指出该实验发生的时间是1657年[3]，面对这样的分歧，上教版采取的模糊描述“17世纪中期”就显得较为折中，但这样范围过大的表达又显得缺乏物理本身应该具有的科学准确性。具体的时间究竟是何时，值得进一步考证。
六版教材只有人教版提及实验发生在德国的马德堡广场，而该说法也是存在争议的，有相关资料描写到实验并非在马德堡广场，而是在德国雷根斯堡。实验的地点关系到“马德堡半球”这个实验的命名由来，且作为一个事件发生的基本要素之一，教师应在研究之后补充进教学中。 关于争议性最大的半球直径，史料记载中有25 cm、35.56 cm、42 cm、51 cm等说法，至今尚未有定论。关于该争论，曾润生老师曾在1996年致信德国驻华大使馆请求解答，大使毛雷尔先生回信道：马德堡半球直径为42 cm[4]，该说法经过了德国物理协会的考证，应该是可信度较高的，但笔者不敢妄自断言这就是最正确的说法，现版的教材中并未出现42 cm这个数据。教师可对教材编写所依据的史料进行考证，并进行初步的分析与判断。
在对马德堡半球实验有了深入研究的基础上，教师可能会产生纠结：如果把这么多有争议性的资料展示给学生，学生可能会对课本产生质疑，为自己的教学增加了负担；但如果按部就班，简单教授课本上的内容，又显得缺乏科学性和严谨性。其实教师大可不必疑虑，而是应该秉持还原历史面貌的态度，将这些文献资料原原本本地呈现给学生，说明其中存在的争议以及教材中可能存在的不足，然后将该部分内容作为探究课题布置给学生（例如，实验的时间、地点、半球直径、马的匹数等），让学生去搜集相关资料，发现其中的问题，最后分小组进行集中汇报交流。改变学生普遍认为“教材=真理”的思想，打破学习中存在的“尽信书”的现状，因为建构主义的知识观认为：知识并不是对现实的准确表征，它只是一种解释和假设，并不是问题的最终答案，相反它会随着人类的进步而不断地被“革命”掉，并随之出现新的假设。因此，要让学生树立一种辩证的唯物主义价值观，不唯上，不唯书。
只有教师预先对该部分文本资源进行深入而透彻的研究学习，进行相关调查研究，才能正确地引导学生开展探究式学习活动。在专业发展的道路上，教师时刻不能忘记学习的重要性，只有先扮演好“学习者”的角色，才有可能成为一名“传道授业解惑者”。
3.2 学生层面：发现学习，积极探究
美国著名教育心理学家布鲁纳认为：“我们教一门科目，并不是希望学生成为该科目的一个小型图书馆，而是要他们参与获得知识的过程。学习是一种过程， 而不是结果。”[5]发现学习就是学生在学习情境中通过自己的探索来寻找问题答案的学习方式，因此，学生不是被动的、消极的知识的接受者，而是主动的、积极的知识的探究者。[6]
在学习马德堡半球实验的相关内容时，学生针对该实验历史进行调查研究，能够大大激发他们的学习兴趣。教师可根据不同学生发展的特点因材施教，确定不同的探究主题。例如，实验者奥托·格里克有两重身份：马德堡市长与抽气机发明者。“市长做物理实验”无论在当时还是现在看来都具有很强的吸引力和话题性，对于擅长文本资料研究的学生，可以布置一个探究性课题“市长为什么要做实验”，以此激发学生的好奇心与探索欲，充分发挥他们的主动性与探究精神，锻炼他们搜集资料、合作交流的能力。发明抽气机交代了马德堡半球实验能够实施的前提条件：抽去半球中的空气。针对该内容，教师可以针对部分动手实践能力较强的学生确定探究课题：查阅资料之后，制作简易的抽气机，并在集体汇报时做展示。
对于擅长理论分析与计算的学生，可让他们对“半球直径与马的匹数”进行调研。学生可对不同直径的半球产生的压力以及不同匹数的马产生的拉力进行估算，从而对说法不一、纷繁复杂的资料进行理性的分析与科学的筛选，从理论论证的角度对历史进行考究。
最后，学生将各自调查的结果进行汇报交流，从不同角度对该实验的历史进行介绍与还原：擅长资料分析的学生介绍“市长为什么要做实验”，或是对实验的时间、地点进行考证；擅长动手操作的学生介绍抽气机的原理并展示自己制作的简易抽气机；擅长理论计算的学生结合物理知识与数学工具，考究“半球直径与马匹数”。在此过程中，学生“因材受教”，必定能大大激发他们的研究热情，发挥自身的优势，锻炼相应的能力，课堂也会变得富有生机与活力，相信这样的探究式课堂也是学生喜闻乐见的。当然，在交流汇报过程中必定也会产生很多的分歧与争议，甚至争论到最后都不一定会有“正确答案”，但交流与争论的过程本身就已经完成了本节课的教学目标，结果是次要的，学生分小组进行合作学习，通过扮演科学家的角色，主动对课题进行探究，相信不仅会对马德堡半球实验本身有非常深刻的了解，而且学习的能力与主动性也会得到很大的提升。
初中物理教材中还存在很多类似值得深入研究的文本资源，我们要充分挖掘其中蕴藏的教学价值，教师在提升自身探究教学技能的同时，培养学生的探究学习能力，打造探究式学习课堂。
参考文献：
[1]邢红军，刘锐，陈清梅.“大气压强”高端备课[J]. 中学物理教学参考， 2014，40（11）：38.
[2]中华人民共和国教育部.义务教育物理课程标准[M].北京：北京师范大学出版社，2012：47.
[3]王较过.格里克及其对真空研究的贡献[J].物理教师，1996，17（2）：28.
[4]曾润生.马德堡半球直径为42 cm[J].物理教师，1997，18（10）：38.
[5]布鲁纳.发现的行为[J]. 哈佛教育评论，1996（1）：1.
[6]王美岚，王琳.布鲁纳的发现学习及其启示[J]. 当代教育科学，2005（21）：42.
（栏目编辑 罗琬华）
关键词：初中物理教材；课程资源；马德堡半球实验；争议；探究学习
中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2016）7-0038-4
1 引 言
“大气压强”是初中物理的重点内容之一，但由于大气压强在生活实际中较难被感知与察觉，所以导致在教学实施过程中存在一定的困难。[1]马德堡半球实验作为感知“大气压强”存在的一个经典实验，可以让学生感受大气压的神奇魔力，因此一直是该内容教学的一个重要的教学资源。经统计，在现已出版的七个版本的初中物理教材中，除去北师大版教材在气体压强这节内容中并未提及马德堡半球实验外，其余各版教材均以文本资源形式给出了关于马德堡半球这个经典实验的描述，但各版本教材对该实验的历史描述却不尽相同，甚至存在很大出入。此外，不同教师对该文本资源的使用程度也存在较大差异，甚至有些教师直接忽略了对“马德堡半球实验”的介绍，殊不知其背后蕴藏着巨大的教学价值。尤其是关于该实验历史描述的争议部分，教师若能深入研究与挖掘，并加以设计，则可以利用这一内容打造生动的探究式课堂，充分发挥该文本资源的教学价值。
2 各版本初中物理教材关于“马德堡半球实验”历史的描述比较
2011版《义务教育物理课程标准》[2]提出：许多课程资源是以文本资源形式呈现的，它在学生的学习活动中发挥着非常重要的作用。而教材无疑又是最具权威、最重要的本文资源，发挥着任何其他教学资源不可取代的作用，因为教材往往都被视为“真理”的象征，直接影响着学生的认知与判断。表1统计了各版本初中物理教材关于“马德堡半球实验”历史的描述情况。
从上表可以清晰地看出，对马德堡半球实验的历史描述，六版教材无一完全相同，以下是具体分析。
① 时间：只有沪科版、沪粤版精确地给出了该事件发生的具体时间——1654年5月8日；苏科版、人教版、教科版三版教材的时间描述为1654年（某一天），较为模糊；而上教版更是将时间范围直接扩大到17世纪中期。
②地点：只有人教版这一本教材提及了实验的地点位于德国的马德堡广场，其余各教材均忽略了这一事件要素，亦或是为让学生模糊地默认为实验地点在马德堡市。
③人物：对于实验的设计者及实施者奥托·格里克，教材以及其他文献资料历来都没有争议，只是教材介绍的详细程度有所不同。苏科版、沪科版、沪粤版三版教材的介绍是“德国马德堡市市长、抽气机发明者奥托·格里克”，描述时强调了他的两重身份：市长和抽气机发明者。教科版省去了“抽气机发明者”的介绍，上教版只简单说明实验者是“德国马德堡市市长”，并未给出奥托·格里克的名字，人教版更是未提及实验者。
④半球直径：从表中可以看出，关于马德堡半球直径的争议是最大的。除去人教版未提及半球直径，其他五版教材列举出的半球直径从小到大分别是：30 cm、35.5 cm、36 cm、40 cm、55.9 cm，只有苏科版的35.5 cm与上教版的36 cm还较为接近，沪科版的30 cm与教科版的55.9 cm相差了近一倍。
⑤马匹数：除去人教版给出的是32匹马（每一侧马达到16匹）外，其他四版教材的数据都是16匹，描述还较为统一。其他史料关于该问题的争议相对半球直径要小很多，基本都集中在16匹马（每侧各8匹马），但人教版为何将16匹马扩大了一倍至32匹马，史料依据从何而来，孰对孰错还值得深思。
各版教材的平均描述篇幅为152个字，其中苏科版所给篇幅最多，人教版描述最少，且人教版将此实验作为习题案例引入，让学生在此基础上估算用直径为26 cm 的压力锅替代马德堡半球，需要多大的力才能拉开，并比较实际值与估算值。这样较巧妙地规避了对马德堡半球直径的描述，但在一定程度上弱化了该经典实验作为物理史实本身的意义。
3 深挖历史，打造探究式学习课堂
马德堡半球实验存在的如此多的疑点对于教学来说，既是挑战也是机遇。挑战在于：面对争议，教师如何在众多的资料中去伪存真，深挖历史，将“真理”无误地传递给学生，学生又如何判断正误形成自己的认知；而机遇就在于争议可以成为本节内容重要的教学资源，深度挖掘加以利用，可打造成精彩的探究式课堂。所以，如何辩证地看待并利用好有关马德堡半球实验的争议，将成为影响课堂教学效果的关键因素。
3.1 教师层面：深入研究，还原史实
马德堡半球实验作为教材中一小段通俗易懂的阅读材料出现，其价值很容易被教师忽视。笔者曾对部分初中物理教师做过一个简单的小测验，以调查中学教师对（人教版）马德堡半球实验的了解情况（如表2）。
由上表可以看出，该部分教师对马德堡半球实验的了解情况是不容乐观的，甚至有近80%人不知道实验者是谁，更是几乎没有人对此实验进行过深入调查与研究。这一情况值得我们反思，人们常说“要给学生一碗水，教师先要有一桶水”，而在这个知识上，如果教师没有更进一步地去学习研究，那么就可能和学生处在同样的认识水平上，“一桶水”更是无从谈起。对于该实验，教师应当对表1中的相关内容开展研究调查。
关于“马德堡半球实验”的时间描述，六版教材似乎并没有分歧，只是在精确程度范围上采取的方式不同，但又有文献指出该实验发生的时间是1657年[3]，面对这样的分歧，上教版采取的模糊描述“17世纪中期”就显得较为折中，但这样范围过大的表达又显得缺乏物理本身应该具有的科学准确性。具体的时间究竟是何时，值得进一步考证。
六版教材只有人教版提及实验发生在德国的马德堡广场，而该说法也是存在争议的，有相关资料描写到实验并非在马德堡广场，而是在德国雷根斯堡。实验的地点关系到“马德堡半球”这个实验的命名由来，且作为一个事件发生的基本要素之一，教师应在研究之后补充进教学中。 关于争议性最大的半球直径，史料记载中有25 cm、35.56 cm、42 cm、51 cm等说法，至今尚未有定论。关于该争论，曾润生老师曾在1996年致信德国驻华大使馆请求解答，大使毛雷尔先生回信道：马德堡半球直径为42 cm[4]，该说法经过了德国物理协会的考证，应该是可信度较高的，但笔者不敢妄自断言这就是最正确的说法，现版的教材中并未出现42 cm这个数据。教师可对教材编写所依据的史料进行考证，并进行初步的分析与判断。
在对马德堡半球实验有了深入研究的基础上，教师可能会产生纠结：如果把这么多有争议性的资料展示给学生，学生可能会对课本产生质疑，为自己的教学增加了负担；但如果按部就班，简单教授课本上的内容，又显得缺乏科学性和严谨性。其实教师大可不必疑虑，而是应该秉持还原历史面貌的态度，将这些文献资料原原本本地呈现给学生，说明其中存在的争议以及教材中可能存在的不足，然后将该部分内容作为探究课题布置给学生（例如，实验的时间、地点、半球直径、马的匹数等），让学生去搜集相关资料，发现其中的问题，最后分小组进行集中汇报交流。改变学生普遍认为“教材=真理”的思想，打破学习中存在的“尽信书”的现状，因为建构主义的知识观认为：知识并不是对现实的准确表征，它只是一种解释和假设，并不是问题的最终答案，相反它会随着人类的进步而不断地被“革命”掉，并随之出现新的假设。因此，要让学生树立一种辩证的唯物主义价值观，不唯上，不唯书。
只有教师预先对该部分文本资源进行深入而透彻的研究学习，进行相关调查研究，才能正确地引导学生开展探究式学习活动。在专业发展的道路上，教师时刻不能忘记学习的重要性，只有先扮演好“学习者”的角色，才有可能成为一名“传道授业解惑者”。
3.2 学生层面：发现学习，积极探究
美国著名教育心理学家布鲁纳认为：“我们教一门科目，并不是希望学生成为该科目的一个小型图书馆，而是要他们参与获得知识的过程。学习是一种过程， 而不是结果。”[5]发现学习就是学生在学习情境中通过自己的探索来寻找问题答案的学习方式，因此，学生不是被动的、消极的知识的接受者，而是主动的、积极的知识的探究者。[6]
在学习马德堡半球实验的相关内容时，学生针对该实验历史进行调查研究，能够大大激发他们的学习兴趣。教师可根据不同学生发展的特点因材施教，确定不同的探究主题。例如，实验者奥托·格里克有两重身份：马德堡市长与抽气机发明者。“市长做物理实验”无论在当时还是现在看来都具有很强的吸引力和话题性，对于擅长文本资料研究的学生，可以布置一个探究性课题“市长为什么要做实验”，以此激发学生的好奇心与探索欲，充分发挥他们的主动性与探究精神，锻炼他们搜集资料、合作交流的能力。发明抽气机交代了马德堡半球实验能够实施的前提条件：抽去半球中的空气。针对该内容，教师可以针对部分动手实践能力较强的学生确定探究课题：查阅资料之后，制作简易的抽气机，并在集体汇报时做展示。
对于擅长理论分析与计算的学生，可让他们对“半球直径与马的匹数”进行调研。学生可对不同直径的半球产生的压力以及不同匹数的马产生的拉力进行估算，从而对说法不一、纷繁复杂的资料进行理性的分析与科学的筛选，从理论论证的角度对历史进行考究。
最后，学生将各自调查的结果进行汇报交流，从不同角度对该实验的历史进行介绍与还原：擅长资料分析的学生介绍“市长为什么要做实验”，或是对实验的时间、地点进行考证；擅长动手操作的学生介绍抽气机的原理并展示自己制作的简易抽气机；擅长理论计算的学生结合物理知识与数学工具，考究“半球直径与马匹数”。在此过程中，学生“因材受教”，必定能大大激发他们的研究热情，发挥自身的优势，锻炼相应的能力，课堂也会变得富有生机与活力，相信这样的探究式课堂也是学生喜闻乐见的。当然，在交流汇报过程中必定也会产生很多的分歧与争议，甚至争论到最后都不一定会有“正确答案”，但交流与争论的过程本身就已经完成了本节课的教学目标，结果是次要的，学生分小组进行合作学习，通过扮演科学家的角色，主动对课题进行探究，相信不仅会对马德堡半球实验本身有非常深刻的了解，而且学习的能力与主动性也会得到很大的提升。
初中物理教材中还存在很多类似值得深入研究的文本资源，我们要充分挖掘其中蕴藏的教学价值，教师在提升自身探究教学技能的同时，培养学生的探究学习能力，打造探究式学习课堂。
参考文献：
[1]邢红军，刘锐，陈清梅.“大气压强”高端备课[J]. 中学物理教学参考， 2014，40（11）：38.
[2]中华人民共和国教育部.义务教育物理课程标准[M].北京：北京师范大学出版社，2012：47.
[3]王较过.格里克及其对真空研究的贡献[J].物理教师，1996，17（2）：28.
[4]曾润生.马德堡半球直径为42 cm[J].物理教师，1997，18（10）：38.
[5]布鲁纳.发现的行为[J]. 哈佛教育评论，1996（1）：1.
[6]王美岚，王琳.布鲁纳的发现学习及其启示[J]. 当代教育科学，2005（21）：42.
（栏目编辑 罗琬华）