鏈霉素的發(fā)現(xiàn)及物理實驗教學(xué)設(shè)計之我見

PAGEPAGE1鏈霉素的發(fā)現(xiàn)摘要：鏈霉素（streptomycin）是一種氨基葡萄糖型抗生素，于1943年由美國的瓦克斯曼發(fā)現(xiàn)。鏈霉素是繼青霉素后第二個生產(chǎn)并用于臨床的抗生素，也是第一個用于治療肺結(jié)核的抗生素。此外，它對流行的結(jié)核桿菌、大腸桿菌、綠膿桿菌、痢疾桿菌和桿菌等均敏感。本文主要介紹了兩個方面的內(nèi)容：鏈霉素的發(fā)現(xiàn)歷程及其帶給作者的思考。關(guān)鍵詞：鏈霉素抗生素瓦克斯曼薩茲結(jié)核病結(jié)核桿菌

1945年，世界上第一種抗生素—青霉素被發(fā)現(xiàn)，弗萊明、弗洛里、錢恩三人分享了諾貝爾醫(yī)學(xué)獎。但是青霉素對許多種病菌并不起作用，包括肺結(jié)核的病原體結(jié)核桿菌。肺結(jié)核是對人類危害最大的傳染病之一，在進入20世紀之后，仍有大約1億人死于肺結(jié)核，包括契訶夫、勞倫斯、魯迅、奧威爾這些著名作家都因肺結(jié)核而過早去世。世界各國醫(yī)生都曾經(jīng)嘗試過多種治療肺結(jié)核的方法，但是沒有一種真正有效，患上結(jié)核病就意味著被判了死刑。即使在羅伯特?科赫（RobertKoch）于1882年發(fā)現(xiàn)結(jié)核桿菌之后，這種情形也長期沒有改觀。青霉素的神奇療效給人們帶來了新的希望，促使人們在世界各地到處尋找新的抗菌物質(zhì)。果然，在1945年的諾貝爾獎頒發(fā)幾個月后，1946年2月22日，美國羅格斯大學(xué)教授賽爾曼?亞伯拉罕?瓦克斯曼（SelmanA.Waksman）宣布其實驗室發(fā)現(xiàn)了第二種應(yīng)用于臨床的抗生素——鏈霉素，它對抗結(jié)核桿菌有特效。自此，人類戰(zhàn)勝結(jié)核病的新紀元開始了。從某種程度上說，鏈霉素是其實站在青霉素肩膀上的發(fā)現(xiàn)。首先，青霉素讓人們認識到微生物產(chǎn)生的抗菌物質(zhì)的神奇；其次，青霉素也激發(fā)了作為人類的自信，認知發(fā)現(xiàn)與創(chuàng)造能力的無窮。自從潘多拉打開魔盒將災(zāi)難與疾病降臨人間，人類就從未停止過抗爭。而每一次的突破都是一塊巖石，不斷壘高，直指蒼穹。弗萊明發(fā)現(xiàn)的過去，指導(dǎo)了現(xiàn)在瓦克斯曼的研究，也預(yù)見了人類對抗疾病的未來。和青霉素不同的是，鏈霉素的發(fā)現(xiàn)絕非偶然，而是精心設(shè)計的、有系統(tǒng)的長期研究的結(jié)果。和青霉素相同的是，這個同樣獲得諾貝爾獎的發(fā)現(xiàn)，其發(fā)現(xiàn)權(quán)也充滿了爭議。瓦克斯曼是個土壤微生物學(xué)家，他早就注意了殺菌物的研究。瓦克斯曼從前的學(xué)生杜伯斯（ReneDubos）分離短桿菌素的成功，使他從研究農(nóng)業(yè)微生物轉(zhuǎn)為對抗生素的研究。1915年他還在羅格斯（Rutgers）大學(xué)上本科時與其同事發(fā)現(xiàn)了鏈霉菌——鏈霉素就是在后來從這種放線菌中分離出來的。人們長期以來就注意到結(jié)核桿菌在土壤中會被迅速殺死。1932年，瓦克斯曼受美國對抗結(jié)核病協(xié)會的委托，研究了這個問題，發(fā)現(xiàn)這很可能是由于土壤中某種微生物的作用。1939年，在藥業(yè)巨頭默克公司的資助下，瓦克斯曼領(lǐng)導(dǎo)其學(xué)生開始系統(tǒng)地研究是否能從土壤微生物中分離出抗細菌的物質(zhì)，他后來將這類物質(zhì)命名為抗生素。瓦克斯曼領(lǐng)導(dǎo)的學(xué)生最多時達到了50人，他們分工對1萬多個菌株進行篩選。1940年，瓦克斯曼和同事伍德魯夫（H.B.Woodruff）分離出了他的第一種抗生素——放線菌素，可惜其毒性太強，價值不大。1942年，瓦克斯曼分離出第二種抗生素——鏈絲菌素。鏈絲菌素對包括結(jié)核桿菌在內(nèi)的許多種細菌都有很強的抵抗力，但是對人體的毒性也太強。在研究鏈絲菌素的過程中，瓦克斯曼及其同事開發(fā)出了一系列測試方法，對以后發(fā)現(xiàn)鏈霉素至關(guān)重要。鏈霉素是由瓦克斯曼的學(xué)生阿爾伯特?薩茲（AlbertSchatz）分離出來的。薩茲分到的任務(wù)是發(fā)現(xiàn)鏈霉菌的新種。在地下室改造成的實驗室里沒日沒夜工作了三個多月后，薩茲分離出了兩個鏈霉菌菌株：一個是在倉庫空地堆積廢物土壤中分離的，一個是從雞的咽喉分離的。這兩個菌株和瓦克斯曼在1915年發(fā)現(xiàn)的鏈霉菌是同一種，它能夠抵抗革蘭陰性菌，但更令人興奮的是它對結(jié)核桿菌有很強的抵抗作用。在證實鏈霉素的毒性不大之后的幾個星期，梅奧診所的兩名醫(yī)生開始嘗試將它用于治療結(jié)核病患者，效果出奇的好。1944年，美國和英國開始大規(guī)模的臨床試驗，證實鏈霉素對肺結(jié)核的治療效果非常好。它隨后也被證實對鼠疫、霍亂、傷寒等多種傳染病也有效。與此同時，瓦克斯曼及其學(xué)生繼續(xù)研究不同菌株的鏈霉菌，發(fā)現(xiàn)不同菌株生產(chǎn)鏈霉素的能力也不同，只有4個菌株能夠用以大規(guī)模生產(chǎn)鏈霉素。1946年，薩茲博士畢業(yè)，離開了羅格斯大學(xué)。在離開羅格斯大學(xué)之前，薩茲在瓦克斯曼的要求下，將鏈霉素的專利權(quán)無償交給羅格斯大學(xué)。薩茲當時以為沒有人會從鏈霉素的專利獲利。但是瓦克斯曼另有想法。瓦克斯曼早在1945年就已意識到鏈霉素將會成為重要的藥品，從而會有巨額的專利收入。但是根據(jù)他和默克公司在1939年簽署的協(xié)議，默克公司將擁有鏈霉素的全部專利。瓦克斯曼擔(dān)心默克公司沒有足夠的實力滿足鏈霉素的生產(chǎn)需要，覺得如果能讓其他醫(yī)藥公司也生產(chǎn)鏈霉素的話，會使鏈霉素的價格下降。于是他向默克公司要求取消1939年的協(xié)議。奇怪的是，默克公司竟然慷慨地同意了，在1946年把鏈霉素專利轉(zhuǎn)讓給羅格斯大學(xué)，只要求獲得生產(chǎn)鏈霉素的許可。羅格斯大學(xué)將專利收入的20％發(fā)給瓦克斯曼。三年以后，薩茲獲悉瓦克斯曼從鏈霉素專利獲得個人收入，并且合計已高達35萬美元，大為不滿，向法庭起訴羅格斯大學(xué)和瓦克斯曼，要求分享專利收入。1950年12月，案件獲得庭外和解。羅格斯大學(xué)發(fā)布聲明，承認薩茲是鏈霉素的共同發(fā)現(xiàn)者。根據(jù)和解協(xié)議，薩茲獲得12萬美元的外國專利收入和3％的專利收入（每年大約1.5萬美元），瓦克斯曼獲得10％的專利收入，另有7％的專利收入入由參與鏈霉素早期研發(fā)工作的其他人分享。瓦克斯曼自愿將其專利收入的一半捐出來成立基金會資助微生物學(xué)的研究。用現(xiàn)在流行的話來說，薩茲的這種做法破壞了行業(yè)潛規(guī)則，雖然贏得了官司，卻從此難以在學(xué)術(shù)界立足。他申請了50多所大學(xué)的教職，沒有一所愿意接納一名“訟棍”，只好去一所私立小農(nóng)學(xué)院教書。雖然在法律上薩茲是鏈霉素的共同發(fā)現(xiàn)者，但是學(xué)術(shù)界并不認帳。1952年10月，瑞典卡羅林納醫(yī)學(xué)院宣布將諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎授予瓦克斯曼一個人，以表彰他發(fā)現(xiàn)了鏈霉素。薩茲通過其所在農(nóng)學(xué)院向諾貝爾獎委員會要求讓薩茲分享殊榮，并向許多諾貝爾獎獲得者和其他科學(xué)家求援，但很少有人愿意為他說話。當年12月12日，諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎如期頒給了瓦克斯曼一人。瓦克斯曼在領(lǐng)獎演說中介紹鏈霉素的發(fā)現(xiàn)時，不提薩茲，而說“我們”如何如何，只在最后才把薩茲列入鳴謝名單中。瓦克斯曼在1958年出版回憶錄，也不提薩茲的名字，而是稱之為“那位研究生”。此后瓦克斯曼繼續(xù)研究抗生素，一生中與其學(xué)生一起發(fā)現(xiàn)了20多種抗生素，以鏈霉素和新霉素最為成功。而薩茲則從此再也沒能到一流的實驗室從事研究，1960年代初連工作都找不到，只得離開美國去智利大學(xué)任教。1969年他回到美國，在坦普爾大學(xué)任教。薩茲對鏈霉素的貢獻幾乎被人遺忘了。他是在退休以后才逐漸又被人想起來。這得歸功于英國謝菲爾德大學(xué)的微生物學(xué)家米爾頓?威恩萊特（MiltonWainwright）。1980年代，威恩萊特為了寫一本有關(guān)抗生素的著作，到羅格斯大學(xué)查閱有關(guān)鏈霉素發(fā)現(xiàn)過程的檔案，第一次知道薩茲的貢獻，為此做了一番調(diào)查，并采訪了薩茲。威恩萊特寫了幾篇文章介紹此事，并在1990年出版的書中講了薩茲的故事。此時瓦克斯曼早已去世，羅格斯大學(xué)的一些教授不必擔(dān)心使他難堪，也呼吁為薩茲恢復(fù)名譽。為此，1994年鏈霉素發(fā)現(xiàn)50周年時，羅格斯大學(xué)授予薩茲獎?wù)?。在我看來，這與死后追贈英雄稱號無異。如果不是與瓦克斯曼的爭執(zhí)，薩茲憑借著他的淵博學(xué)識及當初尋找鏈霉菌時執(zhí)著認真的精神，也許能貢獻更多，得到更多：或教書育人，桃李滿天下，說不定弟子中有人再得諾貝爾獎；或勤勉研究，成果頗豐，說不定揭開醫(yī)學(xué)史的篇章。為了分享專利，他因小失大。他的一生在我看來無疑是悲劇的，盡管他后來恢復(fù)了名譽，但大好的青春在懷才不遇和圈中人鄙夷的目光中流逝。當學(xué)術(shù)與金錢難舍難分，學(xué)術(shù)研究的純潔性受到污染，這樣的悲劇也是必然。不是所有人都能做居里夫人。亞里士多德曾說：吾愛吾師，吾更愛真理。羅格斯大學(xué)的一些教授由于擔(dān)心使元老級人物瓦克斯曼難堪緊緊閉上自己的嘴巴，也是薩茲成為犧牲品的一個原因。我想尤其是在科學(xué)界，實事求是，追求真理的精神更不該泯滅。那么，瓦克斯曼是否侵吞了薩茲的科研成果呢？諾貝爾獎只授予瓦克斯曼一人，是否恰當呢？有學(xué)者認為：判斷一個人的科研成果的最好方式是看論文發(fā)表記錄。1944年，瓦克斯曼實驗室發(fā)表有關(guān)發(fā)現(xiàn)鏈霉素的論文，論文第一作者是薩茲，第二作者是E.布吉（E.Bugie），瓦克斯曼則是最后作者。從這篇論文的作者排名順序看，完全符合生物學(xué)界的慣例：薩茲是實驗的主要完成人，所以排名第一，而瓦克斯曼是實驗的指導(dǎo)者，所以排名最后。可見瓦克斯曼并未在論文中埋沒薩茲的貢獻。他們后來發(fā)生的爭執(zhí)與交惡，是因為專利分享而起，與學(xué)術(shù)貢獻的分享無關(guān)。另一方面，鏈霉素并非薩茲一個人用了幾個月的時間發(fā)現(xiàn)的，而是瓦克斯曼實驗室多年來系統(tǒng)研究的結(jié)果，主要應(yīng)該歸功于瓦克斯曼設(shè)計的研究計劃，薩茲的工作只是該計劃的一部分。根據(jù)這一研究計劃和實驗步驟，鏈霉素的發(fā)現(xiàn)只是早晚的事。薩茲只是執(zhí)行瓦克斯曼研究計劃的一個勞力而已。換上另一個研究生，同樣能夠發(fā)現(xiàn)鏈霉素，實際上后來別的學(xué)生也從其他菌株發(fā)現(xiàn)了鏈霉素。瓦克斯曼最大的貢獻是制定了發(fā)現(xiàn)抗生素的系統(tǒng)方法，并在其他實驗室也得到了應(yīng)用，因此被一些人視為抗生素之父。所以，鏈霉素的發(fā)現(xiàn)權(quán)應(yīng)該主要屬于實驗項目的制定和領(lǐng)導(dǎo)者（也即導(dǎo)師），而具體執(zhí)行者（也即學(xué)生）是次要的。這其實也是諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎的頒發(fā)慣例，并非鏈霉素的發(fā)現(xiàn)才如此，其他獲得諾貝爾獎的生物學(xué)成果，通常只頒發(fā)給實驗的領(lǐng)導(dǎo)者，而具體做實驗的學(xué)生很少能分享。而在薩茲加入瓦克斯曼實驗室之前，瓦克斯曼實驗室已在測試抗生素對結(jié)核桿菌的作用。這樣看來，薩茲曾經(jīng)的努力應(yīng)該得到肯定，但是他要求分享專利和諾貝爾獎的要求就顯得不合理了。做一位科學(xué)家需要的不僅是學(xué)識，更是精神風(fēng)骨。拋開鏈霉素復(fù)雜糾結(jié)的專利爭奪，反觀他們的研究環(huán)境的提供者—大學(xué)，我們可以在中西的對比明顯地看出差別。美國的科學(xué)發(fā)現(xiàn)有很大部分是在大學(xué)研究完成。大學(xué)成為了發(fā)明創(chuàng)造的溫床。正如一位留學(xué)生所說：西方的大學(xué)里是濃厚的學(xué)術(shù)氣氛，而我們是追求熱門專業(yè)高績點，為找到好工作孜孜不倦地努力。中國的大學(xué)缺乏書生氣，需要去功利化。我們的大學(xué)可以靜下心來聆聽世界優(yōu)秀大學(xué)的經(jīng)驗，認真思考未來的方向。同時，瓦克斯曼的發(fā)現(xiàn)在醫(yī)學(xué)界也引起了重大反響。各國科學(xué)家將目光投向土壤，并有了新的收獲。1947年發(fā)現(xiàn)氯霉素，1948年發(fā)現(xiàn)金霉素，之后又相繼發(fā)現(xiàn)了土霉素、四環(huán)素、紅霉素等。抗生素家族在不斷壯大，人類征服疾病的能力有了極大的增強。瓦克斯曼1915年發(fā)現(xiàn)鏈霉菌是偶然，但是他抓住了這個機遇。一般說來，觀察和實驗總是在一定的思想和理論的指導(dǎo)下進行的，因而具有明確的目的性和計劃性。但是思想、理論、目的和計劃都是主觀的東西，在認識的過程中，始終存在著主觀與客觀之間的矛盾。因此，在觀察和實驗中，意外的機遇總是大量存在。巴斯德曾說：在觀察的領(lǐng)域中，機遇只偏愛那些有準備的頭腦。如何做好準備，那是我們需要回答的問題。

參考文獻：張慶柱，張一馳.發(fā)現(xiàn)結(jié)核桿菌和結(jié)核菌素。見:張慶柱，張均田著.書寫現(xiàn)代醫(yī)學(xué)史的巨人們.中國協(xié)和醫(yī)科大學(xué)出版社2006年，39-43張慶柱，王韋瑋.發(fā)現(xiàn)鏈霉素。見:張慶柱，張均田著.書寫現(xiàn)代醫(yī)學(xué)史的巨人們.中國協(xié)和醫(yī)科大學(xué)出版社2006年，231-235LawrencePeter.Themisallocationofcreditisendemicinscience.Nature.2002；415(6874)：835-836WilliamKinstonStreptomycin,SchatzvWaksmanandtheBalanceofCreditforDiscovery.JornaloftheHistoryofMedicineandAlliedSciences.2004；59（3）：441-462劉學(xué)禮，戰(zhàn)勝白色瘟疫的第一種抗生素。見：劉學(xué)禮著.諾貝爾獎百年鑒蛇杖生輝:臨床醫(yī)學(xué)與藥物2001年,47-49物理實驗教學(xué)設(shè)計之見解物理實驗教學(xué)，一方面應(yīng)該按教學(xué)的目的的要求造成一個特定物理環(huán)境，讓學(xué)生置身于這個環(huán)境中，引導(dǎo)學(xué)生手腦并用和運用一切感官，通過思考，辨別物理現(xiàn)象中的主次、真假，從中形成正確的物理概念，認識和理解物理規(guī)律；另一方面是培養(yǎng)學(xué)生利用實驗方法獨立研究物理問題，從而獲得新知識和把知識應(yīng)用于實踐的創(chuàng)造能力。要使物理實驗教學(xué)達到以上目的，必須做好物理實驗教學(xué)的實計。好的物理實驗教學(xué)設(shè)計是提高物理教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵，是使學(xué)生學(xué)習(xí)物理化難為易的重要途徑，是培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)、研究物理能力的有效手段，甚至教材的深廣度以及整體水平的提高都有賴于良好的實驗教學(xué)設(shè)計。物理實驗教學(xué)設(shè)計的含義物理實驗教學(xué)設(shè)計應(yīng)包括實驗原理及其裝置的設(shè)計、演示實驗的演示過程的設(shè)計和學(xué)生實驗指導(dǎo)書的設(shè)計。只有好的實驗裝置（哪怕是可以得到非常精確的結(jié)果），沒有好的演示過程或恰當?shù)膶W(xué)生實驗指導(dǎo)，是不會收到良好的教學(xué)效果的，這兩者相輔相成。顯然，實驗教學(xué)目的在于教學(xué)，它有別于科研人員以尋求某一結(jié)論為實驗?zāi)康牡膶嶒灐Ｒ蚨€必須具有教學(xué)的特點，所以物理實驗教學(xué)設(shè)計應(yīng)突出物理思想而不必過于奢求精確度，演示過程和學(xué)生實驗指導(dǎo)書應(yīng)突出引導(dǎo)和啟發(fā)而不必過于具體地“抱著走”。（二）物理實驗教學(xué)設(shè)計的理論指導(dǎo)1.用物理的科學(xué)知識、物理的思想方法來指導(dǎo)物理實驗教學(xué)設(shè)計設(shè)計者本身首先要對物理概念的本質(zhì)涵義有深刻全面的認識，對物理規(guī)律成立的條件及規(guī)律本身的物理意義和定量關(guān)系要非常明確。普通物理學(xué)和普通物理實驗以及我們的課本，對概念的本質(zhì)涵義的闡述及其揭露的思想方法、對對物理概念建立的實驗基礎(chǔ)及其分析推理，都是我們作為中學(xué)物理實驗教學(xué)設(shè)計的主要依據(jù)和參考。它們會幫助我們盡可能不犯科學(xué)性錯誤，能使我們站得高一點，對物理概念、規(guī)律理解得正確、深刻和全面，所設(shè)計的實驗就能夠比較完美。2.以物理教學(xué)法的教學(xué)原則和不斷更新的教學(xué)思想指導(dǎo)實驗教學(xué)的設(shè)計這一點在設(shè)計演示過程和學(xué)生實驗指導(dǎo)書時尤為重要。例如，應(yīng)該如何使學(xué)生易于接受實驗的思想方法；如何由表及里層層深入地進行實驗；如何從實驗操作和一切感官所獲得的趕心感性認識，引導(dǎo)學(xué)生通過思考抽象得到物理概念的本質(zhì)涵義；如何從所研究的物理過程中各物理量的關(guān)系，推理概括得到物理規(guī)律；著意在哪些環(huán)節(jié)啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生的思維活動、培養(yǎng)實驗操作技能和創(chuàng)造能力等，都需要我們學(xué)習(xí)和應(yīng)用教育心理學(xué)、物理學(xué)發(fā)展史、教學(xué)法、創(chuàng)造學(xué)等，以不斷更新自己的教育思想、改革教學(xué)方法，根據(jù)學(xué)生的認識水平和認識規(guī)律，按造教學(xué)目的來設(shè)計實驗裝置，設(shè)計好演示過程或?qū)W生實驗指導(dǎo)書。3.用新的科學(xué)技術(shù)知識指導(dǎo)實驗教學(xué)設(shè)計當前我們正處于科學(xué)技術(shù)日新月異、突飛猛進的時代，電子技術(shù)、電腦的應(yīng)用日益廣泛，為各個領(lǐng)域提供了很好的革新手段，因此我們也需要學(xué)習(xí)有關(guān)的應(yīng)用技術(shù)知識，改革和創(chuàng)新物理實驗教學(xué)手段，提高物理實驗教學(xué)效率。實驗教學(xué)設(shè)計應(yīng)注意的問題1.演示實驗教學(xué)的設(shè)計（1）選擇宜于作演示的物理實驗。一般書說來，定性的實驗或無需精確讀數(shù)測量的實驗、測量數(shù)據(jù)較少或各物理量之間有比較簡單關(guān)系的實驗、現(xiàn)象比較明顯或容易引起學(xué)生興趣和調(diào)動學(xué)生積極性的實驗，是比較適宜作為演示實驗的。這是因為考慮到課堂上可以利用的是有限的，學(xué)生觀察實驗也受到限制，例如視線角度不同、遠近不同等，一般演示用儀器的測量精度都較差，刻度也比較粗糙等。（2）著重考慮發(fā)揮演示實驗對學(xué)生的示范作用。目前不少教師為了更好地培養(yǎng)學(xué)生的實驗技能和獨立研究物理問題的能力，把較多的演示實驗改為學(xué)生實驗，這就更突出地要求充分發(fā)揮好演示實驗的示范作用。關(guān)鍵在于設(shè)計好演示過程中的啟發(fā)、引導(dǎo)。例如，使學(xué)生明確實驗?zāi)康?、原理相?yīng)的思想方法、步驟；如何控制物理條件，使其能出現(xiàn)該實驗所需的物理現(xiàn)象；在什么條件下測量哪些物理量；選擇怎樣的測量手段，數(shù)據(jù)記錄表格設(shè)計等。在演示過程中必須嚴格地按儀器操作規(guī)范使用儀器，指導(dǎo)學(xué)生利用相應(yīng)的感官獲得感性的認識。在演示后啟發(fā)學(xué)生思考，引導(dǎo)學(xué)生分析現(xiàn)象、處理數(shù)據(jù)、作出實驗結(jié)論、進行誤差及其原因分析等，并摘其重點做好示范。(3)演示實驗要特別注意直觀性。物理實驗是測量的科學(xué)，所有的量具和測量儀器都是把各種量轉(zhuǎn)化為人們感官所能直接感覺和鑒別的信息（包括視覺、聽覺、嗅覺、味覺、觸覺等，其中視覺尤為重要）。例如，電流強度的大小，是通過磁電式儀表轉(zhuǎn)化為指針偏轉(zhuǎn)角的大小（當然還必須制定出大家公認的基準，而所有的測量都是與相應(yīng)的基準作比較的）。所謂直觀就是上述的“轉(zhuǎn)化”的原理，應(yīng)該是學(xué)生所熟悉的或易于為學(xué)生所理解的，或是學(xué)生已具有認識這一原理的知識基礎(chǔ)的，應(yīng)該有盡可能簡單測量儀器或量具，有最簡單的測試手續(xù)，有最簡明的實驗過程。根據(jù)上述對“直觀”的理解，對高中學(xué)生來說，使用磁電式儀表來測量電流、電壓，比之使用數(shù)字式儀表更顯得直觀，因為高中學(xué)生對于磁電式儀表的原理比數(shù)據(jù)式儀表的要清晰明了得多。(4)演示實驗應(yīng)充分重視可見度。“可見度”是泛指實驗裝置、實驗過程中出現(xiàn)的物理現(xiàn)象，都能引起每個學(xué)生相應(yīng)的感官有清晰的感覺。例如，實驗裝置的結(jié)構(gòu)、線條、圖形、儀表指針和刻度；伴隨物理現(xiàn)象出現(xiàn)的聲、光、氣味等務(wù)必使每個學(xué)生都能感覺到，如電學(xué)示教板，應(yīng)把導(dǎo)線連接展示清楚，線路簡單的可固定于豎放的板面上，或在板后接線，而把完整的電路清晰地畫在板面上；如果儀器不便裝在豎放的板面上就應(yīng)使用較粗的有鮮艷顏色的單支硬導(dǎo)線來作連接，并使之分布于空間中，從正面看過去互不重合，就能使學(xué)生看清楚每根導(dǎo)線的來龍去脈，對實驗裝置就有特別明朗的清晰感。我曾經(jīng)遇到過有幾位座位較后的學(xué)生，用望遠鏡來觀察我做的演示實驗，這是對我做的演示實驗“可見度”的一個諷刺也充分反映學(xué)生要求看清楚演示實驗出現(xiàn)的物理現(xiàn)象的心理和珍惜每個演示實驗的精神。2.學(xué)生實驗教學(xué)的設(shè)計(1)定量性較強的、需要作精確測量的、測量次數(shù)較多的實驗，或原來的某些演示實驗，宜作為學(xué)生實驗。一是學(xué)生實驗儀器的刻度比演示儀器好，學(xué)生宜于得到比較準確的數(shù)據(jù)；二是由學(xué)生親自控制進行實驗，在什么條件下得到哪些數(shù)據(jù)，在什么條件下某些量之間是怎樣相互影響、依存和制約的，自身親歷其境，宜于深刻理解物理概念的物理意義或物理規(guī)律的適用條件；三是學(xué)生有較多的操作訓(xùn)練機會，有利于培養(yǎng)學(xué)生實驗的技能技巧。(2)學(xué)生實驗指導(dǎo)書應(yīng)寫清楚實驗?zāi)康?、原理、裝置、方法和步驟，給出分析處理數(shù)據(jù)的方法和要求，提出做完實驗后值得思考的問題或?qū)嶒灥囊恍U展。如果實驗中用到學(xué)生未使用過的器材，或是已使用過但屬于不同用途或?qū)x器擴展使用等，都要對學(xué)生交待清楚，或提供它的說明書。對于高中學(xué)生，以上內(nèi)容在實驗指導(dǎo)書中不必分開欄目來寫，但要求學(xué)生在預(yù)習(xí)時能按這些欄目寫出實驗報告初稿，其中還應(yīng)有學(xué)生自己設(shè)計的實驗數(shù)據(jù)記錄表格，在學(xué)生對整個實驗有全面的理解、心中有數(shù)的情況下，才能主動地進行實驗。(3)學(xué)生實驗裝置宜給出元器件發(fā)、儀器，由學(xué)生本人組裝成實驗裝置，而盡可能不用已按實驗要求組裝成套的教具。在中學(xué)階段應(yīng)該創(chuàng)造更多的機會讓學(xué)生以腦指揮手，得到手腦并用的正確訓(xùn)練，不宜包辦代替。那些惟恐學(xué)生組裝不了，惟恐他完成不了實驗，都替他把裝置裝好，甚至做成一個整體的儀器，只需他扳幾次開關(guān)，讀幾個數(shù)據(jù)就做完實驗的做法實際上是誤了學(xué)生，切不可取。實驗裝置、教具的設(shè)計、改革和創(chuàng)新1.教具就要突出“教”的特點，他有別于生活用品、生產(chǎn)工具。例如，做個電話機原理說明器的教具，只把常用的電話機的話筒和受話器拆出來，接了線還不夠，因為還有話筒和受話器的原理要說明，所以話筒和受話器的外殼應(yīng)該是透明的。讓學(xué)生看清楚它的構(gòu)造才能達到這個“教”的目的。2.優(yōu)先考慮使用基本的通用儀器、器材來組裝實驗裝置，以充分發(fā)揮現(xiàn)有儀器、器材的作用，增加學(xué)生對各種儀器的使用次數(shù)，從而更熟悉它們的操作和培養(yǎng)創(chuàng)造性地使用儀器、器材的能力。例如，應(yīng)用音頻發(fā)生器和電磁打點計時器可做成水波實驗（如波的干涉、衍射等）中的可調(diào)頻