物理学史对中学物理教育的重要作用.doc

论 文

物理学史对初中物理教育的重要作用

杨建华

物理学史对初中物理教育的重要作用

摘要：
物理学史是研究物理学发展历史的科学，它不仅真正地记载了物理科学形成发展的历程，而且解释与分析了历程的形成背景与规律，不仅包含物理科学知识体系逐渐成熟发展的过程，也包含科学家们的探索、追求真理的事实与故事，包含着丰富的“教书育人”因素。在物理教学中渗透物理学史，以其学科内容的特点以及所具有的丰富的教育因素，不但可以培养学生好的科学态度，而且可以培养学生创造能力，同时还可以培养学生正确的科学思想和方法。在素质教育中发挥“教书育人”的独特功能，使学生的科学素质得到全面的培养，效果显著
关键字：物理教学 物理学史 素质教育
正文：
把物理学史引入物理教学正越来越成为国际上物理教学改革的引人注目的课题。物理教育工作者日益深刻地认识到物理学史对提高物理教育水平的重要作用。在向素质教育转轨的今天，探索通过引入物理学史，对学生进行正确的理论思维和研究方法等方面的教育，帮助学生形成辩证唯物主义世界观基础，尤其必要
物理学史教育是通过传授物理学史方面的知识，培养学生科学意识、科学精神及科学方法等多方面品质的过程。物理学史教育是中学物理教学中的重要部分，尤其在当前大力推进素质教育，进而对发展中学生综合素质提出了更高的要求，物理学史的教育成功则更加明显。因此，在高中物理教学中引入物理学史教育具有非常重要的意义。诚然，中学物理教学中不可能进行完整的学史教育，只有从中选取很少部分内容。尽管如此，它仍具有多方面的教育功能，主要有以下几个方面：
1． 体会物理方法 开阔物理思路
通过知识教育渗透物理方法教育固然重要。但是正像每一种物理方法都是其局限性样，这种进行物理方法教育的方法也存在着不足。中学物理的绝大多数知识是已经建立起严密逻辑体系的经典物理学知识，教材无论如何刻意组织内容和教师无论怎样注意渗透方法，绝大多数情况下也只能涉及逻辑的方法，对于知觉、灵感、信念等非逻辑色彩的但具有创造性的思维方式很难涉及到，而且考虑到教学效率问题，对于经典物理学的内容，我们有可能也有必要尽可能地简化知识的教学过程。这样，知识的教学过程就很难充分反映出方法的各个侧面。比如说我们通过洛伦兹力的教学传授假说方法，教学过程中很难将假说需要根据实验结果不断地修正和完善，最后发展为理论的特点反映出来。对于这一问题我们可以求助于历史教学来解决。这里所说的“历史教学”并不是让学生把物理学史当作一门课程来学习，而是指给学生开设历史讲座，在教材中插入有关历史的阅读材料等，重点在于分析一些重要概念、规律、假说、模型的形成和发展过程。
物理教学是教学双方通过各种教学手段相互促进、制约的一个特殊过程。如同其他学科一样，凡一个公式的导出、一个定律或定理的建立，及至每道习题的分析演算，都有它固定的逻辑思维过程和数学推演程序。我们现在当作物理教本上的内容是前人长期探索研究的结晶。随着科学发展和人类进步，对物理教科书基础知识的表诉方法和思想方法也愈益显现出其先进性、适用性和强烈的时代感。根据教材编排特点，分单元讲解分析其发展史不仅有助于学生了解各概念、定理、定律的来龙去脉和科学知识的运动过程，而且有助于学生按已有的形式和体系来理解和把握物理知识，从而逐步掌握正确的科学思维方法。例如，在讲到“力”的概念时，从古希腊的亚里士多德到伽利略、牛顿，循着为人的研究历程，从而加深学生对力的概念的理解；在讲“电磁感应”的时候，以奥斯特发现电流的磁效应为线索，向学生介绍人类对磁及电和磁关系的认识过程，通过讲解安培、法拉弟、等人在揭示电磁关系工作中的艰辛努力和所取得的成果，使学生在有了对电磁发展总体认识的基础上加深对教材的理解和对左、右手定则、法拉第电磁感应、等关键点的把握。
物理学史上可用以体会物理方法开阔学生物理思路和扩大知识视野的例子是举不胜举的。依据同一目的，我们对物理学史上曾经产生过的一些有意义的设想和悬而未决的重要课题也有向学生大体介绍的必要。如陈景润攻歌德巴赫猜想的雄心壮志就萌生于中学时代一位高明的数学教师在讲课中提及的“额外”一言。在物理学史中，向这样的问题也是不乏其例的。
2． 调动学生的非智力因素，提高教学效果
目前中学物理教学改革的关键就是在教学过程中最大限度地调动学生学习的主动性和积极性，使他们接受知识的被动地位转变为自己发现和获取知识的主动地位。教学过程是师生共同活动的过程，教学活动的本质就是教师通过合理的方式把以教材为主体的知识传授给学生并达到培养学生能力、发展学生智力的目的。在智力水平相近的情况下，非智力因素对学习起着决定性的作用。只有当学生产生浓厚的兴趣和强烈的情感时，才能对物理这门学科产生亲切感和广泛的好奇心，才能产生持之以恒的巨大的驱动力，其智力因素才能得到充分发挥。因此，激发学生的学习兴趣，养成爱学习物理的习惯，对发展学生的智力和能力产生定向推动和激励作用，从而提高学习效率。
学生的兴趣不是天赋，青少年时期受环境（家庭、社会、学校）影响很大，尤其受到老师影响最深。这就要求我们在教学中不仅要把日常生活、生产劳动中发生的现象、问题与教材紧密联系起来，使学生认识到学习物理的现实意义；还须把历史引入教学中，把科学理论的建立、科学发现的过程、科技发明对人类社会发展的贡献用生动事例展示给学生。学生有好奇心理，他们对科学家刻苦自学、潜心探究的轶事倍感兴趣。诸如，伽利略在教堂里面对摆动的吊灯注目凝视；牛顿由苹果落地联想到万有引力；阿基米德在澡堂中顿捂浮体规律；爱迪生坐在鸡窝里“孵蛋”等等不胫而走的故事，即使教师不作介绍，学生们也是略知一二的，我们在教学中未尝不可以运用类似的史料来让科学家“现身说法”，以在物理现象与学生的学习兴趣之间连通一根思维的导线。比如：在讲述磁现象时，我们就可用孩提时代的爱因斯坦在看过父亲拿来的一只罗盘后，便唤起他自幼即欲探索自然奥秘的兴趣，以之诱导学生透过物理现象寻求其本质规律。又如，1820年奥斯特所做的著名的电流磁效应实验，在过去很长一段时间内被误传为一次“偶然的机遇”，其实这正是奥斯特在统一自然力思想的启迪下孜孜以求的必然结果。若无浓厚的兴趣和坚强的毅力是难以成功的，此例同样能给予学生以深刻的启发和教益。这种寓史于教、史教相融、启而后发的教学方法显然是应当加以提倡的。
3． 科学态度的培养
科学态度是现代公民必备的基本素养，是健全个性的重要组成部分，对学生将来参加社会生活具有很重要的意义。
培养学生的科学态度，要依据态度形成的规律，注意结合学校培养目标、课程目标与内容特点以及学生的实际情况选择适当的方法来进行。教师在日常的教学中，结合知识教学介绍物理学家的有关事迹，让他们知道科学态度无论对于科学家自身能否取得科学成就，还是科学事业的发展，都具有重要的意义。要使学生明确认识到科学的概念和原理都是建立在实践基础之上的，科学家在观察、实验时，必须以实事求是、认真细致的态度对待，任何模型、假说、猜想都必须经受事实检验。科学家的任何一个发明、创造以及他们所做出的贡献，既体现了他们批判地继承了前人的科学研究成果的继承精神，又体现了他们大胆创新、勇于探索、坚持实践、刻苦钻研、精益求精的科学精神和事实求是的科学态度。
如法拉第历经10年的反复实验最终发现了电磁感应定律；我们熟悉的爱迪生是从一个只读过3个月小学的失学者成长为世界发明大王的，后人曾评价爱迪生成功的基础是百分之一的灵感加上百分之九十九的汗水，是努力奋斗、坚持不懈的结果。因为严谨的科学态度是成功决定因素。
4． 激发情感 创造才能
情感指的是人的内在体验，学生的喜怒哀乐爱恨等都在不同程度上影响着创造力。积极的创造情感是学生创造未来的力量。爱因斯坦曾经说过：“提出一个问题往往比解决一个问题更重要，提出的新问题、新可能，从新的角度去看旧的问题，却需要有创造性的想象力，而且标志着科学的真正进步。”物理教学中创造欲的激发，使学生产生“我为什么就不行呢？”“我为什么就不能把事情做好呢？”等诸多为什么，我们的教学就会产生一种新的效果，同时也就可以鞭策学生做出超一般的成绩来。
才能就是知识和能力。要形成创造才能，学生需要吸收更多的知识信息，而且掌握的知识愈多，产生新的创造构想的可能性就愈大，成功的概率就愈大。现代科学技术不仅空前发展，而且不断进行大分化、大综合，要获得创造性成就，仅靠书本上有限的或局部性的知识是远远不够的，因此，在教学中教师可把前人学习的经验、物理学精华乃至他们发现问题、解决问题的精神教授给当代青少年，让他们在踏进物理学领域时有捷径可走，不让其在狭隘范围内学习，不漫无目的地涉猎，而是把别处闪光的东西“移植”到物理教学中去，研究物理，发展物理。
物理学史上有这样的一段记载：丹麦天文学家第谷虽然已看出托勒密和哥白尼学说的共同点都以观察积累的行星位置为依据及其数据的不精确，并且他自己持之以恒地对行星运动进行了三十年之久的长期观察，积累了大量的第一手感性材料，但是他长于感性认识，短于理性思维，更受地心说的羁绊，因而未能最后揭开行星运动规律所笼罩的一层面纱。当第谷的这些耗尽毕生心血的成果落在他那个善于理性思维的学生开普勒之手时，扬长避短，感性认识和理性思维珠联璧合，最终他揭示了行星运动的本质——发现行星运动三定律。无怪爱因斯坦要作出如此深刻的断论：“开普勒的惊人成就，是证实下面这条真理的一个特别美好的例子，这条真理是：知识不能单从经验中得出，而只能从理智的发明同观察到的事实两者的比较中得出。”
5． 提高道德修养
在推进素质教育中，加强思想品德教育是一项重要任务，因此，品德教育应渗透到各科教学中。在物理教学过程中，由于众多物理学史料中有很多品德教育素材，将品德教育与知识教育有机结合，能够更好地发挥物理学史的思想品德教育功能。
在物理学发展史中，许多科学家为人类的利益作出了无私的奉献：诺贝尔、卡文迪许终身未婚；为“上帝之火”——雷电的研究，富兰克林多次被击昏；居里夫人忍受清贫之苦，丧夫之痛，在探索道路上所表现出百折不挠的毅力等等，这些科学家的故事对学生有特殊的感染力，教学效果非常明显。
物理学史还有助于对学生进行爱国主义教育。我国是世界四大文明古国之一，在物理学的理论和实践上有着辉煌的成就。例如，在理论著作方面，《墨经》中对力学、光学的论述；《天工开物》中关于简单机械的记述；《梦溪笔谈》对磁角的论述；《论衡》中关于简单电现象的记述；《考工记》中关于工程技术、声音传播的记载等在当时都是遥遥领先于世界各国。在实用技术方面，更是举不胜举。众所周知的四大发明；周代已用圭表来确定季节，用漏刻来记时；春秋战国时期随着冶制铁手工业的兴起和铁制工具的使用，简单机械的制造技术已有所发展；秦汉时期，东汉的张衡设计制造了漏水转浑天仪、地动仪等。教学中结合教材内容，介绍我国在物理学方面对世界的杰出贡献，可以使学生了解祖国古代灿烂文化，激发他们的民族自尊心、自豪感和爱国热情，有助于树立为振兴中华奋发的志向。

物理学是一门以实验为基础的自然科学，它有着系统而严谨的理论体系。如果物理知识是一次能源，那么物理史则是二次能源。换言之，物理学给人以知识，物理学史则给人以智慧。中学物理教育的任务主要是传授物理知识和技能，培养学生自己学习、自己发现问题与独创性解决问题的能力为主。物理学史教育在教学过程中的角色是起到辅助作用，能很好的帮助教师调动课堂气氛，使之达到更好的教学效果，但它不是教学的全部，也不是教学的重点。故教师在利用物理学史教学时要权衡教学的主次，在适当的场合让学生知道那些受人钦佩的伟大物理学家们那种刻苦钻研、勤于思考与实践的感人毅力，勇于探索、又善于探索的超人本领，以及实事求是、严肃认真细致的科学情操和热爱祖国、愿为人类的科学事业献身的高贵品质等到底是如何形成的。通过研究物理学家的科学思想、言行、科研成果等，挖掘出所蕴涵的科学智慧！