郭建福

(內(nèi)蒙古師范大學(xué)科技史研究院 內(nèi)蒙古 呼和浩特 010022)

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物理學(xué)史與教育

中學(xué)物理教學(xué)引入物理學(xué)史的思考與實(shí)踐*

郭建福

(內(nèi)蒙古師范大學(xué)科技史研究院 內(nèi)蒙古 呼和浩特 010022)

物理學(xué)史與物理教學(xué)結(jié)合是國(guó)內(nèi)外基礎(chǔ)教育改革的一項(xiàng)重要課題.在物理課堂教學(xué)中適當(dāng)引入物理學(xué)史可以起到重要作用.它啟迪了學(xué)生的思維，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，開拓了學(xué)生視野；幫助學(xué)生深入了解和消化課堂中所傳授的新知識(shí)；可對(duì)學(xué)生進(jìn)行潛移默化的情感、態(tài)度、價(jià)值觀教育.

物理教學(xué) 物理學(xué)史 求知欲 創(chuàng)新素質(zhì)

在實(shí)現(xiàn)物理教學(xué)的素質(zhì)教育目標(biāo)中，物理學(xué)史有著重要的作用.物理學(xué)史有助于學(xué)生更全面了解物理學(xué)家的生平，由此更能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，使學(xué)生從中學(xué)習(xí)到嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度、科學(xué)的思維方法，養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，使學(xué)生的被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)化為主動(dòng)學(xué)習(xí)成為可能.

1 用物理學(xué)史導(dǎo)入新課 激發(fā)學(xué)習(xí)興趣和求知欲

錢三強(qiáng)先生說，“物理學(xué)發(fā)展史是一塊蘊(yùn)藏著巨大精神財(cái)富的寶地，這塊寶地很值得我們?nèi)ラ_墾，這些精神財(cái)富很值得我們?nèi)グl(fā)掘.”

愛因斯坦也曾說過“興趣是最好的老師”，引入物理學(xué)史從某種程度上可以增強(qiáng)學(xué)生對(duì)物理學(xué)的興趣.在一節(jié)課的開始就引入物理學(xué)史，可以很快地把學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性調(diào)動(dòng)起來，吸引學(xué)生的注意力，從而會(huì)認(rèn)真聽講.

例如，結(jié)合“單擺”一節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，教師可以向?qū)W生介紹古代有關(guān)時(shí)間的測(cè)量及擺鐘發(fā)明的過程.早在遠(yuǎn)古時(shí)代，人們便學(xué)會(huì)了根據(jù)天文變化計(jì)算較長(zhǎng)的時(shí)間間隔，對(duì)于比日更短的時(shí)間單位，人們不得不用某些不精確的辦法.在中世紀(jì)，機(jī)械鐘開始進(jìn)入人們的生活，表盤上的指針是靠懸掛重物控制的齒輪來帶動(dòng)的，重物會(huì)使齒輪轉(zhuǎn)動(dòng).但是，必須有一種十分恒定的運(yùn)動(dòng)，才能調(diào)節(jié)齒輪有規(guī)律地運(yùn)轉(zhuǎn).荷蘭科學(xué)家惠更斯敏銳地想到伽利略青年時(shí)代所發(fā)現(xiàn)的單擺運(yùn)動(dòng)的“等時(shí)性”，通過自己的反復(fù)構(gòu)思和實(shí)驗(yàn)，發(fā)明了帶擺的鐘，成了人類測(cè)量時(shí)間的第一部精確儀器，科學(xué)實(shí)驗(yàn)為人類帶來意想不到的好處.

2 物理學(xué)史引入物理教學(xué)可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新素質(zhì)

物理教學(xué)的基本任務(wù)中，很重要的一點(diǎn)是發(fā)展學(xué)生獨(dú)立思考的能力和懷疑精神.科學(xué)史上的大量事例表明，不囿于傳統(tǒng)理論和觀念，不迷信權(quán)威和書本，是科學(xué)創(chuàng)造的思想前提.在科學(xué)本身的矛盾已經(jīng)顯現(xiàn)出來時(shí)，誰能首先同束縛科學(xué)發(fā)展的傳統(tǒng)觀念決裂，勇于提出新思想、新見解，誰就可能搶占到科學(xué)發(fā)展的前沿陣地，做出突破性的發(fā)現(xiàn).正是楊振寧和李政道敏銳地審察了從未被人懷疑過的宇稱守恒定律的適用范圍，大膽提出了弱相互作用中宇稱不守恒的假說，從而導(dǎo)致了物理學(xué)理論的一個(gè)突破性進(jìn)展.批判的頭腦、懷疑的精神，是打開未知科學(xué)大門的鑰匙，也是一個(gè)人創(chuàng)新素質(zhì)的基本表現(xiàn).

講自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí)，介紹伽利略用歸謬法駁斥亞里士多德“重的物體比輕的物體落得快”；在講授牛頓第一定律時(shí)，介紹伽利略想象的一個(gè)理想實(shí)驗(yàn).學(xué)習(xí)物理學(xué)史，正是一種創(chuàng)新素質(zhì)的訓(xùn)練，通過人類揭開自然界之謎和艱難的探索歷程，物理大師們用有效的方法，一步一步地掀開遮蔽真理的帷幕，那種科學(xué)創(chuàng)造的震撼與激動(dòng)，使學(xué)生從身臨其境的參與感中，獲得科學(xué)方法.這不僅幫助學(xué)生拓寬視野，培養(yǎng)良好的創(chuàng)新思維，同時(shí)也使學(xué)生認(rèn)識(shí)到物理學(xué)是處在不斷發(fā)展不斷更新的永恒的流動(dòng)中，避免了對(duì)知識(shí)僵化的絕對(duì)化的理解，使他們逐漸學(xué)會(huì)以歷史的、辯證的觀點(diǎn)來分析問題、看待事物，提高他們進(jìn)行科學(xué)探索的能力和推動(dòng)科學(xué)發(fā)展的信心.

3 物理學(xué)史有助于促進(jìn)對(duì)學(xué)生優(yōu)良情感和非智力因素的形成

將物理學(xué)史滲入物理教學(xué),處理恰當(dāng)可以把思想教育寓于知識(shí)教學(xué)之中.物理學(xué)史上，科學(xué)家探索物理規(guī)律時(shí)一絲不茍的治學(xué)精神，持之以恒、不怕失敗的奮斗精神，善于繼承、敢于突破、勇于創(chuàng)新的進(jìn)取精神，實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，團(tuán)結(jié)協(xié)作的集體觀念等等，這些都是對(duì)學(xué)生進(jìn)行情感態(tài)度價(jià)值觀培養(yǎng)的重要材料!例如：開普勒對(duì)成千上萬個(gè)經(jīng)過幾十年天文觀察所得的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算和理論分析，通過長(zhǎng)期探索，發(fā)現(xiàn)橢圓軌道定律以及開普勒三定律，從而引起天文學(xué)的巨大革新；盧瑟福和他的助手在粒子散射實(shí)驗(yàn)中，僅發(fā)現(xiàn)八千分之一的粒子產(chǎn)生大角度偏轉(zhuǎn)而不忽視，從而揭示了原子的核式結(jié)構(gòu)!這些生動(dòng)的故事和鮮活的人物都深深打動(dòng)了學(xué)生.著名的物理學(xué)家大多數(shù)都是意志堅(jiān)定，有著高尚品德情操及人生觀的人，他們的言行意志對(duì)學(xué)生非智力因素的培養(yǎng)將起到積極作用.實(shí)踐證明，介紹他們的求學(xué)成長(zhǎng)經(jīng)歷，能引起學(xué)生強(qiáng)烈的共鳴和思索，有助于幫助學(xué)生樹立追求真理的科學(xué)理想和樹立正確的人生觀、價(jià)值觀.

4 讓學(xué)生開拓眼界 了解過去 探知未來

中學(xué)課本的物理內(nèi)容與物理學(xué)史的聯(lián)系相當(dāng)密切，只要我們能積極地進(jìn)行探索，充分運(yùn)用物理學(xué)史知識(shí)，不僅可以使學(xué)生大開眼界，還可以使物理教學(xué)過程成為一個(gè)生動(dòng)、活潑的過程，從而使學(xué)生在接受物理知識(shí)中，能由被動(dòng)到主動(dòng)，由消極到積極，起到事半功倍的作用，因此把物理學(xué)史滲透到物理教學(xué)中，能夠?qū)χ袑W(xué)物理教師完成物理教學(xué)任務(wù)起到非常積極重要的作用.

人類的前進(jìn)與科技的發(fā)展是離不開的，科技的發(fā)展又牽涉各門學(xué)科的發(fā)展，其中包括物理學(xué)的發(fā)展，而任何一門學(xué)科都是處在不斷發(fā)展前進(jìn)的狀態(tài)中.講解物理學(xué)史，不能認(rèn)為歷史就是過去，而也包括它的現(xiàn)在和未來，所以不僅要將過去告知學(xué)生，適當(dāng)?shù)亟榻B前沿科學(xué)的發(fā)展動(dòng)態(tài)也是有必要的.例如在講共振時(shí)，筆者以前總是舉學(xué)生熟知的故事，拿破侖在一次行軍過橋時(shí)，橋因共振而斷裂，學(xué)生在這個(gè)古老遙遠(yuǎn)而又平淡的例子興味索然，而后來筆者改向?qū)W生講一個(gè)小故事：一向平靜的深圳市殯儀館五層宿舍大樓，近來常常無端出現(xiàn)莫名的振動(dòng)，有人說是地震，但附近居民都無感覺；也有人說是樓里的人對(duì)不起死者，現(xiàn)在鬼來報(bào)應(yīng)，于是許多人逃離了這座大樓.后來，廈門大學(xué)一位物理學(xué)教授揭開了謎底，原來是附近一家新建工廠機(jī)械的震動(dòng)引起了樓的共振.這個(gè)例子就是現(xiàn)在發(fā)生的事情，非常貼近生活，學(xué)生的注意力一下子集中起來，共振原理也就輕而易舉地掌握了.

總之，物理教學(xué)中引入物理學(xué)史，從教育學(xué)上講，對(duì)于幫助學(xué)生理解科學(xué)的本質(zhì)、物理概念和定律，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力及學(xué)習(xí)、研究物理學(xué)的興趣、信心和科學(xué)精神等有很重要的教育價(jià)值，而且物理學(xué)史的需求調(diào)查表明物理教學(xué)中引入物理學(xué)史符合學(xué)生的愿望.以邏輯方法為主的傳統(tǒng)教學(xué)模式已越來越不適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展對(duì)教育提出的要求，物理教學(xué)中引入物理學(xué)史作為改革物理教育的一種手段正受到國(guó)內(nèi)外物理教育工作者、物理學(xué)史工作者等越來越廣泛的重視.

1 侯新杰.類比方法在物理學(xué)研究中的作用.河南師范大學(xué)學(xué)報(bào)(教育科學(xué)版)，1999(4)

2 王全，母小勇.物理文化與物理教育.學(xué)科教育，2002(3)

3 郭世榮.吳文俊院士與我國(guó)高校數(shù)學(xué)史研究.內(nèi)蒙古師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)漢文版)，2009(5)

4 周國(guó)強(qiáng).物理學(xué)史與中學(xué)物理教學(xué).物理教學(xué)探討，1994(10)

5 魏冰.科學(xué)史、科學(xué)哲學(xué)和科學(xué)教學(xué).比較教育研究，1999(3)

6 郭建福.結(jié)合學(xué)生心理 提升物理教學(xué).中學(xué)物理，2014(6)

*山東省教育科學(xué)規(guī)劃校本研究專項(xiàng)課題(城鎮(zhèn)初中教師專業(yè)發(fā)展與學(xué)校特色發(fā)展研究).

郭建福(1974- )，男，在讀博士，中教一級(jí)，主要從事中學(xué)物理教學(xué)和物理學(xué)史研究.

2015-10-18)