物理學(xué)史與科學(xué)探究的關(guān)系

劉雷雷

摘 要： 本文分析了物理學(xué)史和科學(xué)探究在物理教學(xué)中的作用及兩者之間的關(guān)系，認(rèn)為從物理學(xué)史角度進(jìn)行科學(xué)探究能夠達(dá)到更好的教學(xué)效果，并以“牛頓第一定律”為例進(jìn)行分析研究。

關(guān)鍵詞： 科學(xué)探究 物理學(xué)史 牛頓第一定律

一、教學(xué)中的科學(xué)探究

自從2001年基礎(chǔ)教育新課程改革以來，學(xué)生的終身學(xué)習(xí)興趣、科學(xué)探究能力、創(chuàng)新意識(shí)和科學(xué)精神培養(yǎng)受到廣泛重視。但就其精神實(shí)質(zhì)而言，它吸收了杜威的“從做中學(xué)”的教育思想和布魯納的“發(fā)現(xiàn)法”理論的精華，如強(qiáng)調(diào)學(xué)生在類似于科學(xué)發(fā)現(xiàn)的教學(xué)過程中，讓學(xué)生親自動(dòng)手參與發(fā)現(xiàn)的過程，注重在體驗(yàn)中學(xué)習(xí)，從而提高其實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，適應(yīng)未來生活的需要。2011年新義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)把“科學(xué)探究”作為課程內(nèi)容，明確指出“科學(xué)探究是學(xué)生學(xué)習(xí)的目標(biāo)又是重要的教學(xué)方式”。各版本教科書都不同程度地涉及此內(nèi)容，滬科版直接以“科學(xué)探究”作為章節(jié)題目。如滬科版八年級(jí)全一冊(cè)總共十一章，除了第一、九、十一章外，剩下每章都有一節(jié)以科學(xué)探究為題，且都是按照提出問題、猜想與假設(shè)、制訂計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行試驗(yàn)與搜集證據(jù)、分析與論證、評(píng)估、交流與合作的步驟完成。各地教研都是圍繞科學(xué)探究展開，從一線教師到教研員都把“科學(xué)探究能力”作為一節(jié)課考評(píng)的重要依據(jù)，以致出現(xiàn)教師上課為了探究而探究，如科學(xué)探究杠桿平衡條件，老師就生硬地“引導(dǎo)”學(xué)生猜想杠桿平衡條件是；甚至假裝探究，如科學(xué)探究滑輪組機(jī)械效率，就有老師先給出繩子自由端移動(dòng)距離s與物體上升高度h之間的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)時(shí)讓學(xué)生先測(cè)出h再假裝測(cè)出s而實(shí)際根據(jù)二者關(guān)系直接填表格。

二、物理學(xué)史在教學(xué)中的作用

在《課標(biāo)》知識(shí)與技能目標(biāo)中提出“了解物理學(xué)及其相關(guān)技術(shù)發(fā)展的大致歷程，知道物理學(xué)不僅含有物理知識(shí)，而且含有科學(xué)研究的過程與方法、科學(xué)態(tài)度與科學(xué)精神”。過程與方法目標(biāo)中提出“通過學(xué)習(xí)物理知識(shí)，提高分析問題與解決問題的能力，養(yǎng)成自學(xué)能力，學(xué)習(xí)物理學(xué)家在科學(xué)探索中的研究方法，并能在解決問題中嘗試應(yīng)用科學(xué)研究方法”，這些目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)離不開物理學(xué)史的教學(xué)。

三、物理學(xué)史與科學(xué)探究

現(xiàn)在的科學(xué)探究大多偏離了它的本意，過度強(qiáng)調(diào)反而束縛了老師的教學(xué)，將物理學(xué)史與科學(xué)探究相結(jié)合讓學(xué)生經(jīng)歷與科學(xué)工作者相似的探究過程，主動(dòng)獲取物理知識(shí)與技能，領(lǐng)悟科學(xué)探究方法，發(fā)展科學(xué)探究能力，體驗(yàn)科學(xué)探究的樂趣，培養(yǎng)實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和敢于創(chuàng)新的探索精神，這無疑是較好的教學(xué)方法。

四、牛頓第一定律教學(xué)研究

上海科技出版社出版的《義務(wù)教育教科書.物理》八年級(jí)“科學(xué)探究：牛頓第一定律”，標(biāo)題是以科學(xué)探究呈現(xiàn)，教材首先是從人們生活中常見的現(xiàn)象如箱子一就動(dòng)，不推不動(dòng)開始，學(xué)生根據(jù)直觀現(xiàn)象得出結(jié)論：力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因。接著給出亞里士多德的觀點(diǎn)，并指出這個(gè)錯(cuò)誤觀點(diǎn)維持了2000多年，直到300多年前伽利略才通過實(shí)驗(yàn)的方法揭示了事物的本質(zhì)，認(rèn)為運(yùn)動(dòng)的物體在不受力的情況下沿一條直線速度不變的永遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去。其中的理想斜面實(shí)驗(yàn)通過信息窗給出。最后牛頓進(jìn)一步總結(jié)前人觀點(diǎn)給出牛頓第一定律。教材中未介紹笛卡爾等人。

一些教師為了直擊考點(diǎn)提高效率往往讓學(xué)生自己閱讀這些內(nèi)容，有的甚至直接說這個(gè)中考不考不要花時(shí)間。但這節(jié)內(nèi)容如果不把物理學(xué)史內(nèi)容詳細(xì)介紹清楚就會(huì)讓學(xué)生產(chǎn)生如下誤區(qū)：亞里士多德真笨，這么簡單的東西都不會(huì)；牛頓撿了大便宜，隨便總結(jié)下就出名了；我真是生不逢時(shí)，不然這就被我發(fā)現(xiàn)了；看來物理學(xué)家也沒什么了不起。

由此可見，這節(jié)物理學(xué)史的作用相當(dāng)關(guān)鍵，教學(xué)中可以采用如下方式：

先結(jié)合當(dāng)時(shí)的歷史文化背景介紹亞里士多德為什么沒找到正確答案，讓學(xué)生理解這是歷史的局限性，再分析伽利略怎樣找到正確答案，這里帶領(lǐng)學(xué)生重過一遍伽利略的理想斜面實(shí)驗(yàn)，體驗(yàn)探究過程，學(xué)習(xí)物理學(xué)的研究方法；補(bǔ)充對(duì)牛頓第一定律作出巨大貢獻(xiàn)的笛卡爾，他強(qiáng)調(diào)了伽利略沒有明確表述的慣性運(yùn)動(dòng)的直線性；牛頓第一定律水到渠成，重點(diǎn)介紹站在巨人肩膀上的牛頓；到這里再引入我國的發(fā)現(xiàn)。

《墨經(jīng)》中直觀描述了運(yùn)動(dòng)物體的停止現(xiàn)象，《墨經(jīng)》上說：“無久之不止，當(dāng)牛非馬?！庇萍际穼＜依罴s瑟博士在研究《墨經(jīng)》中的上述相關(guān)內(nèi)容時(shí)，認(rèn)為可以理解為：“運(yùn)動(dòng)的停止是由外力造成的——如果沒有外力，運(yùn)動(dòng)就永遠(yuǎn)不會(huì)停止。這個(gè)道理是真實(shí)的，正如牛就是牛，而不是馬。”由此可以看出，這與牛頓第一定律的內(nèi)容是非常接近的。從情感態(tài)度與價(jià)值觀方面對(duì)學(xué)生進(jìn)行愛國主義教育。

磨刀不誤砍柴工，這里花時(shí)間結(jié)合物理學(xué)史進(jìn)行科學(xué)探究大大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，在知識(shí)與技能方面對(duì)抽象的牛頓第一定律有更深的理解，讓學(xué)生了解整個(gè)探索過程，體驗(yàn)探究過程的復(fù)雜與艱辛，培養(yǎng)學(xué)生的觀察力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰εc吃苦耐勞的精神，培養(yǎng)學(xué)生的辯證唯物主義世界觀。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國教育部.義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）[S].北京師范大學(xué)出版社，2011.

[2]李約瑟.中國科學(xué)技術(shù)史[M].北京科學(xué)出版社.