淺論物理學(xué)史在中學(xué)物理教學(xué)中的重要性

摘 要： 在過(guò)去的物理教學(xué)中，很多教師認(rèn)為給學(xué)生傳授物理知識(shí)，使學(xué)生能應(yīng)用物理知識(shí)解決問(wèn)題，就算完成了教學(xué)任務(wù)，達(dá)到了教學(xué)目的，而忽略了物理學(xué)史的教學(xué)。物理學(xué)史不僅能使學(xué)生增長(zhǎng)見識(shí)，而且能培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)。作者根據(jù)在教學(xué)中的體會(huì)，談?wù)勎锢韺W(xué)史在教學(xué)中的重要性。

關(guān)健詞： 物理教學(xué) 物理學(xué)史 作用

物理學(xué)史是研究物理學(xué)辯證發(fā)展過(guò)程規(guī)律的一門學(xué)科，它研究物理學(xué)各種重要的概念、定律與理論的醞釀、產(chǎn)生和發(fā)展的過(guò)程，研究在從一個(gè)時(shí)期向另一個(gè)時(shí)期的過(guò)渡中，引起物理學(xué)概念、研究方法和研究領(lǐng)域發(fā)生變化的原因。［１］因此，物理學(xué)史蘊(yùn)藏著巨大的財(cái)富。如果我們?cè)诮虒W(xué)中善于挖掘和利用，它將會(huì)對(duì)我們的教學(xué)產(chǎn)生意想不到的效果：引入物理學(xué)史能夠提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，讓學(xué)生了解物理知識(shí)的發(fā)生、發(fā)展過(guò)程和科學(xué)研究的基本方法，理解科學(xué)的本質(zhì)，加深對(duì)物理學(xué)知識(shí)本身的理解，激發(fā)創(chuàng)造性思維，培養(yǎng)科學(xué)能力、情感態(tài)度和價(jià)值觀，使學(xué)生樹立正確的科學(xué)態(tài)度，同時(shí)注重學(xué)生“科學(xué)和人文”的雙重發(fā)展，有利于培養(yǎng)學(xué)生健全的人格，等等。所以，在物理教學(xué)中，必須重視物理學(xué)史的教學(xué)。

1.從物理規(guī)律發(fā)展的曲折性，培養(yǎng)學(xué)生質(zhì)疑創(chuàng)新的精神。

我國(guó)著名物理學(xué)家錢三強(qiáng)在給郭奕玲、沈慧君編著的《物理學(xué)史》的序中談道：“科學(xué)上沒有平坦的大道。”［2］科學(xué)經(jīng)歷的本是一條非常曲折、非常艱難的道路，但是教師在教學(xué)的時(shí)候是將已有的知識(shí)系統(tǒng)歸納，形成簡(jiǎn)明扼要的理論體系呈現(xiàn)給我們的學(xué)生。在應(yīng)試教育，以及學(xué)生學(xué)習(xí)科目眾多、學(xué)習(xí)任務(wù)繁重的條件下，這似乎是必要的。但是這樣的教學(xué)方法，往往會(huì)使學(xué)生對(duì)科學(xué)概念的產(chǎn)生和發(fā)展引起誤解，以為什么結(jié)論都可用數(shù)學(xué)推導(dǎo)出來(lái)，一切來(lái)得都很簡(jiǎn)單，從而失去對(duì)觀察而后實(shí)驗(yàn)的興趣。因此，我們應(yīng)該在教學(xué)過(guò)程中增加一些物理學(xué)史的內(nèi)容，讓學(xué)生知道一個(gè)物理定律的發(fā)現(xiàn)或建立，往往是許多科學(xué)家長(zhǎng)期、艱辛工作的結(jié)果，使他們不僅能夠掌握知識(shí)，而且具備對(duì)現(xiàn)有的知識(shí)的重新認(rèn)識(shí)并提出質(zhì)疑、挑戰(zhàn)和創(chuàng)新的精神。

比如，研究自由落體運(yùn)動(dòng)。在16世紀(jì)以前，亞里士多德的運(yùn)動(dòng)理論占據(jù)統(tǒng)治地位：物體下落的速度與物體重量成正比。他的理論基本上是錯(cuò)誤的，但由于這一理論是由直接經(jīng)驗(yàn)總結(jié)得出的，同時(shí)又和宗教聯(lián)系在一起，因此在之后2000多年的時(shí)間里，被認(rèn)為是神圣之言，不可懷疑。要反駁亞里士多德的觀點(diǎn)，不僅涉及到具體的運(yùn)動(dòng)學(xué)問(wèn)題，而且涉及到宗教立場(chǎng)、自然哲學(xué)等問(wèn)題。在這場(chǎng)思想革命中，伽利略作出了重要的貢獻(xiàn)。可見，物理規(guī)律的建立是曲折的，需要學(xué)習(xí)者具有質(zhì)疑創(chuàng)新精神。而要讓學(xué)生具備這樣的精神，最好的方法就是讓他們受到這段物理學(xué)史熏陶。

2.介紹物理學(xué)史，提高學(xué)習(xí)興趣。

愛因斯坦說(shuō)過(guò)：“有許多人之所以愛好科學(xué)，是因?yàn)榭茖W(xué)給他們以超乎常人的智力上的快感，科學(xué)是他們的特殊娛樂(lè)，他們?cè)谶@種娛樂(lè)中尋求生動(dòng)活潑的經(jīng)驗(yàn)和雄心壯志的滿足。”［3］丁肇中教授在實(shí)驗(yàn)室儀器旁一守就是幾天幾夜。當(dāng)有人問(wèn)他苦不苦時(shí)，他的回答是：“一點(diǎn)也不苦。正相反，我覺得很快樂(lè)，因?yàn)槲矣信d趣，我急于要探索物質(zhì)世界的秘密。”可見，好奇心、興趣和事業(yè)心，三者有著密切的聯(lián)系。

傳統(tǒng)的教學(xué)重視知識(shí)的傳遞，卻往往忽視了對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)欲望的培養(yǎng)，不利于學(xué)生的“終生學(xué)習(xí)”。物理學(xué)史恰好可以彌補(bǔ)其不足。物理學(xué)史是一幅理論與實(shí)驗(yàn)交叉、失敗與成功并存、邏輯與非邏輯思維并用的豐富多彩的畫面，物理學(xué)思想與方法的演變、物理學(xué)發(fā)展跳動(dòng)的脈搏，都可以調(diào)動(dòng)學(xué)生的情緒，喚起他們強(qiáng)烈的好奇心和奮發(fā)向上的激情，引起濃厚的興趣和積極的思考。

例如，在《光的干涉》一節(jié)課中就有戲劇性的事例：就在微粒說(shuō)與波動(dòng)說(shuō)互不讓步之時(shí)，新的突破出現(xiàn)了，在法國(guó)科學(xué)院的一個(gè)征文競(jìng)賽中，一個(gè)不知名的法國(guó)年輕工程師——菲涅爾向組委會(huì)提交了一篇論文。在這篇論文里，菲涅爾采用了“光是一種波動(dòng)”的觀點(diǎn)，并以嚴(yán)密的數(shù)學(xué)推理，極為圓滿地解釋了光的衍射問(wèn)題。評(píng)委會(huì)成員之一泊松并不相信這一理論，對(duì)它進(jìn)行了仔細(xì)的審查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)當(dāng)把這個(gè)理論應(yīng)用于圓盤衍射時(shí)，陰影的中間將會(huì)出現(xiàn)一個(gè)亮斑。這在泊松看來(lái)是十分荒謬的：影子中間怎么會(huì)出現(xiàn)亮斑呢？這差點(diǎn)使得菲涅爾的論文中途夭折。但菲涅爾及其支持者在關(guān)鍵時(shí)刻堅(jiān)持要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)檢測(cè)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)真的有一個(gè)亮點(diǎn)奇跡般地出現(xiàn)在圓盤陰影的正中心，位置和亮度與理論吻合得相當(dāng)完美。（它被誤導(dǎo)性地稱之為泊松亮斑）這是物理學(xué)史中將反對(duì)者的觀點(diǎn)轉(zhuǎn)化為支持自己的證據(jù)的典型事例，充滿了趣味性。

物理學(xué)史記載了人類揭開世界奧秘和令人興奮的探索歷程。中學(xué)生的好奇心強(qiáng)，同時(shí)又有強(qiáng)烈的自尊心，希望自己能獨(dú)立地去解決一些問(wèn)題。如果我們能抓住學(xué)生這一心理，在教學(xué)中經(jīng)常穿插一些物理學(xué)史的材料，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)一個(gè)生動(dòng)活潑、自覺主動(dòng)的學(xué)習(xí)環(huán)境，將物理學(xué)上一些重大知識(shí)的發(fā)現(xiàn)歷程融入到教學(xué)中，讓學(xué)生自己“參與”物理知識(shí)的發(fā)現(xiàn)過(guò)程，一個(gè)自然奧秘破釋了，又一個(gè)新的難題提了出來(lái)，在這種好奇心永無(wú)休止的滿足中體會(huì)科學(xué)發(fā)現(xiàn)的樂(lè)趣和心理上的滿足，這樣，我們就能在物理教學(xué)中培養(yǎng)并不斷發(fā)展學(xué)生學(xué)習(xí)物理乃至整個(gè)自然科學(xué)的興趣和信心。

3.介紹物理學(xué)家高尚的品德，讓學(xué)生樹立正確人生觀、價(jià)值觀和科學(xué)態(tài)度。

現(xiàn)在新課程實(shí)行三維目標(biāo)，其中要求讓學(xué)生建立樂(lè)觀的生活態(tài)度、求實(shí)的科學(xué)態(tài)度、寬容的人生態(tài)度，使學(xué)生內(nèi)心確立起對(duì)真善美的價(jià)值追求，以及人與自然和諧和可持續(xù)發(fā)展的理念。教師要培養(yǎng)學(xué)生正確的人生觀、價(jià)值觀，物理學(xué)史起著重要的作用。

在教學(xué)過(guò)程中，給學(xué)生講講物理學(xué)家為真理而獻(xiàn)身的事例，這對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的道德情操是最有效、最有感染力的一個(gè)好方法。比如，在講法拉第電磁感應(yīng)定律時(shí)，給學(xué)生說(shuō)說(shuō)法拉第的高尚品德：法拉第成名之后，他依然像當(dāng)年那個(gè)學(xué)徒工那樣對(duì)科學(xué)一往情深，而對(duì)金錢和地位不屑一顧。他熱情地給普通群眾主辦通俗科學(xué)講座，希望科學(xué)能像當(dāng)年在他心中引起崇高的理想那樣教育下一代青年人。國(guó)王要封他爵位，他也拒絕了。19世紀(jì)50年代英俄交戰(zhàn)時(shí)，英國(guó)政府曾請(qǐng)法拉第領(lǐng)導(dǎo)研究毒氣，被法拉第斷然拒絕。他臨終前要求葬禮盡量簡(jiǎn)樸，不要立紀(jì)念碑。再比如說(shuō)，偉大的物理學(xué)家牛頓。有人問(wèn)他是怎么樣發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力定律的，他回答說(shuō)：“靠不停地思考。”他思考時(shí)達(dá)到了廢寢忘食的地步。據(jù)回憶，當(dāng)年他住在劍橋大學(xué)三一學(xué)院大門口附近，在哈雷訪問(wèn)過(guò)他后之?dāng)?shù)月里，他的行為怪異：他想去大廳吃飯，卻轉(zhuǎn)錯(cuò)了彎，走到了大街上，忘了為什么要出來(lái)，于是又返回到居室；在大廳里蓬頭散發(fā)，衣著不整，坐在那里走神，飯菜放在桌前，也不知道吃；學(xué)院同事往往在校園散步時(shí)看到沙礫地面上有奇怪的圖形，誰(shuí)也不懂，都繞道而行，原來(lái)牛頓在全身心地思考天體問(wèn)題。

除此之外，在中學(xué)物理課堂中引入物理學(xué)史還有其他很多作用，因此我們要重視物理學(xué)史的作用，充分利用這一知識(shí)寶庫(kù)。但要做好這個(gè)工作并非易事，因?yàn)槲覀儽旧頉]有受過(guò)物理學(xué)史引入課堂的學(xué)習(xí)和培訓(xùn)，同時(shí)對(duì)物理學(xué)史知識(shí)知道得很少，更不用說(shuō)作出比較好的引入了。因此我們需要做大量的資料搜集和消化工作，不斷自我提高，這樣才能把它做好。

參考文獻(xiàn)：

［1］申先甲.物理學(xué)史教程.長(zhǎng)沙：湖南教育出版社，1987，第1版，2.

［2］郭奕玲，沈慧君.物理學(xué)史.清華大學(xué)出版社，1993，第1版，7.

［3］愛因斯坦文集（第1卷）.商務(wù)印書館，1997：2.