高中物理教學(xué)中如何引入物理學(xué)史培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)

　　摘 要： 在高中物理教學(xué)適時(shí)引入物理學(xué)史的教育，可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)激情，培養(yǎng)良好的思想品質(zhì)，樹立正確的人生觀和世界觀。
　　關(guān)鍵詞： 高中物理教學(xué) 物理學(xué)史 科學(xué)素養(yǎng)
　　
　　高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)明確提出，高中物理教學(xué)旨在進(jìn)一步提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，從知識(shí)與技能、過(guò)程與方法、情感態(tài)度與價(jià)值觀三個(gè)方面培養(yǎng)學(xué)生，使學(xué)生通過(guò)高中物理的學(xué)習(xí)逐步養(yǎng)成和樹立科學(xué)方法、科學(xué)態(tài)度、科學(xué)思維習(xí)慣、科學(xué)世界觀，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)科學(xué)和技術(shù)的差別、科學(xué)技術(shù)對(duì)社會(huì)的影響、技術(shù)對(duì)環(huán)境的影響，強(qiáng)調(diào)認(rèn)識(shí)和領(lǐng)悟科學(xué)的本質(zhì)、科學(xué)與人文的關(guān)系，培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感，等等。物理學(xué)史集中體現(xiàn)了人類探索和逐步認(rèn)識(shí)物理世界的現(xiàn)象、特性、規(guī)律和本質(zhì)的歷程。在高中物理中加強(qiáng)物理學(xué)史教育，展現(xiàn)歷史上物理學(xué)家探索物理世界奧秘的艱辛歷程，以其中的歡樂(lè)、困惑、驚奇和哲理去感染學(xué)生，把物理知識(shí)的邏輯展開與物理學(xué)認(rèn)識(shí)的歷史發(fā)展有機(jī)結(jié)合起來(lái)，將物理教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)成是把“凝固的文化激活”的過(guò)程，把文化傳播和學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)化成為歷史上的創(chuàng)造者與今天的文化學(xué)習(xí)者之間的對(duì)話，可以讓學(xué)生以物理學(xué)家認(rèn)識(shí)世界的本來(lái)面目去認(rèn)識(shí)世界，確立物理學(xué)的歷史意識(shí)，在獲得物理知識(shí)的同時(shí)，全面提高科學(xué)素養(yǎng)。
　　1.物理學(xué)史的教學(xué)可激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)良好習(xí)慣，樹立獻(xiàn)身精神。
　　學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)有了興趣，才能表現(xiàn)出學(xué)習(xí)的自覺性、主動(dòng)性，才能在學(xué)習(xí)中發(fā)揚(yáng)開拓和探索精神，以頑強(qiáng)的毅力去克服學(xué)習(xí)中遇到的困難。這就要求我們不僅要把日常生活、生產(chǎn)勞動(dòng)中發(fā)生的現(xiàn)象、問(wèn)題與教材緊密聯(lián)系起來(lái)，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到學(xué)習(xí)的現(xiàn)實(shí)意義，而且要把歷史引入教學(xué)中，把科學(xué)理論的建立、科學(xué)發(fā)現(xiàn)的過(guò)程、科技發(fā)明對(duì)人類社會(huì)發(fā)展的貢獻(xiàn)用生動(dòng)事例展示給學(xué)生，并通過(guò)了解物理學(xué)家的生平，各學(xué)派間的爭(zhēng)端，以及尚未解開的物理課題來(lái)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，讓學(xué)生從中學(xué)習(xí)到物理學(xué)家嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和科學(xué)的思維方法，不斷提高自身的科學(xué)素質(zhì)，養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)獲取知識(shí)。例如，阿基米德在浴盤里發(fā)現(xiàn)了浮力定律，牛頓從蘋果落地的現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)了萬(wàn)有引力，瓦特因發(fā)現(xiàn)燒水壺的壺蓋被沸騰的開水所掀動(dòng)而發(fā)明了蒸汽機(jī)，奧斯特在上課實(shí)驗(yàn)時(shí)無(wú)意中移動(dòng)了小磁針而發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，等等。對(duì)這些科學(xué)史事的學(xué)習(xí)，消除了學(xué)生對(duì)科學(xué)研究的神秘感，拉近了科學(xué)家與學(xué)生的距離，激勵(lì)他們把對(duì)科學(xué)家的崇拜轉(zhuǎn)化為刻苦學(xué)習(xí)的動(dòng)力。
　　同時(shí)，通過(guò)對(duì)物理學(xué)史的回顧，學(xué)生能消除對(duì)已有物理知識(shí)來(lái)源的神秘感，了解科學(xué)技術(shù)發(fā)展的過(guò)程，懂得任何一個(gè)定律的發(fā)現(xiàn)和理論的建立既與社會(huì)生產(chǎn)力密切相關(guān)，又受到物理學(xué)發(fā)展內(nèi)在規(guī)律的制約，任何一部分物理知識(shí)的獲得都離不開實(shí)驗(yàn)，可靠的、精確的、可重復(fù)的實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)中決定一切的基礎(chǔ)。因此，了解物理學(xué)史可提高學(xué)生進(jìn)行科學(xué)創(chuàng)造的自信心和自覺性，這對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和創(chuàng)造力有著十分重要的意義。同時(shí)，物理學(xué)史中有許多科學(xué)家為真理獻(xiàn)身的動(dòng)人事跡，如伽利略為宣傳哥白尼的“日心說(shuō)”而被教會(huì)終身監(jiān)禁，利赫曼為引雷電而捐軀，居里夫人為研究放射性元素而付出了巨大的犧牲，等等。這些科學(xué)家不畏艱險(xiǎn)，不惜生命，不慕利祿，不懼權(quán)威，追求真理的高尚品質(zhì)，有利于培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度、獻(xiàn)身科學(xué)的探索精神，為以后的學(xué)習(xí)和研究打下良好的基礎(chǔ)。
　　2.物理學(xué)史的教學(xué)可讓學(xué)生知道各知識(shí)的來(lái)源，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的素養(yǎng)。
　　物理學(xué)的知識(shí)，主要是指物理概念和物理規(guī)律，最核心的是物理概念。在物理教學(xué)中，教師比較重視由觀察、實(shí)驗(yàn)得到的事實(shí)依據(jù)，為建立物理概念提供必要的感性認(rèn)識(shí)。但學(xué)生仍會(huì)為一些新概念、新觀念的不理解而煩惱，此時(shí)若能在此基礎(chǔ)上增加一些相關(guān)的物理學(xué)發(fā)展史實(shí)，讓學(xué)生了解這些物理學(xué)概念逐步形成的歷史，使邏輯性和歷史性相結(jié)合，則更有利于學(xué)生對(duì)概念全面正確的理解和領(lǐng)悟。
　　例如關(guān)于慣性概念，調(diào)查發(fā)現(xiàn)有些學(xué)生雖然能將其定義倒背如流，但仍不能掌握它，用它來(lái)分析解釋生活中有關(guān)慣性的現(xiàn)象和問(wèn)題。倘若我們從這一概念產(chǎn)生的歷史出發(fā)，從亞里士多德的“強(qiáng)迫運(yùn)動(dòng)定律”，到伽利略的“理想斜面實(shí)驗(yàn)”，再到笛卡爾的“慣性原理”，最后到牛頓的“第一運(yùn)動(dòng)定律”，在回顧慣性概念的形成過(guò)程中，使學(xué)生頭腦中的觀念不知不覺地發(fā)生改變，從而糾正原有思維中的錯(cuò)誤，這比直接從現(xiàn)象和概念出發(fā)不但要生動(dòng)得多，而且印象深刻得多。
　　又如關(guān)于勻變速運(yùn)動(dòng)概念，在教學(xué)中可滲透意大利物理學(xué)家伽利略對(duì)變速運(yùn)動(dòng)的研究歷史，他設(shè)想最簡(jiǎn)單的變速運(yùn)動(dòng)速度應(yīng)是均勻變化的，怎樣才算速度均勻變化呢？伽利略考慮了兩種可能：一種是速度的變化對(duì)位移來(lái)說(shuō)是均勻的，即“任意相同位移內(nèi)速度的增量相同”，描述速度變化快慢的加速度a=△v/△s；另一種是速度的變化對(duì)時(shí)間來(lái)說(shuō)是均勻的，即“任意相等時(shí)間內(nèi)速度的增量相同”，描述速度變化快慢的加速度a=△v/△t。他隨即發(fā)現(xiàn)了第一種假設(shè)是錯(cuò)誤的：假設(shè)物體在落下第一段距離后已得到某一速度，那么在落下的距離加倍時(shí)，速度也應(yīng)該加倍。果真如此，則物體通過(guò)兩段距離所用時(shí)間將和通過(guò)一段距離所用時(shí)間一樣。也就是說(shuō)，通過(guò)第二段距離好像不必花時(shí)間，這顯然是荒謬的。這一引入可加深學(xué)生對(duì)加速度概念的理解。
　　3.物理學(xué)史的教學(xué)可增強(qiáng)學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的懷疑和批判精神，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。
　　物理學(xué)發(fā)展的歷史向我們顯示了這樣一條真理：有條件、有懷疑地思考，即力求以發(fā)展、變化、聯(lián)系的思想為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)裁決和審視一切科學(xué)假說(shuō)與科學(xué)理論，不迷信權(quán)威，這是科學(xué)能不斷向前發(fā)展的動(dòng)力。然而在現(xiàn)實(shí)的物理教學(xué)中，在紛至沓來(lái)的新概念、新術(shù)語(yǔ)、新公式、新定律面前，學(xué)生逐漸形成了這樣的觀念：這就是真理，學(xué)習(xí)它、記住它。久而久之，歷史性的、進(jìn)化著的科學(xué)理論被神圣化、教條化，學(xué)生不知道這個(gè)理論從何而來(lái)，為什么會(huì)是這樣。這種以灌輸為目的的教學(xué)剝奪了學(xué)生的懷疑和批判精神致使大多數(shù)學(xué)生對(duì)科學(xué)家和科學(xué)理論永遠(yuǎn)懷著一種崇敬心情，這種心情扼殺了學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題的積極性，從而抑制了學(xué)生的科學(xué)精神和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
　　在物理學(xué)發(fā)展的進(jìn)程中，有許多史實(shí)向我們表明，物理學(xué)家的批判精神，是促使物理學(xué)向前發(fā)展的動(dòng)力，如伽利略對(duì)亞里士多德的懷疑和批判，推翻了錯(cuò)誤的落體定律和“強(qiáng)迫運(yùn)動(dòng)定律”，得出了“慣性定律”，為牛頓力學(xué)的建立打下了理論基礎(chǔ)；愛因斯坦拋棄了牛頓的絕對(duì)時(shí)空觀，得出了相對(duì)論；普朗克否定了傳統(tǒng)的能量是連續(xù)的觀點(diǎn)，得出了量子論……在物理教學(xué)中滲透這些物理學(xué)批判性發(fā)展的精彩事例，能促使學(xué)生養(yǎng)成獨(dú)立思考的習(xí)慣，提高善于提出科學(xué)問(wèn)題的靈性和聰慧，使他們的思想沉浸在好奇之中，永不閉塞懷疑的目光。
　　在物理教學(xué)中滲透物理學(xué)史教育，還能夠使學(xué)生深刻認(rèn)識(shí)物理學(xué)理論的發(fā)展、變化過(guò)程，體驗(yàn)到科學(xué)理論不是一成不變的，它是不斷發(fā)展的、進(jìn)化的。沒有任何一個(gè)物理學(xué)理論可以被看作是最終完滿的，因?yàn)樗膬?nèi)容的有限性總是和可能觀察到的無(wú)限豐富多樣性相對(duì)立的，人們?cè)谝欢l件下的物理學(xué)認(rèn)識(shí)只能是近似的、相對(duì)的。這種有意識(shí)地對(duì)學(xué)生進(jìn)行辨證唯物主義真理觀的教育，能清除學(xué)生對(duì)物理學(xué)知識(shí)絕對(duì)化、僵化的理解，也可以防止學(xué)生不加限制地機(jī)械搬用物理定律、公式去解決問(wèn)題。
　　4.物理學(xué)史的教學(xué)有助于對(duì)學(xué)生進(jìn)行愛國(guó)主義教育有助于學(xué)生樹立辯證唯物主義觀點(diǎn)。
　　我國(guó)是世界四大文明古國(guó)之一，在物理學(xué)的理論和實(shí)踐有著輝煌的成就。例如，在理論著作方面，《墨經(jīng)》中有對(duì)力學(xué)、光學(xué)的論述；《天工開物》中有關(guān)于簡(jiǎn)單機(jī)械的記述；《夢(mèng)溪筆談》中有對(duì)磁角的論述，《論衡》中有關(guān)于簡(jiǎn)單電現(xiàn)象的記述《考工記》中有關(guān)于工程技術(shù)、聲音傳播的記載，等等，在當(dāng)時(shí)都是遙遙領(lǐng)先于世界，就是在今天仍有參考價(jià)值。在實(shí)用技術(shù)方法，更是舉不勝舉。指南針、地球儀、渾天儀、船閘、石拱橋、火箭等，都是我國(guó)最早發(fā)明的。教學(xué)中結(jié)合教材內(nèi)容，介紹我國(guó)在物理學(xué)方面對(duì)世界的杰出貢獻(xiàn)，可以使學(xué)生了解祖國(guó)古代燦爛文化，激發(fā)民族自尊心和自豪感。
　　物理學(xué)發(fā)展的歷史表明:物理學(xué)的發(fā)展與人類哲學(xué)理論的發(fā)展有著極為特殊的密切關(guān)系，在中學(xué)物理教學(xué)內(nèi)容中，概念、定理、定律充滿了辯證唯物主義內(nèi)容。在教學(xué)中，有意識(shí)地用辯證唯物主義觀點(diǎn)去分析物理學(xué)發(fā)展歷史，闡明概念、規(guī)律，結(jié)合物理學(xué)特點(diǎn)，進(jìn)行物質(zhì)第一性、物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)性和對(duì)立統(tǒng)一、量變與質(zhì)變、否定之否定規(guī)律的教育，可以使學(xué)生從中領(lǐng)會(huì)其中所包含的辯證唯物主義觀點(diǎn)。例如在介紹愛因斯坦的相對(duì)論時(shí)，我們就可以把“新生事物不可戰(zhàn)勝”這一哲學(xué)觀點(diǎn)滲透進(jìn)去；講到萬(wàn)有引力定律時(shí)，可將“物質(zhì)是普遍聯(lián)系的”這一哲學(xué)觀點(diǎn)滲透進(jìn)去。
　　總之，在高中物理的教學(xué)中，有目的地滲透物理學(xué)史，既能使學(xué)生歷史地、客觀地學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)和進(jìn)行創(chuàng)新，又能使學(xué)生正確理解人和自然的關(guān)系，正確理解人與社會(huì)的關(guān)系，并產(chǎn)生熱烈的感情，形成對(duì)美和善的辨別力和追求熱情，發(fā)展獨(dú)立思考和獨(dú)立判斷的能力，使心智得到和諧發(fā)展，激發(fā)內(nèi)心潛能，樹立崇高的社會(huì)責(zé)任感和愛國(guó)主義情懷。
　　
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