談談物理學史在教學中的運用

【內容摘要】本文就物理學史在職業學校物理課程教學中的重要性及如何進行物理學史的教學進行了討論。認為加強物理學史的教育，發揮物理學史教育功能，開發物理學史的教育途徑，能充分體現物理學史在教學中的作用，對實現物理教學目標是必要的，有益的。

【關鍵詞】職業學校 物理學史 探討

物理教學滲透物理學史方面的知識，讓教學活動培養學生的科學意識、精神和方法，在情感、態度與價值觀方面發揮教育功能，進一步發展職業學校學生的綜合素質。在總結平時教學經驗的基礎上，就物理學史教育在中學物理教學中的重要性、可能發揮的作用以及加強物理學史教育的途徑方面，做了初步的探討。

1.運用物理學史，培養學生學習興趣

愛因斯坦說：“熱愛是最好的老師。”許多物理學家之所以取得巨大成就，是由于他們具有強烈的求知欲和濃厚的學習興趣。

興趣是靠引導而逐漸形成的，筆者在教學中經常穿插一些小故事。講原子物理時，談查德威克在老師盧瑟夫理論指導下24歲便發現中子，獲得諾貝爾獎的故事；講交流電時，介紹了愛迪生直流輸電和特斯拉主張交流輸電針鋒相對的故事。這些故事激發了學生學習物理的濃厚興趣，從而引導學生跨出追求真理的第一步。

2.運用物理學史，培養學生的愛國主義感情

我國是世界文明古國之一，在物理學史上有著光輝燦爛的篇章。講光學時，筆者談到了公元前4世紀的《墨經》記載的關于小孔成像、平面鏡、透鏡成像的觀察和研究；講磁學時，講到中國人最早發明了指南針，宋代沈括發現磁偏角比歐洲人早發現700年。

運用這些史料，教育學生增強民族自信心、自豪感和愛國主義熱情。

3.運用物理學史，培養學生嚴肅認真的科學態度和嚴謹的科學作風

哥白尼經過30多年認真仔細的天文觀測，寫成《天體運行論》，糾正了托勒密地心說的錯誤，引起了自然科學史上的一次革命。卡文迪許經過50年的潛心研究和計算，終于測出萬有引力常量，被稱為第一個稱出地球質量的人。開普勒三大定律的發現，是嚴謹作風的勝利。根據第谷大量的天文觀測，火星的實際軌道與哥白尼體系的圓軌道只相差8弧分。開普勒經過長期鉆研發現用橢圓軌道可以符合得很好，“就憑這8弧分的差異，引起天文學的全部革新。”科學家尊重事實，堅持真理的嚴肅認真的科學態度堪稱楷模。筆者在教學中講解這些事例，幫助學生克服在實驗中湊數據的壞習慣。

4.運用物理學史，培養學生的思考方法

掌握正確思考方法，比掌握知識本身更重要。縱觀一部物理學史，每個有成就的物理學家，幾乎都有自己的研究方法。物理課本上介紹了一些物理學家的事跡。筆者常常引導學生認真學習，仔細揣摩物理學家研究問題的思考方法和思考途徑。

物理學家的思考方法有很多，例如類比推理方法在物理學史上屢見不鮮，歐姆仿照水流的理論說明電流、電阻和電壓的概念，獲得成功，進一步通過實驗建立了歐姆定律。類比推理是科學研究中行之有效的方法之一，在物理教學中可以啟迪學生思維，尋找思維路徑。當然，類比推理的結論要經過實踐的檢驗。

建立物理模型，運用物理模型來研究問題，是物理學研究的常見方法。物理學史中涉及的模型很多，如力學中質點、單擺、彈簧振子；電學中點電荷、電場線；原子物理學中盧瑟夫的“核式結構”原子模型、玻爾模型。

5.運用物理學史。培養學生的能力

（1）培養觀察和實驗能力

從物理學史上來看，觀察和實驗能力是取得重大科研成果的前提。歷史上一些重要的發現，如中子、光電效應的發現，都是物理學家觀察、實驗的結果。針對一些學生學習物理時存在的重理論、輕實驗的傾向，筆者向學生介紹了兩組數據：

從1901年到2010年獲得諾貝爾物理獎的科學家中，由于實驗或與實驗直接相關的約：占三分之二。英國卡文迪許實驗室從1874年建立至今，共培養了30多位諾貝爾獎獲得者。

歷史上，還有一些重要實驗，如法拉第電磁感應實驗、光電效應實驗，都是物理學家留給我們的無價之寶，值得我們認真領會和學習。

（2）培養思維能力

物理學史說明，物理概念的建立、定律的發現，除了有堅實的實驗基礎外，還必須有很強的思維能力。

物理課本上所述伽利略發現慣性定律所用的理想實驗就是事實和思維相結合的光輝范例。他指出：讓小車從斜面上滑下，在越光滑的表面阻力越小，它就走得越遠，越接近勻速。從而推出結論：力不是維持物體運動的原因，而是改變物體運動狀態的原因。伽利略的科學推理方法，是人類思想史上最偉大的成就之一，標志著物理學的真正開始。

（3）培養運用數學解決物理問題的能力

在物理學史上這方面例子很多，這里僅舉一例。英國的亞當斯和法國的勒維烈據天文觀測中天王星軌道異常而計算出海王星位置，從而被天文觀測證實，人們稱為“筆尖上的海王星。”這是數學計算上獲得成功的例子。

6.開展實踐研究，改進教學方法

教學中常常僅限于講故事，“貼德育標簽”（即在講完故事后，加上幾句口號）的傳統教學方法，這顯然不符合教學目標的要求。有計劃地組織物理教師在實踐中大力開展學史教育研究，深入分析教材內容，適當補充引入科學史料，積極改進教學方法，達成學科素質教育的目標。目前物理教材中學史內容所占比例甚微（僅2%左右），教師應適當補充有關科學探索的背景、科學發現過程以及方法論方面的學史材料，挖掘教材的教育功能。同時用現代學習理論為指導，提高學生學習的興趣和能力，促使學生主動學習物理發展歷史，領會科學精神，掌握科學思維方法，培養良好的科學行為。

物理教學實踐告訴我們，不僅要教給學生現代科技所必需的系統的物理知識，還應教給學生科學的學習研究方法，科學既是一種人類的知識體系又是人類認識世界的一種方式和探索過程，而通常的科學方法都貫穿在物理學發展的過程中。物理學史在物理教學中滲透有助于活躍思維，增強膽識，使學生更自覺地繼承前人的事業，有效地進行探究學習。把物理學史的知識融于物理教學中，無疑具有重要價值。

【參考文獻】

[1] 物理學史[M]. 北京：清華大學出版社，2005.

[2] 物理課程標準解讀[M]. 長沙：湖南教育出版社，2009.

（作者單位：江蘇省連云港工貿高等職業技術學校）