物理學史在物理教學中的作用

摘 要：一門學科要真正成為科學必然要有自己成熟的歷史，物理學史是在物理學發展的過程中形成的，是關于物理學本身發展規律的一門學問。新課程改革的背景下在物理教學的過程中適當地加入物理學史有著重要的積極意義。文章主要從知識與技能、過程與方法、情感態度與價值觀這三個方面來探討物理學史在物理教學中的作用。

關鍵詞：物理學史；物理教學；作用

作者簡介：李俊永，男（1987.12.13-），延安大學，學科教學（物理）專業。

[中圖分類號]：G642 [文獻標識碼]：A

[文章編號]：1002-2139（2013）-4-0-02

引 言

唐太宗說過：“以古為鏡，可以知興替。”這句話有其深刻的道理，目前我國正處于大轉型期，對于從事物理教學的工作人員來講，特別是從事一線教學的物理教師而言，掌握一定的物理學史并將其應用于自己的物理教學實踐是新一輪物理課程改革的應有之義。通過對物理學史的了解可以幫助物理教師更好的處理物理學知識，明晰物理規律的發展變化，深化對物理方法與物理過程的理解，進而為自己的課堂教學服務，培養新時期的新型學生。新的課程標準不論是初中階段還是高中階段都旗幟鮮明的把知識以技能、過程與方法、情感態度與價值觀作為教學的三維目標，物理教學也將毫不例外的從這三個方面實現對教學任務的完成，在物理教學中物理學史也將從這三個方面發揮自己的教育功能。

1.物理學史在學習物理知識獲得相關技能中的作用

1.1物理學史在學習物理知識的過程中發揮的作用

事物之間的聯系是普遍的，物理知識之間有著千絲萬縷的聯系。物理知識集中表現為物理概念與物理規律，對概念與概念之間，概念與規律之間，規律與規律之間的聯系，有時候表現的比較明顯，學習者能夠比較容易的抓住這些知識之間的聯系；有時候表現的不明顯，要把握它們之間的聯系最好的解決辦法就是追根溯源，通過對史學知識的講解，打通知識之間的關節、理順知識之間的關系，將有助于學生加深對所學知識的印象，加強對所學知識的理解最終達到掌握。

高中階段學生的思維方式從形象思維到抽象思維轉變的趨勢相對于初中階段更為明顯，并且以抽象思維為主，即使如此對于許多概念還是不容易被學生掌握，特別是抽象的物理概念。這些抽象的物理概念常常是在物理學史上爭論了好長時間才被確立的。比如動量與動能這兩個物理概念在歷史上爭論了有300多年。1686年德國數學家、物理學家和哲學家萊布尼茲認為動力不能用“物體”（質量）與速度的乘積來衡量，而只能用它所產生的效果來度量；笛卡爾學派卻認為應以質量以速度的乘積作為物體的“運動量”的度量。之后有許多的物理學家都參加到這兩種量度的爭論中去了，在爭論中達朗貝爾含含糊糊的談到了動量的變化和力的作用時間有關，活力的變化與力作用的距離有關，但并沒有完全澄清這一爭論的混亂狀況，直到19世紀恩格斯揭示了兩種量度的本質區別。“一句話，mv是以機械運動來度量的機械運動，mv2的一半是以機械運動轉化為一定量的其他形式的運動的能力來量度的機械運動。”1這樣的史學知識無疑對學生學習概念是很有幫助的。對規律的理解亦如此，比如對萬有引力定律的學習，通過對第谷、開普勒等人的工作的介紹明晰萬有引力定律與開普勒三定律之間的關系。總之，通過對物理學史的介紹可以使學生更好的搞清楚知識是建立起來的，從而更好的掌握物理知識。

1.2物理學史對學生觀察能力，實驗能力和科學探究能力的培養

物理學是以觀察與實驗為基礎的一門科學，在很大程度上來講物理知識的獲得依賴于觀察與實驗，觀察與實驗不但是物理學習的關鍵，與之相對應的能力也是學生良好素質的體現，是目前教改的要求，是培養新型學生的方向。觀察能力與實驗能力同時也是學生科學探究能力的重要組成部分通過物理學史的介紹能夠使學生的這些能力得到培養。例如關于原子的核式結構的形成過程講解，首先開始對原子的棗糕模型所不能解釋的現象進行分析，進而盧瑟福和他的助手設計實驗，用α粒子轟擊各種原子來探索原子的內部結構，在許多次的實驗后盧瑟福的學生馬斯頓發現α粒子轟擊原子后出現有些α粒子反向了盡管還有很多的α粒子沿著原來的方向向前行進，盧瑟福認為這種反向散射是一次碰撞的結果2。經過嚴密的理論推導他認為所有的正電荷和幾乎全部原子的質量都集中在原子中心一個非常小的體積內，這就是原子核；原子的電子是在原子核的周圍繞核運動。盡管提出這樣的模型在當時還有不足之處，這樣的史料足以在這個教學時段培養學生觀察能力，實驗能力和科學探究能力。

2.物理學史在學習的過程與方法上的作用

2.1通過物理學史的介紹可以使學生明白科學探究的過程

對學生所獲得知識從來源上來分，可以分為直接知識和間接知識。學生是以學習為主的人，他們所接受的知識以間接知識為主，因為要在很短的時間內掌握人類幾千年積累的知識，學生沒有必要也不可能都去親身嘗試那樣繁瑣的過程3。同時考慮到學生的身心發展順序以及課程的培養目標，很多知識產生的歷史順序在學生那里都已做了合乎知識內在邏輯的調整。這樣，學生親歷知識產生的過程就大大的縮減了，即使是學生所做的實驗或多或少都經過了改造。

給學生以史的形式再現科學家當年從事科學探究的過程，是學生明白什么是科學探究，科學探究的過程是怎樣的，它如何開展，從哪里開展。史料中科學探究的事例可以完整的再現科學探究的全過程，能夠清楚的說明整個過程的來龍去脈，搞清楚這些物理事件前因與后果之間的必然聯系。所以從這個角度來看，物理學史的目的在于使學生感悟科學探究過程、體悟科學探究經歷、間接形成科學之素養。

2.2通過物理學史的講解可以使學生獲得物理學方法論

有什么樣的世界觀就有什么樣的方法論，物理學方法論是一定物理學思想下的方法論。在物理教學中物理學思想和物理學方法既可以顯性的進行也可以隱形的進行。

物理學方法是物理學家發現問題、提出問題和解決問題的方法。它體現了物理學家認識物理世界的方式，是物理學家對自己所面臨問題的哲學思維方法，是物理學家在解決問題的過程中逐漸形成的，絕不是一蹴而就的。特定生產力水平下的特定時代都具有富有自己時代特色的最典型的方法論。任何科學方法論的形成除與社會的發展密切相關，還物理學家的本身因素有很大關系，因為由于每個人總結的角度不一樣，對方法的理解和解釋也可能不一樣，不同的方法可能對不同的知識有不同的適用性。對物理學史上的方法論做歷史的考察，有助于學生理解方法之間的前后關系，對掌握物理學方法論有著很重要的意義。例如，通過對史料的介紹使學生掌握思辨的邏輯方法、實驗-歸納-演繹的方法、實驗哲學分析綜合的方法、以概念為工具的科學概念方法、以整體性為特征的現代科學系統方法、復雜性層次上的非線性科學方法4。所以搞清楚方法前后之間的關系，有利于學生物理思維方式的培養，為未來的新型人才打好思維基礎。

3.物理學史在培養學生情感態度和形成價值觀方面的作用

現代心理學研究表明：非智力因素在人們的學習與生活中發揮的作用是隱性的，它在無形中影響著人們的行為，對人的成功起著無形支持的作用。它不同于知識對人們在作用方式上的影響，知識可以通過文字顯性的表現出來，非智力因素則是隱藏在人們行為背后的無形智力。

3.1通過講解物理學史料的相關知識可以引起學生學習的興趣與積極性

從事物理教學的教師都知道如果將要講授的內容和物理學上的一些故事聯系很緊密，在進行新課教學前適當地講解這些故事可以吸引學生的注意力，激發學生學習的興趣與積極性。“興趣是最好的教師”，學生學好一門課的關鍵首先是要對這門課感興趣5。通過將所要講的內容和與之相聯系的物理學史料很好地結合起來為課堂教學所用，常常能夠起到良好的效果。讓學生沉浸在物理學家刻苦鉆研的動人事跡中感受物理發展的艱難過程體味科學家取得成功的喜悅，以科學家的親身事跡激發學生的情感。此時巧妙地將這種情感轉化為學生學習的積極性。例如對初中生在講到大氣壓強時可以舉出歷史上馬的堡半球實驗激情學生學習的情感，讓其認識到物理學史有趣的。在講到液體壓強時可以舉出帕斯卡裂桶實驗，讓學生感受液體壓強的威力。

3.2通過物理學史的講解培養學生的愛國主義精神、創新意識、實踐意識和辯證唯物主義觀。

我國古代有著許許多多的物理學成就，在明代以前我國的物理學研究都處于世界領先水平。在聲學方面如明王室后裔朱載淯對十二平均律的研究，在光學方面如北宋科學家沈括對小孔成像的進一步研究，力學方面如李春在河北設計的趙州橋，在電學方面如對摩擦起電的認識，磁學方面如曾公亮對指南魚的研究等這些研究都遠遠早于西方。在涉及近代物理學時簡單的說明我國近代物理學衰退的現象，激發學生的愛國主義情懷，讓學生知道“落后就要挨打”，并把愛國情懷轉化為自己刻苦學習的行動，在歷史與現實中培養學生的創新意識和實踐意識。同時物理學中在發展的過程中充滿了矛盾與斗爭，正是由于矛盾與斗爭的存在才使得物理學這棟藝術的大廈異彩紛呈，才使得物理學呈現給我們斑斕壯闊的世界，正是由于矛盾與斗爭的存在才真正的推動了物理學本身的發展，才從發展的意義上奠基了物理學的基礎，才真正的充滿了辯證的唯物主義的觀點。無疑，這對培養當代的社會主義建設者與接班人有著舉足輕重的意義。

結語

社會的發展與進步離開了物理學的發展是不完全的，同樣對人的全面發展的教育離開了物理學對人的教育也是不完全的。人要真正成其為人，就要實現對知識的充實與觀念的轉變，新課程改革的背景下，物理學史在物理教學的三維目標中所起的作用一定有著積極的教育作用于培養功能。

參考文獻：

1、仲扣莊.物理學史教程[M].南京：南京師范大學出版社，2009.4

2、申先甲.物理學史簡編[M].濟南：山東教育出版社，1895

3、莫 雷.教育心理學[M].北京：教育科學出版社，2007.8

4、朱鋐雄.物理學方法概論[M].北京：清華大學出版社，2008.5

5、馮 偉.論物理學史在物理教學中的作用[J].文山師范高等專科學校學報，2004，17（3）：268-269.