物理學史與高中物理教學

涂富根

物理學史與高中的物理教學有著緊密的聯(lián)系，在高中的物理教材中就有69處與其程度相宜的人文的物理史料，這充分說明在當前所倡導素質教育中，物理學史的教育越來越受到重視。但是，由于在一些老師看來物理學史與高考沒有多大聯(lián)系，即使在教材中有物理學史料出現(xiàn)，也只是被一些物理老師當作擺設，最多提提而已，讓學生知道有這么回事就行了，沒有深入挖掘其內涵，使這一教育資源白白浪費。作為一位合格的中學物理教師，不能只是單純的傳授物理知識，片面追求升學率，而應站在“學生的發(fā)展”的高度來進行物理教學，不但要充分利用教材中的物理學史料，而且還要根據教學的具體情況把教材中沒有的物理學史料適當地滲透到物理教學中去。那么如何充分利用物理學史料，挖掘物理學史的內涵，來提高學生的素質，談談我的看法。

一、愛國主義教育

愛國主義是每一個教育工作者永恒的主題，是我國教育培養(yǎng)的方向，作為教育“成果”來說，這似乎是無形的，因為這無法體現(xiàn)在分數上，但作為一個合格的教師，這是責無旁貸的。在物理學史料中有許多愛國主義教育素材，深入挖掘其愛國主義內涵，可從下面幾個方面入手。

1.從我國古代文明智慧寶庫入手

如在講到運動的相對性時，中國古書《尚書緯·考靈曜》中相關相對性概念的敘述，“地恒動而人不知，譬如人在大舟中閉牗而坐，舟行而人不覺。”就早于伽利略關于封閉船艙內發(fā)生的力學現(xiàn)象的一段描述約一千五百余年。又如學生在學過牛頓三大定律后，肯定會對牛頓驚人的成就所折服，這時教師給學生指出遠在兩千多年以前墨翟所著《墨經》一書中早有“力，形之所奮也”（“形”指物體，“奮”就是加速）；“力，重之謂”（物體有重量，是力的表現(xiàn)之一）等論述，這同時也會讓學生嘆為觀止，強烈的民族自豪感油然而生。只要去挖掘，就會在我國古代文明智慧寶庫中，得到很好的愛國主義素材。

2.從外國科學家愛國的事跡入手

如：在講到原子物理學，提到居里夫人時，就可以從以下素材入手，居里夫人1891年到巴黎攻讀物理后與皮埃爾·居里結婚，已獲得法國國藉，但她仍然熱愛自己生長的祖國-波蘭，1898年把她發(fā)現(xiàn)的放射性元素命名為釙（波蘭）以表達她對祖國的思念之情，使學生受到愛國主義教育。

2.從當今我國科學事業(yè)取得輝煌的成就入手

建國以后我國的科學事業(yè)取得舉世矚目的輝煌成就。如：在講到“萬有引力在天文學上的應用”和“人造衛(wèi)星、宇宙速度”就可以從我國第一顆人造衛(wèi)星到“神州五號”載人飛船，躋身于世界第三航天大國的事例對學生進行愛國主義教育。又如：在講到原子核的裂變和聚變，提到原子彈和氫彈，就可以結合我國像錢三強等第一代核物理學家，如何憑著滿腔的愛國熱情，在極其艱苦的條件下研制出原子彈，到后來的氫彈研制成功，提高我國國際地位的事例。這就增強學生的愛國熱情。

二、啟迪學生思維

1.開拓學習物理的思路

目前，雖然倡導素質教育，但由于受高考指揮棒的影響，多數教師還是無法從“題海戰(zhàn)術”的怪圈中走脫出來。其實物理教學是教與學雙方通過各種教學手段相互促進、制約的特殊過程，凡是一個公式的導出，一個定律或定理的建立及到每道習題的分析過程都有它固有的邏輯思維過程和數學推演程序，作為高中物理課本的內容，是前人長期探索研究的結晶。因此對一個物理規(guī)律的形成過程不能只是輕描淡寫，而是要充分給學生展示出來。如若跟物理學結合起來，把物理學家在當時所遇到的問題、所作的設想、以至實驗的驗證和推理過程展示給學生，這就能使學生拓寬思路。另外物理學是向前發(fā)展的，必須教會學生善于運用辯證唯物主義與歷史唯物主義的觀點和方法，認真剖析物理學發(fā)展史的重大問題。例如：在學物理光學后，學生對光的本質會有這樣的認識：微粒說-波動說-微粒說-波.粒二象性，這就是牛頓所倡導的微粒說，被波動說否定之后又東山再起，光的本性之爭無非是微粒說和波動說的組合而已。當然，這種認識是及其片面的，回顧光的本性的認識史，似乎是從粒子到粒子轉了一圈，實則大大地邁進具有根本性的變革的一步，事實上愛因斯坦的光量子與牛頓最早提出的光粒子是截然不同的，光粒子運動卻不遵守經典力學規(guī)律，而是遵循電磁運動規(guī)律，且量子的能量是不連續(xù)的。毫無疑問愛因斯坦的光量子說，是二象性認識的一個飛躍。這同樣拓展了學生的思路。

2.科學的方法

作為一個中學物理教師，不光要講正確、講清楚物理內容，更重要的是要傳授物理知識所賴以產生的科學方法。物理學和其他自然科學一樣，觀察和實驗，科學抽象和邏輯思維（包括比較和分類、類比，歸納和演繹，分析和綜合，證明和反駁等基本的邏輯方法），從假說到理論的形成等等都是物理研究中所運用的的極為有效的方法，這些方法的傳授和學習，只有緊密地與物理學史結合起來，才不流于形式，成為空洞無物的條款堆積，而是有聲有色的活例：如歐姆運用類推理法建立歐姆定律；德布羅意將實物與光進行類比，首創(chuàng)物質波概念。又如：從第谷和開普勒的史料知道，第谷對行星運動進行了三十年之久的長期觀察，積累了大量第一手感性材料，但第谷只停留在感性認識上，沒有上升到理性思維，因而未能解釋行星的運動規(guī)律。而當第谷這些耗盡畢生心血的成果落在他那精于理性思維的學生開普勒之手時，開普勒便揚長避短，感性認識和理性思維珠聯(lián)璧合。最終揭示了行星運動的本質——發(fā)現(xiàn)行星運動的三定律。這說明科學的方法直接體現(xiàn)出科學思維的重要性，而科學的預見來源于科學思維。顯然，運用物理學史所滲透的科學研究方法的確可以還原物理學家認識世界的本來面目，并為培養(yǎng)學生科學素質提供借鑒和啟迪。

3.物理知識系統(tǒng)化網絡化

學生學完中學物理后，具備了一定基礎知識和技能。但若他們合上書本，回答所學物理各部分知識的來龍去脈及其相互聯(lián)系，能全面回答的就很少，究其原因，就是沒有把所學的物理知識系統(tǒng)化、網絡化。

例如：伽利略是近代實驗物理的奠基者之一，他根據大量的實驗事實和理論分析，發(fā)現(xiàn)了自由落體定律、慣性定律、擺的等時性原理等理論，奠定動力學的基礎。緊隨著卻是另一位科學家牛頓，牛頓在總結伽利略等人的研究成果的基礎上，總結出以他的名字命名的三大定律，發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律，建立和完善了經典力學的理論體系，完成了人類認識自然的歷史中第一次理論大綜合（把地球上物體運動規(guī)律與天體運動規(guī)律概括于一個完整的統(tǒng)一理論之中），對后人進行“統(tǒng)一理論”的研究給予深刻的啟發(fā)并產生極其深遠的歷史影響。這樣通過這些物理學史實建立起的物理圖景，使學生所學的物理知識系統(tǒng)化、網絡化。

總之，只要充分挖掘物理學史的內涵，不僅可以使學生受到愛國主義教育和啟迪學生思維，還可以培養(yǎng)學生科學的態(tài)度和刻苦鉆研、拼搏進取的精神。

參考文獻：

[1]全日制普通高級中學教科書（試驗修訂本），人民教育出版社物理室編

[2]郭奕玲、沈慧君編著的《物理學史》（清華大學出版社）