高中物理教學中物理學史的引入

當今重視物理學史教學，把物理學史內容同化在物理教學之中，已是國際上物理教學改革的發展趨勢，物理教育工作者日益深刻地認識到物理學史對提高物理教育水平的重要作用。本文說明在物理教學中滲透物理學史，將有助于學生學習科學的思想方法，培養優秀品質，進行辨證唯物主義思想教育。

錢三強教授指出：“物理學發展史是一塊蘊藏著巨大精神財富的寶地，這塊寶地很值得我們去開墾；這些精神財富很值得我們去發掘。如果我們能重視這塊寶地，把寶貴的精神財富發掘出來，從中吸取營養，獲得教益，我相信這對我國的教育事業和人才培養都會是大有益處的?！蔽锢韺W史是歷史科學，又是研究物理學理論與方法發生和發展規律的科學，具有文理結合，社會科學與自然科學兼容的特點。在向素質教育轉軌的今天，探索通過引入物理學史，對學生進行正確的理論思維和研究方法等方面的教育，幫助學生形成辯證唯物主義世界觀基礎，就顯得特別重要。

一、在物理教學中引入物理學史，對學生進行科學研究方法的熏陶。

科學家在探索物理規律中的思考方法與物理理論一樣，是留給我們的寶貴財富。然而在一般的物理教材中，物理大師們當初作出他們的重要發現的歷史過程，即他們的探索歷程、獨特的思路，認識的飛躍和十分有效的方法，往往被干干凈凈的濾掉了。給學生的知識都是經過幾代物理專門人才“精雕細刻過的藝術精品”，當把它送給學生時，學生不免感到高深莫測，望而生畏，增加學生與知識間距離感；只講知識的結果，而不講知識的發生、發展過程，從而增加了學生對知識的枯燥感。這種狀況對于全面實現物理教育的目標是十分不利的。在物理教學中，講述一些物理學發現的歷史案例是克服這一缺陷的有效手段。

例如：法拉第如何通過磁力線類比提出了電力線概念，為電磁場理論打下基礎；麥克斯韋如何通過與流體力學的類比建立了電磁理論的麥克斯韋方程，預言了電磁波的存在；庫倫如何通過與萬有引力定律的類比提出了庫倫定律。又如玻意爾、馬略特.查理、蓋.呂薩克等物理學家如何用隔離法分別得到三個氣體實驗定律，然后綜合得到理想氣體狀態方程?？茖W家又如何通過質點、剛體、光滑平面、彈性碰撞、理想氣體、絕熱過程、點電荷、電光源等物理模型來區分物理過程中的主要和次要因素，使抽象的假說和理論形象化，便于思考和研究。

通過物理學先驅們認識物理世界的真實而又令人興奮的探索歷程，可以使學生感覺到物理學大師們用有效的方法一步一步地揭示出物理奧秘時的那種科學創造的快感與激動，并受到科學研究方法的熏陶，獲得從單純的知識灌輸中得不到的才能，應該說，讓學生掌握這些思考方法，比掌握物理學中的理論本身更加重要。

二、用物理學史對學生進行能力培養，加強對物理知識內涵外延的理解與運用。

搞教育，抓教學，留給學生的不僅是一粒果實，更應該是一粒種子；不僅要給他們講清種子的生長規律，還要教給他們種子的栽培方法，使學生能培育出果實才是最成功的教育。這是對素質教育理解的一個方面。我們實施素質教育，要求“全面提高學生基本素質，充分開發學生潛能”，從物理學發展史上來看，它蘊藏著多種培養人的功能：科學文化、思想、方法、心里、審美等等。如果我們能挖掘它，它將會發揮出巨大的潛能。物理學史的引入則可使學生在能力的發展中受到各種啟迪，物理規律的發現離不開創造性思維，科學家探索物理規律的歷程可以用來培養學生的創造性思維能力。

例如近代物理學史中，當光電效應規律使波動說發生危機，愛因斯坦創造性地應用光子說，揭示了光的本性——波粒二象性；亞里士多德關于力是維持物體運動的原因的錯誤論斷曾維持了兩千多年，伽利略創造性地用理想實驗否定了這一錯誤論斷，發現了慣性，為經典力學的建立邁出了關鍵的一步。

探索歷史上科學家的創造思維過程，對掌握科學創造性的內在規律，充分發揮學生的創造性，提高物理教學效果具有重要意義?？茖W家的探索精神和獨創精神，豐富的想象力為學生揭示出發展能力的有益經驗。用物理學史向學生揭示科學家在一些重要實驗中的技巧和方法，無疑是培養學生實驗能力的一個重要特殊途徑。法拉第發現電磁感應的實驗；盧瑟福用a粒子轟出金箔發現原子核式結構的實驗；庫侖巧妙地對各小球帶電量，研究出點電荷相互作用的規律，無不閃爍著科學家智慧的光輝，對學生實驗能力的培養發揮積極的作用。

三、引入物理學史，對學生進行辨證唯物主義世界觀教育。

在物理學理論的發展過程和物理學家們的創造經歷中，都包含了豐富的辯證法和認識論的內容。物理學史為對學生進行辨證唯物主義世界觀教育提供了生動豐富的素材。在物理教學中，有意識地用辯證唯物主義觀點來闡述物理現象和規律，介紹物理學家某個發現的歷史，可以使學生潛移默化地領會并接受辯證唯物主義。如人類對光的本性認識，經歷了曲折、反復、漫長的道路，遵循著否定之否定的途徑，閃爍著對立統一的光芒。

關于關的本性在十七世紀就形成了兩種相互對立的學說，一種是牛頓主張的微粒說，另一種是惠更斯提出的波動說。兩種學說爭論了一百多年，由于牛頓在學術界上有很高的聲望，致使光的微粒說在進一百多年里一直占主導地位。到了十九世紀初，楊氏和菲涅耳等科學家成功地在實驗中觀察到了光的干涉現象和衍射現象，這些波的特征，無法用微粒說來解釋，因而說明了波動說是正確的。于是確立了波動說，這可以說是一次否定。但是，愛因斯坦在光電效應實驗的基礎上，提出了光的量子說，認為光是一個一個不連續的光子，微粒說似乎又復活了，波動說遇到了困難，這可以說是一種否定之否定。但這絕不是簡單的重復，而是一種飛躍，在這里光子已不是微粒說中的微粒。經過這樣曲折的過程，終于發展成為“光的波粒二象性”學說。這樣從“微粒說”到“波動說”，再發展到光子說的歷史資料介紹，可以使學生認識到發展的過程就是“否定之否定”的過程，并生動地說明人類認識自然是充滿著辯證唯物主義觀點的。

四、用物理學培養學生嚴謹的治學精神和愛國主義思想。

介紹科學家們獻身科學，追求真理，造福人類的事例，了解他們如何克難求進，不畏艱險、攀登科學高峰，對于培養學生的科學理想和科學精神都會有很大的激勵作用。

例如：介紹阿基米德發現杠桿定律；卡文迪許為科學獻身；牛頓對物理科學研究的如癡如醉；伽利略為宣傳哥白尼學說而被教會終身監禁；布魯諾為捍衛“日心說”而被活活燒死；利赫曼為引雷而電擊捐軀……

引入物理學史有助于培養學生實事求是的科學態度和腳踏實地的工作作風。對待工作的科學態度和工作作風一方面要在實際工作中和學習過程中養成，另一方面榜樣的力量也是無窮的。在物理教學中，我們可以適當地將有關科學家的事跡介紹給學生，去感染學生。

在教學中簡單地列舉一些中國古代在物理學方面極為輝煌的成就；現代新科技發現過程；物理學在工農業生產中應用等；也會激發青年學生的愛國主義情感，增強民族自豪感。歷史上，我們的國家和民族對科學技術的發展也曾做出過杰出的貢獻。

例如：在船閘制造方面，秦代修筑的靈渠是我國和世界上最早的船閘式運河，而國外直到公元十四世紀才出現第一座船閘；在浮力應用方面，我國古人在公元八世紀六十年代發明了利用浮力的打撈技術，至今仍在國外沿用；在能源的開發和利用方面，我國在二千多年前就開始利用風驅動船航行，在一千九百年前就發明了水力發動機，比如水磨；東漢王充在世界上最早用科學方法解釋潮汐現象；在光學方面約二千四百年前就有小孔成像實驗的記載；在磁學方面，我國早在戰國時期發明了指南針儀器“司南”，北宋沈括在世界上第一個清楚地、準確地論述磁角等等。

綜上所述，把物理學史引入物理教學是當前向素質教育轉軌的需要，是提高物理教育質量的一個重要手段。我們有必要在這方面作進一步探索，把物理學史的精神貫穿到整個物理學科的教學中去。