淺談在物理教學中引入物理學史的哲學教育作用＊

解 霞

（南通大學理學院 江蘇 南通 226019）

1 引言

大學物理課程是面向理工科專業學生所開設的一門基礎課，主要介紹物理學科的基本概念、基本理論和基本方法［1］.物理學最早被稱為自然哲學，是哲學專門研究自然界的分支.從誕生那天起，物理學就通過對自然界千變萬化的各種現象內在的本質的探索來幫助人類認識世界，從而改造世界［2］.物理學史是關于物理科學發展的歷史，包含著許多物理理論產生的背景、原創性的研究方法以及所體現的科學精神［3］.

自從20世紀中葉，哈佛大學校長J.B.Conant教授倡導把科學史引入到科學教育以來，物理學史的研究和教學越來越引起人們的重視.從教學的方法和教育的目的來說，把科學史滲透到科學知識體系的教學中，對教育教學有很大的幫助［4］.一方面，課堂教學會比較生動，學生的學習積極性提高，學生更容易從歷史發展的前因后果來理解知識體系的建構過程［5］.另一方面，從哲學角度來說，物理學史揭示了人類在實踐活動中的人與世界、主體與客體、主觀與客觀的關系，以及改變世界的方法論.在物理知識講解中借助生動的物理學史例，插入認識論和方法論教育，不僅使課堂有聲有色，而且有助于學生對物理知識的理解，有助于學生確立正確的人生觀、世界觀，堅持科學的方法論［6］.我校在大學物理的教學中倡導將物理學史融入到大學物理教學中，在多年的教學實踐中起到了很好的教學效果和教育作用.

2 物理學史的哲學教育作用

馬克思主義哲學是科學的世界觀和方法論.實踐的觀點是馬克思主義哲學首要的和基本的觀點，實踐的原則是馬克思主義哲學的建構原則.馬克思主義哲學從實踐出發去認識和理解世界.馬克思主義哲學解答了實踐活動中人與世界、主體與客體、主觀與客觀的關系，從而為改變世界提供方法論.實踐的觀點貫穿馬克思主義哲學的認識論和方法論.本文從哲學教育的角度，分析在大學物理教學中引入物理學史的作用.

2.1 有利于形成科學的真理觀

事物是發展變化的，真理是絕對性和相對性共存的.“科學的本質就是不斷創新，不斷追求，從相對真理逐步逼近絕對真理”［7］.在教學中引入物理學史，可以讓學生了解物理學原理、定律的形成和發展過程，深刻體會真理是絕對性和相對性的統一，用發展的眼光看問題.例如在緒論課的教學中引入物理學史，介紹物理學的發展經歷了從萌芽時期、經典物理時期、近代物理時期到現代物理時期.在古代，物理學是自然哲學的重要組成部分，直到16世紀以后它與哲學分離.此后，逐步建立起了力學、光學、熱學、電學、相對論、量子力學、粒子物理學等學科，在近代，物理學發展迅猛，各學科形成許多新的分支并不斷地向其他研究領域滲透，形成一系列獨立的新興學科.從物理學的歷史來看，物理學的研究對象、方法，一些觀點、理論是不斷發展的，教育學生用歷史的、發展的眼光看待問題，促進學生形成科學的真理觀.

2.2 有利于形成科學的認識論

物理科學的形成過程遵循人類的認知規律，從物理現象出發，提出假說繼而進行實驗檢驗，最后形成理論.認識具有反復性和無限性，人們在實踐的基礎上反復地認識世界追求真理.然而一些物理教師在教學中過于注重專業知識的系統傳授，學生被動地接受知識，失去了懷疑的精神、探究的興趣.這樣的做法違背了人類認識世界的自然規律.愛因斯坦在《論教育》中說，“應當始終把發生獨立思考和獨立判斷的能力放在首位，而不應當把獲得專業知識放在首位.”［8］在物理教學中滲入物理學史知識，讓學生體會到物理學充滿了懷疑、批判和超越，使學生認識到事物的發展變化，形成正確的真理觀；使學生具有敢于懷疑、勇于批判的科學態度，形成科學的認識論.相對論的誕生就是在實驗的支持下充滿了思考和懷疑精神的結果.在愛因斯坦之前，洛倫茲和彭加萊已經走到相對論的大門口，但他們未能擺脫絕對時空觀認識的束縛，最終沒能邁入相對論的門坎.1905年愛因斯坦指出，邁克爾孫和莫雷的實驗說明以太這一概念是多余的，光速是不變的，牛頓的絕對時空觀是錯誤的.他用光速不變和相對性原理推出了洛倫茲變換.正是由于愛因斯坦在可靠實驗數據的基礎上拋開了絕對運動和靜止以太的觀念，才創立了狹義相對論，引起了人類時空觀的巨大變革.在大學物理教學中引入物理學史知識有助于學生科學地認識世界和自身，并堅持馬克思主義的實踐原則.

2.3 完成辯證唯物主義和歷史唯物主義的教育

馬克思主義世界觀是辯證的、歷史的唯物主義世界觀.物理學知識體系的形成創造過程本身就是歷史的、唯物的、辨證的.在物理教學中，將實踐的觀點，科學的真理觀貫穿于教學中，可以使學生更好地理解物理學的理論和實驗的關系，物理學發展與社會生產和科學技術發展的關系，用歷史的、發展的眼光去看問題.

以人類對光的本性認識為例，歷史上存在微粒說和波動說之爭.17世紀，以牛頓為代表的光的微粒說占主導地位.由于牛頓的權威性，盡管英國人托馬斯·楊用波動理論成功地解釋了光的干涉現象，但20年無人理解甚至遭到嘲笑和攻擊.18世紀初，法國科學院懸賞征文鼓勵用微粒理論解釋光的衍射現象，結果卻有力地證明了光的波動性，從而使波動說又占據了歷史上的舞臺.光的本性的爭論似乎獲得了圓滿的解決，波動說取得了決定性的勝利.然而到了19世紀末、20世紀初，光電效應實驗的解釋又使波動說陷入困境，愛因斯坦受普朗克量子論的啟發，提出了光量子假設，建立光量子理論，重新肯定了光的微粒性，同時沒有否定光的波動性.光在傳播過程中，波動性表現得比較顯著，而當光和物質相互作用時，粒子性表現得比較顯著，這就是光的波粒二象性.當向學生講述光的本性時，應有意地培養學生的辯證唯物主義和歷史唯物主義世界觀.首先，任何真理都要經得起實踐的檢驗.其次，任何真理都是絕對性和相對性的辯證統一.正如辯證法所言，事物的發展不是直線式的，而是螺旋地向前發展，矛盾的雙方在一定的條件下可以相互轉化.教育學生在學習和工作中應注意摒棄形而上學的思想，學會全面地看問題和分析問題.

2.4 教育學生堅持科學的方法論

實踐是認識的基礎，認識的來源，同時也是檢驗認識真理性的唯一標準；認識對實踐具有反作用.在大學物理教學中適當滲透有方法論意義的事例，有助于學生積極投身實踐，追求真理；學有所用，實踐創新.在物理學研究中常常借助理想模型、理想過程、理想實驗，運用觀察和實驗、類比和聯想、分析和綜合、科學假設等方法.物理學史中有大量的生動事例說明科學大師們如何熟練而巧妙地運用這些方法取得重要的成果［9］.例如在對稱性思想的指導下，物理學家通過預言、設想推測未來事物的存在.電可以生磁、磁可以生電，法拉第經過十幾年的不懈努力實現了由磁生電的夢想，制成了發電機.自1897年發現電子，狄拉克綜合前人的研究成果，根據對稱性預言了正電子的存在，1932年美國物理學家安德遜在宇宙射線實驗中發現了正電子.這些生動的歷史事例，不僅能教育學生在解決問題時采取科學的態度和科學的方法，還能激勵學生實踐創新［10］.

3 結束語

就目前的大學物理教學而言，執教的高校物理教師大多熟練掌握物理學理論知識，同時也具備一定的物理學發展史知識，將生動的物理學史例滲透到大學物理的教學中，發揮其課堂教學作用和哲學教育作用應成為高校物理教師努力的目標.

1 楊建華，戴兵，秦玉明.大學物理.蘇州：蘇州大學出版社，2012

2 喬治·伽莫夫.物理學發展史.高士圻譯.北京：商務印書館，1981

3 申先甲.物理學史教程.長沙：湖南教育出版社，1987

4 蔡志凌.物理學史的教育功能.安徽師范大學學報（自然科學版），2003，26（2）：143

5 程民治.物理學史教學的作用與改革.現代物理知識，1997，9（6）：26

6 方勵之.哲學和物理.自然辯證法研究，1986，2（5）：28

7 周光召.物理學的回顧和展望.北京大學學報（自然科學版）（增刊），2002（1）：1

8 愛因斯坦.愛因斯坦文集（第3卷）.北京：商務印書館，1983

9 張瑞琨.物理學研究方法和藝術.上海：上海教育出版社，1995

10 周濟.注重培養創新人才增強高水平大學創新能力.中國高等教育，2006（15）：4