物理學史在少數民族地區高中物理教學中的作用

趙永才

少數民族地區的教育受區域、經濟、師資等各方面的條件限制，對于新課程標準的理解應用尚處于嘗試階段。尤其是本地教師外出交流學習的機會比較少，在課堂教學中使用傳統教學法的教師還比較多。

我們知道傳統的教學法具有記憶性和被動重復性，權威性和專制性，封閉性和終結性，以及教條性。這種灌輸式的教學方式，片面追求高考升學率，使學生失去了許多寶貴的東西：變得現實死板，失去了青少年應有的激情與夢想；變得消極沉重，失去了積極向上不畏險阻的進取精神；認為學習最苦最累，失去了學習的能力和良好的學習習慣，失去了少年的天真活潑和開朗樂觀的品質。

《高中物理新課程標準》在課程實施上注重自主學習，提倡教學方式多樣化，讓學生積極參與、樂于探究、勇于實驗、勤于思考。通過多樣化的教學方式，幫助學生學習物理知識與技能，培養其科學探究能力，使其逐步形成科學態度與科學精神。

在情感態度與價值觀中有六條要求，涉及探索自然規律的艱辛和喜悅；參與活動的熱情；堅持真理、勇于創新和實事求是的科學態度和科學精神；團隊意識；關注熱點；有振興中華的使命感和責任感。

結合少數民族地區的現狀，為了更好地理解、應用新課程理念，我覺得在少數民族地區的物理教學中，恰當地運用物理學史可以起到很好的作用。下面我談談自己的幾點看法。

一、體驗探索自然規律的艱辛和喜悅

通過實驗可以發現新事實，探索新規律。伽利略的斜坡實驗為研究力學規律提供了重要依據。庫侖定律的驗證，歐姆定律的建立，奧斯特發現電流的磁效應，法拉第電磁感應定律的建立，從光的色散到光譜學的建立等等，說明了實驗是認識規律的基本途徑。世紀之交的三大發現（X射線，放射性，電子）開拓了新的領域，把物理學推向了一個新的階段。實驗，只有實驗，才是物理學的基礎。

實驗是檢驗理論的客觀標準。麥克斯韋的電磁場方程組優美對稱，但直到二十多年后他預言的電磁波被赫茲的實驗驗證后才成為舉世公認的電磁波理論基礎。卡文迪許測出了萬有引力常量，使牛頓的萬有引力定律從理論走向實際應用。

因實驗而獲得諾貝爾物理學獎的科學家很多。從1901年倫琴發現X射線，貝克勒爾發現天然放射性，居里夫婦發現并研究放射性元素釙和鐳，到1990年，在90年中一共有140位獲獎者，其中因實驗而獲獎的共有94人，占67.1%，這一數字從另一個側面說明實驗的重要性。

為什么他們一生致力于科學研究，耐得住寂寞，能忍受各種極端條件呢？愛因斯坦說：“追求客觀真理和知識是人的最高和永恒的目標?！彼€說：“每個人都有一定的理想，這種理想決定著他的努力和判斷的方向。就在這個意義上，我從來不把安逸和快樂看作生活目的的本身……這種倫理基礎，我叫它豬欄的理想。”

物理學發展史是一幅理論與實驗交叉，失敗與成功并存，邏輯與非邏輯并用的豐富多彩的畫面，將物理學史引入課堂，可以讓學生知道科學的發展并非直線，從日常生活中研究現象，經過失敗也可以取得成功，從中能夠讓學生知道探索自然規律的艱辛和喜悅。

二、使學生掌握學習和科學研究的方法

1. 科學推理法

伽利略對自由落體運動的研究。為了推翻亞里士多德的物體下落的速度與質量成正比這一觀點，伽利略設想了一個簡單的理想實驗，運用邏輯推理，批判了亞里士多德的理論。

伽利略借助于幾何學的推導，經過實驗，得出沿斜面下滑的物體做勻加速直線運動，自由落體運動也是這樣的，并且下落的速度與質量無關。這種科學推理方法帶來了經典物理學的真正發展。這個過程可以歸納如下：

對現象的一般觀察——提出假設——運用數學和邏輯進行推理——實驗檢驗——形成理論。

2. 類比法

牛頓的萬有引力定律，用公式表示為F=GMm/r2。而庫侖定律的表達式為F=KQq/r2。據史料記載，庫侖就是受牛頓萬有引力定律的啟發，事先就有這種思想框架，并且當時實驗的偏差是比較大的。

可見，庫侖在研究電力和磁力時，把它們與萬有引力類比，事先建立了相互之間的作用力與距離的平方成反比的概念。實際上，整個靜電學的發展，都是在借鑒和利用萬有引力理論的已有成果的基礎上取得的。

在物理教學中，平拋運動與類平拋運動，運動的合成與分解、力的合成與分解以及矢量的合成與分解，勻速圓周運動與天體的運動等等，處處都可以看出類比法在教學和學習方法上帶來的高效快捷，其實物理概念的引入有許多都是通過類比法來理解的。

三、培養學生的科學態度和科學精神

波蘭的天文學家哥白尼推翻了古希臘學者的“地心說”，建立了“日心說”，他認為行星和地球繞太陽做勻速圓周運動，只有月亮環繞地球運行。哥白尼使人類來到了牛頓物理學的門前。但是，開普勒對第谷二十多年來天體的精確觀測資料進行計算，發現火星軌道有8分的偏差。他認為這不是第谷的觀測誤差，也不是自己四年的計算偏差，由此他判斷行星和地球繞太陽運行的軌道可能不是圓的。于是他改用卵形曲線，最后用橢圓軌道，結果發現橢圓軌道與觀測資料完全一致。這8分角度的差異，引起了天文學的全部革新。

馬赫對牛頓的絕對時空觀進行了批判，愛因斯坦把他稱為“相對論的先驅”。

物理學發展史中許多史實都說明了每一次對物質世界認識的重大突破都是新觀念對舊觀念的批判和揚棄。

學生接受這種思想對于成長具有重大的作用?？萍柬氁獎撔?，創新除了具備完整豐富的知識外，還要敢于向權威質疑。物理學家為我們作出了表率，榜樣的力量會幫助我們沖破舊觀念的束縛，取得更多更廣的科研成果，造福人類。而恰當有效地在課堂中滲透物理學史可以達到這一目的。

四、有助于學生從小樹立和諧共處的團隊精神

盧瑟福對學生在學業上幫助、生活上照顧，桃李滿天下，他是一位杰出的學科帶頭人，也是學生的良師益友，被譽為“從來沒有樹立過一個敵人，也從來沒有失去一位朋友”的人。他的學生和助手有好多人獲得了諾貝爾獎。他的助手索迪1921年獲得諾貝爾化學獎，威爾遜1927年獲得諾貝爾物理學獎；他的學生中波爾、查德威克、科克拉夫特、瓦斯頓、卡皮茨獲得諾貝爾物理學獎，阿斯頓獲得諾貝爾化學獎。玻爾曾經深情地稱盧瑟福是“我的第二個父親”。這種師生情深、共同進步的例子數不勝數。

物理學史中的這些師生、母女、父子、兄弟在道德情操與科技上都取得巨大成功并造福于人類的事跡告訴學生，一定會引起學生道德上的共鳴，進而引發學生在各方面的良性轉變，使他們學到知識，學會做人，學會與人和諧相處。

五、培養學生的愛國主義情懷

歷史上，中國人取得了舉世公認的成績。四大發明有口皆碑。1954年，在長沙出土了戰國時期的天平和砝碼。戰國時，莊子記載了聲音的共振。東漢時已應用虹吸管引水，《后漢書》上記載這種虹吸管為“渴鳥”。

戰國時， 墨子給出了力的定義，說：“力，刑（形）之所以奮也?！币簿褪钦f，力是使物體運動的原因，他把使物體運動的作用叫做力。我國古代偉大的思想家用形象思維代替邏輯思維來定義科學概念，現代的科學家也只能甘拜下風了。

《墨經》中有八條有關幾何光學知識，涉及到影、小孔成像、平面鏡、凹面鏡、凸面鏡成像，還說明了焦距和物體成像的關系，這些論述比古希臘歐幾里得的光學記載早幾百年。

對于磁現象，公元前四世紀成書的《管子》中就有“上有慈石者，其下有銅金”，并且很早就將磁現象用于指明方向，用于醫療。發現地磁偏角的第一個人是宋代的沈括。

看看近幾年的高考試題，有關物理學史的選擇題幾乎每年都出現。這說明對物理學史的講解也符合高考的要求。

綜上所述，在課堂上恰當地運用物理學史符合新課程標準的要求，也符合高考的要求，同時還能夠讓學生體會探索科學道路的艱辛與樂趣，讓他們熱愛科學、堅持真理，由此學到的與人、與社會、與自然和諧共處的人生觀將使其一生受益無窮。

恰當地運用物理學史，也要求教師對于古今中外的物理學史要有比較廣泛的了解，平時要多收集、整理相關資料。