整合物理學(xué)史強化情感教育お

黃芳琳

高中物理課程中適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行學(xué)史內(nèi)容教學(xué)，讓學(xué)生從學(xué)史文化中汲取養(yǎng)分，從中感悟物理學(xué)家的獻(xiàn)身精神和創(chuàng)新意識，從而以物理學(xué)史為載體對學(xué)生實施情感教育，對我們的教學(xué)工作有著建設(shè)性的意義.教師在此過程的首要任務(wù)就是要對與高中物理相關(guān)的學(xué)史內(nèi)容進(jìn)行選擇和整合.

1物理學(xué)史內(nèi)容的選擇

物理學(xué)史有著龐大的內(nèi)容體系，那么哪些內(nèi)容才是高中物理教學(xué)所需要的呢？筆者認(rèn)為以下兩點需要教師進(jìn)行針對性選擇.

1.1物理對社會進(jìn)步的影響

物理學(xué)的發(fā)展歷程也正是人類社會不斷變革進(jìn)步的過程.瓦特改進(jìn)蒸汽機推動著工業(yè)革命的興起，熱力學(xué)的研究加速了工業(yè)化社會的到來，電磁理論的蓬勃發(fā)展給人類社會帶來極其深遠(yuǎn)的影響，近代物理的發(fā)展特別是原子物理和航天科技等領(lǐng)域的成就推動了社會發(fā)生著更深層次的變革.

高中生通過學(xué)習(xí)物理學(xué)史，能夠看到人類探索自然世界的歷程，同時人類的發(fā)現(xiàn)、創(chuàng)新和變革也最大程度地促進(jìn)著文明的繁榮和社會的進(jìn)步.在此基礎(chǔ)上，學(xué)生會產(chǎn)生崇敬科學(xué)、堅持真理、勇于探究的科學(xué)情感，并能由衷地產(chǎn)生對科學(xué)理論的敬畏之心和對物理學(xué)家的敬仰之情.

1.2物理學(xué)家和他們的成就

分析整個人類科技發(fā)展史，很多重大發(fā)現(xiàn)和技術(shù)革新都是誕生于才華橫溢的科學(xué)家具有創(chuàng)造性的工作之中.物理學(xué)的發(fā)展也不以外，而物理學(xué)史不僅記載著物理學(xué)家的個人成就，也記載著一個個充分智慧團(tuán)隊的卓越功績.

例1卡文迪許實驗室就是無數(shù)物理學(xué)家心中的“麥加圣地”，在那里產(chǎn)生了近30個的諾貝爾獎獲得者；貝爾實驗室至今總計產(chǎn)生了兩萬六千多項專利，平均每天就有一項專利產(chǎn)生，其中有聲電影、晶體管、激光、可視電話、計算機等等，都是具有劃時代意義的發(fā)明，在那里每年會發(fā)表上以千計的科技論文，造就一大批在各領(lǐng)域都堪稱尖端的科學(xué)家.

物理學(xué)的發(fā)展和突破既有偶然性，也有必然性.科學(xué)家彼此合作，又相互競爭，他們以特殊的協(xié)作方式引領(lǐng)著一個又一個輝煌成就的誕生.讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中感悟這一點，也是對學(xué)生一種進(jìn)行情感教育的滲透，對他們科學(xué)素養(yǎng)提升有積極的作用.

2物理學(xué)史與情感教育的整合

物理學(xué)史的內(nèi)容自稱體系，而高中物理的情感教育也有自身獨特的內(nèi)涵，如何將二者整合起來呢？筆者認(rèn)為以下幾點是教學(xué)過程中值得實踐和推廣的.

2.1通過物理學(xué)史的介紹來強化學(xué)生的興趣和信心

物理知識的探索和發(fā)展是一個充滿理性而又講究嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪^程，但是這并不意味著物理學(xué)史就是如白開水般清淡無味的流水賬記錄，事實上物理學(xué)史上也有很多有趣的事情能夠讓學(xué)生為之而興奮.

例2“泊松亮斑”的發(fā)現(xiàn)就是一個具有反轉(zhuǎn)色彩的歷史事件.

光的本性是什么？在人們圍繞“波動說”和“微粒說”爭執(zhí)不休之時，法國學(xué)術(shù)界進(jìn)行了一項學(xué)術(shù)競賽，讓兩個學(xué)說的支持者各自進(jìn)行證明.“微粒說”的支持者泊松，是一個數(shù)學(xué)家，他以反證法的思路來處理問題，他從“波動說”代表人物菲涅爾的相關(guān)理論出發(fā)得出一個在當(dāng)時看來很是荒謬的結(jié)論——對應(yīng)一定波長的光，在其傳播方向上放置一圓盤，那么在其陰影的中央會出現(xiàn)一個亮斑，這與光的直線傳播有著明顯的沖突，泊松也理所當(dāng)然地認(rèn)為他找到駁斥“波動說的有力證據(jù)”.偏偏按照他的思路，物理學(xué)家阿拉果通過實驗看到這個陰影中央的亮斑，泊松的計算和推理反而成為“波動說”的直接證明.這一戲劇化的歷史事件能激起學(xué)生無窮的興趣.

例3永動機制作的失敗帶來了意想不到的成果.

正如煉金術(shù)的失敗推進(jìn)了化學(xué)的發(fā)展一樣，對永動機原理的追尋也成就了一大批物理學(xué)家，像焦耳、亥姆霍茨就是他們中的佼佼者，他們在探索失敗后，能快速冷靜下來，勇于用科學(xué)的目光審視自己的失敗，從而誕生了能量守恒定律等基本物理原理.馮端教授曾經(jīng)說過：我們在緬懷載入史冊的物理學(xué)家之時，也要建造一座無名紀(jì)念碑，再寫上碑文：“紀(jì)念那些為設(shè)計永動機而不懈努力卻又遭受失敗的人”，因為正是這些科學(xué)先驅(qū)的付出，他們在探索規(guī)律時做出了各種假設(shè)，雖然這些假設(shè)最終都是錯誤的，但是正是前人的嘗試才引導(dǎo)后人改變了思維方式和探索方向，從而引領(lǐng)了物理研究的進(jìn)步.

物理學(xué)史上記載了物理學(xué)家探索自然規(guī)律曲折而又讓人興奮的過程，高中物理教學(xué)中，學(xué)生通過對物理學(xué)史的學(xué)習(xí)，重新回顧相應(yīng)規(guī)律的發(fā)現(xiàn)過程，并從中體驗到探索物理的成功和樂趣.

2.2通過物理學(xué)史對學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神進(jìn)行培養(yǎng)

物理學(xué)史中記載著物理學(xué)家不畏艱辛，敢于挑戰(zhàn)權(quán)威的探索過程，這些材料都是對學(xué)生進(jìn)行情感教育的重要素材，有助于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神.

例4從伽利略的生平來認(rèn)識科學(xué)和社會.

伽利略被譽為“現(xiàn)代科學(xué)之父”，正是他的論著《關(guān)于托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話》確立了日心說的地位，摧毀了教會教義的根基，因此這本巨著很快就成為了禁書.但是伽利略不畏強權(quán)，依然堅持對真理的追求，繼續(xù)在自由落體運動等方面取得了重大成就，并在1628年繼續(xù)發(fā)表他的著作《關(guān)于兩門新科學(xué)的對話與數(shù)學(xué)證明對話集》.

例5法拉第和麥克斯韋的學(xué)術(shù)傳承.

法拉第是自學(xué)成才的典范，年幼時期的他沒有接受過系統(tǒng)化的教育，但是這并不妨礙他用理性、嚴(yán)謹(jǐn)而又智慧的思維來研究物理.他不僅發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，更重要的是他還提出了“場”和“力線”等概念，這些概念也是法拉第為了彌補自身數(shù)學(xué)能力的缺乏，另辟蹊徑而提出來的.麥克斯韋在研究相關(guān)理論的時候，看出其中的玄機，并致力于用自己的數(shù)學(xué)才華來完善相關(guān)理論，最終成就了一番事業(yè).

榜樣效應(yīng)有著無窮的力量，學(xué)生在物理學(xué)史的學(xué)習(xí)中重溫先賢敢于質(zhì)疑、堅持真理的事跡，為學(xué)生形成正確的科學(xué)思維打下堅實的基礎(chǔ).

2.3通過物理學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生克服困難、不屈不撓的科學(xué)意志

物理學(xué)家在探索真理的過程中會經(jīng)歷很多艱難險阻，他們以頑強的意志堅持下來，不屈不撓地堅持下去，最終取得成功，這對學(xué)生來講有著非常重要的啟發(fā)意義.

例6密立根對光電效應(yīng)方程的驗證.

愛因斯坦將普朗克的量子理論運用于光電效應(yīng)的解釋，得出了光電效應(yīng)方程，而其正確性的檢驗是由密立根來完成的.具有戲劇性的事實在于，當(dāng)初密立根并不贊同愛因斯坦的理論，他后來回憶道：“ 從1907年開始，通過長達(dá)十多年的實驗研究，最終的結(jié)果與我的預(yù)想截然[JP2]相反，實驗結(jié)果成為了愛因斯坦方程正確性的驗證證據(jù).”

例7愛因斯坦和量子理論.

作為物理發(fā)展史上最卓越的科學(xué)家之一，愛因斯坦的最重要成就在于相對論領(lǐng)域，但是他在量子理論方法所投入的精力更多.即使如此，他在晚年也有過這樣的回憶：“我經(jīng)歷了長達(dá)50多年的精心思考，卻從未明確光量子是什么.”然而，越是困難、越是具有挑戰(zhàn)的問題，就越能激起人類的好奇心.

物理學(xué)的發(fā)展之路充滿曲折，對未知世界的探索不可能是一帆風(fēng)順，需要研究者具備頑強的意志，甚至還需要他們具備為科學(xué)獻(xiàn)身的意識.物理學(xué)家永不放棄、勇于奉獻(xiàn)的精神有助于幫助學(xué)生形成正確的科學(xué)觀和價值觀.

2.4通過物理學(xué)史來幫助學(xué)生培養(yǎng)唯物主義世界觀，并形成物理美學(xué)鑒賞力

物理學(xué)的發(fā)展需要學(xué)者用物理的視角來認(rèn)識和理解世界，同時物理學(xué)本身特有的美觀也為研究者的探索和發(fā)現(xiàn)指明了道路，這一些都是學(xué)生在學(xué)習(xí)物理學(xué)史時必須關(guān)注到的內(nèi)容.

例8感悟物理學(xué)特有的美感.

物理學(xué)有著這樣的美學(xué)特征：簡潔性、和諧性、普適性和統(tǒng)一性.為數(shù)不多的幾項規(guī)律就覆蓋了自然界的一切特征，幾條簡單的公式就完成了對世界的描述，這都體現(xiàn)了客觀世界和諧與統(tǒng)一之美.牛頓運動定律、萬有引力定律、相對論原理等等都以其簡潔性與普適性給人一種特殊的美學(xué)享受，啟發(fā)著人們的靈感產(chǎn)生和智慧發(fā)展，從而去創(chuàng)造更加美妙的世界.

例9統(tǒng)一性對物理學(xué)發(fā)展的作用.

法拉第之所以能發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)定律，就因為他始終堅信自然萬物是普遍聯(lián)系的，各類自然力都是統(tǒng)一的、不可摧毀的、能夠發(fā)生轉(zhuǎn)化的.在類似理論的引領(lǐng)下，當(dāng)代科學(xué)家一直在探索自然界不同作用間的統(tǒng)一性原理.

物理學(xué)的各項理論的發(fā)展離不開方法論的指導(dǎo)，教師在教學(xué)中，借助物理學(xué)史等材料向?qū)W生傳遞唯物主義認(rèn)識論以及物理美學(xué)觀點有助于學(xué)生認(rèn)識能力的提升.