物理學史與科學探究的關系

劉雷雷

摘 要： 本文分析了物理學史和科學探究在物理教學中的作用及兩者之間的關系，認為從物理學史角度進行科學探究能夠達到更好的教學效果，并以“牛頓第一定律”為例進行分析研究。

關鍵詞： 科學探究 物理學史 牛頓第一定律

一、教學中的科學探究

自從2001年基礎教育新課程改革以來，學生的終身學習興趣、科學探究能力、創新意識和科學精神培養受到廣泛重視。但就其精神實質而言，它吸收了杜威的“從做中學”的教育思想和布魯納的“發現法”理論的精華，如強調學生在類似于科學發現的教學過程中，讓學生親自動手參與發現的過程，注重在體驗中學習，從而提高其實踐能力和創新能力，適應未來生活的需要。2011年新義務教育物理課程標準把“科學探究”作為課程內容，明確指出“科學探究是學生學習的目標又是重要的教學方式”。各版本教科書都不同程度地涉及此內容，滬科版直接以“科學探究”作為章節題目。如滬科版八年級全一冊總共十一章，除了第一、九、十一章外，剩下每章都有一節以科學探究為題，且都是按照提出問題、猜想與假設、制訂計劃與設計實驗、進行試驗與搜集證據、分析與論證、評估、交流與合作的步驟完成。各地教研都是圍繞科學探究展開，從一線教師到教研員都把“科學探究能力”作為一節課考評的重要依據，以致出現教師上課為了探究而探究，如科學探究杠桿平衡條件，老師就生硬地“引導”學生猜想杠桿平衡條件是；甚至假裝探究，如科學探究滑輪組機械效率，就有老師先給出繩子自由端移動距離s與物體上升高度h之間的關系，實驗時讓學生先測出h再假裝測出s而實際根據二者關系直接填表格。

二、物理學史在教學中的作用

在《課標》知識與技能目標中提出“了解物理學及其相關技術發展的大致歷程，知道物理學不僅含有物理知識，而且含有科學研究的過程與方法、科學態度與科學精神”。過程與方法目標中提出“通過學習物理知識，提高分析問題與解決問題的能力，養成自學能力，學習物理學家在科學探索中的研究方法，并能在解決問題中嘗試應用科學研究方法”，這些目標的實現離不開物理學史的教學。

三、物理學史與科學探究

現在的科學探究大多偏離了它的本意，過度強調反而束縛了老師的教學，將物理學史與科學探究相結合讓學生經歷與科學工作者相似的探究過程，主動獲取物理知識與技能，領悟科學探究方法，發展科學探究能力，體驗科學探究的樂趣，培養實事求是的科學態度和敢于創新的探索精神，這無疑是較好的教學方法。

四、牛頓第一定律教學研究

上?？萍汲霭嫔绯霭娴摹读x務教育教科書.物理》八年級“科學探究：牛頓第一定律”，標題是以科學探究呈現，教材首先是從人們生活中常見的現象如箱子一就動，不推不動開始，學生根據直觀現象得出結論：力是維持物體運動的原因。接著給出亞里士多德的觀點，并指出這個錯誤觀點維持了2000多年，直到300多年前伽利略才通過實驗的方法揭示了事物的本質，認為運動的物體在不受力的情況下沿一條直線速度不變的永遠運動下去。其中的理想斜面實驗通過信息窗給出。最后牛頓進一步總結前人觀點給出牛頓第一定律。教材中未介紹笛卡爾等人。

一些教師為了直擊考點提高效率往往讓學生自己閱讀這些內容，有的甚至直接說這個中考不考不要花時間。但這節內容如果不把物理學史內容詳細介紹清楚就會讓學生產生如下誤區：亞里士多德真笨，這么簡單的東西都不會；牛頓撿了大便宜，隨便總結下就出名了；我真是生不逢時，不然這就被我發現了；看來物理學家也沒什么了不起。

由此可見，這節物理學史的作用相當關鍵，教學中可以采用如下方式：

先結合當時的歷史文化背景介紹亞里士多德為什么沒找到正確答案，讓學生理解這是歷史的局限性，再分析伽利略怎樣找到正確答案，這里帶領學生重過一遍伽利略的理想斜面實驗，體驗探究過程，學習物理學的研究方法；補充對牛頓第一定律作出巨大貢獻的笛卡爾，他強調了伽利略沒有明確表述的慣性運動的直線性；牛頓第一定律水到渠成，重點介紹站在巨人肩膀上的牛頓；到這里再引入我國的發現。

《墨經》中直觀描述了運動物體的停止現象，《墨經》上說：“無久之不止，當牛非馬?！庇萍际穼＜依罴s瑟博士在研究《墨經》中的上述相關內容時，認為可以理解為：“運動的停止是由外力造成的——如果沒有外力，運動就永遠不會停止。這個道理是真實的，正如牛就是牛，而不是馬?！庇纱丝梢钥闯觯@與牛頓第一定律的內容是非常接近的。從情感態度與價值觀方面對學生進行愛國主義教育。

磨刀不誤砍柴工，這里花時間結合物理學史進行科學探究大大提高學生的學習興趣，在知識與技能方面對抽象的牛頓第一定律有更深的理解，讓學生了解整個探索過程，體驗探究過程的復雜與艱辛，培養學生的觀察力和實驗能力與吃苦耐勞的精神，培養學生的辯證唯物主義世界觀。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部.義務教育物理課程標準（2011年版）[S].北京師范大學出版社，2011.

[2]李約瑟.中國科學技術史[M].北京科學出版社.