物理學(xué)史在物理教育中的價(jià)值

趙芬

摘 要 科技的飛速進(jìn)步帶來(lái)了更加復(fù)雜的知識(shí)體系，現(xiàn)階段物理教育遇到了學(xué)習(xí)內(nèi)容加深、加多，有限的教育時(shí)間如何追隨看似無(wú)盡的知識(shí)海洋成為教育的難點(diǎn)。然而應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)對(duì)人才素質(zhì)要求的進(jìn)一步提升，如何平衡復(fù)雜的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)理解難度與人才多方面素質(zhì)培養(yǎng)的矛盾進(jìn)一步加重了教育者肩上的負(fù)擔(dān)。追本溯源來(lái)看，內(nèi)容更加豐富，體系越發(fā)龐雜的知識(shí)理解與學(xué)生道德品格、文藝審美、創(chuàng)造能力等素質(zhì)的培養(yǎng)擁有本質(zhì)的共通之處——即思維能力的構(gòu)建。而借鑒追隨物理學(xué)史中先賢思維創(chuàng)建的歷程對(duì)于物理教育中學(xué)生創(chuàng)新思維創(chuàng)造能力的建構(gòu)意義重大。本文將結(jié)合現(xiàn)代人才素質(zhì)要求詳述物理學(xué)史在物理教育中的價(jià)值體現(xiàn)。

關(guān)鍵詞 物理教育 物理學(xué)史 科學(xué)素養(yǎng)

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0前言

科學(xué)的產(chǎn)生是人們從愚昧走向?qū)嵺`驗(yàn)證真理的一個(gè)漫長(zhǎng)過(guò)程，科學(xué)史的演化正體現(xiàn)著先賢們不斷進(jìn)步的思維發(fā)展過(guò)程。現(xiàn)階段科技的發(fā)展邁入了更新階段，對(duì)于科學(xué)人才的要求更加注重其科研思維能力的創(chuàng)建。

物理學(xué)史對(duì)于物理教育的積極作用體現(xiàn)在多方面，尤其是科學(xué)家在追尋真理與實(shí)驗(yàn)創(chuàng)建時(shí)，其優(yōu)秀的思維過(guò)程對(duì)于學(xué)生科學(xué)思維與素質(zhì)培養(yǎng)有極高的借鑒價(jià)值。讀史可使人明智，物理學(xué)史在教育中的重要作用需要引起教育工作者的重視。

1加入科學(xué)演化史優(yōu)化教育過(guò)程

傳統(tǒng)的物理教學(xué)重點(diǎn)在于邏輯、內(nèi)涵的理清與基礎(chǔ)知識(shí)的運(yùn)用，具體的教學(xué)過(guò)程多注重知識(shí)點(diǎn)概念理解，輔助以大量的習(xí)題，強(qiáng)調(diào)了學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)記憶與運(yùn)用能力。然而這樣的教學(xué)模式對(duì)于學(xué)生科學(xué)思維的構(gòu)建與物理所能帶來(lái)的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題解決能力的培養(yǎng)作用有限。

真正的教學(xué)過(guò)程應(yīng)當(dāng)在教師的指引下，通過(guò)教育手段，不但使學(xué)生理解領(lǐng)會(huì)基礎(chǔ)科學(xué)知識(shí)，同時(shí)體會(huì)到科學(xué)之美，能夠暢游在物理學(xué)的海洋中，對(duì)于現(xiàn)實(shí)生活中的諸多現(xiàn)象有自己的思考發(fā)現(xiàn)。物理是一門與現(xiàn)實(shí)生活關(guān)系密切的學(xué)科，其教育應(yīng)當(dāng)注意學(xué)生是否能將所學(xué)知識(shí)加以運(yùn)用，不會(huì)輕易被生活經(jīng)驗(yàn)影響真理的確證。例如在講解鐘擺在擺動(dòng)時(shí)于任意位置切斷其牽引線而鐘擺的運(yùn)動(dòng)將會(huì)產(chǎn)生什么變化時(shí)，考察的就是學(xué)生是否會(huì)被觀念中的生活經(jīng)驗(yàn)影響，而無(wú)法做出正確的力學(xué)判斷。而在具體的教學(xué)實(shí)踐中，學(xué)生也確實(shí)忽視了在切斷引繩瞬間物體具有速度的前提條件，而導(dǎo)致錯(cuò)誤率較大。

實(shí)際上，縱觀物理學(xué)史中科學(xué)家對(duì)于科學(xué)理論的發(fā)現(xiàn)與確證是沿著一定的軌跡與漫長(zhǎng)的實(shí)踐過(guò)程來(lái)的，與初次接觸物理學(xué)的學(xué)生類似，科學(xué)理論的發(fā)現(xiàn)也是在觀念中生活經(jīng)驗(yàn)與實(shí)際現(xiàn)象產(chǎn)生矛盾中出現(xiàn)的，經(jīng)過(guò)不斷地驗(yàn)證最終成為指導(dǎo)生活的重要理論體系。例如力學(xué)由牛頓時(shí)代的三定律發(fā)展至靜電力學(xué)、磁場(chǎng)力學(xué)，又繼續(xù)深入微觀粒子的內(nèi)部發(fā)展出來(lái)量子力學(xué)，科技的進(jìn)一步發(fā)展造就了更優(yōu)質(zhì)的生活水平。而教育在闡述這樣的連續(xù)而漫長(zhǎng)的科學(xué)發(fā)展時(shí)，給予學(xué)生的不應(yīng)只是看似固化的定理，而把目前還具有發(fā)展價(jià)值的理論猜想摒棄掉。教育只能展示若干階段的知識(shí)，然而雖然學(xué)生只能接受到一個(gè)相對(duì)固定的學(xué)習(xí)層次，但教育者深諳物理學(xué)演化史則能把握住教學(xué)內(nèi)容，給予學(xué)生重要的學(xué)習(xí)空間，提高知識(shí)體系相互連接的可能。

2深化物理學(xué)史內(nèi)容構(gòu)建研究思維

2.1培養(yǎng)物理學(xué)習(xí)興趣

物理學(xué)基于生活的觀察，由具有強(qiáng)大好奇心與智慧的先賢集體創(chuàng)造而成，是一門可以令研究者興奮、激動(dòng)的學(xué)科。然而傳統(tǒng)的教育很少能將這種科學(xué)家在發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，尋找方法的困惑、得到結(jié)果后的激動(dòng)與實(shí)驗(yàn)失敗的挫敗感等諸多人性情感體驗(yàn)展示給學(xué)生。教學(xué)模式只關(guān)注定理知識(shí)，硬生生將物理變成與人類生活情感沒有關(guān)系的冷冰冰的科學(xué)研究。學(xué)生無(wú)法在這樣的將物理放在高位，將真理與個(gè)人分割開來(lái)的學(xué)習(xí)中體會(huì)到科學(xué)研究令人激動(dòng)的美感，更遑論主動(dòng)產(chǎn)生學(xué)習(xí)研究的興趣。

物理理論的發(fā)現(xiàn)過(guò)程與人與生活都是分不開的，而這一點(diǎn)只有通過(guò)物理學(xué)史的深刻教育才能使學(xué)生體會(huì)到科學(xué)與他們自身之間的距離有多么微小，科學(xué)就在身邊，智慧、研究并不是極少數(shù)高智商者的專屬，而是全體人類所共有的求知需求。那些定律所代表的也不僅是一個(gè)個(gè)公式，如歐姆定律、阿伏伽德羅常數(shù)等，它們背后凝結(jié)著科學(xué)家對(duì)于真理的無(wú)限探索與努力，包含著對(duì)于知識(shí)無(wú)限渴求與極高的樂(lè)趣取向。唯有在教學(xué)中深化物理學(xué)史的內(nèi)容，將科學(xué)發(fā)現(xiàn)發(fā)展確證的過(guò)程聲情并茂的傳達(dá)給學(xué)生，才能讓他們認(rèn)識(shí)到物理與生活的距離有多近，才能毫無(wú)顧忌的探索真理，并在其中體會(huì)到科學(xué)家們所體會(huì)過(guò)的喜樂(lè)。

2.2構(gòu)建科研思維

日常課堂上，我們不僅僅是向?qū)W生灌輸物理概念規(guī)律以及表達(dá)式，更應(yīng)向?qū)W生講解這一發(fā)現(xiàn)背后的思考過(guò)程，引導(dǎo)學(xué)生向這種思考模式靠攏。在這個(gè)過(guò)程中，他們的思維能力會(huì)得到長(zhǎng)足的發(fā)展，籍此明白正確的科研思維在物理學(xué)中不可或缺的作用。

傳統(tǒng)教育通常只會(huì)向?qū)W生灌輸定理知識(shí)，要求學(xué)生記憶理解，這樣的概念化完全抽象化體系化的教學(xué)方式將學(xué)生大腦完全塞滿，幾乎不留空白地讓學(xué)生進(jìn)行思考。而這樣的教學(xué)方式只能將已固化用來(lái)指導(dǎo)生活的理論進(jìn)行了強(qiáng)制記憶學(xué)習(xí)，對(duì)學(xué)生科研思維的建立并無(wú)明顯益處。這樣造成的結(jié)果是只有極少數(shù)高智商學(xué)生才敢進(jìn)一步踏入物理學(xué)之門，又有相當(dāng)多的學(xué)生在被動(dòng)接受與物理背后真正動(dòng)力相背離的灌輸式教育后徹底離開了科學(xué)研究領(lǐng)域，這無(wú)疑是人才的流失，教育的失敗。

而當(dāng)教學(xué)內(nèi)容中引入物理學(xué)史，學(xué)生們可以通過(guò)借鑒科學(xué)家的研究思路，開發(fā)其發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，想象與實(shí)踐解決的思維與能力。例如在教授氫原子能級(jí)公式的推導(dǎo)內(nèi)容時(shí)，可以將玻爾的研究思路展示給學(xué)生，同理在原子核力的研究思路中展現(xiàn)湯川秀樹的投球想象過(guò)程有助于學(xué)生發(fā)散思維進(jìn)一步擴(kuò)展科學(xué)研究思路。物理學(xué)史中不止有科學(xué)家的發(fā)現(xiàn)與想象，還有能夠輔助課堂教學(xué)的模型、工具，這些科學(xué)家們?cè)糜谒季S輔助的工具同樣可以應(yīng)用于物理教育中，進(jìn)一步加深知識(shí)理解，構(gòu)建科研思維能力。

2.3教學(xué)中的人文素養(yǎng)

人們常說(shuō)：文學(xué)和科學(xué)之間的關(guān)系如同地球上的冰峰與火山，彼此間更是互不相容。而造成這一現(xiàn)象的原因只要是彼此孤立、彼此歪曲、彼此排斥，如若他們能夠嘗試著去了解對(duì)方，理解對(duì)方，結(jié)局就會(huì)大不相同。

對(duì)于這種共性的缺失，以前人們只能搖搖頭，徒嘆奈何。但隨著物理學(xué)的產(chǎn)生，這一現(xiàn)狀得到了巨大的改善，準(zhǔn)確地說(shuō)，物理學(xué)將他們緊緊聯(lián)系在了一起。在物理學(xué)史的教學(xué)過(guò)程中，人們常常會(huì)講解其發(fā)展史上人文教育的作用，又借文化與精神的學(xué)習(xí)豐富了課堂內(nèi)容，促進(jìn)學(xué)生形成正確的科學(xué)素養(yǎng)。通過(guò)學(xué)習(xí)物理學(xué)史上對(duì)人類生活造成方方面面的影響，讓學(xué)生明白科研好的一面和不好的一面，深刻認(rèn)識(shí)到它們對(duì)環(huán)境造成不可修復(fù)的危害，從而樹立保護(hù)生態(tài)環(huán)境和地球生活的觀念，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的認(rèn)識(shí)，做到科技與社會(huì)和諧、可持續(xù)的生態(tài)發(fā)展。在科學(xué)教育與人文教育共同進(jìn)行的教學(xué)模式下，學(xué)生將不僅著眼他們學(xué)習(xí)的某一處某一點(diǎn)，而是將更多與之相關(guān)的因素的考慮進(jìn)來(lái)，做到協(xié)調(diào)統(tǒng)一和可持續(xù)發(fā)展。同時(shí)豐富學(xué)生內(nèi)在的精神世界，達(dá)到人文與科技和諧共存的良好狀態(tài)，在科技和社會(huì)發(fā)展中保持一顆清醒的頭腦。

3物理學(xué)史顯現(xiàn)科學(xué)之美

3.1科學(xué)理論背后的哲學(xué)內(nèi)涵

哲學(xué)是引領(lǐng)眾學(xué)科研究的指導(dǎo)學(xué)，而位于科學(xué)之首要地位的物理學(xué)同樣受到哲學(xué)價(jià)值觀的指引。而從科學(xué)演化史上可以看出科學(xué)家在發(fā)現(xiàn)發(fā)展理論研究的時(shí)候正是受到哲學(xué)的引導(dǎo)，或采用哲學(xué)辯證觀點(diǎn)研究確證。例如量子學(xué)的論證是采用實(shí)證論，唯理論對(duì)廣義相對(duì)論的建立功不可沒。同樣的，物理理論的確立也會(huì)影響著哲學(xué)價(jià)值觀的改變。

哲學(xué)產(chǎn)生于廣博深邃的思考，對(duì)于世界本源，人類本質(zhì)這些人們切實(shí)關(guān)心疑惑的問(wèn)題千年來(lái)不懈的思考著。其對(duì)于生活的指導(dǎo)意義無(wú)需言語(yǔ)。而哲學(xué)內(nèi)涵滲透在各個(gè)科學(xué)領(lǐng)域，以哲學(xué)的眼光思考物理教育，能夠深化學(xué)生對(duì)于生活、物理價(jià)值的認(rèn)識(shí)，而這些也從另一層面上展示出物理科學(xué)的人文價(jià)值。而這樣的哲學(xué)內(nèi)涵非構(gòu)建物理文化而不能體現(xiàn)。文化依托于生活的方方面面，在紙上卻轉(zhuǎn)化為歷史的記載。

現(xiàn)代教育模式仍舊保存了過(guò)去的用于創(chuàng)建學(xué)生專一特性的教學(xué)方法，重視科學(xué)理論的理解，忽略認(rèn)知情感的深化，工具化科學(xué)本質(zhì)，而實(shí)際上卻與真正的物理學(xué)內(nèi)涵產(chǎn)生認(rèn)知偏差。究其原因無(wú)非是現(xiàn)代教育只重視可見的條理性工具化價(jià)值，很少將科學(xué)事實(shí)，科學(xué)發(fā)展的演進(jìn)歷史加入教育中，反而將物理學(xué)束之高樓，喪失了許多能熱心投入科學(xué)研究的人才。

3.2弘揚(yáng)科學(xué)之美

藝術(shù)與科學(xué)是一體兩面不可分割的，然而唯有物理學(xué)史中才能窺探到其精神之美學(xué)。愛因斯坦曾描述科學(xué)之美所帶給科學(xué)家的快感，對(duì)于智力付出，腦力風(fēng)暴的癡迷是一種高級(jí)趣味需求，這一點(diǎn)從物理學(xué)史中正可以觀察到。而這種不同于常人的迷戀瘋狂之下，學(xué)生還可以看到他們?yōu)榭茖W(xué)堅(jiān)守的執(zhí)著，像孩童一般熾熱的內(nèi)心與玲瓏剔透的理解力和創(chuàng)造性。伽利略從自然觀察中得出結(jié)論，用精悍簡(jiǎn)練的數(shù)學(xué)語(yǔ)言精確描述，這是他理想化的極致美學(xué)，同樣致力于高精度極簡(jiǎn)表達(dá)的還有牛頓、麥克斯韋、愛因斯坦等諸多科學(xué)家，這樣復(fù)雜的世界現(xiàn)象卻可以用最為簡(jiǎn)練的抽象符號(hào)完美模擬，其所呈現(xiàn)的和諧之美、精煉之美使人贊嘆。萊辛曾談?wù)摰阶非笳胬磉h(yuǎn)比占有它珍貴，這便是表達(dá)對(duì)真理，對(duì)科學(xué)的追求是一種對(duì)美的向往，當(dāng)這種物理美學(xué)的教育通過(guò)物理史學(xué)中孜孜不倦追求研究的科學(xué)家事跡、心路歷程展現(xiàn)出來(lái)，也將會(huì)引導(dǎo)更多學(xué)生自愿自發(fā)的走上追尋真理之路。

4結(jié)束語(yǔ)

物理作為一門兼具科學(xué)性理論性，同時(shí)又與生活關(guān)系密切的學(xué)科，其教育方式既要重視其基礎(chǔ)知識(shí)理論的識(shí)記理解，同時(shí)也要關(guān)注其實(shí)際內(nèi)涵價(jià)值，不將其與生活哲學(xué)相分離，才能教育出熱愛追求真理的真實(shí)科研人才。因而其文化內(nèi)涵、認(rèn)知情感、與其他學(xué)科聯(lián)系的教育就顯得尤為關(guān)鍵。而物理文化依托于人的行為而產(chǎn)生，終因思想的光芒而成為永恒的珍寶，其記錄在外則成為物理史學(xué)這一承載著科學(xué)家崇高信仰與艱苦奮斗一生的學(xué)科。物理史學(xué)在激發(fā)學(xué)習(xí)熱情、弘揚(yáng)科學(xué)之美與科學(xué)性思維構(gòu)建上具有強(qiáng)大的作用，教育者不應(yīng)單純將其作為課外讀物而忽略于課堂教學(xué)上，要認(rèn)識(shí)到這一學(xué)科的價(jià)值，并充分發(fā)揮其作用，致力于培養(yǎng)出新一代優(yōu)秀科學(xué)人才。

參考文獻(xiàn)

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