基于物理學史提高人文素養

楊尊榮　張麗

摘 要：傳統的物理教學以知識傳統的物理教學注重知識的傳授和技能的培養，本文提議物理教師應多關注教材之外的物理學史，列舉物理學史關注的三個方面，以教師的自身學識來影響和提高學生人文素養。

關鍵詞：物理學史;物理教師;人文素養

筆者一直有個觀念，社會的進步和發展只有遵循歷史的規律，才能使社會的健康穩步前進。而物理作為一門自然學科，是一門以客觀的物質世界為研究對象，默默的推動著社會的科技生產力的發展，但平時的物理教學更多的是注重了物理知識的傳授，盡管教材中也加入了極少的物理學史篇章，例如必修1中的《伽利略對自由落體運動的研究》。筆者認為教材有關物理學史不足之處，物理教師可以用自己的學識予以彌補，把物理學和物理學家講述的更加豐富多彩，把物理教學做成真正的“物理教育”，讓學生成為具有物理人文情懷的高品位人，而不是只會解題。通過萬方數據庫查詢關鍵詞“物理學史”，共搜索到4168條結果，闡述的主要觀點如下：⑴物理學史反映了物理學概念、定理、定律的醞釀、產生和發展的過程，蘊含了物理學家們研究物理的方法;⑵物理學史有很好的教育功能，是培育核心素養的重要教學資源;⑶通過國內外教材對比，闡述物理學史考察的差異性。

由以上闡述，不可否認物理學史的重要教育功能，為了提高教育效果，筆者認為物理老師應該多閱讀書籍，多了解物理學趣史，關注物理發展的人文情懷，才能游刃有余的發揮其功能。說得通俗點，物理課堂上八卦些物理學史的趣聞，即能提高學生的聽講興奮點，也能使學生認識到物理學家也是“食人間煙火”的凡夫俗子，拉近與物理偉人的距離，進一步激發學生去闖闖“最近發展區”。以下是筆者發現物理學史中三個比較有趣的方面，淺陋拙知，盼能成磚，引來良玉。

1.物理學史中三個有趣的方面

1.1鮮為人知的師承關系

牛頓說是站在巨人肩膀上才，，即是牛頓謙虛，也是實情。物理學的發展本身就是前赴后繼，不斷接力，科學才會不斷更新，社會才不斷進步。物理理論的發展不乏很多有趣的物理學師承關系，舉原子結構理論發展為例如下。

1897年英國物理學家湯姆生在對陰極射線的研究中發現了電子，于1904年進一步提出“棗糕模型”的原子結構，這種無核模型是湯姆生企圖解釋元素化學性質發生規律性變化而反復思考得出的。1906年，湯姆生的學生盧瑟福做了著名的a散射實驗，本想用實驗驗證導師理論的正確性，原子棗糕模型對a散射實驗的期望是a粒子基本基本保持原來的方向穿越金箔，但是在散射實驗的觀測中，發現有一部分a粒子的偏轉角度很大，甚至有很少的粒子完全反彈了回來。正電荷平均分布的原子棗糕模型不能解釋實驗事實，經過周密的思考后于1911年大膽地提出原子核式結構模型。但盧瑟福仍沒有擺脫宏觀物體運動的框架，無法解釋原子內的穩定性和光譜規律性等問題。1912年波爾在盧瑟福的實驗室進修期間，首先把普朗克的量子化觀念應用到原子結構研究中，解決了盧瑟福原子模型在穩定性方面的困難，提出了定態和躍遷的概念，于1913年正式提出“波爾模型”，成功地解釋了氫原子光譜的實驗規律。湯姆生、盧瑟福、波爾師生三代創建的原子結構模型雖被后人“科學演變”，但他們對科學發展的貢獻仍“功不可沒”，在科學發展的歷史上譜寫了光輝的一頁。

以上信息百度皆可查詢，教室講解時以“長江后浪推前浪”的師承關系展開教學邏輯，想必學生對物理知識的前后邏輯理解也是很有幫助的。

1.2中國的物理學家也有很著名

高中物理教材的編寫中涉及到對物理發展有突出貢獻的物理學家大體有：伽利略倡、牛頓、開普勒、奧斯特、法拉第、洛倫茲、愛因斯坦等。直到選修3-5中有關康普頓效應的描述中，筆者才欣喜的發現這樣的文字：“中國留學生吳有訓測試了多種物質對X射線的散射，證實了康普頓效應的普遍性。”這時筆者突然意識到整個高中的物理學基本都是國外的物理學家為主，很少有中國物理學家的身影。筆者在愛國熱情的刺激下，以吳有訓為開端查詢到了更多中國物理學家的做出的突出貢獻。接下來把我所知的分享如下。

吳有訓，清朝光緒二十三年（1897年）出生，中華民國五年（1916年）入南京高等師范學校學習，中華民國十年（1921年），吳有訓以優異成績考取江西省官費留學，赴美入學習。中華民國十二年（1923年），與康普頓教授一起從事X射線散射光譜研究。中華民國十七年（1928年）八月，任清華大學教授，物理系主任、理學院院長。中華民國三十四年（1945年）十月，任中央大學（今南京大學）校長。1977年，吳有訓在北京地安門東大街的家中去世，終年八十歲。他的突出貢獻有兩點：⑴驗證康普頓效應的普遍性，曾有人提出這一實驗現象應為：康普頓-吳有訓效應。但吳有訓公開拒絕這一提法;⑵1926年回國投身國內物理學的研究。開創中國物理研究先河，吳有訓關于X射線的氣體散射問題的研究，是一個重要標志。

在吳有訓的學生中，不得不提到無錫錢氏的錢偉長，有趣的是吳有訓，最初并不同意讓錢偉長轉學物理，因為他的理科基礎太差，建議充分發揮文科方面的特長，同樣為強國做貢獻，而錢偉長認為攻讀物理系才能強國，錢偉長考入清華研究院，師從吳有訓，在吳老師的指導下，進行過一整年的X光衍射實驗工作。吳教授的為人、治學對錢偉長的一生都有深不磨滅的印象。

近代有中國的物理學家的身影，其實古代也有很多物理學專著，我查閱近代物理學史中，還提及到康熙皇帝對西學很有研究，放在現代妥妥的一枚學霸。

2.結束語

以上是筆者平時閱讀中發現的比較有趣的物理史實，定有疏漏，但鑒于讀史使人明智的信念，若物理教師平時能注重物理學史的積累，對自身是一種提升;對學生物理知識的掌握理解也有幫助。筆者相信教學時適當融入趣史，關注物理學史的人文情懷，在增加學習趣味性同時，也會讓師生的人文素養和科學素養都得到提高。

參考文獻

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[3]王永元.挖掘物理學史進行科學探究.[J].物理教師，2014，（10）：12-14