關于物理學史育人價值的體驗與思考

樊博文

摘 要：物理學科科學素養的養成不僅在于科學知識的積累與獲取，還依賴科學思維、科學精神的培養。物理學史蘊含豐富的教育資源，可以增加教學趣味性、展現科學精神以及培養學生的創新意識。因此要加強物理學史教育資源的開發利用。

關鍵字：物理學史;學習興趣;科學精神;創新意識

物理課程的目的在于提高全體學生的科學素養。科學素養的養成不僅在于科學知識的積累，更需要學生在獲取知識的同時養成科學的思維方式，培養嚴謹認真、實事求是和持之以恒的科學態度，以及遵守道德規范，保護環境并推動可持續發展的責任感 。物理學史包含豐富的教育元素，是物理學家探究科學過程中遺留下來的寶貴財富，對培養學生的科學素養具有重要作用。

物理學自兩千多年前開始萌芽，這一時期代表性的人物有亞里士多德、阿基米德等。16～17世紀，伽利略和牛頓等人在前人的基礎上創立了系統性的力學理論，建立了實驗研究與理論邏輯相結合的科學范式，尤其是1687年牛頓發表的《自然哲學的數學原理》，標志著現代意義物理學的正式誕生。現如今，相對論、量子論成為近代物理的兩大支柱。物理學史沉淀了寶貴的智慧結晶、光輝的科學思想以及豐富的人文內涵。

一、引入故事背景，激發學習興趣

高中物理的學習需要接觸大量的概念、規律，長期面對單一化的學習模式，學生容易感到枯燥乏味，學習興趣也會下降。

片段1：早在公元前300多年，亞里士多德就開創了運動問題研究的先河，他認為重的物體下落快。伽利略通過對生活現象的觀察，敏銳地提出質疑。例如，假定一塊大石頭下落速度是8，一塊小石頭下落速度是4，當兩塊石頭捆綁在一起時，大石頭會被小石頭拖著變慢，整體的運動速度應該小于8;但是，把兩塊石頭捆在一起后，整個物體比大石頭更重，因此整體的下落速度應該比8更大，于是得到了相互矛盾的結論。

在“自由落體”的學習中，插入了伽利略的研究故事，喚起學生關于物體下落快慢的思考，引發認知沖突，從而較好地調動學生的學習積極性。將知識的學習與獲得放置于有趣的情境故事中，可以讓學生從更加立體、多樣化的視角了解學習的背景知識、脈絡體系，感受知識背后的歷史事件，反映出物理學家對物理現象的敏銳觀察，善于從細微處發現深刻道理的思維特質，體會科學與生活的緊密聯系。這樣的學習不僅提升了趣味性，同時也促進了學生對生活中常見物理現象的積極思考。

二、體悟求真精神，錘煉意志品質

片段2：開普勒相信哥白尼的學說，所以一開始他按行星繞太陽做勻速圓周運動的觀點來思考問題。在他對火星軌道的研究中，70余次嘗試所得到的結果都與第谷的觀測數據有至少8'的角度偏差。是第谷測量錯了嗎？開普勒對第谷數據的精確性深信不疑。他想，這不容忽視的8'也許正是因為行星的運動并非圓周運動。至此，人們長期以來視為真理的觀念——天體在做完美的勻速圓周運動，第一次受到了懷疑。此后，他經過多年的嘗試性計算，終于發現并先后于1609年和1619年發表了行星運動的三個定律。

通過對以上材料的閱讀、交流、分享，學生可以生成三點體驗：①科學家對問題的研究可能是長期的、反復的，需要堅持不懈的意志力和永不氣餒的精神;②科學研究必須是嚴謹細致的，些許的誤差就可能意味著新的發現或突破;③科學結論的獲得既需要科學數據的支撐，也需要科學智慧的凝煉。

以上史料不僅介紹了科學研究所經歷的大致過程，而且滲透了科學精神的教育，能于無形之中引導學生敢于正視困難，勇于積極嘗試，錘煉意志品質。

三、審視經典理論，培養創新意識

普朗克（右圖）曾說過：“我現在做的事情，要么毫無意義，要么可能成為牛頓以后物理學上最大的發現。”

1900年12月14日，普朗克在德國物理學會宣讀了一篇注定要永載史冊的論文。在這篇論文中，普朗克提出了一個大膽的假設，即物質輻射時的能量E是不連續的，物質輻射或吸收的能量，只能是某一最小能量單位的整數倍，即量子假說。普朗克將這一能量最小單元定義為能量子，簡稱量子，這一天成了量子論的誕生日[1 ]。

普朗克突破經典物理觀念的影響，大膽提出了量子假說，令許多物理學家瞠目結舌。普朗克提出的這個假說表明，能量不是連續的，使人們看到物理世界不連續的另一面，這意味著同連續性原理作為其柱石之一的經典物理學的徹底決裂 [2]。從此開啟了物理學研究的新歷程。這背后不僅需要巨大的勇氣，還表現出他敏銳的洞察力以及創新精神，這對新時代創新意識的培養具有重要意義。對于基礎教育階段而言，培養學生的創新意識要比創新能力更重要。

通過以上分析我們發現，物理學史如同一部史詩，它賦予我們教學的趣味，滲透科學精神的教育，可以起到潤物細無聲的效果。因此，在物理課程的教學中，對物理學史資源的開發、編排、利用可以發揮全面育人的效果。

參考文獻：

[1]許秀華.發現者的困惑：馬克斯·普朗克[J].今日科苑，2016（1）：89-91.

[2]于林成.量子觀念的誕生[J].大學物理，1992（6）：36-39.