吳海原 王云亮 陳宗金

摘 要 在教學(xué)中運(yùn)用物理學(xué)史，不僅可以培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)的物理知識(shí)，掌握科學(xué)研究的過(guò)程與方法，還有助于學(xué)生形成科學(xué)的情感、態(tài)度與價(jià)值觀，從而提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。教學(xué)中運(yùn)用物理學(xué)史時(shí)堅(jiān)持相關(guān)原則，可以有效提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

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

中圖分類號(hào)：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Discussion on Cultivating the Middle School Students' Scientific

Literacy by Applying Physics History in Teaching

WU Haiyuan, WANG Yunliang, CHEN Zongjin

(College of Physics and Electronic Engineering, Guangxi Teachers Education University，Nanning, Guangxi 530023)

Abstract With the history of physics using in teaching, it can not only cultivate students' professional knowledge of physics, master the process and methods of scientific research, but also helpful for the students to form the scientific emotion, attitude and values, so as to improve the students' scientific literacy. Adhere to the relevant principle in using physics history teaching, can efficiently improve students' scientific literacy.

Key words history of physics; physics teaching; scientific literacy

0 引言

中國(guó)科協(xié)中國(guó)科普研究所在2009年11月至2010年5月進(jìn)行了第八次中國(guó)公民科學(xué)素養(yǎng)抽樣調(diào)查，結(jié)果表明，2010年具備基本科學(xué)素養(yǎng)的公民比例達(dá)到了3.27%。這一比例比2005年的1.60%提高了1.67個(gè)百分點(diǎn)，比2007年的2.25%提高了1.02個(gè)百分點(diǎn)，但僅僅相當(dāng)于或者還不及日本（1991年3%）、加拿大（1989年4%）、美國(guó)（1985年5%）和歐盟（1992年5%）等主要發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)20世紀(jì)80年代末、90年代初的水平。①“十一五”期間我國(guó)公民的科學(xué)素養(yǎng)水平有了明顯提升，同時(shí)與發(fā)達(dá)國(guó)家相比差距也是顯而易見(jiàn)的。

中學(xué)生作為公民的一部分，其科學(xué)素養(yǎng)水平的高低不僅影響現(xiàn)在我國(guó)公民科學(xué)素養(yǎng)的水平，而且直接影響著未來(lái)我國(guó)公民科學(xué)素養(yǎng)水平的高低。因此，在中學(xué)就加強(qiáng)對(duì)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)進(jìn)行培養(yǎng)，顯得尤為重要。那么在新課程改革的背景下，中學(xué)生需要什么樣的科學(xué)素養(yǎng)呢？而我們又能給與新形勢(shì)下的中學(xué)生們一些什么樣的科學(xué)素養(yǎng)呢？在物理教學(xué)中該如何提高中學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，值得作為物理課程與教學(xué)論的研究者們深思。

1 培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)離不開(kāi)物理學(xué)史

“讀史可以明智”。 教學(xué)中如果僅是單純的講述物理知識(shí)而忽略了歷史，那么最終的結(jié)果也僅僅是學(xué)生掌握了單純的物理知識(shí)，從而嚴(yán)重的影響了學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展，這樣無(wú)異于殺雞取卵。日常教學(xué)中當(dāng)涉及有關(guān)物理學(xué)史方面的內(nèi)容時(shí)，我們經(jīng)常教給學(xué)生的是，什么地方、什么時(shí)間、什么人、做了什么，往往只重視是什么，而很少引導(dǎo)學(xué)生去研究當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)卦撘?guī)律、知識(shí)是怎么樣被提出的，問(wèn)題是怎樣被解決的。因此，學(xué)生不能了解先輩們是如何發(fā)展和創(chuàng)造知識(shí)的，也不能明白物理規(guī)律、定理之間的聯(lián)系，這就不利于學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)。教育的過(guò)程是教書(shū)育人，包含教書(shū)與育人兩個(gè)方面的內(nèi)容。如果在教學(xué)的過(guò)程僅僅是教單純的專業(yè)知識(shí)，那么學(xué)生就很難領(lǐng)悟物理學(xué)家所賦予的科學(xué)精神、態(tài)度與價(jià)值觀，從而，學(xué)生也就只是一種有用的工具，僅是“半成品”，但是卻無(wú)法成為一個(gè)全面發(fā)展的人。而物理學(xué)史是一塊巨大的精神瑰寶，其在揭示物理學(xué)的發(fā)生發(fā)展過(guò)程而形成的知識(shí)、技能與方法，值得我們?nèi)パ芯颗c借鑒。融史于教，對(duì)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)具有十分重要的意義。②

2 運(yùn)用物理學(xué)史，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)

物理學(xué)史是研究物理學(xué)產(chǎn)生和發(fā)展規(guī)律的科學(xué)，物理學(xué)史既提供了專業(yè)的物理知識(shí)，又有科學(xué)規(guī)律與方法的逐漸完善與深化，同時(shí)也結(jié)合了科學(xué)、技術(shù)和社會(huì)來(lái)進(jìn)行融合，在千百年來(lái)的歷史積淀中，也提升了我們的情感、態(tài)度和價(jià)值觀，對(duì)人類社會(huì)的發(fā)展起到了不可估量的作用。

科學(xué)素養(yǎng)指在掌握一定科學(xué)知識(shí)并形成一定知識(shí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上所形成的適應(yīng)人類社會(huì)發(fā)展所需要的基本品質(zhì)和能力。既掌握專業(yè)的科學(xué)知識(shí)與方法，又具有科學(xué)的探索與思維的中學(xué)生，才是一個(gè)具備了科學(xué)素養(yǎng)的中學(xué)生。③

作為學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)的載體——物理學(xué)史，其在具體的教學(xué)中又是怎樣來(lái)提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)呢？

2.1 物理學(xué)史可以為學(xué)生提供知識(shí)并促進(jìn)技能的提高

我們知道，物理學(xué)史不僅是記錄人類對(duì)物理概念與規(guī)律認(rèn)識(shí)的過(guò)程，也是記錄人類對(duì)這些物理概念與規(guī)律應(yīng)用的過(guò)程。那么，在中學(xué)物理教學(xué)過(guò)程中，我們不僅需要要求學(xué)生認(rèn)識(shí)物理概念與規(guī)律，還要要求學(xué)生掌握并且會(huì)進(jìn)行簡(jiǎn)單的應(yīng)用。唯有深刻了解物理學(xué)中基本概念與規(guī)律，并知道它們?cè)跉v史中的產(chǎn)生、形成及演變，才能理解相關(guān)物理知識(shí)的內(nèi)涵與外延。

物理學(xué)史中有許多讓人耳熟能詳?shù)墓适?、與民生有千絲萬(wàn)縷聯(lián)系的科技成果，比如馬德保半球?qū)嶒?yàn)、奧斯特實(shí)驗(yàn)、阿基米德原理等等，這些內(nèi)容不僅生動(dòng)有趣，而且很容易讓學(xué)生耳目一新，且還能產(chǎn)生深刻的印象，相關(guān)的知識(shí)模塊也會(huì)在了解物理學(xué)史的樂(lè)趣中得以理解與識(shí)記。教學(xué)中融入物理學(xué)史的相關(guān)內(nèi)容有助于優(yōu)化學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)、加深理解和牢固記憶相關(guān)知識(shí)，即使一時(shí)遺忘，也便于聯(lián)想。

2.2 物理學(xué)史可以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究方法與能力

物理學(xué)的發(fā)展過(guò)程，也是人類認(rèn)識(shí)自然與探索自然的過(guò)程。在認(rèn)識(shí)與探索的過(guò)程中，人也在不斷的發(fā)現(xiàn)物理現(xiàn)象、了解物理特性、尋求物理規(guī)律。在探索的過(guò)程中，物理學(xué)所蘊(yùn)含的科學(xué)思維與方法是物理學(xué)家在長(zhǎng)期的科學(xué)探索與研究中逐步積淀、發(fā)展起來(lái)的，是人類探索精神的瑰寶。因此在物理教學(xué)中導(dǎo)入與所要講述知識(shí)點(diǎn)相聯(lián)系的物理學(xué)史內(nèi)容，講述物理學(xué)家的科學(xué)思維、方法和實(shí)驗(yàn)探究能力，有意識(shí)地對(duì)中學(xué)生進(jìn)行思維、方法、能力的教育和訓(xùn)練，是提高他們智力水平、培養(yǎng)科學(xué)能力、促進(jìn)學(xué)生和諧發(fā)展的一條必不可少的途徑。

物理學(xué)史的發(fā)展也給予了我們深刻的啟示，縱觀物理學(xué)史的發(fā)展過(guò)程，我們知道，物理學(xué)家們正確的科研方法與大膽創(chuàng)新的探索精神往往就是他們能夠取得成功的關(guān)鍵。

2.3 物理學(xué)史可以培養(yǎng)學(xué)生的情感，有利于科學(xué)態(tài)度與價(jià)值觀的形成

物理學(xué)史大約400年的歷程，也體現(xiàn)著人類認(rèn)識(shí)世界和改造世界的過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中，人類對(duì)物理現(xiàn)象也經(jīng)歷了從感性認(rèn)識(shí)到理性認(rèn)識(shí)的過(guò)程?？偟膩?lái)說(shuō)，物理學(xué)史就是逐步人類認(rèn)識(shí)和探索物理現(xiàn)象與規(guī)律的發(fā)展史。④在教學(xué)的過(guò)程中，我們不僅要認(rèn)識(shí)到物理學(xué)史不僅包含著物理現(xiàn)象、物理規(guī)律的形成與發(fā)展，同時(shí)還要認(rèn)識(shí)到物理學(xué)中所包含著的物理學(xué)家在研究與探索過(guò)程中的艱辛。比如愛(ài)迪生在研究電燈的30多年間，所用的燈絲都是很短時(shí)間就被燒斷，為了解決這個(gè)問(wèn)題，他前后用了7600多種材料來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，孜孜以求，最終使燈絲的持續(xù)發(fā)亮?xí)r間得到了極大的改善。英國(guó)物理學(xué)家麥克斯韋在1864年到1873年間經(jīng)過(guò)艱辛的努力，集前人之大成在電磁學(xué)領(lǐng)域做出了劃時(shí)代的成就。他提出了電磁場(chǎng)和電磁波的概念，建立了麥克斯韋方程，并預(yù)言了光與電磁之間的聯(lián)系。諸如此類例子，數(shù)不勝數(shù)。而科學(xué)家們艱辛的探索，在他們身上發(fā)生的故事，對(duì)于學(xué)生情感與價(jià)值觀的激勵(lì)，無(wú)疑會(huì)起到極大的鼓舞作用。

2.4 物理學(xué)史能促使學(xué)生認(rèn)識(shí)科學(xué)技術(shù)與社會(huì)發(fā)展的關(guān)系

通過(guò)物理教學(xué)中運(yùn)用物理學(xué)史內(nèi)容使中學(xué)生正確認(rèn)識(shí)物理學(xué)對(duì)人類、對(duì)社會(huì)的影響，理解人和社會(huì)、自然的關(guān)系。通過(guò)物理學(xué)史的學(xué)習(xí)也應(yīng)該讓學(xué)生看到，科學(xué)技術(shù)既能造福人類，但同時(shí)也會(huì)給人類社會(huì)帶來(lái)負(fù)面的影響。物理學(xué)發(fā)展過(guò)程中產(chǎn)生的重大突破和取得的巨大成就在人類認(rèn)識(shí)世界、探索世界的歷程上所產(chǎn)生的令人震驚的沖擊以及在社會(huì)發(fā)展史上所引起的舉世矚目的技術(shù)革新，是中學(xué)生應(yīng)該有所了解的內(nèi)容。從18世紀(jì)第一次科學(xué)技術(shù)革命時(shí)的蒸汽機(jī)時(shí)代到19世紀(jì)以電力電氣、電子技術(shù)廣泛應(yīng)用為標(biāo)志的第二次科技革命，再到20世紀(jì)中葉計(jì)算機(jī)出現(xiàn)、航空技術(shù)快速發(fā)展的第三次科技革命，以至現(xiàn)今的數(shù)字信息技術(shù)時(shí)代，這些生動(dòng)的上映了科學(xué)技術(shù)對(duì)社會(huì)的巨大推動(dòng)，講述這些相關(guān)的物理學(xué)史內(nèi)容能使學(xué)生深刻了解科學(xué)技術(shù)的宏大社會(huì)功能；但從另一方面來(lái)看，科學(xué)技術(shù)的快速進(jìn)步也給社會(huì)、人類、自然帶來(lái)了一些始料不及的負(fù)面效應(yīng)，如噪音、電子垃圾泛濫、白色污染、空氣污染、核泄漏、太空垃圾增加、地球變暖、海平面上升等等，更有甚者已經(jīng)危及到人類的生存。

3 教學(xué)中運(yùn)用物理學(xué)史提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的原則

3.1 物理學(xué)史內(nèi)容應(yīng)緊扣物理教材

在引用物理學(xué)史內(nèi)容時(shí)，應(yīng)與所講授的內(nèi)容緊扣并注意進(jìn)行篩選，斷章取義、生搬硬套的做法不僅難以收效，還有可能會(huì)給學(xué)生傳授錯(cuò)誤的知識(shí)，得不償失。與物理教材貼近的物理學(xué)史內(nèi)容，更容易讓學(xué)生產(chǎn)生興趣，在敬仰物理學(xué)家探索物理現(xiàn)象的艱辛的同時(shí)，加深對(duì)物理概念與規(guī)律的理解，為培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)打下牢固的基礎(chǔ)。

3.2 教學(xué)中做到理論聯(lián)系實(shí)際

物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)物理現(xiàn)象、物理規(guī)律的過(guò)程是一個(gè)持續(xù)的過(guò)程，這個(gè)過(guò)程是發(fā)現(xiàn)、研究、失敗、再繼續(xù)的一個(gè)不斷創(chuàng)新的過(guò)程。同時(shí)還包含著世界各國(guó)物理學(xué)家之間的思辨與交流過(guò)程，體現(xiàn)著物理學(xué)發(fā)展的矛盾與沖突，從而帶來(lái)物理學(xué)日新月異的發(fā)展。那么，在教學(xué)過(guò)程中，這些能提高學(xué)生認(rèn)識(shí)矛盾的能力與開(kāi)拓視野的內(nèi)容，無(wú)疑會(huì)極大的提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

3.3 培養(yǎng)知識(shí)的同時(shí)注重全面發(fā)展

物理教學(xué)中，教師不僅要教授學(xué)生專業(yè)的物理知識(shí)，更重要的是在傳授知識(shí)的同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的情感、態(tài)度和價(jià)值觀，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)人文精神以促進(jìn)學(xué)生的全面和諧發(fā)展。在教學(xué)的過(guò)程中，要提升學(xué)生的綜合素質(zhì)，物理學(xué)史的運(yùn)用就起到了非常重要的作用。物理學(xué)家的追求與犧牲精神如愛(ài)因斯坦、居里夫人等等，無(wú)疑會(huì)讓學(xué)生在學(xué)習(xí)與探索過(guò)程中倍受鼓舞，從而也促進(jìn)了學(xué)生科學(xué)思維與能力的全面發(fā)展。

4 結(jié)束語(yǔ)

正確的在教學(xué)中運(yùn)用物理學(xué)史，不僅可以培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)的物理知識(shí)，提高學(xué)生的知識(shí)與技能，了解與掌握科學(xué)探究的過(guò)程與方法，而且，還能夠?qū)W(xué)生滲透情感、態(tài)度與價(jià)值觀的培養(yǎng)。這也是響應(yīng)新課程改革“三維目標(biāo)”的提出。而新課改三維目標(biāo)改變了以往過(guò)于注重知識(shí)傳授的傾向，強(qiáng)調(diào)形成正確學(xué)習(xí)的價(jià)值觀。那么在教學(xué)中運(yùn)用物理學(xué)史，無(wú)疑是實(shí)現(xiàn)“三維目標(biāo)”，提升學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的一把利劍。

廣西研究生教育創(chuàng)新計(jì)劃資助項(xiàng)目，項(xiàng)目編號(hào)：2010106030401M23

注釋

① 中國(guó)科普研究所.第八次中國(guó)公民科學(xué)素養(yǎng)調(diào)查結(jié)果發(fā)布[J].中國(guó)科學(xué)基金,2011(1):63.

② 陳世鷗.淺談物理學(xué)史在中學(xué)物理教學(xué)中的作用[J].四川教育學(xué)院學(xué)報(bào),2004(11):78.

③ 阿壩藏族羌族自治州人民政府應(yīng)急管理辦公室.如何做一個(gè)具備良好科學(xué)素質(zhì)的公民[EBOL].http://www.abazhou.gov.cn/yjgl/yjgongz/gzdt/201103/t20110318_391106.html.

④ 郭奕玲,沈慧君.物理學(xué)史[M].北京:清華大學(xué)出版社,2005.