陸良榮

摘要：本文就物理學(xué)史的科學(xué)教育功能提出新的認(rèn)識(shí)，認(rèn)為物理教學(xué)中結(jié)合物理學(xué)史可在知識(shí)習(xí)得、過程體驗(yàn)及情感升華方面對(duì)學(xué)生產(chǎn)生積極作用，應(yīng)予以重視。

關(guān)鍵詞：物理學(xué)史，科學(xué)教育功能

中圖分類號(hào)：G42文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1673—9094（2012）09—0028—03

物理學(xué)史集中體現(xiàn)了人類探索和逐步認(rèn)識(shí)物理世界的現(xiàn)象、特性、規(guī)律和本質(zhì)的歷程，它包含了認(rèn)識(shí)論和方法論的因素。本文就物理教學(xué)中發(fā)揮物理學(xué)史的科學(xué)教育功能談點(diǎn)筆者的管見。

一、教學(xué)中適當(dāng)結(jié)合物理學(xué)史可以讓學(xué)生更好理解物理概念、重視實(shí)驗(yàn)，去了解物理學(xué)的基本觀點(diǎn)和思想。

1.在物理教學(xué)中適當(dāng)結(jié)合物理學(xué)史可以幫助學(xué)生深入理解物理概念，糾正錯(cuò)誤觀念。

認(rèn)知心理學(xué)家奧蘇貝爾的有意義學(xué)習(xí)理論認(rèn)為，在學(xué)習(xí)新知識(shí)時(shí)可以適當(dāng)利用相關(guān)的、概括性的并且比較清晰、穩(wěn)定的引導(dǎo)性材料。這種引導(dǎo)性材料就是所謂的“先行組織者”，它有助于促進(jìn)學(xué)習(xí)和保持信息，并在一定程度上為新知識(shí)提供一種“腳手架”，使學(xué)生進(jìn)行有意義的學(xué)習(xí)。在物理基本概念和規(guī)律的教學(xué)中，很多時(shí)候，物理學(xué)史可以提供比較性的組織者或說明性的組織者。比如，在講述力的概念時(shí)，從亞里士多德到伽利略、牛頓，循著偉人的探索歷程，比較他們的見解，可以加深學(xué)生對(duì)力的概念的理解；在講述電磁感應(yīng)時(shí)，以安培、法拉第、楞次和麥克斯韋等物理學(xué)家在揭示電磁關(guān)系工作中的艱辛努力和所得的成果為主線，使學(xué)生在對(duì)電磁發(fā)展總體認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，加深對(duì)教材的理解和對(duì)概念、定律、公式的掌握。

此外，教師在進(jìn)行概念教學(xué)時(shí)，往往是經(jīng)過抽象的理論分析加以表述，結(jié)果會(huì)使學(xué)生對(duì)科學(xué)概念的產(chǎn)生和發(fā)展引起誤解，以為不管什么結(jié)論都可以用數(shù)學(xué)推導(dǎo)出來。引入物理學(xué)史，講清理論的由來和發(fā)展，講述它的成功，它解決了哪些問題，講述它的局限和發(fā)展前景，使學(xué)生知道科學(xué)發(fā)展經(jīng)歷的是一條曲折、艱難的求索道路，不把物理學(xué)當(dāng)一門死科學(xué)來學(xué)，這樣就能更好地理解和掌握物理知識(shí)。

2.在物理教學(xué)中適當(dāng)結(jié)合物理學(xué)史可以促使學(xué)生充分認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)在物理學(xué)中的地位和作用。

縱觀物理學(xué)史，每一個(gè)理論的產(chǎn)生與發(fā)展都是建立在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，而物理學(xué)發(fā)展所經(jīng)歷的每一次理論上的大綜合和大統(tǒng)一，都伴隨著實(shí)驗(yàn)技術(shù)與實(shí)驗(yàn)思想的進(jìn)步。在物理教學(xué)中，應(yīng)該結(jié)合教學(xué)內(nèi)容介紹物理學(xué)史上一些有重大意義的物理實(shí)驗(yàn)，不但要說明實(shí)驗(yàn)的背景、條件、手段、方法和過程，而且更要闡明這些著名實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思想和研究處理問題的方法、闡明實(shí)驗(yàn)與理論的關(guān)系以及實(shí)驗(yàn)所做出的重大歷史貢獻(xiàn)。比如通過結(jié)合伽利略對(duì)自由落體的研究使學(xué)生認(rèn)識(shí)到物理實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)研究的最重要的工具，物理實(shí)驗(yàn)對(duì)物理理論的產(chǎn)生、發(fā)展和驗(yàn)證都有決定性的作用，從而深切理解實(shí)驗(yàn)在物理學(xué)中的地位和作用；同時(shí)也有助于增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)意識(shí)，提高學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的科學(xué)洞察力和對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析能力，從而減少物理實(shí)驗(yàn)中的失誤。

3.在物理教學(xué)中適當(dāng)結(jié)合物理學(xué)史有助于學(xué)生了解物理學(xué)的基本觀點(diǎn)和思想。

物理教學(xué)不僅要使學(xué)生掌握物理概念和概念間的聯(lián)系即規(guī)律，還要結(jié)合物理學(xué)的發(fā)展史引導(dǎo)學(xué)生了解物理學(xué)的基本觀點(diǎn)、基本思想及其變革。例如，物理學(xué)的“運(yùn)動(dòng)觀”——包含著運(yùn)動(dòng)的絕對(duì)性、運(yùn)動(dòng)描述的相對(duì)性、力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系、分子運(yùn)動(dòng)理論等方面的內(nèi)容；物理學(xué)的“守恒觀”——包含著動(dòng)量守恒、能量守恒、電荷守恒和質(zhì)量守恒等方面的內(nèi)容等。在教學(xué)中結(jié)合物理學(xué)史，讓學(xué)生了解這些物理學(xué)基本思想和觀念產(chǎn)生的歷史背景，以及這些物理學(xué)基本觀念和思想的歷史變革過程，使學(xué)生在學(xué)習(xí)一個(gè)新的物理理論的同時(shí)，逐步改變自己陳舊的思想觀念和思維方法，從而實(shí)現(xiàn)從整體上把握物理世界圖景、深刻領(lǐng)會(huì)物理學(xué)思想的真諦。

二、在教學(xué)中滲透物理學(xué)史可以幫助學(xué)生去理解科學(xué)的探究本質(zhì)，進(jìn)行科學(xué)方法和科學(xué)思維的熏陶，形成知識(shí)的相對(duì)觀和發(fā)展觀。

1.在物理教學(xué)中滲透物理學(xué)史有助于對(duì)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)方法和科學(xué)思維的熏陶。

物理學(xué)的研究思想和方法是人類智慧的結(jié)晶，它們的傳授與學(xué)習(xí)，只有緊密地與物理學(xué)史結(jié)合起來，才不流于形式、成為空洞無物的條款堆集，而是成為有聲有色的活例。在物理教學(xué)中適當(dāng)結(jié)合物理學(xué)史，展現(xiàn)物理學(xué)發(fā)展中有代表性的科學(xué)家探索知識(shí)的思維過程，可以使學(xué)生了解前人是用什么樣的方法去研究和探索，從而發(fā)現(xiàn)新的規(guī)律和理論的，從中去領(lǐng)悟物理學(xué)的研究方法。比如，通過介紹伽利略的斜面實(shí)驗(yàn)，可以使學(xué)生了解正是伽利略開創(chuàng)了把物理實(shí)驗(yàn)與科學(xué)思維相結(jié)合的物理學(xué)研究方法，就像愛因斯坦評(píng)論中所說的：“伽利略的發(fā)現(xiàn)，以及他所用的科學(xué)推理方法，是人類思想史上最偉大的成就之一，而且標(biāo)志著物理學(xué)的真正開端?！蔽锢韺W(xué)中常見的研究方法都貫穿在物理學(xué)發(fā)展的整個(gè)過程中，因此在物理教學(xué)中滲透物理學(xué)史，能使學(xué)生學(xué)到解決問題的種種方法，也會(huì)使學(xué)生認(rèn)識(shí)到科學(xué)研究方法是多種多樣的，很多途徑都可導(dǎo)致真理的發(fā)現(xiàn)或揭示更深層次的奧秘。

2.在物理教學(xué)中滲透物理學(xué)史有助于學(xué)生全面理解科學(xué)的探究本質(zhì)，學(xué)習(xí)物理學(xué)家在研究中所采用的科學(xué)方法。

物理學(xué)發(fā)現(xiàn)的歷史也就是物理學(xué)探究的歷史，在探究過程中洋溢著科學(xué)精神，滲透著科學(xué)思想和方法。在課堂上教師可選擇物理學(xué)史上著名的實(shí)驗(yàn)或發(fā)現(xiàn)事例，經(jīng)簡化、設(shè)計(jì)，形成富有啟發(fā)性的材料，讓學(xué)生“追蹤”當(dāng)年科學(xué)家的發(fā)現(xiàn)思路，模擬科學(xué)家的發(fā)現(xiàn)過程，領(lǐng)會(huì)科學(xué)家的思維方法，而不是只是介紹結(jié)論。這樣做雖然不是真正的科學(xué)“發(fā)現(xiàn)”或“創(chuàng)造”，但它不僅能激勵(lì)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)家奮勇探索、敢于創(chuàng)新的精神，而且也能使學(xué)生從中學(xué)到物理學(xué)的一些探究方法，豐富自己的思路。

3.在物理教學(xué)中滲透物理學(xué)史有助于培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)疑、批判精神，讓學(xué)生形成正確的知識(shí)的相對(duì)觀和發(fā)展觀。

物理學(xué)史上大量的事例表明，不囿于傳統(tǒng)理論和傳統(tǒng)觀念，不迷信權(quán)威和書本，是科學(xué)創(chuàng)新的思想前提，是科學(xué)前進(jìn)的動(dòng)力。比如人們對(duì)原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)，首先是湯姆生提出了棗糕模型，在此基礎(chǔ)上湯姆生的學(xué)生盧瑟福依據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，盧瑟福的學(xué)生玻爾把量子理論運(yùn)用到原子系統(tǒng)上，建立了玻爾原子模型，這樣使人們對(duì)原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)由錯(cuò)誤到正確并不斷加以完善，三代物理學(xué)家對(duì)原子結(jié)構(gòu)的研究都是在承襲前人的理論的基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新，從而使得原子物理學(xué)飛速發(fā)展。在物理教學(xué)中，滲透這些物理學(xué)家質(zhì)疑、批判、創(chuàng)新的物理學(xué)史，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)疑、批判精神和創(chuàng)新能力是大有裨益的。

三、在教學(xué)中引入物理學(xué)史可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神和人文精神。

1.把物理學(xué)史引入物理教學(xué)中可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，產(chǎn)生學(xué)好物理的驅(qū)動(dòng)力。

心理學(xué)家赫爾的學(xué)習(xí)理論認(rèn)為學(xué)習(xí)系統(tǒng)首先要有驅(qū)動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)力是處于需要時(shí)產(chǎn)生的一種動(dòng)力狀態(tài)。只有當(dāng)學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)有了興趣，才能表現(xiàn)出學(xué)習(xí)的自覺性、主動(dòng)性，才能在學(xué)習(xí)中去開拓、去探索，去克服學(xué)習(xí)中遇到的困難。如果我們把歷史引入教學(xué)中，把科學(xué)理論的建立，科學(xué)發(fā)現(xiàn)的過程，科技發(fā)明對(duì)人類社會(huì)發(fā)展的貢獻(xiàn)用生動(dòng)事例展示給學(xué)生，并通過了解物理學(xué)家的生平、各學(xué)派間的爭端以及尚未解開的物理課題來激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，就能讓學(xué)生從中學(xué)習(xí)到物理學(xué)家嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和科學(xué)的思維方法，變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)獲取知識(shí)。物理學(xué)史中有許多科學(xué)家為真理獻(xiàn)身的動(dòng)人事跡，如伽利略為宣傳哥白尼的日心說而被教會(huì)終身監(jiān)禁、利赫曼為引雷電而捐軀、居里一家的艱難困苦、盧瑟福長期研究α射線以及量子理論早期發(fā)展所經(jīng)歷的曲折和磨難等。這些物理學(xué)史的引入，都會(huì)使學(xué)生萌發(fā)一種為人類作貢獻(xiàn)的激情，產(chǎn)生學(xué)好物理的驅(qū)動(dòng)力。

2.把物理學(xué)史引入物理教學(xué)中可以培養(yǎng)學(xué)生敢于堅(jiān)持真理、勇于創(chuàng)新和無私奉獻(xiàn)的科學(xué)精神。

課程目標(biāo)明確要求高中學(xué)生要“具有敢于堅(jiān)持真理、勇于創(chuàng)新和實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神?！边@不僅是學(xué)習(xí)物理本身的需要，更是時(shí)代對(duì)中學(xué)生的要求。對(duì)于物理教學(xué)來說，滲透科學(xué)精神的教育主要是通過教師講解和分析物理學(xué)史來實(shí)現(xiàn)的。例如，在講解《電磁感應(yīng)現(xiàn)象》這一節(jié)時(shí)，教師就應(yīng)該講述法拉第從奧斯特發(fā)現(xiàn)的“電流的磁效應(yīng)”這一事實(shí)中得到啟示，堅(jiān)持“磁場也能產(chǎn)生電流”的信念，經(jīng)過長達(dá)十年的努力，最終取得了重大突破。作為教師要號(hào)召學(xué)生學(xué)習(xí)這種為探求真理而堅(jiān)持不懈的精神。此外，法拉第舍棄榮華富貴，幾次拒絕接受封爵而甘當(dāng)“平民法拉第”的人格和品行也是對(duì)學(xué)生進(jìn)行教育的好素材，因?yàn)檫@種高尚的品格對(duì)于端正學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，樹立學(xué)生對(duì)真理的非功利性追求，具有重大意義。

3.把物理學(xué)史引入物理教學(xué)中可以培養(yǎng)學(xué)生的人文精神和愛國主義精神。

《新課程標(biāo)準(zhǔn)》提出：注重物理學(xué)與日常生活、社會(huì)科學(xué)以及人文科學(xué)的融合，讓學(xué)生切身體驗(yàn)物理學(xué)與社會(huì)的相互作用以及物理學(xué)對(duì)人類文明的影響。作為一線的物理教師，通過物理學(xué)史的教學(xué)，使學(xué)生受到科學(xué)和人文相結(jié)合的教育，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中在情感態(tài)度與價(jià)值觀等方面得到熏陶，培養(yǎng)學(xué)生健全的人格，也使學(xué)生對(duì)科學(xué)的本質(zhì)、功能等對(duì)社會(huì)的影響，有更深刻的理解。比如愛因斯坦在第二次世界大戰(zhàn)期間，從人類的正義感出發(fā)，勸說美國總統(tǒng)羅斯福搶在納粹德國以前研制原子彈，當(dāng)研制成功以后，他又從人類的良知和社會(huì)責(zé)任感出發(fā)，和原子彈之父奧本海默一起，聯(lián)袂反對(duì)使用原子彈?？茖W(xué)家在致力于科研活動(dòng)的同時(shí)，處處重視人的價(jià)值，孜孜不倦地追求社會(huì)的和諧發(fā)展，是科學(xué)精神和人文精神結(jié)合的楷模。教學(xué)中將這些物理學(xué)史與物理知識(shí)相融合，其中蘊(yùn)涵的科學(xué)家充滿人文主義的態(tài)度和精神必將激起學(xué)生心靈的震動(dòng)。

總之，物理學(xué)史是一塊蘊(yùn)藏著巨大精神財(cái)富的寶地，值得我們?nèi)ラ_墾，從中吸取營養(yǎng)。在新課程改革的形勢(shì)下，教師對(duì)物理學(xué)史的教育功能要有正確、深刻的認(rèn)識(shí)，要加強(qiáng)對(duì)物理學(xué)史的了解，研究如何在物理教學(xué)中引入物理學(xué)史，更好地實(shí)現(xiàn)新課程目標(biāo)。

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