徐鐵剛

物理學史是人類對自然界中各種物理現象的認識史，包含物理實驗與理論體系、物理概念和定律定則、思維方法和研究手段的產生和發(fā)展過程以及物理學家的研究探索歷程。物理學發(fā)展史是一座理論與實驗、挫折與成功、邏輯與直覺混合的科學素養(yǎng)培養(yǎng)素材寶庫。筆者在中學物理教學中，通過加強物理學史教育，激發(fā)學生濃厚的學習興趣，培養(yǎng)學生的科學思維、科學態(tài)度與社會責任。

一、加強物理學史教育對培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)的意義

1.有利于培養(yǎng)學生的科學思維，形成良好的思維品質

物理學史的教育可以促進學生形成科學思維的方法和品質。例如，伽利略在對自由落體運動的研究中，用邏輯反證推理和實驗驗證的辦法，終結了“重的物體下落得快，輕的物體下落得慢”這個綿延兩千年的錯誤，有利于培養(yǎng)學生的批判精神和創(chuàng)新意識；卡文迪許扭秤實驗，用等效和放大的方法，巧妙地將不易觀察的微小變化量，轉化為容易觀察的顯著變化量，測量出非常微弱的力，證實了萬有引力定律的正確性，并比較簡便地測出了地球的質量，讓馬克·吐溫感嘆“科學真是迷人”；法拉第引入電場和磁場概念，指出電和磁的周圍都存在著“場”，進而提出了電場線和磁感線概念，用來解釋電、磁現象，化無形為有形，化抽象為具體，形象直觀，體現了類比法、對稱法等思維方法的魅力，是物理學理論的一次突破。學生對物理學家研究探索過程的學習和體驗，認識和學習科學家的思維方法，能有效提高自己的科學思維品質。

2.有利于培養(yǎng)學生嚴謹踏實的科學態(tài)度和合作精神

在物理教學中加強物理學史教育，讓學生走進物理學家的精神世界，感受他們的科學態(tài)度和謙遜品格，對于培養(yǎng)學生的科學精神、科學態(tài)度和協(xié)作意識有非常重要的作用。例如，牛頓發(fā)現萬有引力定律的過程，從對行星和太陽間的引力的研究，到月地檢驗，再到發(fā)明微積分解決兩個均勻球體間的引力計算問題，最后才大膽地推廣到宇宙中的任何兩個物體間，提出萬有引力定律。其研究過程艱辛漫長，細致嚴謹，讓學生明白對科學的探求過程是曲折的，有時還可能是乏味的，需要有一種百折不撓、愿為科學獻身的精神。又如，原子結構及原子核結構的認識過程，是眾多科學家前赴后繼、不斷創(chuàng)新超越的過程，也讓我們認識到物質是無限可分的，認識是沒有止境的。

3.有利于培養(yǎng)學生勇于擔當的精神和對科學的責任意識

物理學史中有許多科學家為真理獻身的動人事跡，讓我們明白了真理終將戰(zhàn)勝謬誤，但有時不得不付出生命的代價。伽利略為宣傳哥白尼的日心說而被教會終身監(jiān)禁，布魯諾更是被活活燒死，這些將激勵后人為科學、為真理、為人類的發(fā)展進步而不懈奮斗。為研究“上帝之火”———雷電，富蘭克林多次被擊昏，未喪身雷電事故完全是一種僥幸。他冒險弄清了雷電的本質，提出了用避雷針來保護建筑物的建議，為人類解除了雷電帶來的巨大災害?？茖W家們?yōu)榱丝茖W的發(fā)展，為了人類的安全與和平，不畏艱險、不怕權威、不惜生命、追求真理的高尚品質，培養(yǎng)了學生為科學獻身的探索精神以及為科技發(fā)展和人類進步的責任意識。

二、在物理教學中加強物理學史教育的幾點嘗試

1.課前運用物理學史引入新課，激發(fā)學生興趣

“興趣是最好的老師”。適當運用物理學史引入新課可以增強學生的學習興趣。例如，在講自由落體運動時，可以從伽利略的比薩斜塔實驗的小故事引入新課，同時讓學生自己做實驗驗證不同的物體下落的快慢與什么因素有關，激發(fā)學生興趣和參與意識；又如，在講行星的運動時，先提問：“有一位科學家被人們尊稱為‘天空立法者。你知道是誰因為什么獲得了這一殊榮嗎？”然后讓學生閱讀教材“科學足跡”內容，一起學習人類對于宇宙的認識過程，這樣能讓學生較深刻理解開普勒三定律及其歷史性貢獻；再如，提問：“同學們知道海王星、冥王星是如何發(fā)現的嗎？”作為“萬有引力理論的成就”一課開場語，來學習用牛頓定律的理論指導實踐在天文學上的成功案例；在講述核裂變時，可提問導入新課：“你知道原子彈和氫彈的主要區(qū)別是什么嗎？”利用學生對原子彈、氫彈的神秘感和強烈興趣，給學生造成懸念，吸引學生的注意，激發(fā)起學生的興趣，使學生帶著問題專心聽講、積極思考；學習經典力學的局限性時，可提問“你知道我國在世界領先的量子保密通信和量子計算機是怎么回事嗎？”進行課堂導入，講解經典力學的適用范圍，簡要講述相對論力學對高速運動物體的研究妙趣，和量子力學對微觀世界的探索奧秘，鼓勵學生今后投入到這兩大物理學領域的學習和研究，培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)，引導學生立志獻身科學技術的研究和運用。

2.課中運用史料還原歷史過程，幫助學生理解物理知識

課堂上若能適時穿插和還原物理學史案例，將使學生進一步加深對知識的理解，使學生受到多方面的啟迪。例如，在講電磁感應定律時，為了加深對磁生電時磁通量變化這一條件的深刻理解，穿插科拉頓的實驗研究的故事，師生一起模擬演示科拉頓的實驗。老師接通或斷開原線圈回路開關，穩(wěn)定后再去看檢流電流表，模擬科拉頓在兩個房間做實驗。雖然實驗中電流表偏轉了，但他什么也沒看到；學生雖然看到了電流的產生，卻未能理解所看到的現象意味著什么?？评D失去了發(fā)現電磁感應現象的機會，他的學生也未能敏銳地捕捉這一激動人心的瞬間，成了科學史上的一樁憾事；又如，講光的波粒二象性時，讓學生分成“微粒說”組和“波動說”組進行辯論，分別展示兩種學說的觀點和實驗事實，最后兩組握手言和得出光的波粒二象性。這樣使學生對前面學習了的諸多物理知識進行復習和運用，更好的了解光的波粒二象性的來龍去脈及其實驗基礎，加深學生對光的本性的認識。

3.課外開展物理學史研究性學習活動，提升學生科學素養(yǎng)

教師可以利用學生課外活動時間，指導學生閱讀科學家傳記和科普讀物，上網查找物理學家及其研究過程，開展關于物理學史研究性學習活動。讓學生寫研究課題報告，讀后感、科普小論文等，談自己對科學思維的理解，對科學的態(tài)度和自己肩負的責任等。備課組組織對全年級學生的研究成果進行評價和獎勵，將優(yōu)秀研究報告和小論文在全校范圍內展示。這樣的研究性學習活動，不僅豐富了學生的課外活動，提高學生的初步科研能力，也可以進一步培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)。

（作者單位：長沙市長郡雙語實驗中學）