楊菡芬

摘 要：中學(xué)物理教育教學(xué)實踐的過程，是將理論分析與實踐研究相結(jié)合，既注重了理論教學(xué)又關(guān)注到實踐教學(xué)模式的改革和創(chuàng)新。物理教學(xué)主要以實驗和理論教學(xué)為主體，在物理學(xué)歷史發(fā)展的長河中，許多偉大的科學(xué)家為此做出了卓越的貢獻(xiàn)，因此在教學(xué)中對物理學(xué)史的學(xué)習(xí)也尤為重要。對此，本文立足于高中物理教學(xué)的現(xiàn)實條件，首先分析物理學(xué)對人類社會發(fā)展的影響，接著闡釋了對物理學(xué)史學(xué)習(xí)的重要性，最后分析了物理學(xué)史是在學(xué)科教學(xué)中的相關(guān)應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：物理教學(xué);教學(xué)模式;改革和創(chuàng)新

引言：科學(xué)，就其本質(zhì)而言，通過不斷地重新評估，重新定義其位置，以致它可以坐得更近，來爭取真理的光輝理想。物理、運(yùn)動和相互作用的研究，沒有什么不同。就像勤奮的抄寫員一樣，物理學(xué)適當(dāng)?shù)剡m應(yīng)了宇宙對故事的每次含糊的修正。在這里，我們認(rèn)識到物理學(xué)史，有助于弄清這些存在的所有自然現(xiàn)象的古老故事。

人們普遍認(rèn)為，物理教學(xué)是一種復(fù)雜而跨學(xué)科的活動。在本質(zhì)上有助于該活動的知識領(lǐng)域中，我們將其命名為物理學(xué)、科學(xué)史、科學(xué)哲學(xué)、認(rèn)知科學(xué)和教育學(xué)。我們對這些領(lǐng)域中每個領(lǐng)域的貢獻(xiàn)的本質(zhì)的欣賞不斷變化，這反映了我們對物理教學(xué)的認(rèn)識的提升。根據(jù)教育研究來詳細(xì)說明歷史材料在高中物理教學(xué)過程中感知角色方面的變化，可以在物理學(xué)教學(xué)中滲透學(xué)科文化，使歷史材料有新的鑒賞方式。

一、物理學(xué)對人類社會發(fā)展的影響

提倡使用物理學(xué)史的話語源遠(yuǎn)流長，始于Mach1和Duhem2，他們在一個多世紀(jì)前就斷然地主張在物理學(xué)教學(xué)中采用所謂的歷史方法（或遺傳方法）：合法、肯定和合理[1]。為學(xué)生準(zhǔn)備好接受物理假設(shè)的有效方法是歷史方法。追溯在最初勾畫理論形式時經(jīng)驗物質(zhì)所通過的轉(zhuǎn)變;描述長期的合作，通過這種合作，常識和演繹邏輯對該問題進(jìn)行分析并對該形式進(jìn)行建模，直到一個形式完全適合另一個形式，這是最好的方法，當(dāng)然甚至是唯一的方法，可以為研究物理學(xué)的人們提供正確的方法 并清晰地看到了該科學(xué)的非常復(fù)雜且活潑的組織。

科學(xué)和技術(shù)知識在很大程度上是文化決定的，并反映了在其中實踐科學(xué)和技術(shù)的社會、宗教、政治，經(jīng)濟(jì)和環(huán)境狀況。當(dāng)前關(guān)于多元文化科學(xué)教育的辯論旨在研究科學(xué)在多大程度上決定了文化，科學(xué)是否超越了人類的差異，是跨文化、宗教和種族共同參與的來之不易的工具?？茖W(xué)與社會的相互關(guān)系可能具有民主、功利主義、文化和道德特征，這與托馬斯和杜蘭特關(guān)于促進(jìn)公眾對科學(xué)的理解的文獻(xiàn)論點概述相一致。物理學(xué)似乎是一個枯燥無味的領(lǐng)域，僅限于在風(fēng)化的黑板上弄碎白堊[2]。但是，正如我希望傳達(dá)的那樣，這個世界的人已經(jīng)取得了一些不可思議的壯舉。我相信物理學(xué)是它試圖研究的最純粹的科學(xué)。

二、物理學(xué)史學(xué)習(xí)的重要性

在物理學(xué)的研究中，歷史常常被忽視，但是歷史卻通過時間的理論和主題的記錄與科學(xué)探究有著內(nèi)在的聯(lián)系。整個歷史中的科學(xué)人物通常也充當(dāng)未來物理學(xué)家的榜樣。疏通歷史教科書似乎是推進(jìn)科學(xué)的一種荒唐方式，但請考慮，歷史涉及思想、理論和方程式，這些觀念、理論和方程式成為未來改進(jìn)的基礎(chǔ)。對學(xué)生關(guān)于科學(xué)本質(zhì)和科學(xué)與社會的相互關(guān)系的思想的研究屬于學(xué)習(xí)的元認(rèn)知范疇，它表明物理學(xué)的歷史是解釋這一領(lǐng)域?qū)W生替代思想的有用信息來源[3]。理解物理學(xué)史對物理學(xué)家和未來物理學(xué)家都可能有用的六個原因如下：

（一）歷史記錄了思想如何隨著時間發(fā)展和變化。

亞里士多德（Aristotle）通過使用經(jīng)驗證據(jù)和對邏輯的依賴，深刻地影響了學(xué)術(shù)[4]。但是，他的一些理論也是錯誤的：他相信天體是由“以太”制成的，女人的牙齒比男人的牙齒少，鰻魚是自發(fā)繁殖的。這些想法后來被使用亞里士多德的經(jīng)驗證據(jù)和邏輯方法反駁。

（二）歷史闡明了科學(xué)方法。

伽利略是第一個通過對現(xiàn)象進(jìn)行數(shù)學(xué)解釋和實驗證明的方法來量化科學(xué)。他甚至開發(fā)了幾種儀器來進(jìn)一步推進(jìn)他的觀察。伽利略鼓勵科學(xué)工作是可衡量的，因此是可重復(fù)的，這后來成為科學(xué)方法的標(biāo)志[5]。隨著時間的流逝，科學(xué)家進(jìn)一步開發(fā)了科學(xué)方法來增強(qiáng)科學(xué)結(jié)論的合法性。因此，歷史可以洞悉當(dāng)今公認(rèn)的科學(xué)實踐和過程是如何演變的。

（三）歷史從歷史和文化的角度展示了物理學(xué)的人文方面。

尼爾斯·波爾（Niels Bohr）于1921年在哥本哈根成立了尼爾斯·波爾研究所（Niels Bohr Institute），后來成為二戰(zhàn)期間逃離德國占領(lǐng)區(qū)的科學(xué)家的避難所[6]。他不僅為自己的發(fā)現(xiàn)，而且為幫助拯救眾多科學(xué)家的生命做出了巨大貢獻(xiàn)，為物理學(xué)界做出了巨大貢獻(xiàn)。玻爾（Bohr）指出，科學(xué)不僅限于實驗室工作和方程式，還在于為全人類改善生活。在運(yùn)用自己的物理學(xué)生涯和臭名昭著的過程中，玻爾做到了這一點，確實挽救了生命。

（四）歷史記載了物理學(xué)家之間的重大合作。

歐洲核研究組織（CERN）是世界上最大、最先進(jìn)的科學(xué)研究中心之一。只有通過多個國家之間的重大合作，CERN才有可能。時至今日，歐洲核子研究中心通過全球科學(xué)家的共同努力，繼續(xù)為科學(xué)知識和新發(fā)現(xiàn)做出貢獻(xiàn)，例如通過緊湊型介電螺線管（CMS）項目。這種合作對于科學(xué)的發(fā)展至關(guān)重要，因為它結(jié)合了不同人的才能，思想和觀點，以實現(xiàn)共同的目標(biāo)。整個歷史中的合作示例表明，人們一起工作可以取得更多成就。

（五）歷史詳述了物理學(xué)家的想法。

阿爾伯特·邁克爾森（Albert Michelson）是物理學(xué)家，也是第一位獲得諾貝爾科學(xué)獎的美國人。他以測量光速和進(jìn)行邁克爾遜·莫雷實驗而著稱。他用來記錄他關(guān)于光速的想法，計算和結(jié)論的筆記本可以洞悉他的思維過程和方法。他的筆記詳盡詳盡，顯示了他在實驗記錄中的方法性[7]。

（六）歷史激發(fā)人們追求物理學(xué)并取得新的科學(xué)發(fā)現(xiàn)。

由于羅伯特·奧本海默（J. Robert Oppenheimer）在曼哈頓計劃上的工作，通常被稱為“原子彈之父”[8]。奧本海默游說國際控制和限制核電。反對派政治家通過撤銷他的安全許可進(jìn)行報復(fù)，這實際上切斷了他的政治影響力。盡管如此，奧本海默繼續(xù)教授工作和提升他所相信的立場。奧本海默只是一個歷史人物的例子，他提倡人們追求物理學(xué)，并證明逆境不應(yīng)該阻礙科學(xué)工作。

仍然不相信物理學(xué)史很重要嗎？至少，歷史先例激勵物理學(xué)家挑戰(zhàn)常識和流行觀點以尋求真相。尼古拉·哥白尼（Nicolaus Copernicus）就是這樣一位科學(xué)家，他否認(rèn)了普遍的看法，即太陽繞地球旋轉(zhuǎn)，而是利用科學(xué)證據(jù)游說了日心說的模型。哥白尼面臨著這種模式的強(qiáng)烈反對，但這并沒有阻止他宣傳關(guān)于太陽系的真相。從這個意義上講，物理學(xué)的歷史記錄了文明的過去成就，新知識和尚未回答的問題。這樣的記錄是值得知道的。

三、物理學(xué)史與高中物理教學(xué)的結(jié)合

（一）加強(qiáng)物理學(xué)史學(xué)習(xí)

關(guān)于科學(xué)史的研究鼓勵人們將科學(xué)視為一項重要的文化成就的論點被不止一次地用于反對物理學(xué)教學(xué)過于技術(shù)化和對公眾無動于衷的觀念的觀念，例如，在本世紀(jì)初，人們對物理教育作為義務(wù)教育的一部分的重要性提出了質(zhì)疑。自1960年以來，通過研究物理學(xué)史，已經(jīng)記錄了許多關(guān)于認(rèn)識物理學(xué)與文化之間關(guān)系以及作為我們文化遺產(chǎn)的一部分的物理學(xué)的建議。哥白尼和伽利略理論影響了我們在宇宙中的位置，牛頓理論認(rèn)為相同的運(yùn)動定律適用于地球和太空，愛因斯坦的相對論被認(rèn)為是文化的基本要素。

物理學(xué)的學(xué)習(xí)主要以教師為主體，教師在不斷學(xué)習(xí)和提升的 過程之中促進(jìn)個人的綜合素質(zhì)。教師是整個教學(xué)實踐之中的主體和實踐者，教師所采取的教學(xué)理念會直接影響最終的教學(xué)質(zhì)量，教師需要提高個人修養(yǎng)、樹立終身學(xué)習(xí)的理念，了解物理學(xué)學(xué)習(xí)的相關(guān)要求，積極考慮不同的歷史影響要素，掌握歷史知識的基礎(chǔ)，站在方法論的角度研究物理科學(xué)的發(fā)展進(jìn)程，挖掘其中的教育內(nèi)涵和教學(xué)功能，只有這樣才能夠?qū)崿F(xiàn)學(xué)生的良性成長和發(fā)展。

（二）研究物理學(xué)史教學(xué)的方法

隨著人們的生活的方式和生活質(zhì)量發(fā)生了變化，必須具備技術(shù)素養(yǎng)。例如，關(guān)于貝爾發(fā)明電話的故事或馬可尼發(fā)明無線的故事以及關(guān)于通信發(fā)展到現(xiàn)在的課程，再加上類似的展覽，可能成為學(xué)校與日常技術(shù)之間的連接紐帶。我們在進(jìn)行教學(xué)的過程中，可以把這些有趣的案例和結(jié)合生活的技能融入到教學(xué)的過程中去。物理學(xué)史在高中物理學(xué)習(xí)的過程中扮演著重要的角色，要想保證學(xué)生獲得一定的學(xué)習(xí)收獲，教師需要站在學(xué)生的角度研究物理歷史教學(xué)的具體方法，針對學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)情況設(shè)置科學(xué)的教學(xué)目標(biāo)。另外物理學(xué)史教學(xué)需要遵從一定的內(nèi)在規(guī)律，實現(xiàn)不同環(huán)節(jié)的交叉結(jié)合，分析學(xué)科歷史解題之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，了解物理科學(xué)研究的背景，講述科學(xué)家成長的故事，充分合理的運(yùn)用不同的方法論，積極的揭示歷史教育與思想品德教育之間的關(guān)系，更好的體現(xiàn)物理教育的重要性和價值，提高物理學(xué)教育的質(zhì)量，實現(xiàn)該學(xué)科的健康發(fā)展。最后，教師還需要科學(xué)合理的處理好物理歷史學(xué)習(xí)與物理實踐知識學(xué)習(xí)之間的關(guān)系相關(guān)性，促進(jìn)物理教學(xué)質(zhì)量和水平的穩(wěn)定提升，提高學(xué)生物理素養(yǎng)。

（三）改進(jìn)物理學(xué)史的教學(xué)方法

長期的應(yīng)試教育導(dǎo)致許多物理教師在教學(xué)時不夠重視物理學(xué)史的教學(xué)，大部分的物理教學(xué)模式非常的落后和傳統(tǒng)，學(xué)生缺乏參與的積極性，無法意識到物理學(xué)學(xué)習(xí)的樂趣和奧秘。之所以會出現(xiàn)這一現(xiàn)象主要在于教師所采取的教學(xué)策略和教學(xué)手段過于落后，無法調(diào)動學(xué)生的積極性，物理學(xué)史教育與學(xué)生的個性化發(fā)展需求之間存在一定的聯(lián)系，不符合該學(xué)科教學(xué)的具體目標(biāo)。對此，教師需要改進(jìn)物理學(xué)史的教學(xué)方法，引導(dǎo)學(xué)生參與小組合作，將情景教育融入其中，站在學(xué)生的角度進(jìn)行深入的解讀，只有這樣才能夠突破傳統(tǒng)應(yīng)試教育的桎梏，實現(xiàn)學(xué)生的良性成長。比如，在課堂上使用物理學(xué)史上的事件甚至是戲劇化的“歷史對話”演講，都可以鼓勵學(xué)生對物理學(xué)的教與學(xué)持積極態(tài)度。

結(jié)束語

總之，在高中物理教學(xué)的過程之中滲透物理學(xué)史教育對提高學(xué)生的綜合學(xué)習(xí)能力、培養(yǎng)學(xué)生良好的歷史觀有著關(guān)鍵的作用，教師需要將物理學(xué)史教育與學(xué)科主體內(nèi)容教育相聯(lián)系，采取符合學(xué)生個性化發(fā)展特點的教學(xué)策略落實不同的教學(xué)任務(wù)，從而滿足在新時代下培養(yǎng)高素質(zhì)人才的需求。

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