新課程背景下對物理學史的教育功能的思考

摘要：在當前新課程背景下，“物理學史”的教育功能如何才能準確反映新的課程理念？如何才能較為貼切地符合新課程標準的要求？本文主要是結合新課程理念來闡述一下對物理學史教育功能的一些思考。

關鍵詞：新課程；物理學史；教育功能；科學精神；科學方法；質疑；批判精神；創新能力；嘗試科學探究；人文精神

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A文章編號：1003-6148(2008)11(S)-0023-3

在物理教學中結合物理學史的教育是國內、外物理教育工作者所共同關注的問題。在當前新課程背景下， “物理學史”教育功能如何才能準確反映新的課程理念？如何才能較為貼切地符合新課程標準的要求？這是我們作為一線教師值得思考的問題。在這里，談談我對新課程背景下物理學史的教育功能的一些思考。

1 利用“物理學史”，重現物理概念、原理、定律的建立過程，對學生進行科學方法的熏陶和科學精神的培養，而不僅限于知識的傳承。

新課程理念下，教師不僅僅是關心物理知識和技能的傳授，更重要的是關注在傳播知識的過程中， 對學生進行科學方法的熏陶和科學精神的培養。通過重現物理概念、原理、定律的建立歷史過程，不但加深學生對知識的理解， 同時還培養學生勇于探索、獻身科學的精神、 腳踏實地的學風，更讓學生感知科學知識形成過程中所用到的科學方法。他們在此過程中學到的科學方法，對于今后從事任何研究和工作，對于解決和處理各種問題，都是很有用的，是終生受益的。例如，講“自由落體運動時”，介紹伽利略用“歸謬法”駁斥亞里士多德關于“重的物體比輕的物體落得更快”的錯誤觀點，再利用“紙幣、硬幣”的實驗（再現比薩斜塔實驗）驗證結論并得出產生輕重物體不同時著地的原因。庫侖從牛頓的萬有引力定律中得到啟發，把電荷之間的作用力類比物體間的萬有引力，推論電場力也象萬有引力一樣服從平方反比定律，從而發現了庫侖定律。

2 利用“物理學史”培養學生的質疑、批判精神和創新能力。

高中物理新課程總目標明確強調了對學生自主學習能力和學生解決問題能力的培養，要培養學生的自主學習能力和解決問題的能力就要培養學生的獨立思考和獨立判斷的能力，這就需要我們的學生具有懷疑精神和批判精神。在物理學習的過程中，許多學生把課本的概念、公式、定理、定律當成真理，搞不清它們的來龍去脈，也不知為什么這樣，更不敢質疑。教師們的“填鴨式”的教學也在一定程度上抹殺了學生的質疑和批判精神，抑制了學生的科學精神和創新能力。

物理學史上大量的事例表明，不囿于傳統理論和傳統觀念，不迷信權威和書本，是科學創新的思想前提，是科學前進的動力。伽利略對亞里士多德的質疑、批判，并通過自己的邏輯推理和著名的理想實驗得出推論：一個運動的物體，假如有了某種速度以后，只要沒有增加或減小速度的外部原因，便會始終保持這一速度。（《兩種新科學的對話》）。普朗克否定了傳統的能量連續的觀點，得出了量子理論。人們對原子結構的認識，首先是湯姆生提出了棗糕模型，在此基礎上湯姆生的學生盧瑟福依據α粒子散射實驗的結果提出了原子的核式結構模型，盧瑟福的學生玻爾把量子理論運用到原子系統上，建立了玻爾原子模型，這樣使人們對原子結構的認識由錯誤到正確并不斷加以完善，三代物理學家對原子結構的研究都是在承襲前人的理論的基礎上進行創新，從而使得原子物理學飛速發展。在物理教學中，滲透這些物理學家質疑、批判、創新的物理學史，對于培養學生的質疑、批判精神和創新能力是大有裨益的。

3 利用“物理學史”激發學生嘗試科學探究的興趣。

科學的本質就是探究，物理學發展的歷史就是物理學的探究的歷史。《新課程標準中》把“科學探究及物理實驗能力要求”、“共同必修模塊”、“選修模塊”并列作為內容標準的三大部分，由此可見科學探究在高中物理課程中占有非常重要的地位。它是一種學習方式，是學習目標，也是物理課中的重要的學習內容。英國學者貝爾納就指出“如果學生不能以某種方式親自參加科學發現的過程，就絕對無法使他充分了解現有科學知識的全貌。”我們知道，完整的科學探究包含七個要素，學生要進行一個科學探究，需要學生在課內、課外花大量的時間。對一些基礎較差的學生來說，特別難以適應。利用“物理學史”，重現物理學的探究過程，讓學生去感悟科學探究的艱辛和樂趣，體驗科學探究過程的喜、怒、哀、樂，脫掉科學探究的神秘外衣，從而激發學生嘗試科學探究的興趣。

案例 在講到“法拉第電磁感應現象”時，我們可以引導學生沿著物理學家的足跡進行探究式的教學。

首先，介紹當時的歷史背景。奧斯特發現了電流的磁效應：只要有電流就會有磁場，不管這種電流是恒定的還是變化的。受此啟發，法拉第也期望有磁場就會有電流。他因為沒有料到電與磁之間的聯系的某種非對稱性而失敗了許多次，為此整整奮斗了十年。然后，通過幾個重要的實驗重現法拉第的十年探索過程。

實驗1 1824年，法拉第把導線繞在磁鐵上并與電流計組成閉合電路。是否有電流產生？

實驗2 1825年，法拉第將含有電流計的閉合回路放在另一通電回路中，是否有電流產生？

結果兩個實驗都沒有電流產生。

法拉第還做了大量的實驗都沒有達到法拉第期望的結果。但這沒有動搖他堅定的信念，他經過十年的不懈努力，經歷了許多失敗后終于獲得了成功。

實驗3 1831年法拉第在軟磁鐵的兩邊繞上了兩組線圈。

如圖實驗3所示，當他把開關接通、斷開時，發現電流計發生偏轉。

實驗4 如圖4所示，1831年法拉第把導線繞在紙做的空心圓筒上并與電流計組成閉合電路。然后用永久磁鐵棒迅速插入或拔出，發現電流計發生偏轉。

讓學生做上面4個實驗，最后引導學生歸納產生感應電流的條件。

4 利用“物理學史”培養學生科學精神的同時培養學生的人文精神。

在《新課程標準》中提出：注重物理學與日常生活、社會科學以及人文科學的融合，讓學生切身體驗物理學與社會的相互作用以及物理學對人類文明的影響。在我們以往的科學教育中，對科學文化的人文價值幾近漠視，很多人認為科學文化教育主要是理性和邏輯，不具備人文因素，這是一個長期的、普通的誤解，也造成了許多理科受教育者的人文素養的缺失。其實科學是人為的和為人的活動，因而必然蘊含著人格力量和人文關懷。我們知道物理發展史就是一部完整的物理奮斗史，作為一線的物理教師，通過物理學史的教學，使學生受到科學和人文相結合的教育，讓學生在學習過程中在情感態度與價值觀等方面得到熏陶，培養學生健全的人格，也使學生對科學的本質、功能、性質等對社會的影響，有更深刻的理解。例如，在講到“天體究竟做什么運動？”時，介紹人類對天體運動的認識歷史：從“地心說——日心說——圓周運動——與事實矛盾——橢圓運動——開普勒對行星運動規律的描述”所經歷的漫長而曲折的歷史過程。人們根據“地心說”的理論制定了歷法，用以指導人們狩獵、捕魚和安排農業生產；繪制星象圖，用以指導人們航海和旅行；安排宗教活動，在政治領域統治人們的思想。在介紹“日心說”時，可以介紹當時的社會文化背景：在此前一個世紀，文藝復興運動已在意大利萌芽并擴展到全歐洲；馬丁.路德向教會的權威發起了正面的沖擊;哥倫布完成了劃時代的遠航……這一系列事件及其形成的思想解放的潮流，對人們的頭腦起到了解脫枷鎖的作用，因此哥白尼才可能對已納入宗教教義的地心說發起沖擊。“日心說”提出以后，人們解釋了行星的退行現象以及亮度的周期性變化；繪制更加準確的星象圖；從根本上動搖了宗教神權的統治，砸碎了禁錮人們思想達一千多年的枷鎖。在進行圓周運動教學時，還可適當引入我國的科學發展史：介紹我國現代航天技術的發展歷程；著名的物理學家楊振寧、李政道的事跡；

我國核技術的發展利用史等。增強學生民族自豪感、責任感，培養學生愛國主義情懷。

參考文獻：

［1］廖伯琴/張大昌.《物理新課程標準解讀》.湖北出版社，2004.

［2］柴宏良.《重走科學探索之路》、《中學物理 教學參考》.2007年3.

(欄目編輯黃懋恩)