充分發揮物理學史在教學中的作用

物理在很多學生心中是最難學的學科，物理知識在很多學生看來是深奧、難懂的，因而他們對學習物理越來越覺得乏味、難學，越來越缺乏熱情，形成了惡性循環。所以在物理教學中，物理教師應把物理學中豐富多彩的內容生動地傳達給學生，使得學生對物理基本概念、規律的由來有所了解。物理學史是一種珍貴的教學資源，它描述了物理概念、定律、理論和研究方法的脈絡，提示了物理學觀念、方法和內容的發生、發展的原因及規律性。了解歷史能讓學生與先知們一同探索自然的歷史，發現科學家追求科學、追求真理、勇于實踐、艱苦卓越的奮斗足跡。本文從以下幾個方面談談物理學史在物理教學中的作用。

一、結合物理學史中生動的事例，激發學生對物理的學習興趣。

物理，對現在大多數動手少、生活實踐少的學生來講是一門深奧的，甚至是枯燥的學科。物理學史中有許多生動的實例，將其適時地穿插在教學中不僅能使課堂氣氛變得生動活潑，而且能使物理知識深入淺出地呈現出來，從而激發學生的學習興趣。例如，在講到光的波動性時教師可以插入這樣的故事：1818年巴黎科學院舉行了一次規模很大的科學競賽，題目是：（1）利用精密的試驗來驗證光線的衍射效應；（2）從這些實驗中，用數學歸納法推導光線通過物體附近時的運動情況。菲涅耳向科學院提交了論文，他用半周期帶的方法和數學分析的方法，定量地計算出圓孔、狹縫等產生的衍射場的光強分布。評獎委員會的數學家西蒙泊松用菲涅耳的波動方程推導出，當把一個小圓盤放在光路中，就會出現一件怪事：位于圓盤之后某一定距離的屏上，會在圓盤的幾何陰影的中心出現亮斑，這在當時是不可思議的，于是西蒙泊松就宣布駁倒了菲涅耳的波動說。菲涅耳認真仔細地做了實驗，結果真的觀察到西蒙泊松計算出的亮斑，這充分證明了菲涅耳的波動理論。因此這個亮斑被稱為“泊松亮斑”。通過這樣的史實，學生不易理解的光具有波動性的問題得到了輕松的解決。再如瓦特從觀察水蒸氣推動壺蓋到發明了蒸氣機，伽利略從研究教堂里吊燈的擺動到鐘表的出現。這些生動有趣的故事把學生帶進了對物理知識渴求的情境之中，為學生努力學習物理起到了助推作用。

二、了解物理學發展的歷史，可以加深對物理學基本概念、基本原理和定律的本質的理解，有助于學生對物理知

識的把握和理解。

物理學習關鍵在于“悟”，即透過現象認識物理學中基本概念、基本原理和定律本質。學生只有了解它們產生、形成和發展的過程，教師才能在教學中深入淺出，講深講透。一個基本概念，它是根據哪些客觀現象，由于何種研究的需要被引進物理學的，其原始意義是什么，隨著物理學的發展，它又得到哪些補充和修正，這一切，只從一般教科書上難以全面了解。比如光的本性的研究，人類對光的認識也是有一定的過程的。從17世紀末期以牛頓為首的“微粒說”和荷蘭物理學家惠更斯的“波動說”在相互爭論中得到發展。由于牛頓的地位顯赫，所以微粒說是占上風的。到19世紀，托馬斯·楊和菲涅耳的實驗使波動說占主導，光的干涉、衍射、偏正等實驗現象均說明光是由波動性的。到了20世紀，在電磁說達到鼎盛時期時，歷史又開始轉變，著名的“光電效應”現象發現，使波動說陷入困境。于是，又一位偉大的科學家——愛因斯坦提出了“光子說”的觀點。當然，這其中也有其他物理學家的探索和研究。到了現在，人們對光的本性認識統一到了“波粒二象性”。這一歷史發展過程是在曲折中前進的，但也是很有邏輯性的。有了這些知識作為背景，學生掌握光的本性時能夠更加快捷，記憶更深刻。教科書往往只以一個定義出現，可能完全掩蓋了它在發展過程中所蘊含的豐富內容。這容易使學生斷章取義，對物理概念、規律進行片面性的理解，抹殺了學生的創造性思維，使學生錯失了進行探究學習的機會。因為一個基本概念、規律的形成及發展過程，本身就是使學生進行探究學習的不可多得的良好素材。

三、利用物理學史的豐富材料，可以對學生進行科學理想教育，激勵學生的科學創造精神，克服僵化的認識和絕對論。

物理教學的基本任務除了向學生傳授物理基本知識和基本技能外，還應發展學生的認識能力，培養學生的科學理想和科學創造精神。物理教師在教學中就可以利用物理學史生動的事例進行這方面的教育和培養。了解歷史上科學發現和發明產生的歷史背景和突破過程，可以加深學生對科學的理解，堅定他們進行科學創造、推進科學發展的信心和理想。例如：講力學可以引入伽利略的斜面實驗；講電磁感應時可以加入法拉第如何發現電磁感應的故事；講原子物理時可以介紹湯姆生的α粒子散射實驗等。也可介紹杰出科學家的至理名言，如力學之父——牛頓，從不居功自傲，在生命快要結束時，向世人說：“我不知世人是怎樣看我，但是我自己看來，我只是像一個在海濱玩耍的孩子，一會兒找到一顆特別光滑的卵石，一會兒發現一只異常美麗的貝殼。就這樣使自己娛樂、消遣；而與此同時，真理的汪洋大海在我眼前還未被認識、被發現。”這可以培養學生勇于追求真理、知難而進、愈挫愈奮、謙虛、嚴謹的高貴品質。學生了解了科學家的生平和偉大貢獻，可以認識到學習只有專心致志、不屈不撓、長期奮斗才能見效，從而打消學習物理的畏難情緒。另外，學生還可以學習偉人們敢于破除迷信和固守傳統觀念的思想，敢于探索的精神，培養獨立思考、追根問底的懷疑精神，懂得學習中要尊重權威，虛心向前人學習正確的理論知識，但不盲從、迷信權威。

簡言之，在物理教學中，介紹物理學史，能夠幫助學生掌握科學發展規律，學習物理研究方法，繼承科學研究的優良傳統，擴大知識視野，活躍科學思想，激勵科學創造精神。

參考文獻：

［1］郭奕玲，沈惠君.物理學史.清華大學出版社.

［2］劉筱莉，孔立新，林多祿.物理學史簡程.人民教育出版社.