運用物理學史培養學生的情感態度和價值觀

摘要: 新課程強調在物理教學過程中加強對學生情感、態度和價值觀的培養，物理學史作為科學研究過程中點點滴滴的記錄，可以有效地實現這一目標。

關鍵詞: 物理學史情感態度價值觀

《普通高中物理課程標準(實驗)》在課程目標中提出:教師要促進學生增強好奇心與求知欲，提高科學探索興趣，有堅持真理、勇于創新、實事求是的科學態度與科學精神[1]。教師有效利用物理學史料中物理學家們屢敗屢戰的創造過程教育廣大學生，可以培養學生積極向上的科學態度和正確的價值觀，增強物理教學的趣味性、啟發性和思想性。

1.培養學生學習物理的信心和興趣

在課程中引入適當的物理學史料不僅可以使學生了解物理世界的奇妙，激發他們學習探究的興趣，而且可以通過物理學家百折不撓，勇于創新的科研歷程，堅定他們學習物理的決心。

例如:牛頓第一定律是牛頓力學體系的重要組成部分。在學習這一內容時，學生可能受到日常現象的影響，難以理解“運動不需要力來維持”。教師可以通過歷史上人類對力和運動的認識過程來培養學生的學習興趣并使其堅定學習物理的決心。古希臘著名的哲學家亞里士多德基于日常現象，認為“運動需要力來維持”，后來著名物理學家伽利略對亞里士多德的理論提出質疑并提出了自己的猜想，他認為，物體的“運動不需要力來維持”。但是，伽利略在他所處的時代要驗證自己的猜想有很多困難，因為自由落體運動很快，沒有現代的設備，例如快速照相機之類，就無法對它進行詳細研究。因此，伽利略決定“沖淡重力”，使一個球在斜面上滾動。斜面越陡，球滾得就越快，而在極限的情況下，球就無法沿著斜面滾動而做自由落體運動，做這個實驗的主要困難是測量球走過不同距離所需要的時間。伽利略解決的辦法是用“水鐘”，通過從一個容器底部附近打開的小口流出的水量來測量時間[2]。通過這一內容的教學，學生認識到即使偉大的科學家也會在進行科學研究的過程中遇到很多無法預料的困難，但是他們毫不畏懼，創新地提出解決辦法，以證實自己的猜想，從而增強了學習物理的興趣和面對困難時解決問題的決心。

2.培養學生腳踏實地的學習態度和嚴謹作風

物理學史記載著物理學發展歷史上眾多科學家研究過程中的點點滴滴，以及他們腳踏實地的態度和嚴謹的工作作風。正是因為有這樣的科學態度和工作作風，他們才在科學領域取得了舉世矚目的成就。

例如:丹麥著名天文學家第谷為了研究天文，依靠自己設計的儀器，在長達二十年的時間里不畏辛苦地進行天文觀測，得到了一張標有777顆星位置的星表，位置測量的精確度1-2弧分，更為重要的是，這些測量結果是在一個長時期內連續重復作出的，并評估了觀測中的誤差[3]。在1601年去世前，第谷把畢生觀測到的資料都贈送給了他的助手，德國天文學家開普勒，并且告誡開普勒一定要尊重觀測事實。對照第谷大量的觀測結果，開普勒發現哥白尼的圓形軌道和第谷的觀測數據不符合，這些差異迫使開普勒放棄了圓形軌道。這個差異是很小的:火星的路徑在太陽的一邊比另一邊只長8弧分。但開普勒對第谷數據深信不疑，他寧愿放棄對托勒密圓周運動觀點的信念而不是懷疑第谷的數據[4]。經900頁的計算后他走出了大膽的一步:放棄圓形軌道，并經過努力發現了開普勒行星運動三大定律。他曾經說:“感謝上帝賜給我們第谷這樣的天才觀測者，這8弧分的誤差是不應該忽略的，它是我走上改革天文學的道路。”可見，腳踏實地的工作作風和嚴謹的科學態度對科學研究的重要作用是不可或缺的，科學家的科學態度和工作作風對學生的態度養成的積極作用也是顯而易見的。

3.應用物理學史加強對學生愛國主義教育

中國古代對物理知識的認識歷史十分悠久，內容也非常豐富，與古代科學技術發展密切相關，形成中華民族的傳統特色。教師介紹中國的物理學發展史，可以增強學生的民族自豪感和愛國主義情懷。

在西方自然科學誕生以前，中國的科學技術在各個領域都居于世界領先地位。例如:在理論方面，早在春秋時期我國就有了《周易》一書，它是我國集哲學、自然科學、社會科學、一書領域于一身的最重要的經典著作之一，在世界上具有重要影響。德國數學家萊布尼茨對中國三千年前的古老文化驚嘆欽佩不已，據說他曾要求加入中國國籍，并在德國法蘭克建立了一所中國學院。王夫之在《張子正蒙注》一書中列舉了燃燒、汽化和升華三種狀態變化的實例，生動論證了“生非創有，死非消滅”、“聚散變化，而本體不為之損益”的物質不滅思想。墨家傳世著作《墨經》對時空觀、運動觀和光學都有很多論述。比如《墨經》指出:“久，有窮、無窮。”就是說具體一段時間是有窮的，整個時間的綿延則是無窮的。春秋末年齊國人著作《考工記》記載了許多使用的力學與聲學知識，是我國古代一部技術知識的匯集。另外還有《天工開物》中有簡單機械的記述，《夢溪筆談》中有對磁角的論述，《論衡》中有關于簡單電現象的記述，這些成就在當時都是遙遙領先的。

學生通過學習中國古代的物理學重大成就，會增強民族自豪感和愛國主義情懷，并在以后的學習過程中，自覺地樹立為中華民族崛起而讀書的決心。

4.引導學生科學、辯證地看問題

物理學的每一個概念、定律和理論的建立過程都有一個萌芽、形成和發展演化的曲折歷程。但是在大量的教科書中，人們對物理學認識的歷史痕跡被擦拭殆盡[5]。教師通過物理學史內容的滲透，能使學生自然地掌握辯證唯物主義理論，摒棄錯誤的世界觀。

例如:通過對力和運動關系的學習，學生會認識到在科學理論建立的過程中經歷了許許多多難以預料的困難，但是，科學依然在快速地不斷向前發展。通過學習天體運動認識的演變過程，學生會認識到世界是客觀存在的，創造世界的“神”是不存在的，天上和地上的物理規律遵從同樣的物理定律，它們是統一的。通過對愛因斯坦狹義相對論對經典力學理論的顛覆的學習，學生會明白任何真理都具有相對性。通過對參考系的學習，學生會明白運動是絕對的，靜止是相對的，世界上沒有絕對一成不變的事物，它們都是不斷發展的。通過介紹歷史上300年來光的波動說與光的粒子說之爭，學生會體會到用辯證法觀點看待事物，處理問題的重要性，并加深對辯證唯物主義三大定律之一——否定之否定規律的理解。

物理學史把大量的史料從起源到現在的發展過程概貌整理出來，揭示出物理學進展的歷史足跡和科學家探究真理的過程，對學生自信心和興趣、學習態度和作風、愛國主義精神和民族自豪感與辯證看問題態度的培養具有重要作用。

參考文獻:

[1]中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標準(實驗)[S].北京:人民教育出版社，2003:8.

[2]喬治·伽莫夫著.物理學發展史[M].北京:商務印書館，1981:38.

[3]P.M.功德哈勒卡爾.抓住引力——探索運動定律和引力的艱難歷程[M].北京:中國青年出版社，2007:38.

[4]P.M.功德哈勒卡爾著.抓住引力——探索運動定律和引力的艱難歷程[M].北京:中國青年出版社，2007:46.

[5]申先甲.物理學史·序言[M].南京:南京師范大學出版社，2005:1.