高中物理教學中如何引入物理學史培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)

　　摘 要： 在高中物理教學適時引入物理學史的教育，可以激發(fā)學生的學習激情，培養(yǎng)良好的思想品質(zhì)，樹立正確的人生觀和世界觀。
　　關鍵詞： 高中物理教學 物理學史 科學素養(yǎng)
　　
　　高中物理課程標準明確提出，高中物理教學旨在進一步提高學生的科學素養(yǎng)，從知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀三個方面培養(yǎng)學生，使學生通過高中物理的學習逐步養(yǎng)成和樹立科學方法、科學態(tài)度、科學思維習慣、科學世界觀，引導學生認識科學和技術(shù)的差別、科學技術(shù)對社會的影響、技術(shù)對環(huán)境的影響，強調(diào)認識和領悟科學的本質(zhì)、科學與人文的關系，培養(yǎng)學生的社會責任感，等等。物理學史集中體現(xiàn)了人類探索和逐步認識物理世界的現(xiàn)象、特性、規(guī)律和本質(zhì)的歷程。在高中物理中加強物理學史教育，展現(xiàn)歷史上物理學家探索物理世界奧秘的艱辛歷程，以其中的歡樂、困惑、驚奇和哲理去感染學生，把物理知識的邏輯展開與物理學認識的歷史發(fā)展有機結(jié)合起來，將物理教學過程設計成是把“凝固的文化激活”的過程，把文化傳播和學習轉(zhuǎn)化成為歷史上的創(chuàng)造者與今天的文化學習者之間的對話，可以讓學生以物理學家認識世界的本來面目去認識世界，確立物理學的歷史意識，在獲得物理知識的同時，全面提高科學素養(yǎng)。
　　1.物理學史的教學可激發(fā)學習興趣，培養(yǎng)良好習慣，樹立獻身精神。
　　學生對學習有了興趣，才能表現(xiàn)出學習的自覺性、主動性，才能在學習中發(fā)揚開拓和探索精神，以頑強的毅力去克服學習中遇到的困難。這就要求我們不僅要把日常生活、生產(chǎn)勞動中發(fā)生的現(xiàn)象、問題與教材緊密聯(lián)系起來，使學生認識到學習的現(xiàn)實意義，而且要把歷史引入教學中，把科學理論的建立、科學發(fā)現(xiàn)的過程、科技發(fā)明對人類社會發(fā)展的貢獻用生動事例展示給學生，并通過了解物理學家的生平，各學派間的爭端，以及尚未解開的物理課題來激發(fā)學生學習物理的興趣，讓學生從中學習到物理學家嚴謹?shù)目茖W態(tài)度和科學的思維方法，不斷提高自身的科學素質(zhì)，養(yǎng)成良好的學習習慣，變被動學習為主動獲取知識。例如，阿基米德在浴盤里發(fā)現(xiàn)了浮力定律，牛頓從蘋果落地的現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)了萬有引力，瓦特因發(fā)現(xiàn)燒水壺的壺蓋被沸騰的開水所掀動而發(fā)明了蒸汽機，奧斯特在上課實驗時無意中移動了小磁針而發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應，等等。對這些科學史事的學習，消除了學生對科學研究的神秘感，拉近了科學家與學生的距離，激勵他們把對科學家的崇拜轉(zhuǎn)化為刻苦學習的動力。
　　同時，通過對物理學史的回顧，學生能消除對已有物理知識來源的神秘感，了解科學技術(shù)發(fā)展的過程，懂得任何一個定律的發(fā)現(xiàn)和理論的建立既與社會生產(chǎn)力密切相關，又受到物理學發(fā)展內(nèi)在規(guī)律的制約，任何一部分物理知識的獲得都離不開實驗，可靠的、精確的、可重復的實驗是物理學中決定一切的基礎。因此，了解物理學史可提高學生進行科學創(chuàng)造的自信心和自覺性，這對于培養(yǎng)學生實事求是的科學態(tài)度和創(chuàng)造力有著十分重要的意義。同時，物理學史中有許多科學家為真理獻身的動人事跡，如伽利略為宣傳哥白尼的“日心說”而被教會終身監(jiān)禁，利赫曼為引雷電而捐軀，居里夫人為研究放射性元素而付出了巨大的犧牲，等等。這些科學家不畏艱險，不惜生命，不慕利祿，不懼權(quán)威，追求真理的高尚品質(zhì)，有利于培養(yǎng)學生實事求是的科學態(tài)度、獻身科學的探索精神，為以后的學習和研究打下良好的基礎。
　　2.物理學史的教學可讓學生知道各知識的來源，培養(yǎng)學生實事求是的素養(yǎng)。
　　物理學的知識，主要是指物理概念和物理規(guī)律，最核心的是物理概念。在物理教學中，教師比較重視由觀察、實驗得到的事實依據(jù)，為建立物理概念提供必要的感性認識。但學生仍會為一些新概念、新觀念的不理解而煩惱，此時若能在此基礎上增加一些相關的物理學發(fā)展史實，讓學生了解這些物理學概念逐步形成的歷史，使邏輯性和歷史性相結(jié)合，則更有利于學生對概念全面正確的理解和領悟。
　　例如關于慣性概念，調(diào)查發(fā)現(xiàn)有些學生雖然能將其定義倒背如流，但仍不能掌握它，用它來分析解釋生活中有關慣性的現(xiàn)象和問題。倘若我們從這一概念產(chǎn)生的歷史出發(fā)，從亞里士多德的“強迫運動定律”，到伽利略的“理想斜面實驗”，再到笛卡爾的“慣性原理”，最后到牛頓的“第一運動定律”，在回顧慣性概念的形成過程中，使學生頭腦中的觀念不知不覺地發(fā)生改變，從而糾正原有思維中的錯誤，這比直接從現(xiàn)象和概念出發(fā)不但要生動得多，而且印象深刻得多。
　　又如關于勻變速運動概念，在教學中可滲透意大利物理學家伽利略對變速運動的研究歷史，他設想最簡單的變速運動速度應是均勻變化的，怎樣才算速度均勻變化呢？伽利略考慮了兩種可能：一種是速度的變化對位移來說是均勻的，即“任意相同位移內(nèi)速度的增量相同”，描述速度變化快慢的加速度a=△v/△s；另一種是速度的變化對時間來說是均勻的，即“任意相等時間內(nèi)速度的增量相同”，描述速度變化快慢的加速度a=△v/△t。他隨即發(fā)現(xiàn)了第一種假設是錯誤的：假設物體在落下第一段距離后已得到某一速度，那么在落下的距離加倍時，速度也應該加倍。果真如此，則物體通過兩段距離所用時間將和通過一段距離所用時間一樣。也就是說，通過第二段距離好像不必花時間，這顯然是荒謬的。這一引入可加深學生對加速度概念的理解。
　　3.物理學史的教學可增強學生對所學知識的懷疑和批判精神，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。
　　物理學發(fā)展的歷史向我們顯示了這樣一條真理：有條件、有懷疑地思考，即力求以發(fā)展、變化、聯(lián)系的思想為標準來裁決和審視一切科學假說與科學理論，不迷信權(quán)威，這是科學能不斷向前發(fā)展的動力。然而在現(xiàn)實的物理教學中，在紛至沓來的新概念、新術(shù)語、新公式、新定律面前，學生逐漸形成了這樣的觀念：這就是真理，學習它、記住它。久而久之，歷史性的、進化著的科學理論被神圣化、教條化，學生不知道這個理論從何而來，為什么會是這樣。這種以灌輸為目的的教學剝奪了學生的懷疑和批判精神致使大多數(shù)學生對科學家和科學理論永遠懷著一種崇敬心情，這種心情扼殺了學生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題的積極性，從而抑制了學生的科學精神和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
　　在物理學發(fā)展的進程中，有許多史實向我們表明，物理學家的批判精神，是促使物理學向前發(fā)展的動力，如伽利略對亞里士多德的懷疑和批判，推翻了錯誤的落體定律和“強迫運動定律”，得出了“慣性定律”，為牛頓力學的建立打下了理論基礎；愛因斯坦拋棄了牛頓的絕對時空觀，得出了相對論；普朗克否定了傳統(tǒng)的能量是連續(xù)的觀點，得出了量子論……在物理教學中滲透這些物理學批判性發(fā)展的精彩事例，能促使學生養(yǎng)成獨立思考的習慣，提高善于提出科學問題的靈性和聰慧，使他們的思想沉浸在好奇之中，永不閉塞懷疑的目光。
　　在物理教學中滲透物理學史教育，還能夠使學生深刻認識物理學理論的發(fā)展、變化過程，體驗到科學理論不是一成不變的，它是不斷發(fā)展的、進化的。沒有任何一個物理學理論可以被看作是最終完滿的，因為它的內(nèi)容的有限性總是和可能觀察到的無限豐富多樣性相對立的，人們在一定條件下的物理學認識只能是近似的、相對的。這種有意識地對學生進行辨證唯物主義真理觀的教育，能清除學生對物理學知識絕對化、僵化的理解，也可以防止學生不加限制地機械搬用物理定律、公式去解決問題。
　　4.物理學史的教學有助于對學生進行愛國主義教育有助于學生樹立辯證唯物主義觀點。
　　我國是世界四大文明古國之一，在物理學的理論和實踐有著輝煌的成就。例如，在理論著作方面，《墨經(jīng)》中有對力學、光學的論述；《天工開物》中有關于簡單機械的記述；《夢溪筆談》中有對磁角的論述，《論衡》中有關于簡單電現(xiàn)象的記述《考工記》中有關于工程技術(shù)、聲音傳播的記載，等等，在當時都是遙遙領先于世界，就是在今天仍有參考價值。在實用技術(shù)方法，更是舉不勝舉。指南針、地球儀、渾天儀、船閘、石拱橋、火箭等，都是我國最早發(fā)明的。教學中結(jié)合教材內(nèi)容，介紹我國在物理學方面對世界的杰出貢獻，可以使學生了解祖國古代燦爛文化，激發(fā)民族自尊心和自豪感。
　　物理學發(fā)展的歷史表明:物理學的發(fā)展與人類哲學理論的發(fā)展有著極為特殊的密切關系，在中學物理教學內(nèi)容中，概念、定理、定律充滿了辯證唯物主義內(nèi)容。在教學中，有意識地用辯證唯物主義觀點去分析物理學發(fā)展歷史，闡明概念、規(guī)律，結(jié)合物理學特點，進行物質(zhì)第一性、物質(zhì)的運動性和對立統(tǒng)一、量變與質(zhì)變、否定之否定規(guī)律的教育，可以使學生從中領會其中所包含的辯證唯物主義觀點。例如在介紹愛因斯坦的相對論時，我們就可以把“新生事物不可戰(zhàn)勝”這一哲學觀點滲透進去；講到萬有引力定律時，可將“物質(zhì)是普遍聯(lián)系的”這一哲學觀點滲透進去。
　　總之，在高中物理的教學中，有目的地滲透物理學史，既能使學生歷史地、客觀地學習科學知識和進行創(chuàng)新，又能使學生正確理解人和自然的關系，正確理解人與社會的關系，并產(chǎn)生熱烈的感情，形成對美和善的辨別力和追求熱情，發(fā)展獨立思考和獨立判斷的能力，使心智得到和諧發(fā)展，激發(fā)內(nèi)心潛能，樹立崇高的社會責任感和愛國主義情懷。
　　
　　參考文獻：
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