新課程理念下物理學史的教育價值

■許文

新課程理念下物理學史的教育價值

■許文

新課程理念下的三維教學目標的確立是以社會的發展對人才的整體素質要求為根本依據的，以提高全體受教育者的基礎教育水平為目的的全面發展教育。它要求受教育者在思想素質、文化科學素質、勞動技術素質、身心素質及健康個性等方面都得到全面發展。物理學史研究了物理學的發生、發展的規律，說明了物理學中的概念、定律和理論體系的產生、形成和發展的辯證思維過程。它蘊藏著豐富的物理素質教育內容，發掘物理學史的教育價值的潛能，可以鑄造學生良好的非智力因素心理品質，激發學生的愛國主義熱情，形成科學的思想方法，造就不斷創新的科學精神，養成嚴謹認真的科學態度。

一、鑄造良好的非智力因素心理品質

新課程理念下的物理教學，注重培養學生的非智力因素，鑄造優良的心理品質。學習中良好的非智力因素包括學習動機、學習興趣、學習方法和克服困難的堅強意志、堅定的信念、良好的情操等。物理教學可利用物理學中有關物理學史的知識來鑄造學生良好的非智力因素心理品質，主要體現在以下幾個方面：

1．增強學習動機。學習動機可分為長遠的間接動機和短近的直接動機。長遠的動機與社會意義關聯，是社會要求在人們頭腦中的反映。教學中我們可以利用物理學家的一些典型事跡，來培養和增強學生學習的長遠動機。如法拉第為實現“磁向電的轉化”而艱苦探索十余年；焦耳為測定熱功當量進行了四百多次實驗，歷盡二十多年；卡文迪許將自己一身獻給科學事業，埋頭實驗室工作長達五十年之久等事跡。這些事例可以激發學生向這些科學家們學習，增強他們學習的內在動機，為科學的發展和人類社會的進步作出貢獻。

2．提高學習興趣。愛因斯坦說過：“興趣是打開科學大門的導師。”只有學生對學習產生了濃厚的興趣，并使興趣由外部向內部轉化，才能產生學習熱情和內在動機。但學習興趣不是天賦的，是可以培養和提高的。我們在教學中應根據青少年的心理特征，善于不失時機地結合具體的學習內容，講些趣味性的小故事，介紹物理學史中的有關名人和事。如學習“壓強”時介紹帕斯卡裂桶實驗和馬德堡半球實驗等，這不僅可以創造輕松愉快的教學環境，找到學習的興奮點，形成持續的濃厚的學習興趣，還可活躍學生思維，提高學習效率。

3．造就優良心理品質。作為物理教師，我們可以充分利用物理學史中這方面的大量素材來教育學生，提高他們科學的人生觀、價值觀、改變他們人生的價值取向，培養他們科學的信念、堅定的意志，鑄造他們優良的心理品質。如牛頓在晚年時做過許多光學實驗，但他始終認為他做得還不夠充分，對光的本質只提出了一些問題和假設，他希望“留給那些認為值得努力去把這個假設應用于解釋各種現象的人們自己去思考”，教育學生學習牛頓這種永無止境、不斷探索的科學精神；惠更斯對“泊松亮斑”的尋找，一定會激勵學生敢于面對挫折，在逆境中奮發向上；倫琴對x射線的發現會啟發學生對物理現象的細致觀察與思考，領悟科學家們嚴謹的科學態度；布魯諾為宣傳哥白尼的“日心說”而受火刑，富蘭克林冒著生命危險的“費城實驗”，會使學生感到堅持真理，探求真理，獻身科學的那種執著精神……這些具體生動的事例，一定會對學生起到潛移默化的作用，陶冶學生的情操，美化學生的心靈，促進他們優良的心理品質的同化與順應。

二、形成科學的研究方法

在物理教學中，我們對學生進行這方面的史學教育，將有助于學生形成科學的思想方法和研究方法，促進知識與方法的正向遷移，優化認知結構，并形成一定的創造思維能力。這是素質教育中最關鍵、最主要的方面。

物理學的思想方法主要有質疑與釋疑、假設與驗證、唯象與機理等。物理學的研究方法有觀察、實驗、抽象、邏輯、想象等。讓學生了解物理概念的建立是人們為了認識和研究的需要，對感性材料進行比較、抽象、概括而形成的理性認識。如“磁通量”概念的形成，其中便蘊含了物理學家們的各種思想和研究方法。有創見的科學概念的提出，對物理學的建立和技術的發展有著十分重要的意義。伽利略建立的“加速度”的概念，不僅使人們明確了速度與加速度這兩個長期混淆的問題，同時也為動力學理論的建立奠定了基礎；愛因斯坦提出的“受激輻射”的概念，導致激光器的問世，使激光技術飛躍發展。物理學中許多規律的發現，一般都經歷了這樣的過程：問題→觀察實驗（或假說）→歸納、演繹（或實驗驗證）→物理規律。如伽利略對“自由落體運動”規律的研究，首先通過落體的佯謬思想進行實驗，否定了亞里士多德關于物體越重下落越快的錯誤結論，然后運用數學工具得出初速為零的勻加速運動的位移s與時間t的關系滿足“s/t2=常量”這個規律，進而用斜槽實驗驗證物體從光滑斜面由靜止下滑符合這個規律，最后將斜槽實驗的結果推廣到斜槽傾角為90°時這個結論仍成立，得出“自由落體運動是初速度為零的勻加速直線運動”這個結論。如果我們在“自由落體運動”這節內容的教學中，順著上面的這條思路來研究自由落體運動規律，無疑將會促進學生科學思想和研究方法的形成，同時也會點燃學生的創造性思維火花，提高創造思維能力。

三、培養辯證唯物主義觀點

物理學史本身就是一部唯物主義與唯心主義斗爭的歷史。從它的發展過程來看，人們對組成物理學概念的形成、規律的認識和理論的建立是在生產實踐和科學實驗中逐漸形成和發展起來的。物理學的發展也是一個繼承與突破交互作用的辯證過程，其中蘊含豐富的辯證唯物主義觀點。

1．對立統一觀點。對立統一是宇宙間萬物發展變化過程中所遵循的根本規律，這一規律揭示了事物內部所固有的雙方矛盾運動，既對立又統一。如光的本性波粒二象性，實質上體現的是矛盾的統一性。對光的本性的認識過程也就是矛盾的運動過程。

2．主要矛盾與次要矛盾觀點。構成一定的物理現象和物理過程的因素往往會很多，其中起主要作用的因素是主要矛盾，起次要作用的因素是次要矛盾。在研究問題時，需要先摒棄無關因素，暫時拋開次要矛盾，集中精力抓主要矛盾。如理想物理模型的建立，萬有引力定律的建立等。

3．內因與外因的觀點。事物的發展都有著內因與外因，且外因通過內因而起作用。如牛頓第二定律揭示了物體運動快慢的內因與外因；歐姆定律揭示了決定金屬或電解液導電時電流大小的內外因。

4．量變與質變觀點。事物的發展首先表現為數量的變化，數量的積累，當量積累到一定程度時就會產生一個質的飛躍。如凸透鏡成像時的各種情況，全反射現象的發生，光通過小孔直線傳播產生小孔成像，如果小孔減小到一定程度時光就會偏離直線傳播，發生小孔衍射現象。

5．否定之否定觀點。物理學中每一個重要突破都是以積累和繼承為前提的，同時又包含著對舊觀念和舊理論的批判與揚棄。如人們對光的本性的認識就經歷了一個曲折發展，螺旋上升的過程；人們對原子結構的認識，就是幾代科學家以前人的研究成果為基礎，進行否定之否定，不斷地修正和補充的結果，也是集體智慧的結晶，其中包含著敢于否定自我和不斷創新的精神。

教學中我們可以結合有關物理學史，向學生滲透辯證唯物主義思想，有助于培養學生辯證唯物主義世界觀，學會用辯證唯物主義觀點去分析和處理問題，把他們塑造成為一個自覺的辯證唯物主義者，從而達到全面提高學生素質的目的。

物理教師要重視和發掘物理學史的素質教育價值功能，合理地實施物理學史教育。在教學形式上，除了課堂教學中結合具體的學習內容實施物理學史教育外，此外還可以進行物理學史專題講座，組織學生課外參觀、演講、舉辦物理學史小刊物和物理學史知識競賽等多種方式。在教學手段上，可充分利用現代教學媒體如錄相、電影、電腦、網絡等。對學生進行物理學史教育，可提高學生的整體綜合素質，以適應未來社會對高素質人才的挑戰。

（作者單位：華中科技大學附屬中學）

責任編輯 王愛民