淺談物理教學中物理學史的運用

物理學史是人類探索和認識物理學現象、規律的物理學發展歷史。它告訴人們，每一個物理概念和規律的形成都有一段刻苦的努力和艱辛；每一個經典實驗的背后同樣有著鮮為人知的努力和付出，幾百年來的不斷努力，才有了今天的物理學。物理教學中，通過物理學史的展示，能讓學生感受科學家探索未知世界的過程，感受他們嚴謹的科學態度、拼搏精神等，從而激發學生學習的興趣，點燃學生學習的動力和創新的火花。

一、物理學史的物質與精神力量

1．物理學史的“物質力量”

本文所指的物理學史的“物質力量”是物理學經典實驗的美妙與科學方法的嚴謹而簡單之美。許多精美的經典物理實驗和科學方法在物理學史中有記載。每一個經典物理實驗，往往在實驗過程設計和實驗裝置設計上極具創造性、新穎性和藝術性。每一個經典實驗都是經過艱辛的反復探索，通過長時間的努力，克服無數的困難，才得到的。在反復的實驗和總結歸納中得到的每一種科學方法都是科學工作者的智慧結晶，都是人們在認識和改造自然的實踐活動中歸納出來的。物理學史上科學理論的重大突破，往往都伴隨著新的科學思維、科學方法的誕生。在教學中充分展示這些精湛優美的實驗，可以使學生發現和體驗物理實驗的精彩和美妙。

例如，引力常數的測量，是萬有引力定律發現一百年后，卡文笛許設計出了經典的扭秤實驗，通過三次巧妙放大，從力的測量到力矩的測量，再到石英絲轉動角度的測量，最后到光點移動距離的測量才得以實現的。他也被稱為第一個能“稱量”天體質量的人。以至于著名文學家馬克?吐溫發出這樣的感慨：“科學真是迷人。根據零星的事實，增添一點猜想，竟能贏得那么好收獲！”

經典實驗之二，“斜面圓球滾動實驗”，是由伽得略設計的實驗。它的簡潔美體現在超越了實物形態，以理想化的方式簡化實驗條件、實驗過程，再通過推理證實，從有限的實驗樣品中總結歸納出具有普遍意義的廣義結論。這段物理學史的講述，使學生充分了解到伽利略開創了把物理實驗與科學思維相結合的物理學研究方法，是人類思想史上最偉大的成就之一。伽利略的貢獻自然使其被譽為“近代科學之父”，這是與他在科學上的偉大成就和在科學方法上的革命性貢獻是相符的。正是由于他在科學上的偉大成就和在科學方法上的貢獻、對自然科學的發展起到了至關重要的作用。

2.物理學史的“精神力量”

此處所指的物理學史的“精神力量”是指國內外著名物理學家的動人事跡，拼搏精神及人格魅力等。中外著名物理學家，他們都具有不怕挫折的拼搏精神、廢寢忘食的敬業精神和相互協作的團隊精神，他們生平動人的事跡是一部絕好的美育教材。在物理教學過程中，要靈活運用這些物理學史，讓學生了解物理學家的拼搏精神、樂觀精神及人格魅力，以激發學生的興趣，激勵學生學習物理。例如，焦耳歷經40年，400多次實驗才正確測得各種情況下熱功當量值；法拉第歷經十年的“磁生電”研究，才得出法拉第電磁感應定律；居里夫人歷經三四年才從8噸鈾瀝青礦渣中提煉出0. 12克純氯化鐳；開普勒歷經10多年，才計算出了行星運動的三大定律；愛迪生試驗了1600多種材料后才找到一種合適的燈絲。類似以上的許多物理學家，他們堅持不懈地拼搏探索精神和獻身精神，無不顯示了物理學家的人格魅力。因此將物理學史引入物理教學，通過講述國內外著名的物理學家的“精神力量”，以培養學生嚴謹且實事求是的科學態度，不怕挫折的拼搏精神，從而激發學生的學習興趣，并以科學家為楷模，樹立科學的世界觀和人生觀，確立為科學真理而獻身的崇高品質。

二、物理學史對物理教學的激勵作用

在物理教學中恰當地運用物理學史，能有效激發學生的主動性和愛國熱情，形成實事求是的科學態度，樹立正確的人生觀和價值觀。

1．利用物理學史，促發美感，激發興趣，提高教學效果

學生是學習的主體，教師應激發學生的學習興趣，讓學生積極主動地參與教學，從而提高教學質量。在物理教學中，融入國內外著名物理學家的光榮事跡或趣事，能激發學生的主動性，培養他們刻苦鉆研的精神。

正如自然界本身是一個和諧統一體一樣，物理科學也是和諧的統一體。物理學史中無論是經典實驗，還是科學方法都是物理學家追求簡單統一美的成果。例如，為追求天體運動和地球表面物體運動的完美統一，牛頓發現了萬有引力定律；為追求熱與功的完美統一，焦耳測出了熱功當量；為追求電和磁的完美統一，法拉第發現了電磁感應定律；為追求時間與空間的完美統一，愛因斯坦發現了相對論；為追求質量與能量的完美統一，愛因斯坦發現了質能方程等等。科學美還體現在科學技術的巨大進步上，比如，海王星與冥王星的發現是基于理論的發現、航天事業的發展等。在物理教學中，講述科學家追求完美統一的典型事例，能促進學生對科學的簡單和諧統一美的認識，進而轉化為對科學美的追求。

例如，在講述熱力學溫標時，回顧查理研究一定質量的氣體等容變化的規律，并得出表達式p1=p0(1+t273)的故事，由于開爾文“討厭”查理定律，認為表達式及圖像的形式“沒有美感”， 開爾文為了使公式的線性關系簡化為正比關系，進而建立了熱力學溫標，查理定律的表達式也優化為p1T1=p2T2。從而使表達式簡單、清晰，使圖像對稱，即“變美”了。在教學中選一些物理學家追求物理美的事例進行美學教育，可以使我們的教學過程充滿著物理科學美的鑒賞，使學生在美的環境中，在美的感受中學習物理知識，這樣有助于物理美感的形成，并能揭開科學研究的神秘面紗，提高創造信心。

2．利用物理學史，激發學生的愛國熱情

物理學史也是一部文明的發展史。在物理教學中，結合教學內容介紹我國古代科學家在物理學方面的卓越貢獻和現代物理學的相關技術及成就，從而使學生了解祖國燦爛輝煌的文化，培養學生民族自尊心和自豪感，激發學生愛祖國、愛民族的熱情。在介紹教學內容時，講述當前物理學的前沿知識，及我國所處的位置及與世界科技發展的差距，這樣不僅能使學生開闊眼界，而且還能激發學生的學習動力，喚起學生成為此領域領軍人物的責任感和使命感。在物理教學中，講述物理學史，不但使學生領略了科學技術的力量，還能激發學生的求知欲，喚起學生的時代感，樹立為提高我國科技水平而勇于探索、獻身科學的信念。

例如，在講述“聲波”時，介紹北京天壇絕妙建筑；在學習“原子和原子核”時，可以適當介紹原子能的利用，比如核電站、核潛艇等；在“天體運動”教學中，講述“神八”和“天宮一號”的發射與對接，介紹我國航天技術的現狀和發展。這些不但能激起學生的學習興趣、民族自豪感、責任感和使命感， 還能激發學生的愛國熱情，最終成為各領域的領軍人物。

三、總結

在物理教學中，結合教學內容講述物理學史的發展過程和動人故趣事，讓學生體會科學探索者的困惑沉思、創新設計，也就是讓學生體會研究之路是艱辛的，需要奉獻精神。讓學生用發展的、辯證的觀點來認識物理學知識的相對性，消除學生對物理學知識來源的神秘感，消除對已有知識的僵化認識，從而為今后的學習和生活樹立信心。因此，在物理教學過程中，要充分挖掘物理學史素材，適時介紹物理學史，充分發揮學生的主動性，使他們從“苦學”變為“樂學”，點燃學習的動力和創新的火花，實現他們自身知識和人格的自我成長和完善。

參考文獻

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(責任編輯 易志毅）