物理學(xué)史在物理教學(xué)中的作用

摘 要：一門學(xué)科要真正成為科學(xué)必然要有自己成熟的歷史，物理學(xué)史是在物理學(xué)發(fā)展的過程中形成的，是關(guān)于物理學(xué)本身發(fā)展規(guī)律的一門學(xué)問。新課程改革的背景下在物理教學(xué)的過程中適當(dāng)?shù)丶尤胛锢韺W(xué)史有著重要的積極意義。文章主要從知識(shí)與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價(jià)值觀這三個(gè)方面來探討物理學(xué)史在物理教學(xué)中的作用。

關(guān)鍵詞：物理學(xué)史；物理教學(xué)；作用

作者簡介：李俊永，男（1987.12.13-），延安大學(xué)，學(xué)科教學(xué)（物理）專業(yè)。

[中圖分類號(hào)]：G642 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]：A

[文章編號(hào)]：1002-2139（2013）-4-0-02

引 言

唐太宗說過：“以古為鏡，可以知興替。”這句話有其深刻的道理，目前我國正處于大轉(zhuǎn)型期，對(duì)于從事物理教學(xué)的工作人員來講，特別是從事一線教學(xué)的物理教師而言，掌握一定的物理學(xué)史并將其應(yīng)用于自己的物理教學(xué)實(shí)踐是新一輪物理課程改革的應(yīng)有之義。通過對(duì)物理學(xué)史的了解可以幫助物理教師更好的處理物理學(xué)知識(shí)，明晰物理規(guī)律的發(fā)展變化，深化對(duì)物理方法與物理過程的理解，進(jìn)而為自己的課堂教學(xué)服務(wù)，培養(yǎng)新時(shí)期的新型學(xué)生。新的課程標(biāo)準(zhǔn)不論是初中階段還是高中階段都旗幟鮮明的把知識(shí)以技能、過程與方法、情感態(tài)度與價(jià)值觀作為教學(xué)的三維目標(biāo)，物理教學(xué)也將毫不例外的從這三個(gè)方面實(shí)現(xiàn)對(duì)教學(xué)任務(wù)的完成，在物理教學(xué)中物理學(xué)史也將從這三個(gè)方面發(fā)揮自己的教育功能。

1.物理學(xué)史在學(xué)習(xí)物理知識(shí)獲得相關(guān)技能中的作用

1.1物理學(xué)史在學(xué)習(xí)物理知識(shí)的過程中發(fā)揮的作用

事物之間的聯(lián)系是普遍的，物理知識(shí)之間有著千絲萬縷的聯(lián)系。物理知識(shí)集中表現(xiàn)為物理概念與物理規(guī)律，對(duì)概念與概念之間，概念與規(guī)律之間，規(guī)律與規(guī)律之間的聯(lián)系，有時(shí)候表現(xiàn)的比較明顯，學(xué)習(xí)者能夠比較容易的抓住這些知識(shí)之間的聯(lián)系；有時(shí)候表現(xiàn)的不明顯，要把握它們之間的聯(lián)系最好的解決辦法就是追根溯源，通過對(duì)史學(xué)知識(shí)的講解，打通知識(shí)之間的關(guān)節(jié)、理順知識(shí)之間的關(guān)系，將有助于學(xué)生加深對(duì)所學(xué)知識(shí)的印象，加強(qiáng)對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解最終達(dá)到掌握。

高中階段學(xué)生的思維方式從形象思維到抽象思維轉(zhuǎn)變的趨勢(shì)相對(duì)于初中階段更為明顯，并且以抽象思維為主，即使如此對(duì)于許多概念還是不容易被學(xué)生掌握，特別是抽象的物理概念。這些抽象的物理概念常常是在物理學(xué)史上爭論了好長時(shí)間才被確立的。比如動(dòng)量與動(dòng)能這兩個(gè)物理概念在歷史上爭論了有300多年。1686年德國數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家和哲學(xué)家萊布尼茲認(rèn)為動(dòng)力不能用“物體”（質(zhì)量）與速度的乘積來衡量，而只能用它所產(chǎn)生的效果來度量；笛卡爾學(xué)派卻認(rèn)為應(yīng)以質(zhì)量以速度的乘積作為物體的“運(yùn)動(dòng)量”的度量。之后有許多的物理學(xué)家都參加到這兩種量度的爭論中去了，在爭論中達(dá)朗貝爾含含糊糊的談到了動(dòng)量的變化和力的作用時(shí)間有關(guān)，活力的變化與力作用的距離有關(guān)，但并沒有完全澄清這一爭論的混亂狀況，直到19世紀(jì)恩格斯揭示了兩種量度的本質(zhì)區(qū)別。“一句話，mv是以機(jī)械運(yùn)動(dòng)來度量的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，mv2的一半是以機(jī)械運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為一定量的其他形式的運(yùn)動(dòng)的能力來量度的機(jī)械運(yùn)動(dòng)。”1這樣的史學(xué)知識(shí)無疑對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)概念是很有幫助的。對(duì)規(guī)律的理解亦如此，比如對(duì)萬有引力定律的學(xué)習(xí)，通過對(duì)第谷、開普勒等人的工作的介紹明晰萬有引力定律與開普勒三定律之間的關(guān)系。總之，通過對(duì)物理學(xué)史的介紹可以使學(xué)生更好的搞清楚知識(shí)是建立起來的，從而更好的掌握物理知識(shí)。

1.2物理學(xué)史對(duì)學(xué)生觀察能力，實(shí)驗(yàn)?zāi)芰涂茖W(xué)探究能力的培養(yǎng)

物理學(xué)是以觀察與實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的一門科學(xué)，在很大程度上來講物理知識(shí)的獲得依賴于觀察與實(shí)驗(yàn)，觀察與實(shí)驗(yàn)不但是物理學(xué)習(xí)的關(guān)鍵，與之相對(duì)應(yīng)的能力也是學(xué)生良好素質(zhì)的體現(xiàn)，是目前教改的要求，是培養(yǎng)新型學(xué)生的方向。觀察能力與實(shí)驗(yàn)?zāi)芰ν瑫r(shí)也是學(xué)生科學(xué)探究能力的重要組成部分通過物理學(xué)史的介紹能夠使學(xué)生的這些能力得到培養(yǎng)。例如關(guān)于原子的核式結(jié)構(gòu)的形成過程講解，首先開始對(duì)原子的棗糕模型所不能解釋的現(xiàn)象進(jìn)行分析，進(jìn)而盧瑟福和他的助手設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，用α粒子轟擊各種原子來探索原子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，在許多次的實(shí)驗(yàn)后盧瑟福的學(xué)生馬斯頓發(fā)現(xiàn)α粒子轟擊原子后出現(xiàn)有些α粒子反向了盡管還有很多的α粒子沿著原來的方向向前行進(jìn)，盧瑟福認(rèn)為這種反向散射是一次碰撞的結(jié)果2。經(jīng)過嚴(yán)密的理論推導(dǎo)他認(rèn)為所有的正電荷和幾乎全部原子的質(zhì)量都集中在原子中心一個(gè)非常小的體積內(nèi)，這就是原子核；原子的電子是在原子核的周圍繞核運(yùn)動(dòng)。盡管提出這樣的模型在當(dāng)時(shí)還有不足之處，這樣的史料足以在這個(gè)教學(xué)時(shí)段培養(yǎng)學(xué)生觀察能力，實(shí)驗(yàn)?zāi)芰涂茖W(xué)探究能力。

2.物理學(xué)史在學(xué)習(xí)的過程與方法上的作用

2.1通過物理學(xué)史的介紹可以使學(xué)生明白科學(xué)探究的過程

對(duì)學(xué)生所獲得知識(shí)從來源上來分，可以分為直接知識(shí)和間接知識(shí)。學(xué)生是以學(xué)習(xí)為主的人，他們所接受的知識(shí)以間接知識(shí)為主，因?yàn)橐诤芏痰臅r(shí)間內(nèi)掌握人類幾千年積累的知識(shí)，學(xué)生沒有必要也不可能都去親身嘗試那樣繁瑣的過程3。同時(shí)考慮到學(xué)生的身心發(fā)展順序以及課程的培養(yǎng)目標(biāo)，很多知識(shí)產(chǎn)生的歷史順序在學(xué)生那里都已做了合乎知識(shí)內(nèi)在邏輯的調(diào)整。這樣，學(xué)生親歷知識(shí)產(chǎn)生的過程就大大的縮減了，即使是學(xué)生所做的實(shí)驗(yàn)或多或少都經(jīng)過了改造。

給學(xué)生以史的形式再現(xiàn)科學(xué)家當(dāng)年從事科學(xué)探究的過程，是學(xué)生明白什么是科學(xué)探究，科學(xué)探究的過程是怎樣的，它如何開展，從哪里開展。史料中科學(xué)探究的事例可以完整的再現(xiàn)科學(xué)探究的全過程，能夠清楚的說明整個(gè)過程的來龍去脈，搞清楚這些物理事件前因與后果之間的必然聯(lián)系。所以從這個(gè)角度來看，物理學(xué)史的目的在于使學(xué)生感悟科學(xué)探究過程、體悟科學(xué)探究經(jīng)歷、間接形成科學(xué)之素養(yǎng)。

2.2通過物理學(xué)史的講解可以使學(xué)生獲得物理學(xué)方法論

有什么樣的世界觀就有什么樣的方法論，物理學(xué)方法論是一定物理學(xué)思想下的方法論。在物理教學(xué)中物理學(xué)思想和物理學(xué)方法既可以顯性的進(jìn)行也可以隱形的進(jìn)行。

物理學(xué)方法是物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)問題、提出問題和解決問題的方法。它體現(xiàn)了物理學(xué)家認(rèn)識(shí)物理世界的方式，是物理學(xué)家對(duì)自己所面臨問題的哲學(xué)思維方法，是物理學(xué)家在解決問題的過程中逐漸形成的，絕不是一蹴而就的。特定生產(chǎn)力水平下的特定時(shí)代都具有富有自己時(shí)代特色的最典型的方法論。任何科學(xué)方法論的形成除與社會(huì)的發(fā)展密切相關(guān)，還物理學(xué)家的本身因素有很大關(guān)系，因?yàn)橛捎诿總€(gè)人總結(jié)的角度不一樣，對(duì)方法的理解和解釋也可能不一樣，不同的方法可能對(duì)不同的知識(shí)有不同的適用性。對(duì)物理學(xué)史上的方法論做歷史的考察，有助于學(xué)生理解方法之間的前后關(guān)系，對(duì)掌握物理學(xué)方法論有著很重要的意義。例如，通過對(duì)史料的介紹使學(xué)生掌握思辨的邏輯方法、實(shí)驗(yàn)-歸納-演繹的方法、實(shí)驗(yàn)哲學(xué)分析綜合的方法、以概念為工具的科學(xué)概念方法、以整體性為特征的現(xiàn)代科學(xué)系統(tǒng)方法、復(fù)雜性層次上的非線性科學(xué)方法4。所以搞清楚方法前后之間的關(guān)系，有利于學(xué)生物理思維方式的培養(yǎng)，為未來的新型人才打好思維基礎(chǔ)。

3.物理學(xué)史在培養(yǎng)學(xué)生情感態(tài)度和形成價(jià)值觀方面的作用

現(xiàn)代心理學(xué)研究表明：非智力因素在人們的學(xué)習(xí)與生活中發(fā)揮的作用是隱性的，它在無形中影響著人們的行為，對(duì)人的成功起著無形支持的作用。它不同于知識(shí)對(duì)人們?cè)谧饔梅绞缴系挠绊懀R(shí)可以通過文字顯性的表現(xiàn)出來，非智力因素則是隱藏在人們行為背后的無形智力。

3.1通過講解物理學(xué)史料的相關(guān)知識(shí)可以引起學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣與積極性

從事物理教學(xué)的教師都知道如果將要講授的內(nèi)容和物理學(xué)上的一些故事聯(lián)系很緊密，在進(jìn)行新課教學(xué)前適當(dāng)?shù)刂v解這些故事可以吸引學(xué)生的注意力，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣與積極性。“興趣是最好的教師”，學(xué)生學(xué)好一門課的關(guān)鍵首先是要對(duì)這門課感興趣5。通過將所要講的內(nèi)容和與之相聯(lián)系的物理學(xué)史料很好地結(jié)合起來為課堂教學(xué)所用，常常能夠起到良好的效果。讓學(xué)生沉浸在物理學(xué)家刻苦鉆研的動(dòng)人事跡中感受物理發(fā)展的艱難過程體味科學(xué)家取得成功的喜悅，以科學(xué)家的親身事跡激發(fā)學(xué)生的情感。此時(shí)巧妙地將這種情感轉(zhuǎn)化為學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。例如對(duì)初中生在講到大氣壓強(qiáng)時(shí)可以舉出歷史上馬的堡半球?qū)嶒?yàn)激情學(xué)生學(xué)習(xí)的情感，讓其認(rèn)識(shí)到物理學(xué)史有趣的。在講到液體壓強(qiáng)時(shí)可以舉出帕斯卡裂桶實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生感受液體壓強(qiáng)的威力。

3.2通過物理學(xué)史的講解培養(yǎng)學(xué)生的愛國主義精神、創(chuàng)新意識(shí)、實(shí)踐意識(shí)和辯證唯物主義觀。

我國古代有著許許多多的物理學(xué)成就，在明代以前我國的物理學(xué)研究都處于世界領(lǐng)先水平。在聲學(xué)方面如明王室后裔朱載淯對(duì)十二平均律的研究，在光學(xué)方面如北宋科學(xué)家沈括對(duì)小孔成像的進(jìn)一步研究，力學(xué)方面如李春在河北設(shè)計(jì)的趙州橋，在電學(xué)方面如對(duì)摩擦起電的認(rèn)識(shí)，磁學(xué)方面如曾公亮對(duì)指南魚的研究等這些研究都遠(yuǎn)遠(yuǎn)早于西方。在涉及近代物理學(xué)時(shí)簡單的說明我國近代物理學(xué)衰退的現(xiàn)象，激發(fā)學(xué)生的愛國主義情懷，讓學(xué)生知道“落后就要挨打”，并把愛國情懷轉(zhuǎn)化為自己刻苦學(xué)習(xí)的行動(dòng)，在歷史與現(xiàn)實(shí)中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐意識(shí)。同時(shí)物理學(xué)中在發(fā)展的過程中充滿了矛盾與斗爭，正是由于矛盾與斗爭的存在才使得物理學(xué)這棟藝術(shù)的大廈異彩紛呈，才使得物理學(xué)呈現(xiàn)給我們斑斕壯闊的世界，正是由于矛盾與斗爭的存在才真正的推動(dòng)了物理學(xué)本身的發(fā)展，才從發(fā)展的意義上奠基了物理學(xué)的基礎(chǔ)，才真正的充滿了辯證的唯物主義的觀點(diǎn)。無疑，這對(duì)培養(yǎng)當(dāng)代的社會(huì)主義建設(shè)者與接班人有著舉足輕重的意義。

結(jié)語

社會(huì)的發(fā)展與進(jìn)步離開了物理學(xué)的發(fā)展是不完全的，同樣對(duì)人的全面發(fā)展的教育離開了物理學(xué)對(duì)人的教育也是不完全的。人要真正成其為人，就要實(shí)現(xiàn)對(duì)知識(shí)的充實(shí)與觀念的轉(zhuǎn)變，新課程改革的背景下，物理學(xué)史在物理教學(xué)的三維目標(biāo)中所起的作用一定有著積極的教育作用于培養(yǎng)功能。

參考文獻(xiàn)：

1、仲扣莊.物理學(xué)史教程[M].南京：南京師范大學(xué)出版社，2009.4

2、申先甲.物理學(xué)史簡編[M].濟(jì)南：山東教育出版社，1895

3、莫 雷.教育心理學(xué)[M].北京：教育科學(xué)出版社，2007.8

4、朱鋐雄.物理學(xué)方法概論[M].北京：清華大學(xué)出版社，2008.5

5、馮 偉.論物理學(xué)史在物理教學(xué)中的作用[J].文山師范高等專科學(xué)校學(xué)報(bào)，2004，17（3）：268-269.