物理學史在物理教學中的幾點應用

李啟中

摘 要：在物理課堂教學中引入物理學史能還原物理概念和規律的認知過程，有助于將知識技能、過程與方法、情感態度價值觀有效整合，使他們在獲取物理知識的同時，更能活躍學生思想，訓練科學方法，發展科學思維，培養創造能力。

關鍵詞：物理學史：物理教學；教學方法

隨著高中又一輪新課改的啟動，新課程理念更加明確。新課改提出，“高中物理課程有助于學生繼續學習基本的物理知識與技能；體驗科學探究過程，了解科學研究方法；增強創新意識和實踐能力，發展探索自然、理解自然的興趣與熱情；認識物理學對科技進步以及文化、經濟和社會發展的影響；為終身發展、形成科學的世界觀和科學價值觀打下基礎”。

針對新課改的理念，物理學史在課堂教學中可以發揮巨大的作用。新課改以來，各種版本的新教材都不同程度地把物理學史編入到教材中，都非常重視物理學史在教學中的作用。教師也越來越注意到在傳授知識的同時，還要教學生學會思考，提高創造能力，要教學生如何做人，即培養學生正確的價值觀和人生觀，為終身教育打下一定的基礎。新課程改革賦予物理學史許多新的教育功能，將物理學史融入物理教學，是對知識與技能，過程與方法，情感、態度和價值觀的有效整合，使學生在獲取物理知識的同時，更能活躍思想，訓練科學方法，發展科學思維，培養創造能力，有助于學生綜合素質的提高。物理學史在下列不同類型的課中都可以得到充分應用。

一、新課上引入物理學史可以創設情境，導入新課，激發學生的學習興趣和激情

高中有不少學生對物理有畏難情緒，那么在開始學習物理之初，培養學習興趣，促進主動學習尤為重要。如必修一在研究自由落體運動時，課本就引入了伽利略對自由落體運動的研究。我們就可以根據這段物理學史創設情境：“亞里士多德認為，一塊石頭比樹葉落得快些，所以物體下落的快慢由它們的重量決定，你認為對嗎？能否設計一個實驗證明你的結論？”有學生會說同一張紙讓其平整下落比揉成一團下落得要慢，說明物體的下落快慢與重量無關，應該與空氣阻力有關。根據學生設計的方案，就可以提出自由落體運動的概念：物體只在重力作用下從靜止開始下落的運動叫做自由落體運動。同時也為后面伽利略的斜面實驗埋下伏筆。這樣既可以讓學生知道人類對落體運動研究的過程，也讓他們初步了解物理研究問題的一般方法，同時激發他們從生活中發現物理知識的樂趣。

二、實驗課上引用物理學史能展現科學研究課程，培養學生從實驗中發現問題、提出問題和解決問題的能力

探究“電磁感應的產生條件”時，如果我們直接按照實驗手冊，照葫蘆畫瓢做一遍，那就失去了實驗的意義，如法拉第的堅韌不拔的毅力、實驗中蘊藏的“對稱”“動態”思想。教師可以特別介紹一下在法拉第發現電磁感應現象之前克拉頓做的一個實驗：他把一個螺線管與電流計相連接，為了避免實驗時磁鐵對電流計指針的影響，將電流計放在另一個房間。實驗時，他將磁鐵插入或抽出線圈以后，再跑到另一個房間去觀察電流計指針的變化，結果當然什么也看不到了。他哪里知道，就在他從一個房間跑到另一個房間的過程中，電流計的指針早已恢復原狀了。在教學中引導學生對上述歷史探究過程的再探究，學生對電磁感應現象的“動態”效應的理解就更為深刻了。所以教師在設計教學時，可以只給學生提供一些必要的實驗器材，將教學過程設計成幾種方案，自主挑選器材進行實驗。讓學生像科學家那樣思考，經歷失敗、挫折，發現問題、解決問題，最終獲得成功。

這樣的設計，盡可能還原了電磁感應現象的發現過程，讓學生體會到法拉第十年磨一劍的鍥而不舍、敢于創新的精神。同時，學生從中也學到了物理學的一些探究方法，豐富了自己的思路，更能培養學生的動手能力和歸納能力。

三、物理第一輪復習課利用物理學史可理順知識體系，構建知識框架

高三第一輪復習課強調梳理知識體系，重視基本概念、基本規律、基本技能的復習。總結概念規律的邏輯關系，這些概念、規律在物理學史的發展實際就是知識體系，教師可以引導學生重演這些概念、規律發展過程。

在復習力和運動關系時，我們按照這樣的順序進行：亞里士多德的觀點（力是維持物體運動的原因）→伽利略的理想實驗（力不是維持物體運動的原因）→笛卡爾的觀點（如果運動中的物體沒有受到力的作用，它將繼續以同一速度沿同一直線運動，既不停下來也不偏離原來的方向）→牛頓（慣性定律：一切物體總保持勻速直線運動狀態或靜止狀態，除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態。）→牛頓第二定律（F=ma）。按照科學家研究的足跡，既能還原知識的發展序，又能加深學生對物理規律的認識。

在復習“電磁感應”時，我們沿著奧斯特的電生磁到法拉第的磁生電這條線索，通過在這過程中穿插講解安培、法拉第、楞次和麥克斯韋的在揭示電磁關系所作的貢獻，讓學生對電磁的發展有一個全面立體的知識框架和知識序，同時加深了對安培定則、左手定則、右手定則、楞次定律、法拉第電磁感應定律等重要規律的理解。

再比如：對“光的本質”的認識，我們可以讓學生自己去整理這些物理學史。學生通過資料的搜集和歸納，自然發現這樣一條線索：牛頓的微粒說→惠更斯的波動說→麥克斯韋的電磁說→愛因斯坦的光子說→德布羅意的物質波，最后光的波粒二象性特點被大家普遍認可。這樣的復習既能讓學生鞏固知識，也能培養學生的樸素唯物主義觀。

總之，在教學中滲透物理學史有助于物理課堂教學，有助于學生理解科學的本質，認識科學技術是從哪里來的，有助于增強學生的社會責任感。錢三強教授在給《物理教學》的一封信中寫道，“科學上沒有平坦的大道”。我們要通過物理學史的介紹，向學生講清楚，科學經歷的是一條非常曲折、非常艱難的道路。然而，教師在對學生進行教育的時候往往是應用經過幾次消化了的材料來講授，或者經過抽象的理論體系，這當然是必要的，但是這樣的教學方法往往會使學生對概念的產生和發展產生誤解，認為什么結論都可用數學推導出來，失去了對觀察和實驗的興趣。這樣的結果使學生不了解科學是怎樣來的，時間長了，等到他們自己從事教學時，就很容易把科學當作一門死學科來教。

參考文獻：

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