開設物理學史對物理教育專業學生科學素養的培養

張瑤

【摘 要】 物理學史在科學教育占有重要地位，并承擔著提高學生科學素養的主要任務，因此在高校針對物理教育專業的學生開設物理學史成為必須。本論文在問卷調查的基礎上，論述開設物理學史對物理教育專業學生科學素養培養的必要性。

【關鍵詞】 物理學史；物理教育專業學生；科學素養

【Abstract】 The history of physics plays an important role in science education and undertakes the main task of improving students' scientific literacy， so it is necessary to set up physics history for students majoring in physics education in colleges and universities. Based on the questionnaire survey， this paper discusses the necessity of setting up the history of physics to the cultivation of students' scientific literacy in physics education.

【Key Words】 History of physics ；Students majoring in physical education； Scientific literacy

【中圖分類號】 G642.3 【文獻標識碼】 A 【文章編號】 2095-3089（2017）17-00-02

科學素養是科學技術的重要組成部分，它包含科學知識、科學思想、科學態度、科學精神和科學方法五個方面，其中科學知識占有首要位置，也是科學素養重要的組成部分。目前隨著時代的發展，提高科學素養越來受到人們的普遍的重視。

物理學史是從社會歷史發展的角度研究物理學產生、發展的過程。物理學史涵蓋了主要的自然科學發展的重要內容，涵蓋了科學家對物理學探索的整個歷程，以及在這個探索過程中形成的科學思想、科學精神和科學方法。物理學史是組成物理教學的一項重要內容。大學物理教育專業的學生，是將來的中學物理學教師，他們的科學素養的高低會對其教授的學生的科學素養產生重要影響。因此在大學階段加強物理教育專業學生的科學素養具有重要意義。

本課題組針對開設物理學史在物理教育專業的學生的針對昭通學院的物理教育專業專科學生開展了問卷調查，獲得了寶貴的第一手資料。問卷調查隨機發出30份，收回30份。問卷調查分為科學常識，科學方法部分和科學教育觀三部分。在對30名物理教育專業的30名學生的中對于科學常識部分，對于“在地球上，靜止的物體沒有慣性?！边@個問題，有13.33%的學生認為這句話是正確的。而對于“偉大的科學家霍金提出了相對論”這一論斷，有16.67%的學生認為這句話是正確的，有3.33%的人回答“不清楚”。這二個論斷其實都是最基本的常識，但是對于學物理教育的學生都不能100%的答對，試想如果他們這樣去教授中學生會有怎樣的結果。對于“發現電磁感應現象的物理學家是安培”，有30%的學生認為是正確的，13.33%的學生會作答“不清楚”。而這些學生物理教育專業的學生都是將來中學的物理教師，如果他們連基本的科學常識都不知道，那么就更談不上作為教師去對學生進行科普教育了。

在科學教育觀部分，只有20%的學生對“科學素養”這一概念表示非常熟悉，43.33%的學生表示熟悉，30%的學生表示對“科學素養”這一概念只是一般了解，7%的學生表示不熟悉。66.67%的學生認為“為了更好地推進我國的科學教育，有必要針對師范生開設《物理學史》”這門課程?？梢?，作為物理教育專業的學生渴望開設《物理學史》這門課程，通過學習本門課程系統地學習物理學理論發展的歷史，更為細致具體地掌握物理知識和理論體系，加上歷史學科的特征，通過學習能使學習者以物理學家的視角去認識物理世界，增強物理教學的歷史感，學習物理學史的同時也學習了眾多科學家的科學精神和科學方法，以及學習進行科學研究的方法，最終提高學生的科學素養。正如愛因斯坦在《論教育》中說：“發展獨立思考和獨立判斷的一般能力，應當始終放在首位，而不應當把獲得專業知識放在首位。如果一個人掌握了他的學科的基礎理論，并且學會了獨立地思考和工作，他必定會找到他自己的道路，而且比起那種主要以獲得細節知識為其培訓內容的人來，他一定會更好地適應進步和變化”[1]P180

本文將在下文具體闡述開設物理學史必要性。

一、物理學史對培養物理教育專業學生科學素養的必要性

（一）能培養學生養良好的科學精神，正確的世界觀、人生觀和價值觀

物理學史是一部不斷發展創新的歷史，“從亞里士多德時代的自然哲學，到牛頓時代的經典力學，直至現代物理中的相對論和量子力學等，都是物理學家科學素養、科學精神以及科學思維的有形體現。”[2]p8物理教育專業的學生通過學習物理學史能培養學生良好的科學精神和正確的世界觀、人生觀和價值觀，進而提升其科學素養，而他們將來成為教師以后，會在教學中潛移默化的影響其學生，確實達到教書育人的目的。例如，學生學習古希臘的科學技術，不僅涉及阿基米德的運動學說、力學等方面的物理學知識，還要學習阿基米德為科學獻身的精神，他一生都熱衷于將其科學發現運用于實踐，造福于當地的人們。同時他還是一名愛國的科學巨匠，據說他在羅馬軍隊進攻敘古拉時，曾運用杠桿原理制造了投石器，可將500千克的石頭射出500米左右，有效地阻止了羅馬人的進攻。[3]p7阿基米德還將光學原理運用于戰爭中，他用反射鏡面反射陽光使羅馬戰船起火。學生通過學習古希臘的物理學史料，不僅增加了物理學知識，讓學生領悟到了知識來源于實踐，運用于實踐的真理，還學習到了阿基米德的愛國主義精神，培養了學生的科學精神，增加了愛國主義的情懷。endprint

學習物理學史還可以幫助樹立正確的世界觀、人生觀和價值觀，在物理學史記錄了科學家們孜孜不倦，不畏艱難探索科學真理的歷程，也記錄了科學家們不拘于傳統理論和觀念，勇于沖破迷信和書本權威，提出新知識和新觀念，推動物理學一步步向前發展。例如：哥白尼打破禁錮于人們大腦中上千年的地心說，提出了日心說，改變了人們世界觀。伽利略是哥白尼日心說的支持者，他不顧天主教會的反對，繼續進行力學和天文學的研究，在力學方面，他對亞里士多德的運動理論進行批判和提出了科學的論斷。于1633年被宗教法庭審判，并判終身監禁。他為科學真理戰斗一生。正如1624年烏爾班八世給費迪南德大公爵的信中說的：“只要木星的光芒在天空中閃耀，地球上的人就永遠不會忘記伽利略?！盵3]p19又如1752年富蘭克林為打破當時人們普遍認為的雷電是是天神發怒的結果，冒生命危險，做了著名的風箏實驗，向世人證明了天上的電和地上的電是一樣的。再如，1956年，李政道和楊振寧大膽提出弱相互作用中宇稱不守恒的，打破了當時科學界從沒被人懷疑過的宇稱守恒定律的適應范圍，科學家們質疑的精神，批判性的思維為物理學的打開了未知科學大門。而學生通過對這些史料的學習，從一定程度改變學生的世界觀，人生觀和價值觀。同時還幫助學生樹立不畏艱難，勇攀科學高峰的精神，還可以幫助學生樹立正確的人生觀，培養在人生道路上受挫的能力。

對昭通學院30名物理教育專業的問卷調查中，在科學教育觀部分，有83%的學生更喜歡在學習中，教師既傳授知識又將科學方法和科學精神傳給學生?？梢娫谖锢斫逃龑I的大多數學生渴望在學習物理學知識的同時能學習到科學方法和科學精神，在提高自身科學素養的同時，也利于將來的物理教學。這也是對物理學史在物理教育專業開設的一個有力佐證。

（二）幫助學生培養正確的科學思維方式

物理學史是一門綜合的學科，既包括物理，數學，化學等自然科學，也包括哲學，歷史等社會科學的內容，還涉及科學的物理學理論形成過程中的科學思維模式，學生學習物理學史，最重要的就是學習和領悟這些科學思維方式，掌握正確的適合自己的科學方法，提高解決問題的能力。例如伽利略開創性地運用了定量描述與實驗研究相結合，開普勒善于從大量觀測事實中提煉出一般規律，牛頓則主張科學應當杜絕缺乏事實根據的假說，愛因斯坦擅長通過直覺方式洞察事物的本質，并用演繹的方法構造理論體系等等。[4]p357再如，科學假說在科學研究中是必不可少的，科學假說需要檢驗來證實或證偽。勒維烈的海王星假說，認為存在一個未知的新行星，而且根據牛頓力學計算了這個行星的軌道、質量、與太陽的距離、偏心率、經度等，這個假說也同樣具有直接可檢驗性，事實上德國天文家加勒在收到勒維烈計算位置信的當夜，就在估測位置找到了這個新星。[5]p23-24

對昭通學院30名物理教育專業的問卷調查中，在科學方法部分，針對“牛頓發現萬有引力定律采用了演繹推理的方法”這一命題，在問卷調查中有50%的學生認為是錯誤命題，16.7%的學生作答回答“不清楚”。萬有引力定律是物理學中最基礎的知識點，關于萬有引力定律牛頓涉及采用何種思維方式，是物理學史教材中，經典力學涉及的內容。通過問卷調查我們可以了解到，學生對科學思維的方式了解甚少，需要教學中進一步加強。再如在問卷調查的科學教育觀部分，有60%的學生認為“相對于科學知識的學習而言，學生對科學方法的學習是非常重要”，30%的學生認為“重要”。可見，只有學生掌握了科學思維方式，才可以指導其進行科學探究活動，學以致用，成為教師以后他們的思維方式也會滲透到其教學中，幫助其學生掌握正確的科學思維方式。

（三）能擴充學生的知識面，提高自身素養

物理學史是從社會歷史的角度研究物理學中過去，現在和將來的各種現象和問題。物理學史是一門綜合性學科，其內容包羅萬象，涉及自然科學、思維科學、人文科學等。物理教育專業的學生如果只注重物理學知識，不了解科學前沿的現狀和發展，那么將來他們成為教師只會給學生毫無新意的物理課堂的教學內容，更談不上培養學生良好的科學素養。因此，作為中學物理的準教師在大學階段就應該提高自身素養，應具有扎實的學科知識，全面的自然科學知識，具有哲學頭腦，在知識結構上，除掌握本學科進展動態外，尚需通曉社會科學、教育科學、思維科學等知識，關注伴隨社會發展而出現的物理學應用事例，從而實現開放式的教學模式。[2]p9

在對昭通學院30名物理教育專業的問卷調查中，在科學教育觀部分，針對“您認為當前我國科學教育教學最大的問題是什么？”有30%的學生認為是“過于強調書本知識的記憶，忽視科學方法和科學精神的培養.”有66.67%的學生認為是“過于強調講授和灌輸方法，學生缺少科學探索的機會”。通過問卷調查可以看出，作為科學教育學科最主要的一門學科物理學，也需要改進和提高教學方法，而將物理學史滲透到物理學的教學中必要的，也是必須的。

參考文獻：

1、海森堡《嚴密自然科學基礎近年來的變化》[M].上海：上海譯文出版社，1987年P180

2、陳明霞《淺談運用物理學史培養中學生的科學素養》中學物理[J]，2011（12），P8；P9

3、沙振舜，鐘偉《簡明物理學史》（第二版）[M].南京：南京大學出版社，2015（1）P7

4、張煥庭《西方資產階級教育論著選》[M].北京：人民教育出版社，1979：P357

5、李正鳳《科學假說的可檢驗性及其變現形式》貴州社會科學[J]，1990（2）P23-24endprint