探析物理學史的創新培養功能

葛家彬

(合肥市肥西燒脈中學 安徽 合肥 231200)

探析物理學史的創新培養功能

葛家彬

(合肥市肥西燒脈中學 安徽 合肥 231200)

物理學史不僅描述了物理科學的發展, 而且揭示了物理科學知識體系發展的過程，也記錄了物理學家探索真理的故事．因此，在物理教學中，發揮好物理學史在教學中的作用，充分挖掘物理學史的創新教學功能，使教學內容既豐富多彩，富有感染力，又能啟迪學生智慧，提高學生科學素質和培養學生的創新能力，從而在教學中運用物理學史全面培養學生的創新能力．

物理學史 教育功能 創新意識

創新教育是以培養人的創新意識、創新精神和創新能力為基本價值取向的教育．提高學生的創新意識與能力，應成為新世紀素質教育的核心內容和最終目標．然而，傳統的灌輸式教育將學生視為知識的被動接受者，嚴重忽視了學習者的主體地位，課堂教學的互動性和協作性不能得到有效體現，從而不利于創新思維與能力的培養．

將物理學史的內容引入物理課程教學中，是國際物理教學改革的主流趨勢．物理學史是專門研究物理學發展進程的學科, 它既有詳盡的物理學史實，又有有趣的物理學故事．它對激發學生學科情感、訓練科學思維、激勵健康人格等有重要意義．因此，在物理教育中，為了提高學生科學素養和培養創新能力, 可以充分挖掘物理學史的創新教學作用,實現物理學史教育和物理教學的有效會通，寓物理學史教育于物理教學過程之中．

1 以史明思：運用物理學史的素質教學激發創新意識

科學創新首先需要具有強烈的創新意識．在物理發展史中, 科學家創新意識而提出了新理論和新成果的例子數不勝數．伽利略在觀察船上油燈擺動時, 強烈的創新意識促使他進行更深入地研究, 直至發現了擺的等時性；也有科學家由于缺乏創新意識, 使偉大的發現失之交臂而成為歷史遺憾的案例, 如約里奧-居里夫婦對中子相遇而不相識, 而被具有強烈創新意識的查德威克發現了，就是一個典型例子．

在課堂教學中，引入物理學史的典型案例，可以重溫科學家的科學發現過程，營造一種具有鮮活帶入感的教學情景，從而以多種形式激發學生的創新意識．又如，1820年奧斯特發現了電流的磁效應后，很多科學家隨即提出了它的逆效應是否存在,即“磁”能否生“電”?法國科學家安培和科拉頓等都作了很多探索，然卻無所收獲．英國物理實驗大師法拉第憑借著他強烈的創新意識，領悟到“磁”生“電”是一種瞬時效應，經過近十年的探索,終于在1831年通過實驗發現了電磁感應現象，并建立了著名的電磁感應定律．盡管科拉頓及美國科學家亨利為之奮斗，但均僅差之毫厘,發現電磁感應的桂冠最后還是理所當然地歸于了法拉第．

通過這些物理史實，使學生了解物理學理論誕生的艱難曲折過程，以及科學家們探索追求真理的真實故事，展示前人探索物理世界奧秘的歷程可以很好地激發學生創新意識．從認識的角度看, 物理教學是一種特殊的認識活動．為了突出這種認識活動的特點, 物理教學中結合有關內容，讓學生了解物理創新的產生背景和過程，補充和傳授相關的物理學史知識，不僅可以培養學生的學習興趣，而且還可以使學生熟悉科學家發現規律的思維過程和科研方法，以此來培養學生的創新意識．

某種意義上說，整個物理學發展史, 儼然一部創新探索的歷史．可以從豐富的物理學發展史中，提取創新教學的素材，再經科學選擇與整合，用作互動的典型案例應用于教學過程中，生動再現科學家當年的研究歷程，建構一種近乎真實的創新教學氛圍，從而真正激發學生的創新意識．

2 以史啟智：運用物理學史的科學方法培養創新能力

物理教育是科學素質教育的搖籃，對創新思維能力培養的作用是顯而易見的．在物理學的歷史舞臺上，無數物理學家在科學征途上所表現出的獨特思維方法值得我們借鑒與學習．在物理教學過程中，應該將引介物理學家的科學思維方法(包括實驗方法和理論思維方法)，與培養學生科學態度和創新能力結合起來，從而促進學生的全面發展．

牛頓下意識地思考天體運動時看到蘋果落地，便產生了思維靈感，創立了“萬有引力”的概念，建立了萬有引力定律．結合物理學史教學，按照物理學家在當時是怎樣在質疑、實驗、探索，解疑等不斷深化的基礎上，提出正確的物理概念，建立完善的物理規律的，使學生像科學家一樣親自參與科學探索和發現的過程．這不僅有利于調動學生的積極性，激發靈感，使他們產生頓悟，而且還能培養學術的創造性思維．牛頓在他的巨著《自然哲學的數學原理》中也曾說過:“自然哲學的目的在于發現自然界的結構和作用，并且盡可能把它們歸納為一些普遍的法則和一般定律，用觀察和實驗來建立這些法則,從而導出事物的原因和結果”．這就告訴我們，科學上的思維巨人推崇的是科學實驗，追求普遍的真理．我們在物理教學中，注意介紹他們怎樣通過創造性科學思維和抽象概括方法導出規律對培養學生的思維能力具有十分重要的作用 ．

物理學史就是一種思維的訓練，從身臨其境的參與感中，獲得科學方法思想的升華[1]．通過這些物理學史的教學, 使學生熟悉科學家發現規律的思維過程和科學的研究方法，從中領略到什么是科學研究？科學家是怎樣運用科學方法進行研究的？科學思維方法的熏陶有利于學生從“機械學習、被動思考、獲得知識”向“靈活學習、積極思考、勇于探索”轉化，獲得真正的“智慧”．從長遠意義上講，學生對這些內容的了解比物理知識的直接傳授更為重要，它不僅讓學生在學習過程中接受了科學方法教育，而且對培養學生創新思維起到了潛移默化的作用．

3 以史長技：運用物理學史的典型實驗培養創新技能

物理教材中都附有一些典型的物理學史實驗，物理學家在這些實驗中所采取的步驟設計、過程控制、數據處理和實驗操作等是培養學生創新技能的重要元素．在物理教學中，結合這些實驗，介紹前人科學認識過程的實驗方法，遵循前人科學發現和發明的思路來學習，善于把學生推到若干年前，讓他們從當時的科學背景出發去重溫科學家們在什么問題上、什么環節中、什么情況下，用什么方法和思想作出了科學發明和發現，從而培養學生的創新技能．

例如，在“自由落體運動”的教學中，從伽利略所創造的“數學與實驗相結合的研究方法”出發，給學生創設出問題的情境，在教師的指導下，探究科學家得出落體規律的步驟，以此幫助學生學習科學研究的一般程序：觀察、猜想、假設、實驗驗證以及修正推廣．讓學生學習科學家的科學方法和實驗技能，領略物理學家的物理思想和研究方法，追尋科學家們的足跡和道路，對培養學生的創新技能具有重要作用．

同樣，歐姆定律建立前，科學上還沒有電動勢、電流強度和電阻的明確概念，更沒有可供精確測量的儀器．歐姆卻克服了種種困難，終于根據大量的實驗總結出了閉合電路的歐姆定律．在物理教學過程中，深刻剖折這些典型物理學史實驗，解讀其蘊涵的科學創新技能要素，使學生進入當時的歷史環境，去體驗物理學家研究工作的具體操作過程，感受物理學家在解決疑難問題中顯示的精湛技能，給學生創新思維的借鑒和啟迪，從而使他們的創新技能得到有效的培養．

4 以史怡情：運用物理學史的名家精神培養創新品格

《物理新課程標準》中明確提出了物理課程教學中應該重視和發揮人文素質功能[2]．物理學史是無數物理學家用他們畢生的心血乃至生命寫成的歷史，他們執著追求，不畏權威，不惜生命為真理獻身的動人事跡，可以引起學生創新的興趣和激發學生創新的精神．如布魯諾為捍衛科學真理走向火刑場；伽利略被終身監禁而失志不移；開普勒貧病交加，歷受迫害，死在討債的路上；笛卡爾、牛頓、惠更斯、卡文迪什等為了科學研究終身不娶；富蘭克林為了研究雷電而冒險進行“費城實驗”，科赫曼為同一目的而遭雷擊身亡；居里夫婦為提煉鐳而冒受放射性元素射線的威脅；法拉第經過近10年的不懈努力，做了300多次實驗，最終得出產生電磁感應現象的條件．這些感人事例對于培養學生科學思想，實事求是的科學態度， 頑強的意志及忘我犧牲的精神非常有感染力．物理教學過程中，教師除了經常舉一些生動的事例來說服教育學生外，還應借助物理講座和園地等多種方式來開闊學生的視野，讓學生多了解物理學家的高尚人格，拼搏進取的精神和取得的成就，從中獲得成功的啟示和力量，增強學生的情感遷移， 促使學生自覺地把科學偉人作為自己的學習楷模，學習物理學家的研究思想，嚴謹治學的態度， 獻身科學的寶貴精神，以此達到培立養學生創新的品格意志的目的．

總之，物理學史具有的豐富內涵將在素質教育和培養學生創新能力方面發揮著獨特作用．因此，我們應該將物理學史教育有效地融入物理教學過程中，真正發揮物理學史的創新教學功能，做到“以史明思、以史啟智、以史長技和以史怡情”的統一，切實提高學生的科學素養水平．

1 蔡志凌. 物理學史的教育功能.安徽師范大學學報(自然科學版)，2003(02):143～145

2 中華人民共和國教育部.義務教育物理課程標準(2011年版).北京：北京師范大學出版社，2011

ThinkingonCaseTeachingMethodAppliedinMiddleSchoolPhysicsTeaching

Liu Jiangang Ren Xincheng

(School of physics and electronic information,Yan′an University,Yan′an,Shaanxi 716000)

The development course of the case teaching methodology is reviewed briefly,the significance of using the case teaching methodology in middle school physics teaching is expounded from helping to promote students individual growth,promote students thinking innovation,stimulate students interest in learning, promote two-way communication between teachers and students and improve the overall level of teachers etc,the matters needing attention from the establishment of case library,the selection of case,the implementation of case teaching methodology etc and the proposal that case teaching should be more extensive in the form and content and pay attention to the accumulation and construction of case library in the implementation of the case teaching methodology in middle school physics teaching are illustrated.

case teaching methodology；middle school physics teaching；case library implementation

2017-05-24)