科學發展史在大學物理教學中的作用

蔡勛

摘 要：在大學物理教學中適當引入科學發展史，讓學生更多的了解科學發展的歷程，并從前人的經驗中受到啟發、教益，有助于激發學生的學習興趣和他們的愛國熱情，有助于培養學生審美能力，提高創新能力，有助于優化教育過程。

關鍵詞：大學物理教學;科學發展史;研究方法;教育過程

筆者承當過多個專業的大學物理教學，通過教學實踐發現，在大學物理教學中適當引入科學發展史，對于激發學生的學習興趣，提高學生審美能力和創新能力，培養學生的民族自信心、自豪感、責任感，以及優化教育過程，都有幫助。基于以上優點，筆者下面淺談一下科學發展史在大學物理教學中的作用。

一、科學發展史可以激發學生的學習興趣 提高學習熱情

隨著對大學物理的深入學習，很多學生感覺到物理越來越枯燥、越來越難理解，進而導致對物理學越來越缺乏興趣和熱情，影響了大學物理課程的教學效果和教學目的。這主要是由于高中物理與大學物理有許多不同，大學物理的物理思想和物理概念更強、物理方法更多，更多的借助于數學的微積分等工具對物理概念和物理規律進行描述和研究，并且研究對象也由中學中的常量變為變量。這些都加重了學生對物理的神秘感和恐懼程度。

興趣是最好的老師。要讓學生學好物理學，就必須提高學生對這門課的興趣。在物理教學中，如果結合每節課所學的知識，給學生介紹一些與所學課程內容相對應的科學史的知識和奇聞趣事是有百利而無一害的。比如：講光學時，可以講講光學理論的成熟過程。光學理論最初是微粒說和波動說之爭，先是牛頓的微粒說占上風，以后波動說又戰勝了微粒說，后來發展到愛因斯坦的光量子說。光量子說在物理學史上第一次揭示了物質的波動性與粒子性的對立統一關系，閃爍著辯證法的光輝。它表明人們的認識永遠不會停留在一個水平上總是由初淺到深入、由片面到全面，由實驗到理論，由現象到本質，永不窮盡的。這樣做不僅可以培養學生對物理學的濃厚興趣，消除對已有的物理知識來源的神秘感和僵化認識，還可以啟迪學生思維、開闊其知識視野，幫助學生借助于科學發展史來掌握物理學中的疑難，從而可以不斷提升學生學習的原動力，使大學物理學習高效、可持續發展。

總之，在物理教學中，應巧妙有效的運用科學史的有利作用，充分調動學生的主觀能動性，從而提高物理教學的質量和效果。

二、大學物理課堂加入科學演化史，可以優化教育過程

傳統的物理教學重點在于邏輯、內涵的理清與基礎知識的運用，具體的教學過程多注重知識點概念理解，輔助以大量的習題，強調了學生的基礎知識記憶與運用能力。然而這樣的教學模式對于學生科學思維的構建與培養解決現實問題能力的作用有限。

真正的教學過程應當在教師的指引下，通過教育手段，不但使學生理解領會基礎科學知識，同時體會到科學之美，能夠暢游在物理學的海洋中，對于現實生活中的其他專業的諸多物理現象有自己的思考發現。物理是一門與現實生活關系密切的學科，其教育應當注意學生是否能將所學知識加以運用。例如：在給醫學部學生講授流體力學伯努利方程和泊肅葉公式時可以介紹這兩個成果都是在研究醫學中血夜循環問題時取得的。丹尼爾·伯努利瑞士物理學家、數學家、醫學家。1738年出版了《流體動力學》一書，共13章。這是他最重要的著作。書中用能量守恒定律解決流體的流動問題，寫出了流體動力學的基本方程，后人稱之為“伯努利方程”。這個方程是醫學中研究血液循環和氣體循環的基礎，也是物理學流體力學的基礎。泊肅葉是法國生理學家。他在巴黎綜合工科學校畢業后，又攻讀醫學，長期研究血液在血管內的流動。1840～1841年發表論文《小管徑內液體流動的實驗研究》提出了泊肅葉公式，對流體力學的發展起了重要作用。這樣一講學生思緒馬上就從狹隘的學習醫學用不著學好物理的圈子里跳出來，能夠暢游在科學的海洋中。

實際上，縱觀科學史中科學家對于科學理論的發現與驗證，它是沿著一定的軌跡與漫長的實踐過程而來的。科學理論的發現是在觀念中經驗與實際現象產生矛盾中出現的，經過不斷地驗證最終成為指導現實的重要理論體系。也往往是多學科共同發展而取得的，學生不必局限于自己的專業小圈子里，不聞窗外聲。教育只能展示若干階段的知識，然而雖然學生只能接受到一個相對固定的階段知識，但假設教育者深諳科學演化史則能把握住教學內容，給予學生更大的學習空間，提高學生知識體系相互連接的可能性，從而優化教育過程。

三、引入科學史可以培養學生審美能力，提高創新能力

美國人羅伯特·魯特·伯恩斯坦研究了150位科學家的傳記，發現幾乎所有的大科學家、發明巨匠都同時是詩人、提琴手，或者是作家、業余畫家。 愛因斯坦有很高的藝術修養，對文學和音樂有特別的愛好，他幾乎每天都拉小提琴，鋼琴演奏也有很高的造詣，是最著名的藝術型科學家，常常從音樂等藝術中獲取科學創造的靈感。做為大學物理教師，要努力挖掘科學史中美的素材，利用現代多媒體手段，極致地把課堂藝術化，讓學生充分感受到科藝相通的美感。這樣，就可以啟發學生用審美的眼光去發現美、欣賞美、感知美，去體驗一切美的東西，激發學生對物理學習的興趣，使學生樂于去親身實踐去創新美，發展美。美學家蔣勛說過一句話：“一個人審美水平的高低，決定了他的競爭力水平。因為審美不僅代表著整體思維，也代表著細節思維。給孩子最好的禮物，就是培養他的審美力。” 從這個角度看審美力，其實就是一個人的創新力和核心競爭力。

四、課堂適當引入科學發展史，可以對學生進行愛國主義教育

科學是沒有國界的，但科學家是有祖國的，熱愛祖國是民族之魂。居里夫人經過多年的努力，在極其簡陋的實驗棚里發現了放射性元素鐳，并且為紀念祖國波蘭，而將新發現的另一種放射性元素命名為“釙”。中國的導彈之父錢學森，為報效祖國、振興中華毅然放棄美國優越的生活條件和良好的研究環境，經過長達七年的艱苦斗爭，回到祖國，為我國的科學技術發展作出了卓越的貢獻。

運用科學發展史，可以教育學生樹立熱愛祖國、振興祖國，獻身祖國科學事業的精神。中國是文明古國，在物理學的理論和實踐中都有輝煌的成就。新中國成立后，我國兩彈爆炸成功、核能的和平開發、衛星上天、火箭、高鐵、導彈技術趕上世界先進水平，激光技術和量子計算機技術目前還處于世界領先地位。

在教學實踐中經常結合教材內容不失時機地對我國現代科學技術的偉大成就進行講解，可以有目的地培養學生的民族自信心、自豪感、責任感，使學生樹立為民富國強而艱苦奮斗的不屈精神，激發他們的愛國熱情。

綜上所述，科學發展史，實際上就是一部科學家為追求真理而進行不屈不撓的奮斗史，科學家熱愛科學的崇高精神，像春雨一樣滋潤著學生的心靈。在大學物理教學中，科學史的講授不是可有可無的，它對激發學生的學習興趣和愛國熱情、培養學生審美能力、提高創新能力、以及優化教育過程等方面都具有科學的指導意義。

參考文獻：

[1]孫方民、陳凌霞、孫繡華. 科學發展史[M]. 鄭州大學出版社.

[2]遠德玉，王建吉，趙研 . 自然科學發展簡史[M]. 中央廣播電視大學出版社.

[3]郭奕玲，沈慧君.物理學史[M].清華大學出版社.