基于物理學(xué)史提高人文素養(yǎng)

楊尊榮　張麗

摘 要：傳統(tǒng)的物理教學(xué)以知識傳統(tǒng)的物理教學(xué)注重知識的傳授和技能的培養(yǎng)，本文提議物理教師應(yīng)多關(guān)注教材之外的物理學(xué)史，列舉物理學(xué)史關(guān)注的三個方面，以教師的自身學(xué)識來影響和提高學(xué)生人文素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：物理學(xué)史;物理教師;人文素養(yǎng)

筆者一直有個觀念，社會的進(jìn)步和發(fā)展只有遵循歷史的規(guī)律，才能使社會的健康穩(wěn)步前進(jìn)。而物理作為一門自然學(xué)科，是一門以客觀的物質(zhì)世界為研究對象，默默的推動著社會的科技生產(chǎn)力的發(fā)展，但平時的物理教學(xué)更多的是注重了物理知識的傳授，盡管教材中也加入了極少的物理學(xué)史篇章，例如必修1中的《伽利略對自由落體運動的研究》。筆者認(rèn)為教材有關(guān)物理學(xué)史不足之處，物理教師可以用自己的學(xué)識予以彌補(bǔ)，把物理學(xué)和物理學(xué)家講述的更加豐富多彩，把物理教學(xué)做成真正的“物理教育”，讓學(xué)生成為具有物理人文情懷的高品位人，而不是只會解題。通過萬方數(shù)據(jù)庫查詢關(guān)鍵詞“物理學(xué)史”，共搜索到4168條結(jié)果，闡述的主要觀點如下：⑴物理學(xué)史反映了物理學(xué)概念、定理、定律的醞釀、產(chǎn)生和發(fā)展的過程，蘊含了物理學(xué)家們研究物理的方法;⑵物理學(xué)史有很好的教育功能，是培育核心素養(yǎng)的重要教學(xué)資源;⑶通過國內(nèi)外教材對比，闡述物理學(xué)史考察的差異性。

由以上闡述，不可否認(rèn)物理學(xué)史的重要教育功能，為了提高教育效果，筆者認(rèn)為物理老師應(yīng)該多閱讀書籍，多了解物理學(xué)趣史，關(guān)注物理發(fā)展的人文情懷，才能游刃有余的發(fā)揮其功能。說得通俗點，物理課堂上八卦些物理學(xué)史的趣聞，即能提高學(xué)生的聽講興奮點，也能使學(xué)生認(rèn)識到物理學(xué)家也是“食人間煙火”的凡夫俗子，拉近與物理偉人的距離，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生去闖闖“最近發(fā)展區(qū)”。以下是筆者發(fā)現(xiàn)物理學(xué)史中三個比較有趣的方面，淺陋拙知，盼能成磚，引來良玉。

1.物理學(xué)史中三個有趣的方面

1.1鮮為人知的師承關(guān)系

牛頓說是站在巨人肩膀上才，，即是牛頓謙虛，也是實情。物理學(xué)的發(fā)展本身就是前赴后繼，不斷接力，科學(xué)才會不斷更新，社會才不斷進(jìn)步。物理理論的發(fā)展不乏很多有趣的物理學(xué)師承關(guān)系，舉原子結(jié)構(gòu)理論發(fā)展為例如下。

1897年英國物理學(xué)家湯姆生在對陰極射線的研究中發(fā)現(xiàn)了電子，于1904年進(jìn)一步提出“棗糕模型”的原子結(jié)構(gòu)，這種無核模型是湯姆生企圖解釋元素化學(xué)性質(zhì)發(fā)生規(guī)律性變化而反復(fù)思考得出的。1906年，湯姆生的學(xué)生盧瑟福做了著名的a散射實驗，本想用實驗驗證導(dǎo)師理論的正確性，原子棗糕模型對a散射實驗的期望是a粒子基本基本保持原來的方向穿越金箔，但是在散射實驗的觀測中，發(fā)現(xiàn)有一部分a粒子的偏轉(zhuǎn)角度很大，甚至有很少的粒子完全反彈了回來。正電荷平均分布的原子棗糕模型不能解釋實驗事實，經(jīng)過周密的思考后于1911年大膽地提出原子核式結(jié)構(gòu)模型。但盧瑟福仍沒有擺脫宏觀物體運動的框架，無法解釋原子內(nèi)的穩(wěn)定性和光譜規(guī)律性等問題。1912年波爾在盧瑟福的實驗室進(jìn)修期間，首先把普朗克的量子化觀念應(yīng)用到原子結(jié)構(gòu)研究中，解決了盧瑟福原子模型在穩(wěn)定性方面的困難，提出了定態(tài)和躍遷的概念，于1913年正式提出“波爾模型”，成功地解釋了氫原子光譜的實驗規(guī)律。湯姆生、盧瑟福、波爾師生三代創(chuàng)建的原子結(jié)構(gòu)模型雖被后人“科學(xué)演變”，但他們對科學(xué)發(fā)展的貢獻(xiàn)仍“功不可沒”，在科學(xué)發(fā)展的歷史上譜寫了光輝的一頁。

以上信息百度皆可查詢，教室講解時以“長江后浪推前浪”的師承關(guān)系展開教學(xué)邏輯，想必學(xué)生對物理知識的前后邏輯理解也是很有幫助的。

1.2中國的物理學(xué)家也有很著名

高中物理教材的編寫中涉及到對物理發(fā)展有突出貢獻(xiàn)的物理學(xué)家大體有：伽利略倡、牛頓、開普勒、奧斯特、法拉第、洛倫茲、愛因斯坦等。直到選修3-5中有關(guān)康普頓效應(yīng)的描述中，筆者才欣喜的發(fā)現(xiàn)這樣的文字：“中國留學(xué)生吳有訓(xùn)測試了多種物質(zhì)對X射線的散射，證實了康普頓效應(yīng)的普遍性。”這時筆者突然意識到整個高中的物理學(xué)基本都是國外的物理學(xué)家為主，很少有中國物理學(xué)家的身影。筆者在愛國熱情的刺激下，以吳有訓(xùn)為開端查詢到了更多中國物理學(xué)家的做出的突出貢獻(xiàn)。接下來把我所知的分享如下。

吳有訓(xùn)，清朝光緒二十三年（1897年）出生，中華民國五年（1916年）入南京高等師范學(xué)校學(xué)習(xí)，中華民國十年（1921年），吳有訓(xùn)以優(yōu)異成績考取江西省官費留學(xué)，赴美入學(xué)習(xí)。中華民國十二年（1923年），與康普頓教授一起從事X射線散射光譜研究。中華民國十七年（1928年）八月，任清華大學(xué)教授，物理系主任、理學(xué)院院長。中華民國三十四年（1945年）十月，任中央大學(xué)（今南京大學(xué)）校長。1977年，吳有訓(xùn)在北京地安門東大街的家中去世，終年八十歲。他的突出貢獻(xiàn)有兩點：⑴驗證康普頓效應(yīng)的普遍性，曾有人提出這一實驗現(xiàn)象應(yīng)為：康普頓-吳有訓(xùn)效應(yīng)。但吳有訓(xùn)公開拒絕這一提法;⑵1926年回國投身國內(nèi)物理學(xué)的研究。開創(chuàng)中國物理研究先河，吳有訓(xùn)關(guān)于X射線的氣體散射問題的研究，是一個重要標(biāo)志。

在吳有訓(xùn)的學(xué)生中，不得不提到無錫錢氏的錢偉長，有趣的是吳有訓(xùn)，最初并不同意讓錢偉長轉(zhuǎn)學(xué)物理，因為他的理科基礎(chǔ)太差，建議充分發(fā)揮文科方面的特長，同樣為強(qiáng)國做貢獻(xiàn)，而錢偉長認(rèn)為攻讀物理系才能強(qiáng)國，錢偉長考入清華研究院，師從吳有訓(xùn)，在吳老師的指導(dǎo)下，進(jìn)行過一整年的X光衍射實驗工作。吳教授的為人、治學(xué)對錢偉長的一生都有深不磨滅的印象。

近代有中國的物理學(xué)家的身影，其實古代也有很多物理學(xué)專著，我查閱近代物理學(xué)史中，還提及到康熙皇帝對西學(xué)很有研究，放在現(xiàn)代妥妥的一枚學(xué)霸。

2.結(jié)束語

以上是筆者平時閱讀中發(fā)現(xiàn)的比較有趣的物理史實，定有疏漏，但鑒于讀史使人明智的信念，若物理教師平時能注重物理學(xué)史的積累，對自身是一種提升;對學(xué)生物理知識的掌握理解也有幫助。筆者相信教學(xué)時適當(dāng)融入趣史，關(guān)注物理學(xué)史的人文情懷，在增加學(xué)習(xí)趣味性同時，也會讓師生的人文素養(yǎng)和科學(xué)素養(yǎng)都得到提高。

參考文獻(xiàn)

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