系統(tǒng)了解物理學史是形成科學思維的有效途徑

呂建平

摘 要：物理是高中學習的一門重要科目，也是學生成長所必須學習的基本知識。但受到當前應試教育的影響，學生在學習物理時大多采取題海戰(zhàn)術，教師在授課時重點也都放在基本物理知識和習題的講解上，而忽視了對物理學發(fā)展史的講解。主要探討在高中物理課堂教學中融入物理學史的重要性、教學內容和教學方式，并分析學習物理學史對科學思維養(yǎng)成的重要意義。

關鍵詞：物理學史;科學思維;高中物理

物理學史研究的主要內容是物理學產生和發(fā)展的歷史進程，通過學習物理學史，學生可以更加全面地了解人類對客觀世界的認識和理解的過程。物理學史不僅僅是關于物理學科發(fā)展變化的過程，更包含著歷代物理學家的探索方法和思維方式，通過學習物理學史可以有效幫助學生形成科學思維，拓寬思想維度。

一、高中物理課堂教學融入物理學史的重要性

物理是一門研究自然事物發(fā)展規(guī)律的學科，其主要探究內容是自然界中客觀事物的發(fā)展規(guī)律、物質運動和相互作用的方式、能量的轉化過程等，物理學的學習與研究需要特定的科學思維能力和思考習慣。新課標教育理念對學校人才培養(yǎng)提出了新的要求，不僅要求學生掌握相關的基礎知識，還要幫助學生形成嚴謹的科學思維能力、科學態(tài)度和社會責任感，僅僅依靠教材內容學習無法滿足要求。在高中物理課堂教學中融入物理學史相關知識，不僅僅是新課程標準下的要求，還可以幫助學生提高對物理學習的興趣，激發(fā)學生學習自然現象和規(guī)律的好奇心和探索欲。通過向學生講解物理學家生平的奇聞軼事，可以拓寬學生的視野和知識面，加深對相關知識點和概念的理解，提高課堂教學效率。同時還可以激發(fā)學生的愛國情懷，在物理學界有建樹的華人物理學家數目較少，通過學習物理學史可以幫助學生認清我國與世界先進水平之間的差距，激發(fā)學生為國服務的擔當感與責任感。

二、高中物理課堂教學融入物理學史的內容

1.物理學家們的名言警句

在對學生進行物理學史教學中，可以介紹一些與學科發(fā)展相關的名言警句，不僅可以增強對知識的記憶，還有助于培養(yǎng)學生勤于思考和探索的習慣。牛頓曾說過，他之所以偉大，是因為站在了巨人的肩膀上，這也啟發(fā)學生在學習過程中不能驕傲自大，取得如此成就的人尚且謙虛，我們又有什么理由高傲呢？“站在巨人的肩膀上”啟示我們在學習和研究過程中可以充分利用前人的知識和經驗，在已有的研究基礎上進行思考和創(chuàng)新，同樣也可以取得一定的成就。

2.重要定理的發(fā)現過程

物理學界很多重要定理的發(fā)現都是物理學家們不斷努力的成果，其中也蘊含著物理學家們開闊的思維方式，對于學生學習具有一定的啟迪作用。在對原子內部結構進行探究時，許多物理學家都根據自身的思考提出了相應的模型，湯姆生認為原子核與電子的關系類似于葡萄干面包中的葡萄干與面包塊的關系，電子鑲嵌在原子中間;盧瑟福根據對天體運動規(guī)律進行觀察，提出了行星運動模型，認為原子核位于整個原子的中央，電子圍繞原子核進行圓周運動，之后波爾提出了關于原子核分布的電子分層排布模型。許多重大定理的發(fā)現都不是一朝一夕之功，凝集著許多物理學家的努力，這啟發(fā)學生在學習中應該腳踏實地，認真鉆研，為物理學的發(fā)展貢獻自己的一分力量。

3.重要物理發(fā)現對當時社會的影響

科學技術的發(fā)展是社會進步的第一生產力，人類歷史中許多重大發(fā)明都得益于物理學中重要定理的發(fā)現。法拉第發(fā)現電磁感應定律促進了交流電的問世，改變了世界的能源供應方式，促進了第二次科技革命的問世。通過對電磁波進行研究促進了通信技術的飛速發(fā)展，加快了人類進入信息時代的步伐。通過向學生介紹相關物理發(fā)現對社會的影響可以激發(fā)學生的事業(yè)心和使命感，激發(fā)學生的學習興趣。

4.物理學家們的奇聞軼事

物理是一門客觀自然學科，學生在學習物理的過程中很多時候都會感覺枯燥乏味，因此課堂學習的積極性不高。因此教學在教學過程中應該想辦法豐富課堂內容，以提高學生的學習興趣。在進行物理研究的過程中，物理學家們也發(fā)生了許多有趣的故事。通過向學生講解這些奇聞軼事可以幫助老師活躍課堂氣氛，增強學生學習的趣味性。

三、物理學史融入高中物理課堂的教學方式探索

1.將物理學史作為背景材料

在對相關研究定理進行講授時，物理教師可在講課之前介紹相關定理的研究和發(fā)現歷程及其對當時社會的影響，增強學生對學習背景的了解，引導學生自主學習和探索的熱情。教師在授課之前應做好教學準備，盡量使物理學史部分的講解生動有趣。

2.以緒論課的方式授課

緒論課是教學活動開始之前對相關背景的基本介紹，其目的是幫助學生對所學內容有基本的了解和認識。在高中物理教學中，一些教師為了延長理論課學習的課時而放棄了緒論課的講解，這對學生的科學思維和責任感培養(yǎng)是不利的，因此在物理教學中應加入相關緒論課的內容。

3.開展第二課堂活動

為豐富教學內容，在教學時可抽出一定課時作為第二課堂展示環(huán)節(jié)，對學生進行分組，并安排物理學史的學習任務，學生可以以角色扮演或者制作微電影的方式來展示相關物理學家的研究發(fā)展過程。

4.利用信息技術進行教學

隨著互聯網的普及和信息技術的發(fā)展，多媒體教學工具已逐漸進入各大學校。教師可充分利用這一工具進行教學，通過播放相關視頻的方式幫助學生了解物理學發(fā)展進程，提高學生的課堂參與度。

四、了解物理學史對科學思維養(yǎng)成的意義

1.以史為鑒，幫助學生構建模型

在高中物理學習中會涉及許多物理模型的構建和分析，應用理想化的物理模型可以使復雜的問題簡單化，幫助學生降低解題難度。在構建物理模型時學生要根據實際條件做出合理的假設，簡化一些對問題解決影響不大的次要因素，將具體的實際問題抽象化，但通過理念的教學實踐發(fā)現構建科學合理的物理模型一直是學生學習過程中的難點。

在高中物理開篇學習中，首先接觸到的是運動學的相關內容，在對運動的物體進行研究時，會將物體理想化為質點模型。在物理學中質點是指沒有大小，但有質量的點，在對問題進行研究時如果物體的大小和幾何形狀對運動規(guī)律沒有顯著影響，就可以忽略其大小和形狀，簡化為一個僅僅具有一定質量的點進行研究。在課堂教學中為了讓學生更好地理解質點這一模型的概念和建立過程，教師在課堂教學中可結合具體實例進行講解，對質點建立的要求和條件進行探討。以宇宙中的天體運動模型為例，雖然火星、太陽等天體與地球相比體積均比較大，但由于與地球的距離非常遠，天體本身的直徑與整體距離相比只占其中的一小部分，因此在計算其運動規(guī)律時可以忽略其大小的影響，將其簡化為質點。再以分子運動規(guī)律為例進行分析，雖然分子與天體相比體積非常小，但在對單個分子進行研究時卻無法將其簡化為質點，其原因是分子周圍存在著許多其他微觀粒子，這些粒子對分子的運動狀態(tài)有著很大的影響，因此無法將其看作質點來分析，可見在建立物理模型時不僅僅要看物體本身的體積大小，還要根據具體問題來進行分析。

物理學家們在研究過程中還建立了許多物理模型，如光滑斜面、彈簧振子等，通過學習這些模型建立的過程，可以幫助學生掌握分析和解決問題的方法和思想，形成科學思維。

2.以史為鑒，促進學生科學辯證思維的形成

物理學知識理論體系的建立并非一朝一夕之功，是幾百年甚至幾千年來歷代物理學家不斷探索努力的智慧結晶，全面了解物理學史可以幫助學生形成物理學科思維。但現在高中階段的物理教科書中物理學史部分的內容介紹相對比較零碎，且篇幅不多，基本上起不到啟迪思維，培養(yǎng)物理學邏輯思維的作用。在學生學習物理的過程中，科學的辯證思維能力是分析和解決問題的必備工具。僅僅依靠理論知識講解和習題訓練無法幫助形成系統(tǒng)全面的邏輯思維能力，教師在授課過程中還應結合物理學家們在研究探索中解決問題的方法和思路進行講解。

以物理教材萬有引力部分的學習為例，課本中對萬有引力形成和發(fā)現的歷史講解并不夠具體全面。為幫助學生更好地理解萬有引力定律，教師可以向學生介紹牛頓發(fā)現萬有引力的具體過程和分析思路。萬有引力定律雖然是由牛頓提出，但他也是在總結開普勒“天體運動的三大定律”、伽利略對于慣性的思考等的基礎上總結得到的。該定律的發(fā)現過程雖然不屬于學生必須掌握的部分，但通過講解物理學家發(fā)現該定律的歷史可以幫助學生更好地了解抽象晦澀的科學定律。通過學習物理學史，可以幫助學生了解和理解時代局限、實驗局限和認識局限，提高學生的邏輯思維能力。

3.以史為鑒，引導學生形成批判性思維

追溯科學發(fā)展的歷史，當科學有更奏效的發(fā)現時，科學會毫不猶豫地修改或拋棄舊理論。因此，科學思想的本質是質疑和批判，而依賴科學形成的世界觀也必將隨科學的發(fā)展而更新。在物理教學中學科發(fā)展歷史中科學家們對已知規(guī)律提出質疑，并對自身觀點提出證明的經歷可以幫助學生了解質疑思維，形成批判性的思維方式。

在對運動學的自由落體規(guī)律進行教學時，可以結合伽利略對真理進行勇敢追求的故事進行講解。在自由落體規(guī)律發(fā)現之前，人們信奉的是亞里士多德提出的經典學說，許多人因為盲目崇拜而限制了自身的思維發(fā)展。伽利略之所以發(fā)現自由落體的真相，不僅是因為科學理論思維的支撐，更是得益于他敢于向權威挑戰(zhàn)的精神。在日心說出現之前，人們一直認為地球是宇宙的中心，所有的天體都在圍繞地球運動。哥白尼通過對以往天文學家的觀測數據進行分析并結合自身的思考，發(fā)現了地心說是謬誤學說，并提出了劃時代的日心說。因為這一觀點，他受到了教會和其他保守派人士的迫害，但他始終堅持真理。通過介紹這些優(yōu)秀科學家探索真理的實際，可以幫助學生打破傳統(tǒng)的思維觀念，增強挑戰(zhàn)權威的勇氣，幫助學生形成批判性思維。

五、結語

物理學史是物理學習中的重要組成部分，在課堂教學中融入物理學史可以幫助學生形成辯證科學思維和批判性思維能力，在物理教學中將物理學史與基本理論知識相融合是課程發(fā)展的必然趨勢。

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編輯 王振德