摘 要:新课程理念下引入物理学史教育,展现物理学家探索物理世界奥秘的艰辛历程,让学生体验与感悟物理学家的欢乐、困惑、惊奇与哲理,有利于使学生确立物理学的历史意识,有利于激发学生的学习物理的兴趣和欲望。对于培养学生的科学精神、科学方法以及树立正确的情感、态度和价值观有重要意义。
关键词:新课程理念 物理学史 科学素质 教育功能
中图分类号:G642 文献标识码:A文章编号:1673-1875(2008)04-113-02
物理学史是描述物理概念、定律、理论和研究方法的脉络,揭示物理学观念、方法和内容的发生、发展的原因和规律性,体现了人类探索和逐步认识物理世界的现象、特性、规律和本质的历程。
我国著名物理学家钱三强曾说:“物理学发展史是一块蕴藏着巨大精神财富的宝地,这块宝地值得我们去开垦,这些精神财富值得我们去发掘。”
在新课程理念下,越来越多物理教师在课堂中引入物理学史,不仅丰富了课堂教学的内容,而且在物理课程的“知识与技能,过程与方法,态度、情感和价值观”等方面有很多教育功能。
一、了解物理学史,可以破除对获取物理知识“偶然性”和“神秘感”的认识
传统物理教学中,对物理知识的来源、理论体系的形成过程比较忽视。使学生错误地认为:各个物理概念、原理和定律的获得都是一蹴而就的,只是历史的巧合和偶然的“灵感”机遇。
事实上,任何一点物理知识的获得,都有感性到理性低级到高级,片面到全面,粗糙到严格的产生、发展和演变的过程,它决不是任何天才头脑的偶然性创造。例如:卢瑟福在用α粒子从氮14中打出质子后,为了证实这实验结果,英国物理学家布拉恺特在充满氮的云室里重复了这个实验,拍摄了两万多张云室照片,他又从四十多万条α粒子径迹的照片中寻找到了8万条径迹产生了分叉,再对径迹分叉情况进行了分析,方才确认为卢瑟福实验的正确性。
教学中,引入物理学史的内容,使学生了解各种理论建立的实验基础与客观实际,了解假设、观点和物理思想。使学生在课堂上“亲身经历”一下物理学基本概念、原理和理论的产生、形成和发展的过程。这有助于消除学生对知识来源的偶然性和神秘感的认识。
二、了解物理学史,可以加深对物理基本概念、基本原理和定律的本质的理解
对于物理中的基本概念、基本原理和定律,只有了解它们是如何产生、形成和发展过程,又是如何演变成现在这样的,才能真正懂得它们的本质,在教学中才能深入浅出。如,牛顿第一定律的原始意义是什么？又是如何随物理学的发展得到了哪些补充和修正？……教材中往往只以一个定义出现,可能完全掩盖了它在发展过程中所蕴含的丰富内容。如果对它查阅一些物理历史资料,能使人得到超出定义的许多启示。
在物理教学中,应该结合物理学史讲清理论的由来和发展,讲述它的成功,讲清它解决了哪些问题,讲清它的缺陷和局限,讲清它存在的矛盾和发展前景。这有助于学生对物理知识本质的理解。例如,在讲到力的概念时,从古希腊的亚里士多德,到伽利略、牛顿,循着伟人的研究历程,从而加深学生对力的概念的理解。
三、新课程理念下引入物理学史进行教学,可以激发学习物理的兴趣和欲望
杜威说:“最重要的态度是能养成继续学习的欲望。”只有当学生对学习有了兴趣,才能表现出学习的自主性,才能在学习中发扬开拓和探索精神。
新课程理念下引入物理学史内容,可以帮助学生更好地理解物理学的规律,形成探究的愿望,促进学生运用所学知识去进行探究的能力和探究方法的培养。
教学中,创设使学生分享科学家“高峰体验”的情境,激发学生“自我实现”的主观愿望,潜移默化地使学生的学习动力得到了加强。如:2007年4月26日,英国著名物理学家史蒂芬·霍金体验了八次太空失重飞行。着陆后,霍金说:“感觉太美妙了！零重力部分真是令人难以言表。”这种自我实现的事例,可以激发学生学习物理天体运动知识的兴趣,激发学生学习太空知识的欲望。
四、新课程理念下引入物理学史进行教学,有利于学生科学精神的形成
新课程理念的科学精神是一种观念,也是一种敢于坚持的勇气,主要有三个方面:
1、探索精神。科学始于好奇,新课程要求教育要保持学生的好奇心。如,物质是什么组成的？古代认为是金木水火土,近代科学发现金木水火土又是由分子组成的,分子又是原子组成的,原子又是质子、中子、电子组成的,一直到现在发现了夸克,那么夸克又是什么组成的？科学家还在不断地探索。
2、实证精神。科学源于事实,成于思维,要从多次重复的实证中找到规律。
3、创新精神。创新出新知,任何一个科学理论都要敢于去突破,去创新。如,19世纪末20世纪初,被认为已非常完美的经典物理学,突然发现它解释不了光速不变的原理,给物理学带来了危机,却产生了爱因斯坦的相对论。爱因斯坦敢于提出新的见解,必须要有创新精神才行。
五、新课程理念下引入物理学史进行教学,有利于学生对科学方法的掌握
新课程理念认为:掌握发现问题、提出问题、解决问题的科学方法比单纯地掌握科学知识重要得多。
在物理教学中渗透物理学史教育,在展现物理学家探索物理知识的过程中,使学生从中领悟到物理学的研究方法。如,伽利略通过逻辑推理和实验方法发现了自由落体定律、利用理想斜面实验的方法得到了惯性定律;牛顿用实验观察方法和归纳方法研究光的色散现象、库仑和欧姆分别运用类比研究方法得到了库仑定律和欧姆定律;爱因斯坦运用直觉思维和理想实验方法创立了相对论,等。
六、新课程理念下引入物理学史进行教学,可渗透对情感、态度和价值观的教育
新课程理念下引入物理学史进行教学,可弥补教材中情感、态度和价值观教育的不足。
1、物理学史的引入,有助于爱国主义情感的教育
首先,物理学史中,有许多科学家的爱国事例,比如:著名的物理学家居里夫人,以发现强放射性元素钋著称于世。当时她的祖国波兰被俄罗斯帝国侵占,为了纪念她的祖国,她把这种新的放射性元素定名为钋（与“波”谐音）。居里夫人这种爱国情怀,对学生有深刻的教育意义。
其次,通过物理学史的学习,讲述我国对物理学理论与实践的成就。结合教材内容,可以触动学生的使命感,激发学生的爱国情感。如:春秋时期的《考工记》,内容涉及力学、热学和声学,在声学方面的论述大大领先于欧洲类似的著作。墨子《墨经》中光学的论述不仅是中国最早的几何光学专著,在世界光学史中也是难得的杰作,比欧几里得光学还早百余年。在现代,我国的“神舟”六号载人飞船的成功发射和回收,“嫦娥一号”的登月计划等,是爱国主义教育的良好素材。
2、物理学史的引入,有助于合作、实事求是等科学态度的教育
新课程理念下,教学中倡导学生间“互助合作”。英国物理学家卢瑟福说过:“科学家不是依赖于个人的思想,而是综合了数以千计人们的智慧。”在物理学史中有许多这种事例,如:能量守恒定律的发现是多个国家的科学家合作的结果;卢瑟福和他的午餐讨论会对原子物理学的发展起到了重要的作用,等。
物理教学中要培养学生实事求是、尊重事实的科学态度。像布鲁诺、哥白尼、伽利略等都是实事求是精神的典范。
3、物理学史的引入,有助于树立正确的价值观教育
爱因斯坦曾说:“人只有献身于社会,才能找出那实际上是短暂而有风险的生命的意义。”
物理学史中有许多科学家为真理献身的动人事迹,如:伽利略为宣传哥白尼的日心说而被教会终身监禁,利赫曼为引雷电而捐躯,法拉第舍弃荣华富贵,几次拒绝接受封爵,等。这些科学家追求真理的高尚品质,有利于培养学生正确的价值观。
总之,在新课程理念下,把物理学史的内容融入物理教学中,可以促进学生的发展,全面提高学生的科学素质。在具体的实践中,需要广大物理教师积极探索、挖掘,使物理学史的内容在物理教学中真正发挥应有的作用。
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