物理學(xué)史與素質(zhì)教育――物理學(xué)史的教育作用

1、物理學(xué)史與素質(zhì)教育物理學(xué)史的教育作用常常有學(xué)生問我們：什么是物理學(xué)？物理學(xué)有什么特點？物理學(xué)是從哪里來的？怎 樣才能把物理學(xué)懂弄通？學(xué)了物理有什么用處？我們對他們說：知道一些物理學(xué)史有助于理解這些問題。什么是物理學(xué)？物理學(xué)是這樣一門基礎(chǔ)科學(xué)，它研究的是物質(zhì)及其運動最基本的規(guī)律。如果我們懂得一點物理學(xué)史，我們就可以認識到：人類是怎樣一步一個臺階，上 至宇宙、下至夸克，在認識自然的過程中向深度和廣度前進的。物理學(xué)有什么特點？物理學(xué)的特點也許可以概括為實驗事實與數(shù)學(xué)抽象的統(tǒng)一。如果我們懂得一點物理學(xué)史，我們就可以認識到： 實驗是物理學(xué)的認知基礎(chǔ)， 而數(shù)學(xué)抽象 是形成理論的必經(jīng)之路。物理學(xué)是從哪里來的

2、？物理學(xué)既不是從簡單地堆積實驗事實得到的，也不是憑拍腦袋想出來的。如果我們懂得一點物理學(xué)史，我們就可以認識到：實驗和理論是相輔相成 的，兩者緊密結(jié)合，不可或缺。怎樣才能把物理學(xué)懂弄通？我們可以回答：不要把物理學(xué)看成死的知識，它還在發(fā)展之中。如果我們懂得一點物理學(xué)史，我們就可以認識到：不同的物理分支實際上是在不同的層次上，以不同的模型和不同的方法，研究同一個對象的不同組成部分；我們就能在掌握知識的邏輯結(jié)構(gòu)之外，還形成立體的知識框架。學(xué)了物理有什么用處？物理學(xué)是基礎(chǔ)科學(xué)，是許多科學(xué)技術(shù)的發(fā)源地， 也是發(fā)展高科技的源泉。如果我們懂得一點物理學(xué)史，我們就可以真正認識到：物理學(xué)既是科學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)，也得到

3、生產(chǎn)技術(shù)的大力支持和推動。沒有物理學(xué)就沒有我們今天的文明，世界就不會像現(xiàn)在這樣發(fā)達。半導(dǎo)體研究和電子技術(shù)的發(fā)展就是一個最生動的例子。學(xué)習(xí)物理學(xué)史還可以： 了解做學(xué)問的方法；開闊眼界，正確地看待世界（世界觀）； 增進對科學(xué)的認識，增進對科學(xué)家的認識；陶冶情操（人生觀）；培養(yǎng)對科學(xué)的興趣；鼓舞征服自然的勇氣； 增強對社會和歷史的責(zé)任感； 起到提高科學(xué)素質(zhì)和人文素質(zhì)的作 用。指導(dǎo)思想和具體做法素質(zhì)是一個既抽象、又具體；既涉及整體，又涉及個體的概念。它指的是某一特定 的水平，某一特定的綜合品質(zhì)。什么是科學(xué)素質(zhì)？科學(xué)素質(zhì)指的是掌握一定科學(xué)知識、 有一定能力、有創(chuàng)新意識、有科學(xué)頭腦，能以科學(xué)的眼光看待世界

4、。什么是人文素質(zhì)？人文素質(zhì)指的是有一定文化知識、具有社會責(zé)任感，以高尚的精神對待社會，與自然、 人和社會和諧相處的文化修養(yǎng)。科學(xué)史教育有助于科學(xué)素質(zhì)和人文素質(zhì)的提高，有助于理解科學(xué)的本質(zhì)，有助于認識科學(xué)技術(shù)是從哪里來的，有助于增強社會責(zé)任感。老一輩科學(xué)家對此有深切的感受。例如，我們的老師錢三強教授就曾經(jīng)多次發(fā)表過這類見解。1980年他在給物理教學(xué)的一封信中寫道：科學(xué)上沒有平坦的大道。我們要通過物理學(xué)史的介紹，向?qū)W生講清楚，科學(xué)經(jīng) 歷的是一條非常曲折、 非常艱難的道路。 然而，我們的教師在對學(xué)生進行教育的時 候往往是應(yīng)用經(jīng)過幾次消化了的材料來講授，或者經(jīng)過抽象的理論體系，這當然是 必要的，但是這

5、樣的教學(xué)方法，往往會使學(xué)生對概念的產(chǎn)生和發(fā)展引起誤解，以為 什么結(jié)論都可用數(shù)學(xué)推導(dǎo)出來，失去了對觀察和實驗的興趣。這樣的結(jié)果使學(xué)生們 不了解科學(xué)是怎樣來的，時間長了，等到他自己從事教學(xué)時就很容易把科學(xué)當作一 門死學(xué)科來教。今天我們科學(xué)界有一個弱點，這就是思想不夠活潑，這也許跟大家 過去受的教育有一定關(guān)系。我們從信中深受教益，二十多年來我們一直以之作為我們工作的扌旨導(dǎo)思想。1991年錢三強教授在為我們編著的物理學(xué)史作序時引用了這段話，并且寫道物理學(xué)發(fā)展史是一塊蘊藏著巨大精神財富的寶地。這塊寶地很值得我們?nèi)ラ_ 墾，這些精神財富很值得我們?nèi)グl(fā)掘。如果我們都能重視這塊寶地，把寶貴的精神 財富發(fā)掘出來，

6、從中吸取營養(yǎng)，獲得教益，我相信對我國的教育事業(yè)和人才培養(yǎng)都 會是大有益處的。*就是在這一思想指導(dǎo)下，我們嘗試把科學(xué)研究和教學(xué)工作結(jié)合。我們的做法是:1 資料先行幾十年來我們在收集資料方面狠下功夫。收集資料很重要，有資料才能進行案例研究，當案例做多了，認識就發(fā)生了飛躍。2 有的放矢一一從教學(xué)需要出發(fā)，針對教學(xué)中的問題逐個研究。3刨根問底-抓住問題就絕不放過，一定要找到滿意的答案。4注重發(fā)掘一一對“發(fā)現(xiàn)”進行“第二次發(fā)現(xiàn)”，發(fā)掘前人作出發(fā)現(xiàn)或發(fā)明的關(guān) 鍵所在。6個W給了我們很大的幫助。所謂 6個W，指的就是：(1) Why ?為什么會發(fā)生？ 一個物理事件之所以發(fā)生，必定有其歷史背景和動因。(2)

7、What ?事件的性質(zhì)，有何特點？有何意義？在歷史上起了什么作用？(3) When ?有什么時代特點？為什么在這個時候出現(xiàn)？有沒有歷史的必然性？(4) Where ?為什么在這個地方？是什么社會因素決定的？(5) Who ?分析人物的特點，他的成功要素。他為什么會作出這個成果？(6) How ?他是怎樣作出成果的。我們力求全面回答這些問題，從而盡可能深入地了解事件的歷史背景和科學(xué)家取得 成功的經(jīng)驗。當然，具體提出哪幾個問題應(yīng)視課題而異。5及時收獲一一把自己學(xué)習(xí)的心得體會寫成論文和書。這些年來，我們出版了二十多本有關(guān)物理學(xué)史的書。6,播撒種子-我們受清華大學(xué)教務(wù)處的委托，從1980年代起，一直為

8、全校開出兩門物理學(xué)史選修課，一門叫物理學(xué)史的啟示，一門叫科學(xué)家成功之路。兩 門選修課都列為人文社科限選課，分屬歷史與文化類和哲學(xué)政治思想道德類。這兩門課一開就是一二十年，學(xué)生逾萬人。兩門選修課這兩門課互相補充和呼應(yīng)，組成一個整體，在課程中力求做到：講清楚科學(xué)發(fā)展的 曲折性；抓住理論和實驗的關(guān)系；闡明偶然和必然的聯(lián)系；加強人生觀和世界觀教育； 采取新的課程結(jié)構(gòu)和講授方式一一廣泛運用歷史圖片、文獻資料、錄音錄象，動之以情，使聽眾有身臨其境之感； 講課生動活潑，有如演員進入角色，讓聽眾受到心靈震撼；課 程內(nèi)容精選。這樣做到一箭多雕，力圖在幾個方面都有所收獲。這些收獲綜合起來就是九個字，即：找觀點，學(xué)

9、方法，樹榜樣。什么叫找觀點？找觀點就是學(xué)習(xí)前輩科學(xué)家的看法和見解。他們在推動科學(xué)前進時是受什么思想支配的。他們怎樣處理理論與實驗之間的分歧？他們怎樣分析事物的矛 盾？他們奮斗的目標是什么？等等。什么叫學(xué)方法？這里有三層意思。一是要注意學(xué)會用歷史的方法。歷史方法是科學(xué)研究的重要方法之一。收集和分析歷史資料，是科學(xué)研究的一項基本功。再一層意思就是從科學(xué)家的創(chuàng)新活動學(xué)習(xí)他們處理問題的方法。還有一層意思就是學(xué)習(xí)具體的研究方法。例如：對比方法是探索新現(xiàn)象的規(guī)律常用的方法；人們用移植的方法可以大大加 快新興領(lǐng)域的發(fā)展速度；理想實驗是科學(xué)思維的重要手段，反證法也是邏輯推理的有力工具；佯謬（悖論）法在暴露矛盾

10、上有驚人的魔力， 往往由此取得重大突破； 實驗方法和 數(shù)學(xué)方法更是物理學(xué)研究的精髓?？茖W(xué)方法多種多樣，不同性質(zhì)的問題，不同的研究對象，要用不同的方法，因勢利導(dǎo)，辯證下藥。通過物理學(xué)史的學(xué)習(xí)， 對各種方法在歷史上的具體應(yīng)用進行比較， 層次分明，對比強烈?？茖W(xué)先輩們往往因為方法得當，難題迎 刃而解，了解這些可以進一步體會到先輩們智慧之所在。在課堂上，每當我們講到精彩之處，常聽到發(fā)自學(xué)生內(nèi)心的嘆服聲。 整部科學(xué)方法論貫穿在我們的物理學(xué)史的啟示中， 雖然沒有花專門的時間，沒有設(shè)專門的課程進行講授，卻比單開一門課還有效，因為引起了同學(xué)們的濃厚興趣，有的同學(xué)課余找參考書，認真思考，有的認為這些內(nèi)容好比獵槍

11、，對今后的學(xué)習(xí)和工作大有益處；也有同學(xué)說，這類的課程對自己來說似乎太晚了， 為什么不在中學(xué)開設(shè)？什么叫樹榜樣？當然包括從各種典型案例中找典型人物，樹為自己的學(xué)習(xí)楷模。 我們這里指的既包括科學(xué)家的治學(xué)創(chuàng)業(yè)，也涉及他的為人處世。大科學(xué)家也是人，從小長大，各有其成長的過程。他們的成長道路對學(xué)生和教師有特殊的參考價值?？茖W(xué)家也有自己的喜怒哀樂。他對待困難和逆境的態(tài)度，他對名譽地位的看法， 他堅持不懈，頑強 拼搏的毅力，他靈活機動的風(fēng)格和嚴謹踏實的作風(fēng)， 他敏銳的觀察和一針見血的洞察力, 他對祖國對人民的熱愛，他的獻身精神等等，都值得我們學(xué)習(xí)和借鑒。總之，在我們的課上，遵循幾條原則：從歷史到未來，要有前

12、瞻性；從理論到實驗， 要有全面性；從史實到啟示，要有哲理性；從社會背景到人物介紹，要有真切性。引而不發(fā)，啟而不塞，給聽眾留有思考的余地。幾點看法通過多年實踐，我們有如下幾點認識：1 物理學(xué)史是載體，不只是傳授知識，更重要是傳達科學(xué)前輩的思想、方法、情 趣和經(jīng)驗，借以教育后人。2.既要有形象資料，也要介紹思想的精華。3既要博古，也要厚今，對于大專院校，重點應(yīng)該是20世紀物理學(xué)的發(fā)展。4既要講理論的發(fā)展，也要講實驗的發(fā)現(xiàn)和驗證，才可以說清楚物理學(xué)的來龍去 脈。5. 史料的運用不是簡單的堆積，而要顯示其歷史價值。打個比方說，不僅要給出 信息的振幅，還要給出信息的相位，做到圖像是三維的、全息的。6. 學(xué)一點