物理學史教育的意義

1、新課程背景下加強高中物理學史教育的意義作者：侯文禮（高中物理山西晉中物理三班評論數(shù)/瀏覽數(shù)：0 / 35作者：侯文禮（高中物理山西晉中物理三班評論數(shù)/瀏覽數(shù)：0 / 35發(fā)表日期2008-07-15 13:45:44高中物理課程標準中明確提出，高中物理教學旨在進一步提高學生的科學素養(yǎng)，從知識與技能、過程與方 法、情感態(tài)度與價值觀三個方面培養(yǎng)學生，使學生通過高中物理的學習高中物理課程標準中明確提出，高中物理教學旨在進一步提高學生的科學素養(yǎng)，從知識與技能、 過程與方法、情感態(tài)度與價值觀三個方面培養(yǎng)學生，使學生通過高中物理的學習逐步養(yǎng)成科學方法、科學態(tài)度、科學思維習慣、科學世界觀，引導學生認識科學和

2、技術的差別、科學技術對社會 的影響、技術對環(huán)境的影響，強調認識和領悟科學的本質、科學與人文的關系， 培養(yǎng)學生的社會責任感等?？梢姡咧形锢斫虒W要讓學生經歷科學探究過程、了解物理學的研究方法、理解物理 學的發(fā)展歷史，從物理學發(fā)展的歷程中領悟到科學事業(yè)的本質特性，體會物理學對經濟和社會發(fā)展的貢獻、深刻地理解物理學與人的存在之關系以及科學的發(fā)展對人的精神世界的影響，逐步形成科學態(tài)度和科學精神。而物理學史集中地體現(xiàn)了人類探索和逐步認識物理世界的現(xiàn)象、特性、 規(guī)律和本質的歷程，在高中物理中加強物理學史教育，展現(xiàn)歷史上物理學家探索物理世界奧秘的艱辛歷程，以其中的歡樂、困惑、驚奇和哲理去感染學生，把物理知識

3、的邏輯展開與物理學認識的歷史發(fā)展有機結合起來，將物理教學過程設計成是把“凝固的文化激活”的過程，把文化傳播和學習轉化成為歷史上的創(chuàng)造者與今天的文化學習者之間的對話，讓學生以物理學家認識世界的本來面目去認識世界，確立物理學的歷史意識， 在獲得物理知識的同時，全面提高學生的科學素養(yǎng)。.讀史使人明智英國哲學家培根在四百多年前提出了一句“知識就是力量”的名言，近代自然科學已經一步步向世人顯示了這句名言的真理性。這位哲人還提出一句關于知識的名言：“讀史使人明智?！睂τ诂F(xiàn)在的高中學生，在學校教育中他們吸收了科學的知識，并且知道了科學是有用的， 但是他們并沒有吸收科學的思想和精神。在學習科學知識的同時他們可

4、能不再對身邊的科學表現(xiàn)出驚奇，甚至對科學無動于衷。而恰恰在此時，若能引導學生回顧科學的歷史，因為讀史使人明智，了解科學的歷史可能使處于科學時代的學生在學習和接受科學知識的同時接受科學的思想和 精神，從而變得深思熟慮、深謀遠慮。學生開始了解科學的歷史往往是從一些科學家的小故事開 始的，如阿基米德在浴盤里發(fā)現(xiàn)了浮力定律；牛頓從蘋果落地的現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)了萬有引力；瓦特因發(fā)現(xiàn)燒水壺的壺蓋被沸騰的開水所掀動而發(fā)明了蒸汽機；奧斯特在上課實驗時無意中移動了小磁針而發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應這類科學傳奇故事確實誘發(fā)了兒童對神奇的科學世界的向往，但對于高中學生來說，并不見得有多大的幫助，相反還會由于這些傳奇故事強調了科學發(fā)

5、現(xiàn)的簡單性、偶然性和機遇性,而是學生忽略了科學發(fā)現(xiàn)的真實歷史條件和科學工作的極端艱苦性，這對于深入理解科學理論還是有害的。物理學史能告訴學生物理學思想的邏輯行程和歷史行程，讓學生理解物理學的本身。 只有了解了物理學家探索物理世界所具有的科學思想、科學品質和科學精神，并像他們那樣去對待自己的工作、生活、科研，形成科學的情感、態(tài)度和價值觀，才算真正懂得了物理學知識。. 了解物理概念的歷史由來物理學的知識，主要是指物理概念和物理規(guī)律，最核心的是物理概念。在物理教學 中，教師比較重視由觀察、實驗得到的事實依據(jù)，為建立物理概念提供必要的感性認識。但學生仍會為一些新概念、新觀念的不理解而煩惱，此時若能在此

6、基礎上增加一些相關的物理學發(fā)展史 實，讓學生了解這些物理學概念逐步形成的歷史，使邏輯性和歷史性相結合，更有利于學生對概念全面正確的理解和領悟。例如關于慣性概念， 調查發(fā)現(xiàn)有些學生雖然能將其定義倒背如流，但仍不能掌握它，用它來分析解釋生活中有關慣性的現(xiàn)象和問題。倘若我們從這一概念產生的歷史出發(fā)，從亞里士多德的“強迫運動定律”、到伽利略的“理想斜面實驗”，再到笛卡兒的“慣性原理”、最后到牛頓的“第一運動定律”，在回顧慣性概念的形成過程中，使學生頭腦中的觀念不知不覺地發(fā)生改變，從而糾正原有思維中的錯誤。這比直接從現(xiàn)象和概念出發(fā)不但要生動得多，而且印象也深刻的多。又如關于勻變速運動概念，在教學中可滲透

7、意大利物理學家伽利略對變速運動的研 究歷史，他設想最簡單的變速運動速度應是均勻變化的，怎樣才算速度均勻變化呢？伽利略考慮了兩種可能：一種是速度的變化對位移來說是均勻的，即“任意相同位移內速度的增量相同”， 描述速度變化快慢的加速度a=Av/As；另一種是速度的變化對時間來說是均勻的，即“任意相等時間內速度的增量相同”，描述速度變化快慢的加速度a=Av/Ato他隨即發(fā)現(xiàn)了第一種假設是錯誤的：假設物體在落下第一段距離后已得到某一速度，那么在落下的距離加倍時，速度也應該加倍。果真如此，則物體通過兩段距離所用時間將和通過一段距離所用時間一樣。也就是受，通過第二段距離好像不必化時間，這顯然是荒謬的。這一

8、引入顯然加深了學生對加速度概念的理解。.彌補傳統(tǒng)物理教學的人文缺陷傳統(tǒng)的物理教學注重的是具體科學知識的傳授，強調的是要教給學生越來越多的具體知識，教學中化大部分精力于訓練學生的技能方面，并將科學知識靜止化、教條化和工具化，所謂的“上課教條條、課后背條條、回家用條條、考試考條條”，就是這種教育的真實寫照。而高 中新課程改革在觀念上發(fā)生了非常大的變化，比如，從注重面面俱到更多的知識到更注重學生探究能力的培養(yǎng)，更關注將人文的因素滲透到其中，體現(xiàn)到其中；注重在學習中激發(fā)學生的情感；強調素質，盡量改變學科本位，強調從生活走向物理，從物理走向社會。物理學科是以自然界物質的運動和變化規(guī)律為研究對象的自然科學

9、，在培養(yǎng)人的人文精神方面具有很好的優(yōu)勢，正如美國物理學家和物理教育家拉比認為：“只有把科學和人文融為一體，我們才能期望達到與我們時代和我們這一代相稱的智慧的頂點。”在高中物理教育中滲透人文思想、人文色彩，對學生進行人文教育，科學家和科學史起到了橋梁作用?？茖W發(fā)展史就是一部完整的科學家奮斗史，通過學習使學生理解像居里夫人的祖國情懷；體會到科學家與他人合作的重要性；熟悉了定量、定性、美學等的思維方式；形成獨立思考，分析問題，解決問題的能力；體會到在科學研究中興趣、意志品質是非常重要的所有這些對受教育者潛質的開發(fā)，誘導，形成自己的“榜樣”都是非常重要的。同時又能歷史地,客觀地學習科學知識和進行創(chuàng)新。

10、對現(xiàn)有知識的歷史考察，可以把發(fā)現(xiàn)的本質放在更真實的背景下，從而使學生得到超過定律和公式的許多啟示?！庇捎谖锢韺W史引入了一種人文的視角來看待科學和技術，我們不純粹關注一個科學自身具體的知識，而是把它放到一個更大的社會文化背景里，研究科學技術領域相互的作用，相互的影響，這樣一些要點的引入，使我們對科學的本質、 功能、性質、方法對社會的影響、哲學涵義、科學技術與社會的關系，有更深刻的理解。.增強學生的懷疑和批判精神物理學發(fā)展的歷史向我們顯示了這樣一條真理：有條件的有懷疑的思考，即力求以發(fā)展、變化、聯(lián)系的思想為標準來裁決和審視一切科學假說與科學理論，不迷信權威，這是科學能不斷向前發(fā)展的動力。然而在現(xiàn)實

11、的物理教學中，在紛至沓來的新概念、新術語、新公式、新定 律面前，學生逐漸形成了這樣的觀念：這就是真理，學習它、記住它。久而久之，歷史性的、進 化著的科學理論被神圣化、教條化，學生不知道這個理論從何而來，為什么會是這樣。這種以灌 輸為目的的教學不自覺地剝奪了學生的懷疑和批判精神，致使大多數(shù)學生對科學家和科學理論永遠懷著一種崇敬心情，這種心情扼殺了學生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題的積極性，從而抑制了學生的科學精神和創(chuàng)新能力。在物理學發(fā)展的進程中，有許多史實向我們表明，物理學家的批判精神，是促使物理 學向前發(fā)展的動力， 如伽利略對亞里士多德的懷疑和批判，推翻了錯誤的落體定律和強迫運動定律，得出了慣性定律，為牛

12、頓力學的建立打下了理論基礎；愛因斯坦拋棄了牛頓的絕對時空觀， 得出了相對論；普朗克否定了傳統(tǒng)的能量是連續(xù)的觀點，得出了量子論在物理教學中滲透這些物理學批判性發(fā)展的精彩事例，能促使學生養(yǎng)成獨立思考的習慣，提高善于提出科學問題的靈性和聰慧，使他們的思想沉浸在好奇之中，永不閉塞懷疑的目光。在物理教學中滲透物理學史教育，還能夠使學生深刻認識物理學理論的發(fā)展、變化 過程，體驗到科學理論不是一成不變的，它是不斷發(fā)展的、進化的。沒有任何一個物理學理論可以被看作是最終完滿的，因為它的內容的有限性總是和可能觀察到的無限豐富多樣性相對立的， 人們在一定條件下的物理學認識只能是近似的、相對的。這種有意識地對學生進行

13、辨證唯物主義真理觀的教育，能清除學生對物理學知識絕對化、僵化的理解，也可以防止學生不加限制地機械搬用物理定律、公式去解決問題。.對學生進行科學研究方法的熏陶物理學的思想和方法是在物理學發(fā)展過程中，在物理學家長期的科學實踐中，逐步 摸索、積累、形成和發(fā)展起來的，是人類智慧的結晶。它已經滲透到許多學科的研究中去，成為 現(xiàn)代科學研究和處理問題的重要思想和方法。學生了解和掌握這些思想和方法，對于今后從事任何研究和工作，對于解決和處理各種問題，都是很有用的，是終生受益的。物理學方法包括：科學抽象和邏輯思維方法如分析法與綜合法、歸納法與演繹法等；與物理學原理相聯(lián)系的基本方法如受力分析法、統(tǒng)計平均法、能量守

14、恒法等；物理學研究的常用方法如觀察和實驗、物理模型、理想實驗、物理類比、物理假說等。在物理教學中滲透物理學史 教育，將物理知識教學與物理學史結合起來，在展現(xiàn)物理學家探索物理知識的過程中，使學生從中領悟到物理學的研究方法。例如伽利略通過邏輯推理和實驗方法發(fā)現(xiàn)了自由落體定律、利用理想斜面實驗的方法得到了慣性定律；牛頓用實驗觀察方法和歸納方法研究光的色散現(xiàn)象、運用數(shù)學方法和綜合方法得到萬有引力定律和力學三定律；庫侖和歐姆分別運用類比研究方法得到了庫侖定律和歐姆定律；愛因斯坦運用直覺思維和理想實驗方法創(chuàng)立了相對論等等。通過展現(xiàn)物理學家揭開自然界之謎和艱難的探索歷程，使學生感受到他們用有效的方法一步一步

15、地掀開遮蔽真理的帷幕的那種科學發(fā)現(xiàn)的震撼與激動，從身臨其境的參與感中， 獲得科學方法論思想的熏陶與升華。.全面地理解科學的探究本質物理學發(fā)現(xiàn)的歷史也就是物理學探究的歷史，物理學史中的探究過程所充滿的艱巨性 和創(chuàng)造性、洋溢的科學精神、滲透的科學的思想和方法，啟示我們在物理教學中要突出探究這一重要理念，在教學過程中滲透物理學史，使學生認識探究過程的曲折和樂趣，以提高學生科學探究所需要的能力和增進對科學探究的理解，領悟到科學的本質特征，發(fā)展他們的科學素養(yǎng)，對自然的這一理性態(tài)度可促使人積極地去探索自然.從過程的意義來看，科學的本質就是探究，是不斷地追求真理和不斷地修正錯誤，是不斷地創(chuàng)新。在物理教學中，

16、要改變“重科學結論，輕探究過程”的模式，以學生的探究活動為主線，倡導探究學習，使學生認識到產生科學知識必須依賴探究，讓他們像科學家從事科學探究那樣來學習科學，領悟科學探究的真諦。英國學者貝爾納指出：“如果學生不能夠以某種方式親自參加科學發(fā)現(xiàn)的過程，就絕對無法使他充分了解現(xiàn)有科學知識的全貌。”學生與科學家的探究思維本質上是一致的，學生在科學學習中的探究與科學家研究自 然界的科學探究有相似的特征，都要經歷問題、假說或猜想、收集證據(jù)、解釋、評價、交流與推 廣等環(huán)節(jié).只不過“科學家是為了求知而探究，而學生探究是為了求知?！庇捎趯W生已有的知識 有限，探究性學習所產生的新知識可能只是針對學生本人而言，且在

17、學習中收集實證資料的過程能夠更多地獲得和利用他人的幫助，讓學生了解物理學史中典型的探究實例，有助于他們學會做學問、做研究的方法，從而在養(yǎng)成探究習慣的同時獲得探究的思維工具。.正確認識物理學家的形象物理學是探討物質結構和運動基本規(guī)律的學科，因而物理教學常常注重科學的物性 而忽略了科學的人性，也就是說物理教學見物不見人。這種忽視科學家正確形象的教育將導致學生不再關心社會、關心他人、不再關心道德和藝術，而甘于做一個對世事不聞不問、對人類漠不關心、缺乏同情、只在某一狹隘領域當熟練工匠的人。實際上，真正的科學家不僅不僅增長人類的自然知識，而且傳播一種在思想上獨立思考、有條理的懷疑的科學精神，傳播一種在人類生活中相當寶貴的協(xié)作、友愛和寬容精神，是最富有人性的。因此，物理教學要使學生與物理學家零距離接觸，走進物理學家的精神世界，讓學生從中理解科學的精神，科學家們的光輝言行、高尚品格以及豐富的個性都會給學生以深刻的影響。科學發(fā)展史就是一部完整的