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1、渗透物理学史，促进物理教学范迎春 （溧水县第一初级中学 211200）内容提要 本文从物理学史的特点出发，简要论述了物理学史在物理教学中具有“培养兴趣 增强信心”、“理解概念 掌握规律”、“学习方法 提高能力”、“树立榜样 启迪人生”等方面的促进作用。关键词 物理学史 教学 作用物理学的发展历史是人类文化和文明发展的一个重要方面的记录，它集中体现了人类探索和逐步认识物理世界的现象、结构、特性、规律和本质的历程。是人类对自然科学探索和逐步认识的历程，它的发展过程就是一部科学观念、科学思想和方法的进步史。学生个体认识发展过程同，同人类整体认识的物理学发展历史也是吻合的。教学中的难点，好往往是物理学
2、发展史上难以攻克的科学难题；教学中的重点，也往往是物理学发展史上关键性的突破和物理学家们伟大贡献的精华之点；物理学的学习方法很多也都是科学家们在重大发现过程中创造的科学方法。可以说，物理学的发展史，是学生学习物理过程缩影的原版。另外，物理学的发展史，也包含着科学家的酸甜苦辣，同时体现了他们对科学执着追求的精神，体现了科学家的价值观、人生观，因而物理学史在教学中的渗透充分体现了人文因素与科学教育的结合，这些，为我们教书育人提供了最好的素材。所有这些，都说明了在物理教学中注意渗透物理学史，尤其在注重学生全面发展的新课程标准下，有着不可替代的重要作用。一、培养兴趣 增强信心初学物理时，学生往往为奇妙
3、的、有趣的物理现象所吸引，但这从某种意义上说，并非是对物理的兴趣，更谈不上是对物理学的热爱，只是处于好奇层次的兴趣。如果不能把这种最初的好奇引导、发展为内在的兴趣，随着物理学习的不断深入，由于物理概念,物理规律多为抽象、枯燥、乏味的，物理过程更是抽象、深奥、费神的，这就可能造成学生对物理失去兴趣，转而处在“被迫的”“为学物理而学”的这种状态中，久而久之，甚至造成对物理的厌倦感或恐惧心理，致使成绩下滑，从而对学好物理失去信心。增强他们信心的方法之一，首先让他们对物理产生兴趣，乃至内化为热爱，因为兴趣是最好的老师，著名华人物理学家杨振宁也曾说过：“成功的真正秘诀是兴趣”。兴趣的培养，有多方面的因素
4、，但物理学史的适时渗透，具有独到之处。所以在物理学教材中，引用了许多有关物理学史的素材，特别在“绪言”“引言”中，更是必不可少地“浓妆艳抹”。原因是物理学史中不仅有许多“可歌可泣”的故事，也有许多“趣闻逸事”，是培养兴趣最好不过的素材。比如，苹果下坠启发了牛顿发现地球引力（万有引力）的故事（究竟有无历史根据是另一回事）；伽利略著名的斜面理想实验；著名的“牛顿大炮”的故事；伽利略在大教堂发现吊灯摆动的等时性；在力学的习过程中，适时地进行穿插这些物理学史中的典故，学生就迫切地相知道有关的知识，激发了兴趣，同时也启发了思维。当然，在授课中，既要注意所选渗透物理学的史知识性和尊重历性，还可以利用网络、
5、多媒体手段，有艺术性地、有趣味性地向学生们介绍历史的经过。同时，学生不仅听老师讲的介绍，还要自己参与过程，可以事先发动学生搜集有关资料和历史故事，人人上台演讲，使课堂内容生动形象，从而大大提高了学生的热情，增加了渗透的效果，也在潜移默化中，培养了学生对物理的兴趣，增强了学习物理的信心。二、理解概念 掌握规律物理概念和物理规律，是长期以来物理学家们探索研究的结果，更是人类认识和理解物理世界的结晶。物理教学的一个重要方面就是要让学生建立理和解物理概念，掌握和运用物理规律，这是物理学的基石，也是学好物理的基础。良好的开头是成功的一半，概念、规律教学的引入，对正确建立概念和理解规律，十分重要。比如，亚
6、里士多德是一位被称为百科全书式的古希腊学者，是古代科学思想的主要代表和权威，他从诸如“人用力推车车就运动起来了，人停止用力推车车就会停下来”的众多现象中得出“力是使物理运动的原因”，这个与许多同学的认识不谋而合因而他们深表赞同。可是被后来者伽利略证实是错误的，这让许多同学感到很意外，伽利略是怎样证实的呢？从而引入了探究“运动和力关系”的课题。同时，由于学生的认识受到了较强烈的冲击，使先前存在于大多数同学脑中“力是使物理运动的原因”的错误概念得到了较好的“删除”（虽然如此，这个错误在部分学生中还会长期残留）。类似的还有自由落体运动，亚里士多德认为“重的物体下落得比轻的物体快”，这与学生的生活经验
7、“相符合”，可是伽利略在比萨斜塔上所做的实验结论证实那是错误的，学生感到惊讶不已，很想知道伽利略通过什么方法证实两个不同质量的物体下落一样快，这样对加深对自由落体运动的理解无疑有很大帮助。这样的例子，在物理学史上俯拾即是，因为物理学的发展史，就是人类不断取得新认识，建立新概念，发现新规律的过程，因此物理学史在物理教学中对引入概念、认识规律、尤其是澄清一些“先验”于学生头脑中“看似真理的谬误”无疑有重要作用。当然，在原有的理论上发现提和出问题，比解决问题往往更重要，从物理学史“犹如长江后浪推前浪”的发展中，应启发学生了解物理理论的由来龙去脉，清楚它成功的解决了哪些问题，同时也要认清出它的不足和局
8、限性，从而认识到自然规律是可以被不断认识的，但探索又是永无止境的。从以亚里士多德为代表的“古代物理”的萌芽，到以牛顿为代表的“经典物理”成熟，再到爱因斯坦的相对论的建立以及量子理论的兴起，所有这些，都充分说明了这点，这对学生从更高层面和要求上认识自然物质世界的本质和规律，同时对树立学生的科学自然观，形成“怀疑、创新、进取”的科学品质，都具有积极的意义。三、学习方法 提高能力学习在科学探索中运用的方法的重要性，正如法国物理学家拉普拉斯所说：“认识一位巨人的研究方法对于科学的进步并不比发现本身更少用处，科学研究方法常是极富兴趣部分。” 早在中国古代就有“授之以鱼”不如“授之以渔”之说。而物理学史正
9、是一个又一个体现这种过程和方法的“宝藏”，它的发展包含着科学观念和研究方法的演化与变革。是人类智慧的结晶。这些科学方法既是人们在认识和改造客观世界的实践活动中总结出来的正确思维和行为方式，也是人们认识、利用和保护自然的有效工具、解决科学问题的重要手段。物理学由物理概念、物理规律和物理方法组成，它由物理学的“概念、本质、规律”和“方法、技能”等构成，研究的其目的是服务人类社会（应用）。也就是说，物理学教育不仅重视结果，同样重视过程。物理学的发展，既有它的结果，也有它的过程。结果表现为知识，过程蕴涵着智慧。物理教学既要发挥研究成果静态知识体系的作用，也要充分发挥其研究过程动态知识体系的价值，物理教
10、学过程中应把“凝固”的物理学史激活，让学生的物理学习成为学习者与历史上的创造者之间的对话，通过人类揭开物理世界奥秘的真实和令人兴奋的探索历程，可以使学生感受到物理大师们有效的方法一步一步的掀开遮蔽真理的帷幕的那种科学创造的震撼与激动，使学生真正感受物理学中的“过程与方法”，从中获取科学方法论的教益和启迪。在物理学发展史上最值得一提的是伽利略的科学推理方法，爱因斯坦的自由创造、辩证唯物主义科学探索法等。同时，物理学研究对象的基础性、广泛性，研究方法也具有一般科学方法的价值，其应用范围早已超过学科本身。所以物理教学中渗透物理学史，也体现了“注重学生全面发展，改变学科本位的观念”的新课程理念。四、树
11、立榜样 启迪人生人生需要榜样。对于半幼稚、半成熟过渡期的中学生（尤其中初中生），更需要可以“模仿”的楷模，这对树立正确的学习态度，养成良好学习习惯，乃至对科学的人生价值观、世界观的形成都具有重要的作用。榜样不是偶像。各种歌星、影星、球星等明星都是“追星族”的偶像，那大多只是被明星们的外表的东西所吸引，具有一定的盲目性，可能也不会具有长久的作用。但如果这种“追星”的内在动机能够正确引导，那些具有优秀品质、典型事例中的典型人物，就会被学生引为自己的榜样，树为自己的学习楷模。榜样的力量是无法估量的。在物理学发展进程中，有许多科学家为科学的发展做出了无私奉献，他们的成长道路对学生有特殊的参考价值。比如
12、，为了研究安全炸药，诺贝尔不仅失了去亲人，而且终身不娶，并将自己的遗产献出设立了众所周知的诺贝尔奖；为了探究雷电，罗蒙诺索夫和利赫曼在风雨交加、电闪雷鸣的夜晚进行实验，利赫曼献出了生命，罗蒙诺索夫，没有退缩，直到揭开雷电的秘密；奥斯特长期关注和思索“电和磁”的问题，终于从实验的“偶然”中发现了“磁生电”现象，拉开了提示“电磁现象”的序幕；牛顿、爱因斯坦，许许多多的科学家，让学生们认识到大科学家也是人，从小长大，各有其成长的过程，但科学的道路是不平坦的，成功之路并非一帆风顺，而是充满了艰难险阻的，要获得成功必须能吃苦、有毅力、要坚持，而不是一旦遇到挫折，就放弃。这比单纯地用“书山有路勤为径，学海
13、无涯苦作舟”之类的说教要更有力。他们闪着智慧光芒的人格魅力，他们对科学的重大贡献，他们献身科学的奉献精神，都会深深吸引着学生的心灵，必然会在学生的内心，产生积极的、深远的影响。人生需要启迪。物理学史是一块蕴藏着巨大精神财富的宝地，我们应当重视这块宝地，把宝贵精神财富发掘出来奉献给学生，使他们从中吸取营养，获取收益，得到启迪。启迪之一，科学需要团结协作精神。曾任卡文迪许实验室主任的汤姆孙总是把他所知道的和所能想到的全部告诉助手和学生，甚至把他自己设计的方案无代价的给予学生。他创导了每两周一次的学术讨论会制度，在他任期内共培养了84位物理学教授，27名英国皇家学会会员，诺贝尔奖获得者7人。学生通过
14、伟大的科学家行为，领悟到团结合作精神的重要，在学习和工作中单枪匹马往往事倍功半，要学会合作，发挥集体智慧和力量。启迪之二，科学是把双刃剑。物理学的进步对人类社会发展的重大作用，物理学上的重大突破，不仅会在人类认识史上产生巨大冲击，更会在人类社会发展史上所引起重大技术变革。例如，法拉第电磁感应定律的发现，以及电学理论的建立，带来了电气化时代；从卢瑟福的粒子散射实验开始的原子核物理研究，带来了核能的应用等等。但科学技术的进步也带来了一些人们当初不曾料到的负面效应，例如环境污染，自然资源过度消耗等；再如原子能的应用也导致了核武器的产生。教学中渗透这些物理学史，必将增强学生的社会责任感，使他们学会关注
15、科技，关注社会，关注生活，从而形成关注人类社会的持续发展问题意识。启迪之三，科学需要实事求是。第谷为天文观测耗尽三十年心血，得到大量珍贵数据；开普勒对第谷的观测数据的微小差异花了十七年时间进行观测和分析，最终发现了行星运动定律；大发明家爱迪生为寻找适合的灯丝，试用了一千六百多种材料；牛顿数年如一日，经常通霄达旦地勤奋工作，不仅发现了力学三大定律，而且在光学、热学、天文、数学等多方面都取得了巨大成就，他却谦虚地称是站在巨人的肩上，这些学家们刻苦严谨的工作态度、实事求是的科学态度，使学生知道科学来不得半点虚假，严谨踏实,一丝不苟，实事求是，才是正确的科学观。总之，学会做人是教学的首要任务，教学的最高境界是育人，物理教学也不例外。物理学史的教育功能，正越来越受到关注，只要充分挖掘，合理编排，适时渗透，物理学史在教学中就一定能发挥更大作用。参考文献：1 王兆鸿.物理课堂教学技能训练.东北师范大学出版社.1999年11月.2 王泽农.物理学思想与方法论研究.南京师范大学出版社.1996年10月.3 何伟杰、欧阳玉.物理学思想史与方法论.湖南大学出版社.2002年1月.
