物理學(xué)史在物理教學(xué)中的作用分析

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摘要：物理學(xué)史是物理學(xué)的重要組成部分,在物理教學(xué)中適度引入物理學(xué)史,有助于提高學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)。本文論述在大學(xué)物理教學(xué)中引入物理學(xué)史的作用。

關(guān)鍵詞：物理學(xué)史；大學(xué)物理；教學(xué)；作用

物理學(xué)史研究人類對(duì)自然界各種物理現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)史，研究物理學(xué)發(fā)生和發(fā)展的基本規(guī)律，研究物理學(xué)概念和思想的發(fā)展和變革的過(guò)程，物理學(xué)史中蘊(yùn)含著科學(xué)發(fā)現(xiàn)的艱辛歷程，蘊(yùn)含著科學(xué)家在探究規(guī)律發(fā)現(xiàn)事實(shí)過(guò)程中的成功與失敗，蘊(yùn)含著執(zhí)著的科學(xué)態(tài)度、豐富的科學(xué)方法，在物理教學(xué)中引入物理學(xué)史具有重要作用。

1引入物理學(xué)史有助于加深學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解

在大學(xué)物理教學(xué)中，蘊(yùn)含著豐富的物理學(xué)史內(nèi)容，如科學(xué)事實(shí)的發(fā)現(xiàn)過(guò)程，科學(xué)史上的奇聞?shì)W事，科學(xué)實(shí)驗(yàn)的巧妙設(shè)計(jì)，科學(xué)家的生平故事等，在教學(xué)中恰當(dāng)滲入這些內(nèi)容將對(duì)教學(xué)將起到促進(jìn)作用。如在大學(xué)物理電磁部分電磁感應(yīng)一節(jié)教學(xué)中介紹電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)過(guò)程，法拉第在奧斯特電流的磁效應(yīng)實(shí)驗(yàn)的啟發(fā)下，運(yùn)用逆向思維思考：既然電能生磁，磁是否能生電？經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)，制作了各種各樣的線圈，總結(jié)了實(shí)驗(yàn)結(jié)果，把產(chǎn)生感應(yīng)電流的情況分為五類：a.變化中的電流；b.變化中的磁場(chǎng)；c.運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)恒電流；d.運(yùn)動(dòng)的磁鐵；e.運(yùn)動(dòng)中的導(dǎo)線。進(jìn)而總結(jié)出電磁感應(yīng)定律：當(dāng)閉合線圈中的磁通量發(fā)生變化時(shí)，線圈中就會(huì)出現(xiàn)感應(yīng)電流，在這部分教學(xué)中引入物理學(xué)史內(nèi)容，將有助于學(xué)生對(duì)電磁感應(yīng)定律的理解。

2引入物理學(xué)史有助于樹(shù)立學(xué)生辯證唯物主義觀點(diǎn)

物理學(xué)的發(fā)展始終受到哲學(xué)思想的影響，當(dāng)代大學(xué)生應(yīng)該以正確的哲學(xué)思想指導(dǎo)，樹(shù)立辯證唯物主義、科學(xué)的方法論觀點(diǎn)。在大學(xué)物理教學(xué)中，在傳授知識(shí)的同時(shí)，引入物理學(xué)史，對(duì)學(xué)生進(jìn)行正確的理論思維和研究方法的教育，有助于學(xué)生唯物主義世界觀的形成。例如，在講授原子物理學(xué)知識(shí)時(shí)，引入相關(guān)的歷史資料，讓學(xué)生了解在古代，無(wú)論是古希臘還是中國(guó)，都談不上有“物理學(xué)”。但這一階段仍是物理學(xué)形成和發(fā)展的先導(dǎo)和淵源。古代物理學(xué)思想對(duì)后世也有巨大的影響。墨家認(rèn)為：“端，體之無(wú)厚而最前者也”，“非半弗著斤，則不動(dòng)，說(shuō)在端”。意思是‘端’無(wú)厚，不可再分。墨家觀點(diǎn)的特征是：對(duì)物質(zhì)可進(jìn)行分割，但分割到‘端’就不能再分割下去。戰(zhàn)國(guó)時(shí)期公孫龍?zhí)岢觯骸耙怀咧ⅲ杖∑浒?，萬(wàn)世不竭”的觀點(diǎn)，說(shuō)明物質(zhì)無(wú)限可分，古希臘原子論：原子是不能再分割的最小單位。后人也正是在這種思想支配下不斷地探索物質(zhì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，從盧瑟福發(fā)現(xiàn)原子的核式結(jié)構(gòu)，湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子，查德威克發(fā)現(xiàn)中子，人們逐漸認(rèn)識(shí)到：原子不是構(gòu)成物質(zhì)的最小單位，原子由原子核和核外電子構(gòu)成，原子核又由質(zhì)子和中子組成，后來(lái)人們又發(fā)現(xiàn)了遠(yuǎn)比質(zhì)子小得多的幾種基本粒子。

3引入物理學(xué)史有助于對(duì)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)方法教育

物理學(xué)史研究物理學(xué)是怎樣成為一門獨(dú)立學(xué)科，怎樣不斷開(kāi)拓新領(lǐng)域，怎樣產(chǎn)生新的飛躍，它的各個(gè)分支怎樣互相滲透，怎樣綜合又怎樣分化。在大學(xué)物理教學(xué)中介紹物理科學(xué)方法，讓學(xué)生了解科學(xué)家發(fā)現(xiàn)物理概念、物理規(guī)律的歷史過(guò)程，循著科學(xué)家的思維方法和探索途徑來(lái)“發(fā)現(xiàn)”物理概念和規(guī)律，從而可以使學(xué)生受到物理學(xué)思維方法的熏陶。如牛頓通過(guò)分析與綜合的方法總結(jié)前人的研究成果，在數(shù)學(xué)上梅爾頓學(xué)派提出平均速度的概念；力學(xué)上，布里丹的沖力理論、笛卡爾的碰撞理論、伽利略的運(yùn)動(dòng)學(xué)研究等；天文學(xué)上哥白尼的日心說(shuō)理論、第谷的天文學(xué)觀測(cè)、開(kāi)普勒的行星運(yùn)動(dòng)三定律、哈雷和胡克關(guān)于平方反比的力場(chǎng)中物體的軌跡形狀的探討；以及吉爾伯特的引力思想等的基礎(chǔ)上，得出了牛頓運(yùn)動(dòng)定律及萬(wàn)有引力定律，將天上的力學(xué)和地上的力學(xué)統(tǒng)一起來(lái)，完成了人類歷史上第一次大綜合，科學(xué)家通過(guò)抽象與概括得出了在大學(xué)物理教學(xué)中經(jīng)常會(huì)用到的質(zhì)點(diǎn)、剛體、理想氣體、點(diǎn)電荷、試驗(yàn)電荷等物理模型，運(yùn)用這些模型使我們研究許多問(wèn)題的時(shí)候得到了簡(jiǎn)化，物理學(xué)中還有一些假說(shuō)如德布羅意假說(shuō)等物理假說(shuō)的建立，電與磁學(xué)習(xí)中的類比方法，科學(xué)實(shí)驗(yàn)的方法，物理量測(cè)量的轉(zhuǎn)換法等，在物理教學(xué)中將方法進(jìn)物理教學(xué)中，讓學(xué)生掌握物理科學(xué)方法比掌握物理理論本身更重要，讓學(xué)生明白物理學(xué)家是如何進(jìn)行研究工作的，可以幫助學(xué)生奠定科研基礎(chǔ)。

4引入物理學(xué)史有助于學(xué)生樹(shù)立正確的學(xué)習(xí)態(tài)度

科學(xué)家的故事給人啟迪，催人奮進(jìn)。大學(xué)物理教學(xué)中引入物理學(xué)史，有利于幫助學(xué)生助理正確的學(xué)習(xí)態(tài)度。例如:我們知道貝克勒爾和居里夫婦發(fā)現(xiàn)了放射性，居里夫婦在艱苦的實(shí)驗(yàn)條件下不懈奮斗，歷經(jīng)4年，從8噸礦渣中提取了0.1克的純鐳鹽，居里夫人由于長(zhǎng)期從事放射性的研究，得了白血病而逝世，五十年后，她用過(guò)的烹調(diào)書仍有放射性，居里夫人因放射性的發(fā)現(xiàn)，及釙和鐳的發(fā)現(xiàn)而兩度獲得諾貝爾獎(jiǎng)，1903年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)和1911年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，法拉第擔(dān)任英國(guó)皇家學(xué)會(huì)物理實(shí)驗(yàn)室主任，經(jīng)過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)終于發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象，他舍棄榮華富貴，幾次拒絕接受封爵而甘當(dāng)“平民法拉第”；著名的物理學(xué)家安培思考問(wèn)題專心致治，曾因思考問(wèn)題而把一輛馬車的背面當(dāng)作黑板演算而不自覺(jué)地跟著馬車前行，直到追不上而看著馬車漸漸遠(yuǎn)去。盧瑟福曾經(jīng)因?qū)W生整日在實(shí)驗(yàn)室工作而訓(xùn)斥學(xué)生，你一直在實(shí)驗(yàn)，什么時(shí)候思考呢？他也曾因看到學(xué)生將實(shí)驗(yàn)記錄隨意記在零散的紙上而大發(fā)雷霆。通過(guò)生動(dòng)的事例，學(xué)生們不僅會(huì)對(duì)科學(xué)家增加了解。更重要的是，他們能夠明白在學(xué)習(xí)上取得成功要付出努力。

5引入物理學(xué)史可以培養(yǎng)學(xué)生的愛(ài)國(guó)主義情懷

物理學(xué)史中蘊(yùn)含著豐富的對(duì)學(xué)生進(jìn)行思想品德教育的素材，引入物理學(xué)史，科學(xué)大師們的楷模形象、榜樣作用，會(huì)給學(xué)生人生價(jià)值的追求以深刻的影響。如諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的獲得者華裔物理學(xué)家丁肇中在獲獎(jiǎng)后特意用中文發(fā)表了一封信，指出實(shí)驗(yàn)工作的重要性，鼓勵(lì)青年學(xué)者投身物理實(shí)驗(yàn)研究。李政道先生倡導(dǎo)成立了中國(guó)博士后流動(dòng)站和中國(guó)博士后科學(xué)基金會(huì)，并擔(dān)任全國(guó)博士后管理委員會(huì)顧問(wèn)和中國(guó)博士后科學(xué)基金會(huì)名譽(yù)理事長(zhǎng)。他將畢生積蓄以他和他的已故夫人秦惠的名義設(shè)立了“政基金”，資助北京大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、蘭州大學(xué)、蘇州大學(xué)以及上海交通大學(xué)的本科生從事科研輔助工作，為中國(guó)教育事業(yè)的發(fā)展做出了突出的貢獻(xiàn)。大學(xué)物理教學(xué)中介紹這樣的事例有助于激發(fā)學(xué)生的愛(ài)國(guó)主義情懷。

6引入物理學(xué)史有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力

創(chuàng)新是一個(gè)民族的靈魂，素質(zhì)教育的實(shí)質(zhì)是以創(chuàng)新精神為核心的素質(zhì)教育,創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是素質(zhì)教育的關(guān)鍵。在大學(xué)物理教學(xué)中適當(dāng)引入物理學(xué)史，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的一種有效途徑。物理學(xué)是一門基礎(chǔ)學(xué)科，它是一切工程技術(shù)的基礎(chǔ)，在大學(xué)物理教學(xué)中適當(dāng)引入人類發(fā)展過(guò)程中的重大發(fā)現(xiàn)，如放射新的發(fā)現(xiàn)、電子的發(fā)現(xiàn)、X射線的發(fā)現(xiàn)，改變?nèi)祟惿畹闹卮蟀l(fā)明如激光、飛機(jī)、核能的利用、光纖通訊、量子衛(wèi)星、量子計(jì)算機(jī)等，有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。物理學(xué)又是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)，在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中鼓勵(lì)學(xué)生動(dòng)手操作、動(dòng)腦思考，提出新問(wèn)題，產(chǎn)生新思考，提出實(shí)驗(yàn)的不足之處，提出改進(jìn)建議等，利用第二課堂，帶學(xué)生參觀演示實(shí)驗(yàn)室、鼓勵(lì)學(xué)生參加科技競(jìng)賽等都有助于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

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[4]郭超愚.物理學(xué)史在物理教學(xué)中的作用[J].教學(xué)與管理,2006(12):97-98.

作者:朱銀 梁紅 張強(qiáng) 鄧思凡 單位:哈爾濱學(xué)院