淺析物理學(xué)史在工科院校物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的作用

1、淺析物理學(xué)史在工科院校物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的作用論文導(dǎo)讀：在工科院校中，由于過分強(qiáng)調(diào)所謂的“實(shí)驗(yàn)技能”、“動手能力”的訓(xùn)練，使得學(xué)生只知道機(jī)械的進(jìn)行儀器的使用調(diào)整、實(shí)驗(yàn)步驟和數(shù)據(jù)的記錄處理，力求得到符合理論的結(jié)果和結(jié)論,而對實(shí)驗(yàn)的理論依據(jù)和實(shí)驗(yàn)所包含的科學(xué)精神知之甚少。物理學(xué)史整合了物理學(xué)科的知識體系,能夠?yàn)榻虒W(xué)提供宏觀、中觀、微觀的背景,將其融入物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,不但能夠克服“知識片斷化”的現(xiàn)象,加深學(xué)生對實(shí)驗(yàn)本身的理解,還可以幫助學(xué)生澄清疑難問題。在工科院校中，將物理學(xué)史引入物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，不但可以優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程，提高工科學(xué)生實(shí)驗(yàn)研究的興趣和主動性，而且可使其通過物理實(shí)驗(yàn)更好的學(xué)習(xí)科學(xué)研究的思想

2、和方法，從而養(yǎng)成實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和勇于創(chuàng)新不畏失敗的精神。關(guān)鍵詞：物理學(xué)史，工科院校，實(shí)驗(yàn)教學(xué)1. 引言物理學(xué)是研究物理現(xiàn)象及其規(guī)律的一門科學(xué), 物理學(xué)史是研究物理學(xué)發(fā)展的過程,描述物理學(xué)發(fā)展的歷史, 包括物理思想、物理概念、物理規(guī)律的發(fā)展過程, 記載和放映了物理學(xué)逐步建設(shè)和完善, 融合了與物理學(xué)有關(guān)的自然科學(xué)、人文科學(xué)、思維科學(xué)等多門科學(xué)的滲透、交叉的綜合學(xué)科。物理學(xué)是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的, 在某種程度上說物理學(xué)史就是物理實(shí)驗(yàn)的發(fā)展史。物理實(shí)驗(yàn)是工科院校中絕大多數(shù)學(xué)生的必修基礎(chǔ)課，它既是學(xué)生系統(tǒng)的接受實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練的開端， 也是培養(yǎng)學(xué)生科研能力和科學(xué)素質(zhì)的重要途徑1。物理學(xué)史不但記述了物理實(shí)驗(yàn)和理

3、論的發(fā)展過程, 而且還描述了物理學(xué)家的思維過程、對待科學(xué)的興趣和態(tài)度以及物理研究方法上的創(chuàng)新和突破。因此,把物理學(xué)史滲透到物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中, 是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理興趣、培養(yǎng)學(xué)生正確的世界觀、人生觀和培養(yǎng)學(xué)生具備科學(xué)素質(zhì)的重要手段之一。對提高教學(xué)質(zhì)量、培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)起著不可替代的作用。2. 物理學(xué)史在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的作用2.1解決實(shí)驗(yàn)課為了“實(shí)驗(yàn)”而實(shí)驗(yàn)的問題在工科院校中，由于過分強(qiáng)調(diào)所謂的“實(shí)驗(yàn)技能”、“動手能力”的訓(xùn)練，使得學(xué)生只知道機(jī)械的進(jìn)行儀器的使用調(diào)整、實(shí)驗(yàn)步驟和數(shù)據(jù)的記錄處理，力求得到符合理論的結(jié)果和結(jié)論, 而對實(shí)驗(yàn)的理論依據(jù)和實(shí)驗(yàn)所包含的科學(xué)精神知之甚少。出現(xiàn)了為“實(shí)驗(yàn)”而實(shí)驗(yàn)，忽視物理

4、思想和方法論的現(xiàn)象。論文大全。實(shí)際上，在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程中，大多數(shù)的實(shí)驗(yàn)都不是孤立的、單純的實(shí)驗(yàn)，它們大都具有豐富、精彩的物理思想，揭示了解決問題的途徑和方法，這些思想和方法已經(jīng)超越了具體實(shí)驗(yàn)而具有普遍的指導(dǎo)意義。而通過實(shí)驗(yàn)掌握這些思想和方法對工科學(xué)生是很有益處的。2.2使課程內(nèi)容系統(tǒng)化，降低學(xué)生學(xué)習(xí)的難度不同于中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)是物理課的附屬，工科院校的物理實(shí)驗(yàn)作為基礎(chǔ)課與大學(xué)物理是相對獨(dú)立的, 可能大學(xué)物理課程還未涉及的內(nèi)容而在物理實(shí)驗(yàn)中卻已經(jīng)要作為實(shí)驗(yàn)的理論依據(jù)了。物理學(xué)史整合了物理學(xué)科的知識體系,能夠?yàn)榻虒W(xué)提供宏觀、中觀、微觀的背景,將其融入物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,不但能夠克服“知識片斷化”的現(xiàn)象,

5、加深學(xué)生對實(shí)驗(yàn)本身的理解,還可以幫助學(xué)生澄清疑難問題。例如，學(xué)生在大學(xué)物理中還沒學(xué)習(xí)到愛因斯坦的光子理論，卻要到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)了。同時，實(shí)驗(yàn)課程的10 多個實(shí)驗(yàn)課題大都獨(dú)立， 彼此間的獨(dú)立性使得學(xué)生學(xué)習(xí)起來感到難度較大。實(shí)際教學(xué)中，如果把這10 多個實(shí)驗(yàn)課題比作是節(jié)點(diǎn)的話， 那么引入物理學(xué)史則可以很好的把這10 多個節(jié)點(diǎn)連成線，構(gòu)成面，提高物理實(shí)驗(yàn)課程的系統(tǒng)連貫性，從而降低學(xué)生學(xué)習(xí)的難度。2.3增強(qiáng)教學(xué)趣味性，激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣和求知欲，鍛煉學(xué)生的科學(xué)思維能力物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，引入物理學(xué)史的內(nèi)容，使學(xué)生通過學(xué)習(xí)物理學(xué)史,認(rèn)識到正是物理實(shí)驗(yàn)的突破和飛躍,才推動了化學(xué)、生物學(xué)、天文學(xué)的發(fā)

6、展和新興交叉學(xué)科的誕生,促進(jìn)了技術(shù)進(jìn)步。使學(xué)生感受到物理實(shí)驗(yàn)充滿了生機(jī)和樂趣,具有實(shí)際應(yīng)用價值和廣闊前景2。在教學(xué)實(shí)際中,結(jié)合物理學(xué)史給學(xué)生展示科學(xué)家在物理實(shí)驗(yàn)中的思想和方法,對學(xué)生進(jìn)行具體的科學(xué)思想和方法教育,以促進(jìn)學(xué)生的實(shí)踐和創(chuàng)新能力培養(yǎng)。物理實(shí)驗(yàn)中建立的許多理想模型、理想過程,運(yùn)用了比較法、放大法、轉(zhuǎn)換法、模擬法、補(bǔ)償法、干涉法等。如邁克爾遜干涉儀實(shí)驗(yàn)中,放入補(bǔ)償玻璃,它的作用是使兩束相干光相遇干涉時不致具有額外的光程差:動態(tài)懸掛法測量工程材料的楊氏模量實(shí)驗(yàn)中采用放大法觀察金屬棒的振動信號;固體線脹系數(shù)的測定實(shí)驗(yàn)中采用光杠桿的方法測量微小量。這些實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)都十分巧妙,可以開拓學(xué)生思路,使學(xué)

7、生深刻體會到運(yùn)用科學(xué)思想和方法去發(fā)現(xiàn)真理的重要性,用獲得的實(shí)驗(yàn)思想和方法去解決實(shí)際問題。論文大全。2.4培養(yǎng)學(xué)生的求實(shí)創(chuàng)新和團(tuán)結(jié)協(xié)作精神在實(shí)驗(yàn)過程中對于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不能隨意捏造,只有尊重事實(shí),才能有所發(fā)現(xiàn),這些對學(xué)生的實(shí)踐能力的提高和全面素質(zhì)的培養(yǎng)都有積極作用。物理學(xué)史表明很多物理成就的取得都是物理學(xué)家團(tuán)結(jié)協(xié)作的結(jié)果,如麥克斯韋和法拉第共同建立了完整的電磁場理論,開普勒結(jié)合第谷等人大量的測量數(shù)據(jù)總結(jié)出后人以他名字命名的三個定律。大學(xué)物理的綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn),更需要學(xué)生像物理學(xué)家一樣,發(fā)揚(yáng)團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神,才能很好地完成實(shí)驗(yàn)。3. 將物理學(xué)史引入物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的方法和途徑由于物理實(shí)驗(yàn)的自身特點(diǎn), 如何有

8、機(jī)地、可行地把物理學(xué)史引入到物理實(shí)驗(yàn)中, 以加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)效果、提高實(shí)踐能力, 是物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)該認(rèn)真探索和實(shí)踐的問題3。首先，根據(jù)不同實(shí)驗(yàn)的具體情況, 適當(dāng)引入物理學(xué)史物理學(xué)史引入物理實(shí)驗(yàn)要取得較好的效果, 必須針對某個具體實(shí)驗(yàn), 分析某個實(shí)驗(yàn)的任務(wù)、重點(diǎn)、難點(diǎn)及易出現(xiàn)的問題, 有針對性地引入, 不可一概而論。要分析實(shí)驗(yàn)內(nèi)容, 看有哪些物理史料可以引入到實(shí)驗(yàn)中。要考慮引入的方式, 是引入物理思想方法還是科學(xué)實(shí)驗(yàn)的精神, 要制定一個切實(shí)可行的方案。其次，通過物理學(xué)史教育加強(qiáng)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué), 結(jié)合實(shí)際采取靈活多樣的形式, 確實(shí)使物理學(xué)史融入到物理實(shí)驗(yàn)中。再次，搜集有關(guān)實(shí)驗(yàn)的物理學(xué)史內(nèi)容, 作為某些實(shí)驗(yàn)的

9、預(yù)習(xí)材料或者課外讀物, 引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)物理學(xué)史,指導(dǎo)自己的實(shí)驗(yàn)。論文大全。我們已經(jīng)把很多有關(guān)的歷史資料、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容等發(fā)布到物理示范中心的網(wǎng)站上, 供同學(xué)們查閱。材料內(nèi)容也多種多樣: 有故事、實(shí)驗(yàn)趣聞甚至音像資料等, 使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程豐富多彩。引入物理學(xué)史既可以系統(tǒng)引入, 也可以靈活引入。對于歷史資料豐富、線索清楚的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容, 可以比較系統(tǒng)的引入物理學(xué)史, 使學(xué)生深刻理解物理思想和物理規(guī)范深層次的東西。像近代物理實(shí)驗(yàn)中的“光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)”、“康普頓效應(yīng)實(shí)驗(yàn)”等。而物理學(xué)史上“量子力學(xué)”的建立曾引發(fā)了一場物理學(xué)革命, 愛因斯坦、普郎克更是物理學(xué)大師, 結(jié)合他們的研究過程講解實(shí)驗(yàn), 更能引人入勝, 使學(xué)生全身心投入到實(shí)驗(yàn)中。對于某些邏輯性強(qiáng)的經(jīng)典實(shí)驗(yàn), 可以結(jié)合嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬒到y(tǒng), 培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維方法。同時可以用物理學(xué)史中的“亮點(diǎn)”調(diào)節(jié)課堂氣氛, 增加學(xué)生的興趣。例如比薩斜塔實(shí)驗(yàn)、電量減半的方法等, 十分的巧妙、有趣。更好的方法是能與前沿科技、物理結(jié)合起來。在進(jìn)行粒子的加速和偏轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)時, 可以結(jié)合電視機(jī)和計(jì)算機(jī)顯示器顯像管的原理進(jìn)行, 從而達(dá)到事半功倍的效果。4. 結(jié)束語在工科院校中，將物理學(xué)史引入物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，不但可以優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程，提高工科學(xué)生實(shí)驗(yàn)研究的興趣和主動性，而且可使其通過物理實(shí)驗(yàn)更好的學(xué)習(xí)科學(xué)研究的思想和方法，從而養(yǎng)成實(shí)事求是的科學(xué)