巧用物理學(xué)史設(shè)置物理情境

1、  巧用物理學(xué)史設(shè)置物理情境   巧用物理學(xué)史設(shè)置物理情境物理學(xué)史是人類對(duì)自然界各種物理現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)史，它揭示了物理學(xué)發(fā)展的規(guī)律及其內(nèi)在邏輯性，集中體現(xiàn)了人類探索和逐步認(rèn)識(shí)物理世界的歷程。學(xué)生的認(rèn)識(shí)過(guò)程與人類認(rèn)識(shí)的歷史發(fā)展過(guò)程有著許多相似之處，因此，在物理教學(xué)中正確而恰當(dāng)?shù)剡\(yùn)用物理學(xué)史，介紹物理史實(shí)，不僅使學(xué)生從歷史的素材中，透視物理知識(shí)發(fā)現(xiàn)和發(fā)展的來(lái)龍去脈，認(rèn)識(shí)物理學(xué)家的科學(xué)方法和科學(xué)思維特點(diǎn)，加深對(duì)物理知識(shí)的理解，而且可以從中得到教益，受到啟示，提高自身的科學(xué)素養(yǎng)。在物理教學(xué)中貫穿物理學(xué)史的教育，對(duì)培養(yǎng)創(chuàng)造性人才有著重要作用。一、向?qū)W生介紹物理學(xué)史知識(shí)

2、的必要性學(xué)習(xí)一門學(xué)科首先要弄清楚這是一門怎樣的學(xué)科。物理學(xué)的本質(zhì)特征是什么? 當(dāng)今物理學(xué)究竟發(fā)展到了哪個(gè)階段?在科學(xué)中的地位如何?與其他學(xué)科有什么聯(lián)系?這些問(wèn)題大都不被學(xué)生了解。在教學(xué)中, 物理學(xué)史的滲入可以使學(xué)生初步了解物理學(xué)產(chǎn)生與發(fā)展的過(guò)程, 體會(huì)物理學(xué)對(duì)人類文明發(fā)展的作用, 從而對(duì)物理有一個(gè)較為全面的認(rèn)識(shí)：它既是一門科學(xué), 更是一種文化。物理學(xué)是研究物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的一般規(guī)律和物質(zhì)基本結(jié)構(gòu)的科學(xué)。它研究的運(yùn)動(dòng)普遍存在于其它高級(jí)的復(fù)雜的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)形態(tài)之中, 因而物理學(xué)是其他自然科學(xué)的重要基礎(chǔ), 對(duì)整個(gè)科學(xué)系統(tǒng)產(chǎn)生著深刻地影響。介紹必要的物理學(xué)史知識(shí)可以使學(xué)生在平時(shí)的學(xué)習(xí)中對(duì)所學(xué)問(wèn)題的背景產(chǎn)生更加深入

3、的理解, 認(rèn)識(shí)到物理絕不是孤立的, 它與其他很多學(xué)科都關(guān)系密切，物理學(xué)的知識(shí)及研究方法滲透到各個(gè)科學(xué)領(lǐng)域，許多領(lǐng)域內(nèi)的學(xué)生都發(fā)現(xiàn)自己正在學(xué)習(xí)物理學(xué)，這是因?yàn)樗谒械默F(xiàn)象中起著基本的作用。比如：物理學(xué)與數(shù)學(xué)關(guān)系密切，源遠(yuǎn)流長(zhǎng)，歷史上有許多著名科學(xué)家如牛頓，萊布尼茨，帕斯卡，高斯等對(duì)這兩門學(xué)科都作出重要的貢獻(xiàn)。牛頓為解決運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，創(chuàng)立了和物理概念直接聯(lián)系的數(shù)學(xué)理論微積分，順利地處理了一些具體問(wèn)題，如切線問(wèn)題、求積問(wèn)題、瞬時(shí)速度問(wèn)題以及函數(shù)的極大和極小值問(wèn)題等。物理學(xué)與化學(xué)本來(lái)就是唇齒相依、息息相關(guān)的，有人說(shuō)，化學(xué)是分子、原子水平上的物理學(xué)；生物學(xué)是大分子集團(tuán)的物理學(xué)，物理在生命科學(xué)中也具有廣闊的

4、應(yīng)用前景。在物理學(xué)研究中形成的基本概念和理論，基本實(shí)驗(yàn)方法和精密測(cè)試技術(shù)，已經(jīng)越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于其他學(xué)科，進(jìn)而極大地豐富了人類對(duì)物質(zhì)世界的認(rèn)識(shí)，極大地推動(dòng)了科學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新和革命，極大地促進(jìn)了物質(zhì)生產(chǎn)的繁榮與人類文明的進(jìn)步。課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)物理教學(xué)需要講授的物理學(xué)史內(nèi)容給出了明確的要求，新教材的編排為落實(shí)這一理念也做出了相當(dāng)努力，在物理學(xué)家生平、物理學(xué)研究方法、物理學(xué)實(shí)驗(yàn)等方面都有相應(yīng)的介紹，相應(yīng)的圖片資料，文字信息和閱讀鏈接都做得很到位。當(dāng)然課程標(biāo)準(zhǔn)新理念的具體落實(shí)，以及教材的實(shí)際操作，關(guān)鍵在于一線教師。如何引導(dǎo)學(xué)生去查閱資料，利用豐富的圖文資料展開(kāi)學(xué)習(xí)，教師的組織和引導(dǎo)不可或缺。從物理教學(xué)的角度上

5、看，物理學(xué)史和物理教學(xué)方法不是物理課堂教學(xué)中可有可無(wú)的附屬物和裝飾品，而是物理教學(xué)中必不可少的部分。人們常說(shuō)，在物理教學(xué)中講物理理論，給學(xué)生以知識(shí)；講物理學(xué)史，給學(xué)生以精神和智慧，二者不可偏廢。二、如何在物理課堂教學(xué)中滲透物理學(xué)史知識(shí)興趣是最好的老師，要想學(xué)生學(xué)好物理，首先要讓他們對(duì)物理學(xué)感興趣。物理學(xué)史中有許多有趣、有用的史料可以使學(xué)生充分認(rèn)識(shí)到物理學(xué)是一門充滿生機(jī)的學(xué)科，可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，并逐步引導(dǎo)學(xué)生由興趣轉(zhuǎn)化為志趣，從而形成學(xué)生的物理學(xué)科情感。例如在講解“實(shí)驗(yàn)：用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度”時(shí)，很多學(xué)生并不理解打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的作用，不能理解交流電源的頻率50赫茲與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)周期間的聯(lián)系

6、，教師如果能結(jié)合人類計(jì)時(shí)技術(shù)的發(fā)展史，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種精密計(jì)時(shí)儀器，就能幫助學(xué)生進(jìn)一步理解本實(shí)驗(yàn)的原理及其意義。我在授課時(shí)，先給學(xué)生介紹了人類使用技術(shù)工具的歷史和當(dāng)前計(jì)時(shí)工具的發(fā)展?fàn)顩r，其中很多內(nèi)容都是學(xué)生以前所不知的，因而引起學(xué)生極大興趣。例如：公元前20000年，史前人以在木棍和骨頭上刻標(biāo)記的方式來(lái)計(jì)時(shí)；公元400年，中國(guó)發(fā)展了機(jī)械漏刻；公元1350年，德國(guó)鐘表匠發(fā)明第一個(gè)機(jī)械鬧鐘；公元1700年，時(shí)鐘上除時(shí)針外又加上了分針；公元1800年，計(jì)時(shí)精確度到1100秒；公元1949年，發(fā)明第一臺(tái)原子鐘；公元1970年，計(jì)時(shí)精確到微微秒；公元1998年，建立超冷銫原子鐘，比微微秒又要

7、精確10萬(wàn)倍。 學(xué)生聽(tīng)了我的介紹后，對(duì)人類計(jì)時(shí)的歷史有了一定的了解，知道了各類計(jì)時(shí)工具及其精確度，提高了學(xué)習(xí)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的興趣，為下一步的教學(xué)工作帶來(lái)極大的便利。在講授“伽利略對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的研究”時(shí)，我先讓學(xué)生查閱資料，全面了解亞里士多德和伽利略的生平以及對(duì)科學(xué)發(fā)展的貢獻(xiàn)。亞里士多德是古希臘最偉大的、百科全書(shū)式的科學(xué)家，亞里士多德對(duì)世界的貢獻(xiàn)無(wú)人可比。不幸的是亞里士多德的物理理論有嚴(yán)重的局限性，他認(rèn)為數(shù)學(xué)對(duì)描述地面現(xiàn)象沒(méi)有什么價(jià)值，另外，他強(qiáng)調(diào)直接的，定性的觀察是形成理論的根據(jù)。簡(jiǎn)單的定性觀察使亞里士多德在生物研究中取得了很大的成就。但是，事實(shí)表明，只是認(rèn)識(shí)到數(shù)學(xué)推導(dǎo)和精細(xì)測(cè)量的價(jià)值之后，物理

8、學(xué)才真正得到發(fā)展。伽利略的成功之處在于他對(duì)物理規(guī)律的論證非常嚴(yán)格，他創(chuàng)立了對(duì)物理理象進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究并把實(shí)驗(yàn)的方法與數(shù)學(xué)方法、邏輯論證相結(jié)合的科學(xué)研究方法。此外，伽利略還創(chuàng)立了理想實(shí)驗(yàn)法，他設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)雖是想象中的，但卻是建立在可靠的事實(shí)的基礎(chǔ)上。把研究的事物理想化，就可以更加突出事物的主要特征，化繁為簡(jiǎn)，容易于認(rèn)識(shí)其規(guī)律。伽利略的這一自然科學(xué)新方法，有力地促進(jìn)物理學(xué)的發(fā)展，他因此被譽(yù)為是“經(jīng)典物理學(xué)的奠基人”。我讓學(xué)生查閱資料，了解伽利略是如何用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證自己的猜想，在實(shí)驗(yàn)中遇到了哪些困難，又是如何解決的。學(xué)生接到任務(wù)后，都很感興趣，分別行動(dòng)，查閱了資料，并創(chuàng)造性地排演了一部科學(xué)小品，讓同學(xué)們?cè)趭蕵?lè)

9、中學(xué)到了物理學(xué)史知識(shí)，領(lǐng)會(huì)了物理學(xué)發(fā)展的艱難和伽利略的過(guò)人之處，提升了自身的科學(xué)素養(yǎng)。物理學(xué)史能告訴我們物理學(xué)思想的邏輯行程和歷史行程, 它的滲入不僅有助于學(xué)生了解各概念、定理、定律的來(lái)龍去脈, 而且有助于學(xué)生逐步掌握正確的科學(xué)思維方法,造就一個(gè)強(qiáng)大的頭腦。例如，在教學(xué)“牛頓第一定律”時(shí)，從古希臘的亞里士多德，到伽利略、牛頓, 循著偉人的研究歷程學(xué)習(xí)，從而加深學(xué)生對(duì)力和運(yùn)動(dòng)關(guān)系的理解；在教學(xué)“電磁感應(yīng)”的時(shí)候，以?shī)W斯特發(fā)現(xiàn)電流的磁效應(yīng)為線索，向?qū)W生介紹人類對(duì)磁以及電和磁關(guān)系的認(rèn)識(shí)過(guò)程。通過(guò)講解安培、法拉弟、愣次和麥克斯韋等人在揭示電磁關(guān)系工作中的艱辛努力和所取得的成果， 使學(xué)生在有了對(duì)電磁發(fā)展

10、總體認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，加深對(duì)教材的理解和對(duì)左、右手定則、法拉弟電磁感應(yīng)定律、愣次定律等關(guān)鍵點(diǎn)的把握。物理學(xué)史知識(shí)的滲入可以引導(dǎo)學(xué)生不單純地接受教師傳授的知識(shí), 而是形成一種探索與研究的習(xí)慣, 對(duì)任何知識(shí)細(xì)節(jié)自覺(jué)地追根朔源，凡事都問(wèn)個(gè)為什么，去發(fā)現(xiàn)和認(rèn)識(shí)在一個(gè)問(wèn)題從產(chǎn)生到解決的過(guò)程中，真正創(chuàng)造了些什么，應(yīng)用了那些科學(xué)方法，從而可以在這種不斷學(xué)習(xí)，不斷探索，不斷研究的過(guò)程中學(xué)會(huì)物理科學(xué)思維方法?？茖W(xué)精神作為科學(xué)教育的重要方面，愈來(lái)愈受到人們的重視，這不僅是因?yàn)樗c科學(xué)知識(shí)、方法、技能與能力有著密切的關(guān)系，具有獨(dú)特的教育價(jià)值。如在原子物理教學(xué)中，介紹一些著名科學(xué)家的故事：居里夫婦在極其簡(jiǎn)陋的條件下，從幾

11、噸礦渣中找到了幾克鐳；在散射實(shí)驗(yàn)中，盧瑟福和他的學(xué)生共記下了十萬(wàn)次以上的閃光，終于發(fā)現(xiàn)了個(gè)別被金原子核彈回的粒子，并以嚴(yán)密的論證提出了原子的核式結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō)等。這些優(yōu)秀事例，都體現(xiàn)了科學(xué)研究的艱辛和科學(xué)之美?，F(xiàn)在許多中學(xué)生生活條http:/www.lwlm.com件優(yōu)越，幾乎沒(méi)有受過(guò)什么挫折，不懂得美好生活和科技成果的來(lái)之不易。面對(duì)這樣的學(xué)生，教師在物理學(xué)史中可以找到很多正面素材加以教育。如焦耳為了探索“熱”與“功”之間的數(shù)量關(guān)系，在1840年到1879年間，做了幾百次實(shí)驗(yàn)，才測(cè)出了精確的熱功當(dāng)量值。法拉第為了找到“磁生電”的方法，整整花了十年時(shí)間。教師要通過(guò)教育使學(xué)生充分認(rèn)識(shí)到：人對(duì)自然規(guī)律的認(rèn)識(shí)是一個(gè)迂回曲折的過(guò)程，是一代又一代的科學(xué)家經(jīng)過(guò)精心觀察、實(shí)驗(yàn)和復(fù)雜、艱巨的創(chuàng)造性勞動(dòng)，付出了巨大的代價(jià)才取得的，一項(xiàng)科學(xué)成就的取得不是一蹴而就的。物理教學(xué)中一定要重視培養(yǎng)運(yùn)用科學(xué)方法解決物理問(wèn)題的能力。著名科學(xué)家巴甫洛夫曾