物理學(xué)史教育功能的再認識

1、物理學(xué)史教育功能的再認識【】物理學(xué)史在幫助學(xué)生感悟科學(xué)方法,提升人文素養(yǎng),培養(yǎng)創(chuàng)新意識等方面有非常重要的價值。在新課標(biāo)理念指導(dǎo)下引入物理學(xué)史教育，讓學(xué)生更多的了解科學(xué)發(fā)展的歷程，并從前人的經(jīng)驗中受到啟發(fā)、教益，是素質(zhì)教育全面發(fā)展觀的基本要求，也是落實新課標(biāo)“三維目標(biāo)”的必然選擇?！尽课锢韺W(xué)史教育功能再認識物理學(xué)史是人類對自然界中各種物理現(xiàn)象的認識史，它研究的是物理學(xué)發(fā)生、發(fā)展的規(guī)律，說明了物理學(xué)中的基本概念、定律和理論體系的醞釀、產(chǎn)生和發(fā)展的辯證過程。它是一座知識財富的寶庫，不僅展示了物理學(xué)理論形成的前因后果、來龍去脈，而且深刻的揭示了物理學(xué)的研究方法；它也是一塊精神財富的寶地，物理學(xué)的發(fā)展極

2、大地改變著人們的自然觀、世界觀，升華了人們對人與自然，人與社會的認識。與此同時，物理學(xué)家在探求真理的過程中展現(xiàn)出的人格魅力，不畏艱險獻身科學(xué)的高尚品格，也給后人增添了無窮的榜樣力量。物理學(xué)不僅以其知識、方法和思想極大的促進了自身的發(fā)展，而且在更廣闊的領(lǐng)域深刻的影響著人類文明的進程，成為人類文化的一部分。在物理教學(xué)中適當(dāng)引入物理學(xué)史教育，讓學(xué)生更多的了解科學(xué)發(fā)展的歷程，并從前人的經(jīng)驗中受到啟發(fā)、教益，從而感悟科學(xué)方法,提升人文素養(yǎng),培養(yǎng)創(chuàng)新意識，是素質(zhì)教育全面第1頁發(fā)展觀的基本要求，也是落實新課標(biāo)“三維目標(biāo)”的必然選擇。一、感悟科學(xué)方法科學(xué)方法是解決科學(xué)問題的手段，讓學(xué)生領(lǐng)悟科學(xué)方法比單純學(xué)到科

3、學(xué)知識收效更大、時效更長。為什么有些學(xué)生往往“一聽就懂，一做就錯”呢，這足以說明他們沒有掌握解決實際問題的科學(xué)方法。掌握科學(xué)方法，能直接促進學(xué)生的能力發(fā)展，促進學(xué)生形成自主學(xué)習(xí)、獨立探索新知識的能力。從這個意義上說，方法比知識更重要。物理學(xué)的發(fā)展史也是一部物理學(xué)方法論的發(fā)展史，物理學(xué)在發(fā)展過程中，不僅產(chǎn)生了寶貴的理論成果，更留給后人值得深思的物理學(xué)的研究方法。物理發(fā)展的歷史證明，每一次重大科學(xué)理論的突破，往往都伴隨著新的科學(xué)方法的誕生，而新的科學(xué)方法又反過來促進物理學(xué)的發(fā)展。力學(xué)是物理學(xué)中發(fā)展最早的一個分支，機械運動是力學(xué)中最直觀、最簡單、也是最便于觀察因而也最早得到研究的一種運動形式。然而，

4、和物理學(xué)的其他部門相比，力學(xué)的研究卻經(jīng)歷了更為漫長的過程。從古希臘時代算起，這個過程幾達二千年之久。只所以會如此漫長，一個很重要的原因就是人類缺乏經(jīng)驗，缺乏正確的科學(xué)研究方法，因而也就難以得出正確的科學(xué)結(jié)論。亞里士多德是古希臘時代人類歷史上少數(shù)百科全書式的大哲學(xué)家,而且是通過觀察自然,運用形而上第2頁學(xué)的哲學(xué)思想方法試圖解釋自然,奠定物理學(xué)思想萌芽的人。然而，由于歷史的局限，亞里士多德對自然的研究僅僅停留在“觀察”和“思辯”的層面上，致使像“力是維持物體物運動的原因，重的物體下落得快，輕的物體下落得慢”等錯誤長期統(tǒng)治著人們的思想。但是,伽利略沒有僅僅停留在邏輯思辯上,而是繼續(xù)做了斜面實驗。他發(fā)

5、現(xiàn),落體的速度越來越快,是一種勻加速運動,而且加速度與重量無關(guān)；他還發(fā)現(xiàn),斜面越陡,加速度越大,斜面越平,則加速度越小，在極限情況下,斜面垂直,相當(dāng)于自由下落,不同物體的加速度是一樣的。當(dāng)斜面完全水平時,加速度為零,這時,一個運動著的物體就應(yīng)該是沿直線永遠運動下去。斜面實驗表明,物體運動的保持并不需要外力,需要外力的是物體運動的改變。伽俐略最終用“理想實驗”由斜面的情形推到自由落體和水平運動的情形。伽俐略邏輯推理與實驗驗證相結(jié)合的思維方式，為后人找到了研究物理的正確科學(xué)方法。從此，“一門博大精深的科學(xué)已經(jīng)出現(xiàn)”（伽俐略語），物理從此從哲學(xué)中分離出來并得以迅速發(fā)展?？v觀物理學(xué)三百余年的發(fā)展史，可

6、以看出，實驗在檢驗已知理論，探索未知規(guī)律等方面起到了不可替代的作用。早在1687年，牛頓在其出版的自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理一書中就已經(jīng)正式提出了萬有引力定律，可直到一百多年后的1798年，英國科學(xué)家卡文笛許利用扭稱這一巧妙的第3頁實驗裝置測出引力常數(shù)后，萬有引力定律才得以全面的展示在世人面前；麥克斯韋對電磁波理論進行了長達十年的研究，并以一組簡潔的數(shù)學(xué)方程把電磁波理論概括得十分優(yōu)美對稱，但當(dāng)年卻難以令人信服，直到二十多年后他預(yù)言的電磁波被赫茲的實驗所證實，他的學(xué)說才成為舉世公認的電磁理論基礎(chǔ)；1905年，愛因斯坦用光電子假說總結(jié)了光的微粒說和波動說之間長期的爭論，能很好的解釋光電效應(yīng)的實驗結(jié)果，但是

7、直到1916年，當(dāng)密立根以其嚴(yán)密的實驗全面地證實了愛因斯坦的光電方程后，光的粒子性才被人們所接受可以說：實驗，只有實驗，才是物理學(xué)的基礎(chǔ)。將物理學(xué)史引入課堂，不僅能使學(xué)生有身臨其境之感，而且能領(lǐng)略前輩大師的研究方法，得其精髓，有所借鑒。二、提升人文素養(yǎng)科學(xué)文化是求真求實，人文文化是求善求美。兩者盡管形成的背景、關(guān)注的對象以及涵蓋的內(nèi)容不同，但在深層價值取向上，則是相通、互補的，共同的目標(biāo)就是指向真善美的理想境界?？茖W(xué)與文化在“塔頂”匯合，如果我們不能認識到自然科學(xué)中的人文價值，那只是因為我們站得不夠高，事實上，物理的發(fā)展總有著廣闊而深刻的人文背景。哥白尼之所以能夠在1543年出版天體運行論，迫

8、使托勒密的地心說行將就木，與哪個時代的文藝復(fù)興，教會權(quán)威受到全面沖擊第4頁的文化大背景有著深刻的聯(lián)系。沒有科學(xué)精神的人文文化和沒有人文精神的科學(xué)文化都是殘缺和扭曲的。從三維課程目標(biāo)來看，教育不僅是知識和方法的傳遞，更是心靈的喚醒。所以，傳播科學(xué)文化是物理課程必不可少的責(zé)任。物理學(xué)史是一部人文史，物理學(xué)家們在從事科學(xué)活動的過程中，不僅揭示了自然界基本運動形式的諸多真理，同時也為后人樹立了一座座道德豐碑?？茖W(xué)家們在探索自然的過程中展現(xiàn)出的人格魅力、人文素養(yǎng)，對科學(xué)事業(yè)的執(zhí)著追求精神，都會使學(xué)生的情感升華，對引導(dǎo)學(xué)生確立正確的人生觀和價值觀，實現(xiàn)人格的完美化具有積極的促進作用。牛頓是經(jīng)典物理的奠基人

9、，但他卻謙稱自己“站在巨人的肩膀上”；居里夫婦是鐳元素的發(fā)現(xiàn)者，然而他們卻沒有居功自傲，“鐳只是一種元素，它屬于世界所有，科學(xué)應(yīng)當(dāng)為大眾服務(wù)，它應(yīng)當(dāng)屬于全人類?！彼f過的這句話一定會給學(xué)生留下深刻的印象。物理學(xué)史也是一部美學(xué)史，對稱、和諧、統(tǒng)一等美學(xué)要素在物理學(xué)的發(fā)展中起著非常重要的文化導(dǎo)向作用。當(dāng)先人們對天體的運動還充滿著神秘與未知時，卻能直觀的感受到其運動軌道應(yīng)該是圓周，因為“圓是美的”。物理之美是直觀的，比如彩虹是極美的表面現(xiàn)象，人人都可以看到；物理之美也是深刻的，電荷之間的引力與物體之間的萬有引力都遵循平第5頁方反比率,電子繞核運動的模型和星體之間的模型相仿等等無一不顯示著物理學(xué)深刻的

10、統(tǒng)一美。電磁學(xué)理論的建立再一次深刻揭示著物理知識之間深刻的統(tǒng)一美。公元前6、7世紀(jì)先人們就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了磁石吸鐵、磁石指南、摩擦生電等電磁現(xiàn)象，但早期的電學(xué)和磁學(xué)是彼此獨立、互相隔絕的，直到1820年奧斯特發(fā)現(xiàn)電流的磁效應(yīng)，這種現(xiàn)象才有了突破。英國物理學(xué)家法拉第對電磁學(xué)的貢獻尤為突出，和奧斯特一樣，他堅信“自然界各種基本力之間是轉(zhuǎn)化、統(tǒng)一的”哲學(xué)觀點，在長達十年堅持不懈的努力下，終于在1831年發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，完美的證實了電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象的統(tǒng)一性，實現(xiàn)了物理學(xué)史上第二次大綜合。讓學(xué)生“品嘗”物理之美是提升人文素養(yǎng)的重要課程資源，可以毫不夸張地說，物理美是啟迪思想并使思想變得明晰的源泉之一。物理學(xué)

11、史同時也是一部人與自然，人與社會的對話史。人類從對自然的膜拜,到對自然規(guī)律的認識；從對自然的征服、掠奪,再到重新反思,無疑具有深刻的人文內(nèi)涵。在科學(xué)發(fā)展的過程中，每一次物理學(xué)理論的突破都對人類社會進步和生產(chǎn)力發(fā)展產(chǎn)生了震撼人心的沖擊和推動，但科學(xué)技術(shù)卻具有“雙刃劍”功能，物理學(xué)的發(fā)展在促進人類文明的同時，卻也產(chǎn)生了諸如能源、資源、生態(tài)、環(huán)境等關(guān)系社會可持續(xù)發(fā)第6頁展的問題。內(nèi)燃機的發(fā)明，極大的提高了勞動生產(chǎn)效率，卻也帶來了嚴(yán)重的大氣污染；愛因斯坦的質(zhì)能方程為我們打開了利用核能的大門，但也直接導(dǎo)致了能夠毀滅人類的核武器研制成功，能否和平利用核能，目前正是擺在人類面前的嚴(yán)峻課題。物理課的學(xué)習(xí)應(yīng)該是

12、在學(xué)習(xí)物理內(nèi)容的同時關(guān)注物理與人類社會的關(guān)系，了解科學(xué)的文化價值。教學(xué)中關(guān)于自然、人和生命的教育，可以使學(xué)生懂得情感，懂得愛和關(guān)懷，從而達到提高學(xué)生人文素養(yǎng)的目的。物理學(xué)是一門與自然、生活、技術(shù)進步和社會發(fā)展有著最廣泛聯(lián)系的科學(xué)。它可以揭開大千世界的奧秘，使學(xué)生志向高遠，憧憬未來，本應(yīng)該是學(xué)生最為鐘情的一門課程。然而，有時它竟成為學(xué)生最為頭疼和恐懼的課程。這不能不說是單一課程目標(biāo)與僵化教學(xué)模式的一個苦果，我們有理由相信，充分重視物理課程中的人文素養(yǎng)資源，堅持三維課程目標(biāo)，就一定能夠煥發(fā)物理課程的魅力。三、培養(yǎng)創(chuàng)新意識物理學(xué)的發(fā)展史本身就是懷疑、批判、求真、創(chuàng)新的發(fā)展史。通過物理學(xué)史的教學(xué)展現(xiàn)物

13、理學(xué)發(fā)展的歷程,展現(xiàn)在這個歷程中,物理學(xué)家們對真理的追求,不同理論觀點的沖突、紛爭與批判,有助于培養(yǎng)學(xué)生的懷疑和批判精神。而懷疑和批判精神對于科學(xué)發(fā)展是不可或缺的，是創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力第7頁的重要特征。從亞里士多德“力是維持物體運動的原因”到牛頓“慣性是物體的根本屬性”；從牛頓的“絕對時空觀”到愛因斯坦的“廣義相對論”；從熱質(zhì)說到能量說；從光的微粒說、波動說到波粒二象性和光子說,物理學(xué)史展現(xiàn)的知識是一種動態(tài)的、變化的知識,呈現(xiàn)出人類對物理現(xiàn)象的認識不斷深化的過程。這種過程既突顯了科學(xué)家們不迷信權(quán)威,不迷信書本,敢于懷疑的創(chuàng)新精神，同時也隱喻著人類對自然的認識是無止境的,從而深刻的促進著人們的思

14、想解放。19世紀(jì)末，物理學(xué)已經(jīng)有了相當(dāng)?shù)陌l(fā)展，幾個主要部門力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)以及光學(xué)，都已經(jīng)建立了完整的理論體系，在應(yīng)用上也取得了巨大的成果。這時一部分物理學(xué)家認為，物理學(xué)已經(jīng)發(fā)展到頂，偉大的發(fā)現(xiàn)不會再有了，以后的任務(wù)無非是在細節(jié)上作些補充和修正，使常數(shù)測得更精確而已。然而，也正是這個時候，倫琴發(fā)現(xiàn)了X射線，并導(dǎo)致了電子的發(fā)現(xiàn)。X射線一旦發(fā)現(xiàn)，立即取得了廣泛的應(yīng)用，迅速打破了物理學(xué)界沉悶的空氣，極大的促進著人們思想的解放，帶來了一場深刻的物理學(xué)革命，把人們的注意力引向更深入、更廣闊的天地，從而揭開了現(xiàn)代物理學(xué)革命的序幕。物理課程不應(yīng)該把人類認識自然的歷史擦去，不能被公式和邏輯的面紗掩蓋。把動態(tài)的、進化的物理學(xué)理論異化為機械第8頁的公式、定律，繁、難、偏、舊的習(xí)題呈現(xiàn)給學(xué)生，在傳統(tǒng)教學(xué)中是司空見慣的。其結(jié)果必將使學(xué)生對原本不斷深化的物理學(xué)理論教條化、神圣化，不自覺地剝奪了學(xué)生的懷疑精神、批判精神，喪失培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的極好機會，模糊了物理學(xué)習(xí)的最終目的。結(jié)束語：現(xiàn)有的物理知識，都是人類與物理世界的長期對話中，經(jīng)過無數(shù)的曲折與反復(fù)，進行抽象概括而獲得的。只有考察物理學(xué)的過去，才能理解它的現(xiàn)狀，把握它的未來，對物理學(xué)史相關(guān)知識的探究，必將潛移默化地提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和人文素養(yǎng)，對學(xué)生的全面發(fā)展起到積極的促進作用