新課程背景下對物理學(xué)史的教育功能的思考

摘要：在當(dāng)前新課程背景下，“物理學(xué)史”的教育功能如何才能準(zhǔn)確反映新的課程理念？如何才能較為貼切地符合新課程標(biāo)準(zhǔn)的要求？本文主要是結(jié)合新課程理念來闡述一下對物理學(xué)史教育功能的一些思考。

關(guān)鍵詞：新課程；物理學(xué)史；教育功能；科學(xué)精神；科學(xué)方法；質(zhì)疑；批判精神；創(chuàng)新能力；嘗試科學(xué)探究；人文精神

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1003-6148(2008)11(S)-0023-3

在物理教學(xué)中結(jié)合物理學(xué)史的教育是國內(nèi)、外物理教育工作者所共同關(guān)注的問題。在當(dāng)前新課程背景下， “物理學(xué)史”教育功能如何才能準(zhǔn)確反映新的課程理念？如何才能較為貼切地符合新課程標(biāo)準(zhǔn)的要求？這是我們作為一線教師值得思考的問題。在這里，談?wù)勎覍π抡n程背景下物理學(xué)史的教育功能的一些思考。

1 利用“物理學(xué)史”，重現(xiàn)物理概念、原理、定律的建立過程，對學(xué)生進(jìn)行科學(xué)方法的熏陶和科學(xué)精神的培養(yǎng)，而不僅限于知識的傳承。

新課程理念下，教師不僅僅是關(guān)心物理知識和技能的傳授，更重要的是關(guān)注在傳播知識的過程中， 對學(xué)生進(jìn)行科學(xué)方法的熏陶和科學(xué)精神的培養(yǎng)。通過重現(xiàn)物理概念、原理、定律的建立歷史過程，不但加深學(xué)生對知識的理解， 同時還培養(yǎng)學(xué)生勇于探索、獻(xiàn)身科學(xué)的精神、 腳踏實(shí)地的學(xué)風(fēng)，更讓學(xué)生感知科學(xué)知識形成過程中所用到的科學(xué)方法。他們在此過程中學(xué)到的科學(xué)方法，對于今后從事任何研究和工作，對于解決和處理各種問題，都是很有用的，是終生受益的。例如，講“自由落體運(yùn)動時”，介紹伽利略用“歸謬法”駁斥亞里士多德關(guān)于“重的物體比輕的物體落得更快”的錯誤觀點(diǎn)，再利用“紙幣、硬幣”的實(shí)驗(yàn)（再現(xiàn)比薩斜塔實(shí)驗(yàn)）驗(yàn)證結(jié)論并得出產(chǎn)生輕重物體不同時著地的原因。庫侖從牛頓的萬有引力定律中得到啟發(fā)，把電荷之間的作用力類比物體間的萬有引力，推論電場力也象萬有引力一樣服從平方反比定律，從而發(fā)現(xiàn)了庫侖定律。

2 利用“物理學(xué)史”培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)疑、批判精神和創(chuàng)新能力。

高中物理新課程總目標(biāo)明確強(qiáng)調(diào)了對學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和學(xué)生解決問題能力的培養(yǎng)，要培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和解決問題的能力就要培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考和獨(dú)立判斷的能力，這就需要我們的學(xué)生具有懷疑精神和批判精神。在物理學(xué)習(xí)的過程中，許多學(xué)生把課本的概念、公式、定理、定律當(dāng)成真理，搞不清它們的來龍去脈，也不知為什么這樣，更不敢質(zhì)疑。教師們的“填鴨式”的教學(xué)也在一定程度上抹殺了學(xué)生的質(zhì)疑和批判精神，抑制了學(xué)生的科學(xué)精神和創(chuàng)新能力。

物理學(xué)史上大量的事例表明，不囿于傳統(tǒng)理論和傳統(tǒng)觀念，不迷信權(quán)威和書本，是科學(xué)創(chuàng)新的思想前提，是科學(xué)前進(jìn)的動力。伽利略對亞里士多德的質(zhì)疑、批判，并通過自己的邏輯推理和著名的理想實(shí)驗(yàn)得出推論：一個運(yùn)動的物體，假如有了某種速度以后，只要沒有增加或減小速度的外部原因，便會始終保持這一速度。（《兩種新科學(xué)的對話》）。普朗克否定了傳統(tǒng)的能量連續(xù)的觀點(diǎn)，得出了量子理論。人們對原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識，首先是湯姆生提出了棗糕模型，在此基礎(chǔ)上湯姆生的學(xué)生盧瑟福依據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，盧瑟福的學(xué)生玻爾把量子理論運(yùn)用到原子系統(tǒng)上，建立了玻爾原子模型，這樣使人們對原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識由錯誤到正確并不斷加以完善，三代物理學(xué)家對原子結(jié)構(gòu)的研究都是在承襲前人的理論的基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新，從而使得原子物理學(xué)飛速發(fā)展。在物理教學(xué)中，滲透這些物理學(xué)家質(zhì)疑、批判、創(chuàng)新的物理學(xué)史，對于培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)疑、批判精神和創(chuàng)新能力是大有裨益的。

3 利用“物理學(xué)史”激發(fā)學(xué)生嘗試科學(xué)探究的興趣。

科學(xué)的本質(zhì)就是探究，物理學(xué)發(fā)展的歷史就是物理學(xué)的探究的歷史?！缎抡n程標(biāo)準(zhǔn)中》把“科學(xué)探究及物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰σ蟆?、“共同必修模塊”、“選修模塊”并列作為內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)的三大部分，由此可見科學(xué)探究在高中物理課程中占有非常重要的地位。它是一種學(xué)習(xí)方式，是學(xué)習(xí)目標(biāo)，也是物理課中的重要的學(xué)習(xí)內(nèi)容。英國學(xué)者貝爾納就指出“如果學(xué)生不能以某種方式親自參加科學(xué)發(fā)現(xiàn)的過程，就絕對無法使他充分了解現(xiàn)有科學(xué)知識的全貌。”我們知道，完整的科學(xué)探究包含七個要素，學(xué)生要進(jìn)行一個科學(xué)探究，需要學(xué)生在課內(nèi)、課外花大量的時間。對一些基礎(chǔ)較差的學(xué)生來說，特別難以適應(yīng)。利用“物理學(xué)史”，重現(xiàn)物理學(xué)的探究過程，讓學(xué)生去感悟科學(xué)探究的艱辛和樂趣，體驗(yàn)科學(xué)探究過程的喜、怒、哀、樂，脫掉科學(xué)探究的神秘外衣，從而激發(fā)學(xué)生嘗試科學(xué)探究的興趣。

案例 在講到“法拉第電磁感應(yīng)現(xiàn)象”時，我們可以引導(dǎo)學(xué)生沿著物理學(xué)家的足跡進(jìn)行探究式的教學(xué)。

首先，介紹當(dāng)時的歷史背景。奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)：只要有電流就會有磁場，不管這種電流是恒定的還是變化的。受此啟發(fā)，法拉第也期望有磁場就會有電流。他因?yàn)闆]有料到電與磁之間的聯(lián)系的某種非對稱性而失敗了許多次，為此整整奮斗了十年。然后，通過幾個重要的實(shí)驗(yàn)重現(xiàn)法拉第的十年探索過程。

實(shí)驗(yàn)1 1824年，法拉第把導(dǎo)線繞在磁鐵上并與電流計(jì)組成閉合電路。是否有電流產(chǎn)生？

實(shí)驗(yàn)2 1825年，法拉第將含有電流計(jì)的閉合回路放在另一通電回路中，是否有電流產(chǎn)生？

結(jié)果兩個實(shí)驗(yàn)都沒有電流產(chǎn)生。

法拉第還做了大量的實(shí)驗(yàn)都沒有達(dá)到法拉第期望的結(jié)果。但這沒有動搖他堅(jiān)定的信念，他經(jīng)過十年的不懈努力，經(jīng)歷了許多失敗后終于獲得了成功。

實(shí)驗(yàn)3 1831年法拉第在軟磁鐵的兩邊繞上了兩組線圈。

如圖實(shí)驗(yàn)3所示，當(dāng)他把開關(guān)接通、斷開時，發(fā)現(xiàn)電流計(jì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)。

實(shí)驗(yàn)4 如圖4所示，1831年法拉第把導(dǎo)線繞在紙做的空心圓筒上并與電流計(jì)組成閉合電路。然后用永久磁鐵棒迅速插入或拔出，發(fā)現(xiàn)電流計(jì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)。

讓學(xué)生做上面4個實(shí)驗(yàn)，最后引導(dǎo)學(xué)生歸納產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件。

4 利用“物理學(xué)史”培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)精神的同時培養(yǎng)學(xué)生的人文精神。

在《新課程標(biāo)準(zhǔn)》中提出：注重物理學(xué)與日常生活、社會科學(xué)以及人文科學(xué)的融合，讓學(xué)生切身體驗(yàn)物理學(xué)與社會的相互作用以及物理學(xué)對人類文明的影響。在我們以往的科學(xué)教育中，對科學(xué)文化的人文價值幾近漠視，很多人認(rèn)為科學(xué)文化教育主要是理性和邏輯，不具備人文因素，這是一個長期的、普通的誤解，也造成了許多理科受教育者的人文素養(yǎng)的缺失。其實(shí)科學(xué)是人為的和為人的活動，因而必然蘊(yùn)含著人格力量和人文關(guān)懷。我們知道物理發(fā)展史就是一部完整的物理奮斗史，作為一線的物理教師，通過物理學(xué)史的教學(xué)，使學(xué)生受到科學(xué)和人文相結(jié)合的教育，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中在情感態(tài)度與價值觀等方面得到熏陶，培養(yǎng)學(xué)生健全的人格，也使學(xué)生對科學(xué)的本質(zhì)、功能、性質(zhì)等對社會的影響，有更深刻的理解。例如，在講到“天體究竟做什么運(yùn)動？”時，介紹人類對天體運(yùn)動的認(rèn)識歷史：從“地心說——日心說——圓周運(yùn)動——與事實(shí)矛盾——橢圓運(yùn)動——開普勒對行星運(yùn)動規(guī)律的描述”所經(jīng)歷的漫長而曲折的歷史過程。人們根據(jù)“地心說”的理論制定了歷法，用以指導(dǎo)人們狩獵、捕魚和安排農(nóng)業(yè)生產(chǎn)；繪制星象圖，用以指導(dǎo)人們航海和旅行；安排宗教活動，在政治領(lǐng)域統(tǒng)治人們的思想。在介紹“日心說”時，可以介紹當(dāng)時的社會文化背景：在此前一個世紀(jì)，文藝復(fù)興運(yùn)動已在意大利萌芽并擴(kuò)展到全歐洲；馬丁.路德向教會的權(quán)威發(fā)起了正面的沖擊;哥倫布完成了劃時代的遠(yuǎn)航……這一系列事件及其形成的思想解放的潮流，對人們的頭腦起到了解脫枷鎖的作用，因此哥白尼才可能對已納入宗教教義的地心說發(fā)起沖擊?！叭招恼f”提出以后，人們解釋了行星的退行現(xiàn)象以及亮度的周期性變化；繪制更加準(zhǔn)確的星象圖；從根本上動搖了宗教神權(quán)的統(tǒng)治，砸碎了禁錮人們思想達(dá)一千多年的枷鎖。在進(jìn)行圓周運(yùn)動教學(xué)時，還可適當(dāng)引入我國的科學(xué)發(fā)展史：介紹我國現(xiàn)代航天技術(shù)的發(fā)展歷程；著名的物理學(xué)家楊振寧、李政道的事跡；

我國核技術(shù)的發(fā)展利用史等。增強(qiáng)學(xué)生民族自豪感、責(zé)任感，培養(yǎng)學(xué)生愛國主義情懷。

參考文獻(xiàn)：

［1］廖伯琴/張大昌.《物理新課程標(biāo)準(zhǔn)解讀》.湖北出版社，2004.

［2］柴宏良.《重走科學(xué)探索之路》、《中學(xué)物理 教學(xué)參考》.2007年3.

(欄目編輯黃懋恩)