追溯與探索
——在物理教學(xué)中引入物理學(xué)史的作用及重要性

林 喆

(臺(tái)州學(xué)院物電學(xué)院,浙江臺(tái)州 318000)

追溯與探索
——在物理教學(xué)中引入物理學(xué)史的作用及重要性

林 喆

(臺(tái)州學(xué)院物電學(xué)院,浙江臺(tái)州 318000)

隨著我國(guó)教育改革的不斷深入,教師們?cè)絹碓阶⒁獾皆趥魇谥R(shí)的同時(shí),必須考慮到要培養(yǎng)學(xué)生的認(rèn)知能力,教學(xué)生學(xué)會(huì)如何思維,提高創(chuàng)造力,全面培養(yǎng)學(xué)生的各方面素養(yǎng)。在物理教學(xué)中適當(dāng)穿插物理學(xué)史的講授能有效培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng),讓學(xué)生了解科學(xué)思想和方法,學(xué)習(xí)科學(xué)家的探索創(chuàng)造精神,樹立正確的科學(xué)成敗觀,有助于學(xué)生綜合素質(zhì)的提高。

教學(xué)改革;物理學(xué)史;物理教學(xué)

德國(guó)物理化學(xué)家、諾貝爾獎(jiǎng)獲得者威廉·奧斯特瓦爾德在他的《精密科學(xué)的經(jīng)典作家》一書中講了如下的話:“雖然,用現(xiàn)在的教授方法很成功地講授了在現(xiàn)今發(fā)展?fàn)顟B(tài)中的科學(xué)知識(shí),但是杰出的和有卓識(shí)遠(yuǎn)見的人不得不一再地指出時(shí)常出現(xiàn)在當(dāng)前我們的青年科學(xué)教育中的一個(gè)缺點(diǎn),這就是缺乏歷史感和缺少關(guān)于作為科學(xué)大廈基礎(chǔ)的一些重大研究的知識(shí)?！盵1]當(dāng)前國(guó)際上物理教學(xué)改革的潮流之一,就是更多地把物理學(xué)史的內(nèi)容引入物理教學(xué),以增強(qiáng)知識(shí)性、內(nèi)容教學(xué)的趣味性、思想性和啟發(fā)性,提高教學(xué)質(zhì)量,把它作為活躍學(xué)生思想,訓(xùn)練科學(xué)方法,發(fā)展科學(xué)思維,培養(yǎng)創(chuàng)造能力的有效手段之一。

隨著我國(guó)教育改革的不斷深入,從事一線物理教學(xué)工作的教師們也越來越注意到在傳授知識(shí)的同時(shí),必須考慮到要培養(yǎng)學(xué)生的認(rèn)知能力,即掌握知識(shí)和發(fā)展能力,要教學(xué)生學(xué)會(huì)如何思維,提高創(chuàng)造力;要教學(xué)生如何做人,即培養(yǎng)正確的價(jià)值觀和人生觀,有更高的思想道德水平和文化素養(yǎng)。而在教學(xué)中適當(dāng)?shù)卮┎逦锢韺W(xué)史的講授能有效地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng),讓學(xué)生了解科學(xué)發(fā)現(xiàn)、科學(xué)論爭(zhēng)、科學(xué)蒙難、重大實(shí)驗(yàn)中孕育的科學(xué)思想和方法,學(xué)習(xí)科學(xué)家的探索創(chuàng)造精神、邏輯思維能力,樹立正確的科學(xué)成敗觀。新課程改革賦予物理學(xué)史許多新的教育功能,將物理學(xué)史融入物理教學(xué),是對(duì)知識(shí)與技能,過程與方法,情感、態(tài)度和價(jià)值觀的有效整合,有助于學(xué)生綜合素質(zhì)的提高。

一、課堂教學(xué)中穿插物理學(xué)史能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和求知欲望

物理學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué),脫離了實(shí)驗(yàn)和觀察,難以達(dá)到理想的教學(xué)效果。而我們現(xiàn)在的很多課堂教學(xué),沒有安排演示實(shí)驗(yàn),因此,單純的理論教學(xué),若不講究適當(dāng)?shù)姆椒?將會(huì)枯燥無味,提不起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。作為教師有義務(wù)和責(zé)任在課堂上提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高課堂的學(xué)習(xí)效率。如果在講課過程中適當(dāng)插入一些科學(xué)家小傳、趣聞以及物理科學(xué)史,不僅可以拓寬學(xué)生的視野,擴(kuò)大學(xué)生的知識(shí)面,而且可以激發(fā)學(xué)生的興趣,活躍課堂氣氛。學(xué)習(xí)興趣在學(xué)習(xí)過程中具有原動(dòng)力作用,對(duì)創(chuàng)新學(xué)習(xí)與創(chuàng)新人才成長(zhǎng)極為重要。教育應(yīng)重視學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的培養(yǎng),尊重學(xué)生的興趣愛好,為創(chuàng)新人才成長(zhǎng)營(yíng)造環(huán)境。

例如,在進(jìn)行開普勒三大定律的教學(xué)時(shí),既沒有演示實(shí)驗(yàn),也沒有理論推導(dǎo),若只講三個(gè)定律的內(nèi)容則如背誦古文般難以理解、枯燥無味,并且這內(nèi)容在當(dāng)時(shí)的數(shù)學(xué)程度來說非常來之不易,而以當(dāng)前學(xué)生的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)卻很快就會(huì)講完,這樣學(xué)生的學(xué)習(xí)就味同嚼蠟,毫無興趣。因此,教師在講授三定律時(shí),就可以把三定律的內(nèi)容融合在物理學(xué)史中進(jìn)行講授。從第谷數(shù)十年刻苦觀察、記錄,得到精確的天文數(shù)據(jù),到具有數(shù)學(xué)天才的開普勒對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理,終于得到第一、第二定律,最后用十年時(shí)間才發(fā)現(xiàn)第三定律,學(xué)生不僅從中感覺到自然規(guī)律是那樣巧合有趣,而且還加深了對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解,調(diào)動(dòng)了學(xué)習(xí)積極性,逐步提高學(xué)習(xí)物理的興趣。

二、實(shí)驗(yàn)教學(xué)中引用物理學(xué)史能更好地培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)能力和良好習(xí)慣

物理是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科,科學(xué)實(shí)驗(yàn)在物理學(xué)的形成和發(fā)展中,始終起著主導(dǎo)和決定性的作用,在教學(xué)中引入一些物理學(xué)史,可以培養(yǎng)學(xué)生善于觀察、勤于思考的良好習(xí)慣。

物理學(xué)史描述了許多科學(xué)家善于從不被人注意的一些平?，F(xiàn)象中細(xì)心地觀察與思考的事例。比如,德國(guó)物理學(xué)家倫琴長(zhǎng)期在物理學(xué)領(lǐng)域中進(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn)研究工作,1895年的一天他在進(jìn)行陰極射線的實(shí)驗(yàn)時(shí)第一次注意到放在射線管附近的氰亞鉑酸鋇小屏上發(fā)出微光。他沒有放過這一容易被忽略的微小細(xì)節(jié),經(jīng)過幾天廢寢忘食的研究,他確定了熒光屏的發(fā)光是由于射線管中發(fā)出的某種射線所致。因?yàn)楫?dāng)時(shí)對(duì)于這種射線的本質(zhì)和屬性還了解得很少,所以他稱它為 X射線,表示未知的意思。其實(shí)在倫琴發(fā)現(xiàn)之前,1800年哥爾茨坦曾發(fā)現(xiàn)過這種現(xiàn)象,1887年克魯克斯曾發(fā)現(xiàn)過未知射線使他的底片變黑,他卻以為是底片質(zhì)量問題……而正是倫琴的這種觀察能力、分析能力,使他發(fā)現(xiàn)了這道神秘的射線,從而獲得第一個(gè)物理學(xué)諾貝爾獎(jiǎng)。學(xué)生在了解物理學(xué)史知識(shí)的過程中便可以認(rèn)識(shí)到注意觀察和認(rèn)真進(jìn)行實(shí)驗(yàn)是學(xué)好物理的關(guān)鍵,因此在今后的學(xué)習(xí)中就要有目的地觀察,親自動(dòng)手實(shí)驗(yàn),逐步培養(yǎng)勤觀察、勤思考的習(xí)慣,這種能力的培養(yǎng)在今后的工作中將使他們受益無窮。

三、講述物理學(xué)史能激勵(lì)學(xué)生努力學(xué)習(xí)、培養(yǎng)勇于進(jìn)取的精神

物理學(xué)家的成長(zhǎng)道路,敏銳的觀察力、獨(dú)特的思考和創(chuàng)造力、對(duì)待困難的態(tài)度、頑強(qiáng)拼搏的毅力以及對(duì)名利的看法等,都值得我們了解、學(xué)習(xí)和借鑒。

開普勒的一生充滿了不幸:幼年體弱多病,落得一只手半殘,妻死子病,終生貧困,最后慘死于索取欠薪的途中。但他一直沒有被悲慘的命運(yùn)壓倒,他以驚人的毅力為人類作出了巨大貢獻(xiàn)——開普勒三大定律。開爾文對(duì)熱力學(xué)第二定律的貢獻(xiàn)是舉世公認(rèn)的。對(duì)于熱力學(xué)第二定律的發(fā)現(xiàn),他曾寫道:“我提出這些說法無意于爭(zhēng)奪優(yōu)先權(quán),因?yàn)槭紫劝l(fā)表、用正確原理建立命題的是克勞修斯……我只要求補(bǔ)充這樣一句:恰好在我知道克勞修斯宣布或證明了這個(gè)命題之前,我也給出了證明?！遍_爾文 24歲時(shí)就預(yù)見了熱力學(xué)第三定律的存在,比能斯特正式提出早了 60年,但他沒有和能斯特爭(zhēng)奪優(yōu)先發(fā)現(xiàn)權(quán),而是支持能斯特。開爾文的正直和學(xué)術(shù)精神是我們學(xué)習(xí)的楷模。玻爾是 20世紀(jì)除愛因斯坦之外最偉大的物理學(xué)家。他是一位帥才,不僅自己聰明能干,而且為人謙虛寬厚。他的周圍總是聚集著一批有才華的年輕人,如海森堡、泡利、狄拉克、玻恩、朗道等,形成了著名的哥本哈根學(xué)派,主導(dǎo)了 20世紀(jì)量子論的研究。玻爾曾說:“我愿意當(dāng)著年輕人的面承認(rèn)自己愚蠢?！倍?他對(duì)中國(guó)文化也很感興趣,其族徽是太極,這種寬厚與博大使人震撼[3]。

同時(shí),物理史中有許多科學(xué)家為真理獻(xiàn)身的動(dòng)人事跡。伽利略為宣傳哥白尼的日心說而被教會(huì)終生監(jiān)禁、利赫曼為引雷電而捐軀、居里一家的艱難困苦、盧瑟福長(zhǎng)期研究阿爾發(fā)射線以及量子理論早期發(fā)展所經(jīng)歷的曲折和磨難、法拉第舍棄榮華富貴,幾次拒絕接受封爵而甘當(dāng)“平民法拉第”、亞里士多德富有批判和懷疑精神等。這些科學(xué)家不畏艱險(xiǎn),不惜生命,不慕利祿,不懼權(quán)威,追求真理的高尚品質(zhì),有利于培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度,獻(xiàn)身科學(xué)的探索精神,為以后的學(xué)習(xí)和研究打下良好的基礎(chǔ)。

四、學(xué)習(xí)物理學(xué)史有利于學(xué)生科學(xué)方法觀的形成

科學(xué)方法建立的途徑很多,但通過物理學(xué)史,讓學(xué)生去感受歷史上產(chǎn)生的那些研究問題的奇思妙想與方法,使學(xué)生通過感受科學(xué)方法的產(chǎn)生過程及在歷史上的應(yīng)用來解決疑難問題,更好地理解和掌握科學(xué)方法,靈活主動(dòng)地應(yīng)用科學(xué)方法。在物理教學(xué)中,教師可以引導(dǎo)學(xué)生從前輩科學(xué)家的創(chuàng)新活動(dòng)中學(xué)習(xí)他們處理問題的方法。例如:他們是怎樣抓住新課題,從而把握科學(xué)發(fā)展新動(dòng)態(tài),發(fā)現(xiàn)新規(guī)律、新現(xiàn)象的;他們是怎樣借鑒前人總結(jié)歷史的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn),從而找到新的途徑的;他們是怎樣對(duì)待矛盾,從矛盾的對(duì)立中找到突破口的;他們是怎樣設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),從而得到判決性結(jié)果的。

比如,伽利略作為近代科學(xué)之父,在對(duì)運(yùn)動(dòng)的研究中所形成的科學(xué)實(shí)驗(yàn)與數(shù)學(xué)邏輯推理相結(jié)合的科學(xué)方法,對(duì)物理學(xué)乃至整個(gè)自然科學(xué)起了很大推動(dòng)作用,這種方法也是中學(xué)階段探究物理問題的基本方法,物理教師在教學(xué)中應(yīng)注意滲透。在自由落體運(yùn)動(dòng)研究中,教師應(yīng)讓學(xué)生體會(huì)如何通過“落體佯謬”的理想實(shí)驗(yàn)來推翻亞里士多德統(tǒng)治人們兩千多年的觀點(diǎn),建立對(duì)落體運(yùn)動(dòng)的正確認(rèn)識(shí),又是如何通過“對(duì)接斜面”的理想實(shí)驗(yàn)確立慣性原理。理想實(shí)驗(yàn)的方法,首先在伽利略的手中成為科學(xué)創(chuàng)造的工具。

五、引入中外物理學(xué)史也有助于對(duì)學(xué)生進(jìn)行愛國(guó)主義教育

上述例子中的人物、故事都是外國(guó)的物理學(xué)家。確實(shí),很多物理教師在教學(xué)中避談我國(guó)物理,往往認(rèn)為中國(guó)的科學(xué)除了“四大發(fā)明”,其他不值一提。近、現(xiàn)代物理確實(shí)起源于西方,但實(shí)際上西方科學(xué)從東方的古老文明中汲取了大量的營(yíng)養(yǎng):英國(guó)科學(xué)史家李約瑟在他所著的《中國(guó)科技技術(shù)史》序言中說:“中國(guó)的這些發(fā)明和發(fā)現(xiàn)往往超過同時(shí)代的歐洲,特別是在 15世紀(jì)之前更是如此?！薄霸谌祟惲私庾匀缓涂刂谱匀环矫?中國(guó)人是有過貢獻(xiàn)的,而且貢獻(xiàn)是偉大的?！盵2]中國(guó)古代思想家不少富有哲理性的精辟之論述,在現(xiàn)代自然科學(xué)發(fā)展中引起了異乎尋常的反響,成為現(xiàn)代科學(xué)理論思維發(fā)展的啟迪和源泉。現(xiàn)在越來越多的科學(xué)家已經(jīng)認(rèn)識(shí)到,西方近代科學(xué)思想與中國(guó)文化對(duì)整體性、協(xié)和性理解的結(jié)合,將形成符合現(xiàn)代科學(xué)精神的新的自然觀。

例如,在理論著作方面,《墨經(jīng)》中對(duì)力學(xué)、光學(xué)的論述,《天工開物》中關(guān)于簡(jiǎn)單機(jī)械的記述,《夢(mèng)溪筆談》對(duì)磁角的論述,《考工記》中關(guān)于工程技術(shù),聲音傳播的記載等在當(dāng)時(shí)都遙遙領(lǐng)先于世界各國(guó),在今天仍有參考價(jià)值。在實(shí)用技術(shù)方面,指南針、地球儀、渾天儀、船閘、石拱橋、火箭等,也是我國(guó)最早發(fā)明的。教師在“反沖運(yùn)動(dòng)”的教學(xué)中,可列舉:(1)火箭產(chǎn)生于我國(guó)宋代;(2)現(xiàn)代火箭的發(fā)源地并非中國(guó);(3)隨著“神州”五號(hào)載人飛船的成功發(fā)射和回收,我國(guó)已成為世界僅有的幾個(gè)能發(fā)射和回收載人飛行器的國(guó)家之一。通過講授這段歷史,使學(xué)生為我國(guó)悠久的科學(xué)歷史而驕傲,認(rèn)識(shí)到中華民族是偉大、智慧的民族,增強(qiáng)了民族自豪感,同時(shí)又認(rèn)識(shí)到科學(xué)上不進(jìn)則退的道理,對(duì)學(xué)習(xí)也是一種促進(jìn)。講授原子核物理學(xué)時(shí),可簡(jiǎn)單介紹 1964年 10月 16日我國(guó)第一顆原子彈試爆成功,其中包括趙忠堯、錢三強(qiáng)、鄧稼先、周光召等科學(xué)家,放棄國(guó)外優(yōu)厚的生活待遇,在解放前惡劣的社會(huì)環(huán)境和政治條件下的準(zhǔn)備工作和解放后物質(zhì)和經(jīng)濟(jì)嚴(yán)重缺乏的條件下,對(duì)核武器研究所的籌建以至最后試爆成功的艱苦歷程,讓學(xué)生懂得科學(xué)成果來之不易,應(yīng)該珍惜和熱愛。從而逐步激發(fā)他們的愛國(guó)熱情,熱愛自己的祖國(guó),學(xué)習(xí)科學(xué)家們勇于探索,為科學(xué)發(fā)展兢兢業(yè)業(yè)的奉獻(xiàn)精神。

六、通過教學(xué)中物理學(xué)史的二次學(xué)習(xí)提高教師自身的素質(zhì)修養(yǎng)

“讀史可以明智”,這句話對(duì)學(xué)生是這樣,對(duì)物理教師也是如此。正所謂“言教不如身教”、“其身正不令則從,其身不正雖令不從”。具有崇高人格魅力的教師可以感染學(xué)生,與學(xué)生產(chǎn)生心靈的碰撞,有利于教學(xué)互動(dòng),達(dá)到最佳教學(xué)效果。反之,即使你講得很精彩,也可能因?yàn)槟愕臑槿?學(xué)生產(chǎn)生抵觸情緒,而使你的課黯然失色,效果變得不好。

晚年的牛頓沽名釣譽(yù),品德低劣,而且有時(shí)不擇手段。牛頓首先和天文學(xué)家夫萊姆斯梯德發(fā)生沖突,又與胡克爭(zhēng)吵色彩理論,爭(zhēng)奪萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)權(quán),接著又與德國(guó)數(shù)學(xué)家萊布尼茲爭(zhēng)奪微積分的發(fā)現(xiàn)權(quán),表現(xiàn)得很沒學(xué)術(shù)風(fēng)范。做人和做學(xué)問是相通的,都需要腳踏實(shí)地,而且做人也會(huì)對(duì)做學(xué)問產(chǎn)生很大影響。青年時(shí)代的牛頓是一個(gè)謙虛、謹(jǐn)慎的人,他的主要學(xué)術(shù)成果就是這個(gè)時(shí)期完成的。而中年以后的牛頓,卻是傲慢的、甚至是卑鄙的,這決定了他在這個(gè)時(shí)期不可能有什么大的貢獻(xiàn)。事實(shí)上,牛頓中年以后也確實(shí)鮮有建樹。作為物理教師,應(yīng)不斷向前人學(xué)習(xí)、向他人學(xué)習(xí),做一個(gè)正直、堅(jiān)強(qiáng)、博大的人,塑造自己的人格魅力。

另外,物理學(xué)史的滲透,還增加了教學(xué)的人文特征,使客觀知識(shí)蘊(yùn)涵了主觀精神的靈動(dòng)?？茖W(xué)是人創(chuàng)造的,在物理學(xué)史的襯托下,知識(shí)變得不再刻板和抽象,甚至連失誤和遺憾也變得那般的寶貴和可愛。而這一點(diǎn)正是我們當(dāng)前物理教學(xué)中極為欠缺的。因此,師生雙方應(yīng)在教學(xué)過程中長(zhǎng)期堅(jiān)持引入、學(xué)習(xí)物理學(xué)史,并不斷在方法、內(nèi)容上加以完善,真正做到從追溯前人中探索物理學(xué)的將來。

[1][美]F.卡約里.物理學(xué)史[M].桂林:廣西師范大學(xué)出版社,2002.

[2]陳世鷗.新課程理念下物理學(xué)史再認(rèn)識(shí)[J].四川教育學(xué)院學(xué)報(bào),2005,(5).

[3]楊曉榮,雷文華.物理學(xué)史對(duì)西藏地區(qū)物理教師的啟示[J].西藏大學(xué)學(xué)報(bào),2009,(1).

Abstract:W ith the development of education reform in China,teachers are aware thatmore and more attention should be focused on students'cognition,thinkingway,and creativity in the processof learning.The appropriate physical history teaching could be a betterway to improve students'comprehensive competency because it can help shape students'science sense,make them understand science method,learn scientists'innovational spirit,establish a correct outlook on scientific success and failure and improve students' comprehensive quality.

Key words:education reform;physical history;physical teachingmethod

(責(zé)任編輯:侯秀梅)

Retrospection and Exploration——Effect and Lmportance of the Introduction of Physical History into Physics Teach ing

L IN Zhe
(Physics and Electrical EngineeringDepartment,Taizhou University,Taizhou 318000,China)

G642.41

A

1001-7836(2010)06-0059-03

2010-04-15

林喆 (1981-),女,浙江臺(tái)州人,研究實(shí)習(xí)員,從事教育管理研究。