物理學(xué)史在物理教學(xué)中的幾點應(yīng)用

李啟中

摘 要：在物理課堂教學(xué)中引入物理學(xué)史能還原物理概念和規(guī)律的認(rèn)知過程，有助于將知識技能、過程與方法、情感態(tài)度價值觀有效整合，使他們在獲取物理知識的同時，更能活躍學(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。

關(guān)鍵詞：物理學(xué)史：物理教學(xué)；教學(xué)方法

隨著高中又一輪新課改的啟動，新課程理念更加明確。新課改提出，“高中物理課程有助于學(xué)生繼續(xù)學(xué)習(xí)基本的物理知識與技能；體驗科學(xué)探究過程，了解科學(xué)研究方法；增強創(chuàng)新意識和實踐能力，發(fā)展探索自然、理解自然的興趣與熱情；認(rèn)識物理學(xué)對科技進步以及文化、經(jīng)濟和社會發(fā)展的影響；為終身發(fā)展、形成科學(xué)的世界觀和科學(xué)價值觀打下基礎(chǔ)”。

針對新課改的理念，物理學(xué)史在課堂教學(xué)中可以發(fā)揮巨大的作用。新課改以來，各種版本的新教材都不同程度地把物理學(xué)史編入到教材中，都非常重視物理學(xué)史在教學(xué)中的作用。教師也越來越注意到在傳授知識的同時，還要教學(xué)生學(xué)會思考，提高創(chuàng)造能力，要教學(xué)生如何做人，即培養(yǎng)學(xué)生正確的價值觀和人生觀，為終身教育打下一定的基礎(chǔ)。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)，是對知識與技能，過程與方法，情感、態(tài)度和價值觀的有效整合，使學(xué)生在獲取物理知識的同時，更能活躍思想，訓(xùn)練科學(xué)方法，發(fā)展科學(xué)思維，培養(yǎng)創(chuàng)造能力，有助于學(xué)生綜合素質(zhì)的提高。物理學(xué)史在下列不同類型的課中都可以得到充分應(yīng)用。

一、新課上引入物理學(xué)史可以創(chuàng)設(shè)情境，導(dǎo)入新課，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和激情

高中有不少學(xué)生對物理有畏難情緒，那么在開始學(xué)習(xí)物理之初，培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣，促進主動學(xué)習(xí)尤為重要。如必修一在研究自由落體運動時，課本就引入了伽利略對自由落體運動的研究。我們就可以根據(jù)這段物理學(xué)史創(chuàng)設(shè)情境：“亞里士多德認(rèn)為，一塊石頭比樹葉落得快些，所以物體下落的快慢由它們的重量決定，你認(rèn)為對嗎？能否設(shè)計一個實驗證明你的結(jié)論？”有學(xué)生會說同一張紙讓其平整下落比揉成一團下落得要慢，說明物體的下落快慢與重量無關(guān)，應(yīng)該與空氣阻力有關(guān)。根據(jù)學(xué)生設(shè)計的方案，就可以提出自由落體運動的概念：物體只在重力作用下從靜止開始下落的運動叫做自由落體運動。同時也為后面伽利略的斜面實驗埋下伏筆。這樣既可以讓學(xué)生知道人類對落體運動研究的過程，也讓他們初步了解物理研究問題的一般方法，同時激發(fā)他們從生活中發(fā)現(xiàn)物理知識的樂趣。

二、實驗課上引用物理學(xué)史能展現(xiàn)科學(xué)研究課程，培養(yǎng)學(xué)生從實驗中發(fā)現(xiàn)問題、提出問題和解決問題的能力

探究“電磁感應(yīng)的產(chǎn)生條件”時，如果我們直接按照實驗手冊，照葫蘆畫瓢做一遍，那就失去了實驗的意義，如法拉第的堅韌不拔的毅力、實驗中蘊藏的“對稱”“動態(tài)”思想。教師可以特別介紹一下在法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象之前克拉頓做的一個實驗：他把一個螺線管與電流計相連接，為了避免實驗時磁鐵對電流計指針的影響，將電流計放在另一個房間。實驗時，他將磁鐵插入或抽出線圈以后，再跑到另一個房間去觀察電流計指針的變化，結(jié)果當(dāng)然什么也看不到了。他哪里知道，就在他從一個房間跑到另一個房間的過程中，電流計的指針早已恢復(fù)原狀了。在教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生對上述歷史探究過程的再探究，學(xué)生對電磁感應(yīng)現(xiàn)象的“動態(tài)”效應(yīng)的理解就更為深刻了。所以教師在設(shè)計教學(xué)時，可以只給學(xué)生提供一些必要的實驗器材，將教學(xué)過程設(shè)計成幾種方案，自主挑選器材進行實驗。讓學(xué)生像科學(xué)家那樣思考，經(jīng)歷失敗、挫折，發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，最終獲得成功。

這樣的設(shè)計，盡可能還原了電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)過程，讓學(xué)生體會到法拉第十年磨一劍的鍥而不舍、敢于創(chuàng)新的精神。同時，學(xué)生從中也學(xué)到了物理學(xué)的一些探究方法，豐富了自己的思路，更能培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和歸納能力。

三、物理第一輪復(fù)習(xí)課利用物理學(xué)史可理順知識體系，構(gòu)建知識框架

高三第一輪復(fù)習(xí)課強調(diào)梳理知識體系，重視基本概念、基本規(guī)律、基本技能的復(fù)習(xí)。總結(jié)概念規(guī)律的邏輯關(guān)系，這些概念、規(guī)律在物理學(xué)史的發(fā)展實際就是知識體系，教師可以引導(dǎo)學(xué)生重演這些概念、規(guī)律發(fā)展過程。

在復(fù)習(xí)力和運動關(guān)系時，我們按照這樣的順序進行：亞里士多德的觀點（力是維持物體運動的原因）→伽利略的理想實驗（力不是維持物體運動的原因）→笛卡爾的觀點（如果運動中的物體沒有受到力的作用，它將繼續(xù)以同一速度沿同一直線運動，既不停下來也不偏離原來的方向）→牛頓（慣性定律：一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)。）→牛頓第二定律（F=ma）。按照科學(xué)家研究的足跡，既能還原知識的發(fā)展序，又能加深學(xué)生對物理規(guī)律的認(rèn)識。

在復(fù)習(xí)“電磁感應(yīng)”時，我們沿著奧斯特的電生磁到法拉第的磁生電這條線索，通過在這過程中穿插講解安培、法拉第、楞次和麥克斯韋的在揭示電磁關(guān)系所作的貢獻(xiàn)，讓學(xué)生對電磁的發(fā)展有一個全面立體的知識框架和知識序，同時加深了對安培定則、左手定則、右手定則、楞次定律、法拉第電磁感應(yīng)定律等重要規(guī)律的理解。

再比如：對“光的本質(zhì)”的認(rèn)識，我們可以讓學(xué)生自己去整理這些物理學(xué)史。學(xué)生通過資料的搜集和歸納，自然發(fā)現(xiàn)這樣一條線索：牛頓的微粒說→惠更斯的波動說→麥克斯韋的電磁說→愛因斯坦的光子說→德布羅意的物質(zhì)波，最后光的波粒二象性特點被大家普遍認(rèn)可。這樣的復(fù)習(xí)既能讓學(xué)生鞏固知識，也能培養(yǎng)學(xué)生的樸素唯物主義觀。

總之，在教學(xué)中滲透物理學(xué)史有助于物理課堂教學(xué)，有助于學(xué)生理解科學(xué)的本質(zhì)，認(rèn)識科學(xué)技術(shù)是從哪里來的，有助于增強學(xué)生的社會責(zé)任感。錢三強教授在給《物理教學(xué)》的一封信中寫道，“科學(xué)上沒有平坦的大道”。我們要通過物理學(xué)史的介紹，向?qū)W生講清楚，科學(xué)經(jīng)歷的是一條非常曲折、非常艱難的道路。然而，教師在對學(xué)生進行教育的時候往往是應(yīng)用經(jīng)過幾次消化了的材料來講授，或者經(jīng)過抽象的理論體系，這當(dāng)然是必要的，但是這樣的教學(xué)方法往往會使學(xué)生對概念的產(chǎn)生和發(fā)展產(chǎn)生誤解，認(rèn)為什么結(jié)論都可用數(shù)學(xué)推導(dǎo)出來，失去了對觀察和實驗的興趣。這樣的結(jié)果使學(xué)生不了解科學(xué)是怎樣來的，時間長了，等到他們自己從事教學(xué)時，就很容易把科學(xué)當(dāng)作一門死學(xué)科來教。

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