結(jié)合物理學(xué)史開展科學(xué)方法教育的途徑和原則

科學(xué)哲學(xué)、科學(xué)史與科學(xué)教育有機(jī)結(jié)合已成為當(dāng)前世界科學(xué)教育的熱點問題之一，在物理學(xué)教育中樹立歷史的觀點發(fā)揮物理學(xué)史的教育功能，更是中外物理學(xué)家和物理教育工作者一直關(guān)注的問題。早在本世紀(jì)30年代著名的物理學(xué)家郎之萬就明確指出：“在科學(xué)教育學(xué)中，加入歷史的觀點是有百利而無一弊的?！弊詮脑绹鸬膶W(xué)校長柯南特在50年代初大力倡導(dǎo)把科學(xué)史引入教學(xué)以來，物理學(xué)史無論是在研究領(lǐng)域還是在教育領(lǐng)域都日益引起人們的注意。基于物理學(xué)有很強(qiáng)的繼承性，回顧歷史能得到有利的啟示。在物理教學(xué)中，結(jié)合物理學(xué)史開展科學(xué)方法教育在理論中得到了廣大教師的認(rèn)同并在實踐中得以應(yīng)用。因此，在現(xiàn)如今的物理學(xué)的學(xué)習(xí)當(dāng)中，如何結(jié)合物理學(xué)史開張科學(xué)方法教育的途徑和原則將成為研究的重點。

一、物理學(xué)史與科學(xué)素質(zhì)的培養(yǎng)

科學(xué)方法是科學(xué)素質(zhì)的重要組成部分。這里所說的科學(xué)方法主要是指科學(xué)的思維方法，它在一定程度上有方法論的意義，大多蘊含在科學(xué)探索的過程中。目前中學(xué)學(xué)科的設(shè)置情況看，培養(yǎng)中學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的任務(wù)則主要由物理、化學(xué)、生物等理科教學(xué)來承擔(dān)。其中，物理教學(xué)的責(zé)任最重。顯然這就需要我們物理教師在教學(xué)過程中潛移默化的培養(yǎng)學(xué)生用科學(xué)方法解決問題的能力。而結(jié)合物理學(xué)史開展教育教學(xué)活動正是一個很好的切入點。

教學(xué)中對學(xué)生進(jìn)行基礎(chǔ)知識和基本技能教育的同時，還要進(jìn)行科學(xué)方法的教育。因為物理并不僅僅等于物理學(xué)知識，它還包括物理學(xué)長期發(fā)展過程中形成的科學(xué)方法。而物理學(xué)方法不僅能對學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識起到指導(dǎo)作用，而且是從事各項重要工作的重要方法?？v觀物理學(xué)發(fā)展史，凡在物理學(xué)中卓有成就的物理學(xué)家，大都有獨特的研究方法。掌握科學(xué)方法要比單純地掌握科學(xué)知識重要得多，這里的科學(xué)方法不是指如何解題的“解題方法”，而是指科學(xué)家們在完成他們的研究工作中所運用的“程序”或“法則”。物理學(xué)家費曼曾說過：“科學(xué)是一種方法，它教導(dǎo)人們：一些事物是怎樣被了解的，什么事情是已知的，現(xiàn)在了解到什么程度，如何對待疑問和不確定性，證明服從什么法則，如何去考慮事物，做出判斷，如何區(qū)別真?zhèn)魏捅砻娆F(xiàn)象。”物理學(xué)家在取得偉大成就的過程中所運用的精妙絕倫的研究方法和實驗構(gòu)思為我們提供了取之不盡的科學(xué)方法教育的素材。結(jié)合教學(xué)內(nèi)容介紹物理學(xué)史上科學(xué)家研究物理學(xué)的方法，無疑是實施科學(xué)方法教育的一條重要途徑。

二、結(jié)合物理學(xué)史開展科學(xué)方法教育的途徑

（一）物理學(xué)史在物理概念教學(xué)中的應(yīng)用

在物理的教學(xué)中，我們常常會遇到這樣一些學(xué)生，他們能記住一些物理概念、公式、和定律。但是不知如何應(yīng)用。原因是，他們沒有體會到科學(xué)的主體并不是他獲得知識的多少與深度，重要的在于探索。這就需要教師們在教學(xué)中作必要的歷史回顧，使學(xué)生從知識的更替演變中認(rèn)識它的條件性、局限性認(rèn)識到科學(xué)理論的真理相對性。了解科學(xué)家對真理的不懈探索。

例如，當(dāng)我們講動量和動能時，由于他們都是描述物體運動效果的物理量，而且，它們對運動度量時，都只用到物體的質(zhì)量和速度這兩個物理量。但是為什么要引入這兩個物理量，它們之間究竟有何區(qū)別，是高中物理教學(xué)中經(jīng)常為人們忽視的一個教學(xué)難點，我們基本上是通過大量練習(xí)，讓學(xué)生學(xué)會了解題。但不知道知識的發(fā)生過程，所以也就不知道為什么要這樣求解。因此，我們要借助物理學(xué)史解決這一教學(xué)難點。

（二）物理學(xué)史在習(xí)題教學(xué)中的應(yīng)用

教師可以運用物理學(xué)史創(chuàng)設(shè)情景，構(gòu)建模型，強(qiáng)化習(xí)題教學(xué)和訓(xùn)練，引導(dǎo)學(xué)生運用科學(xué)方法解決具體的物理問題，才能使學(xué)生實現(xiàn)知識向能力的轉(zhuǎn)化?？茖W(xué)方法教育的意義在于訓(xùn)練學(xué)生的智力技能，只有通過實際運用和操作，才能深刻理解科學(xué)方法，靈活而準(zhǔn)確地運用科學(xué)方法掌握物理模型。

比如：從平拋運動到衛(wèi)星發(fā)射即可以引入牛頓曾研究的一個問題：他發(fā)現(xiàn)人擲出去的石頭總會偏離擲出方向落回地面，于是牛頓提出了一個“大炮”的設(shè)想，假設(shè)在地球的一座高山上架起一只水平大炮，以不同的速度將炮彈平射出去，射出速度越大，炮彈落地點就離山腳越遠(yuǎn)。他推想：當(dāng)射出速度足夠大時，炮彈將會不再回到地球表面。這就是著名的“牛頓大炮”的故事，故事中的牛頓實際上也用到了理想實驗的研究方法。

三、結(jié)合物理學(xué)史開展科學(xué)方法教育的原則

（一）史料引入的科學(xué)性原則

教學(xué)時教師所引入的史料要做到實事求是。其實在科學(xué)家的探索過程中并不是一帆風(fēng)順的，必然走過彎路，甚至多次失敗，最終找到解決問題的方法，我們在教學(xué)中千萬不要為了維護(hù)科學(xué)家的所謂的高大形象而有意或無意地忽略曲折的過程，把科學(xué)家當(dāng)成了不食人間煙火的神仙，這雖然看上去邏輯清楚，但傳給學(xué)生的是一種假象，不利于培養(yǎng)學(xué)生物理素質(zhì)中最重要的百折不撓的求知精神以及科學(xué)方法的學(xué)習(xí)與掌握。

（二）滲透性原則

在中學(xué)階段開展物理方法教育的最大難點是怎樣讓學(xué)生覺得方法“可學(xué)”從而“樂學(xué)”。因此“滲透”才是最好的教學(xué)方式，即在課堂教學(xué)中做到知識的傳授與方法的介紹相統(tǒng)一。在講述課本、回顧歷史或解決習(xí)題等環(huán)節(jié)中，我們都可以適時地、有機(jī)地滲透科學(xué)方法，使學(xué)生在自然的學(xué)習(xí)狀態(tài)下潛移默化地獲得方法的教育和熏陶，覺得方法的學(xué)習(xí)和知識的學(xué)習(xí)一樣合情、合理。但如果另立課堂大講方法，對中學(xué)生來說無疑是枯燥和沉重的，這樣不但加重了學(xué)生的課時負(fù)擔(dān)還加重了學(xué)生學(xué)習(xí)物理的心理負(fù)擔(dān)，會把方法教育推進(jìn)死胡同。

（三）適宜性原則

量體裁衣，因材施教，這是教育的原則。物理學(xué)史的選擇、方法的滲透均要適度，不宜過多、過難。任何牽強(qiáng)附會的史料挖掘、過于紛繁復(fù)雜的方法介紹都是堰苗助長的做法，都是違背客觀規(guī)律的。為了適應(yīng)初中生的接受水平，在課堂上，不是原原本本地大講物理學(xué)史，而是選取物理學(xué)史里有利于方法教育的素材，由教師發(fā)揮主觀能動性，將史料根據(jù)“學(xué)情”進(jìn)行合理的重構(gòu)，藝術(shù)地剪裁、拼接和加工，從中挖掘簡明而又生動的物理學(xué)發(fā)現(xiàn)過程和體現(xiàn)在其中的物理學(xué)方法，以學(xué)生能夠接受的方式向他們展示，這樣，才能使史料真正地為方法服務(wù)。

錢三強(qiáng)先生曾指出：“物理學(xué)是里面有大量人類智慧的結(jié)晶，這不但是知識的寶庫，而且是智慧的結(jié)晶，里面有著很多知識的養(yǎng)分，很值得我們開發(fā)利用?！蔽锢韺W(xué)史除了具有知識價值之外，還具有很強(qiáng)的教育功能。教學(xué)實踐證明：教給學(xué)生單純的物理知識，只是一個“授之以魚”的過程，而交給學(xué)生科學(xué)的學(xué)習(xí)方法和發(fā)現(xiàn)、探索、研究問題的能力，才是“授之以漁”的根本。知識的本身很重要，而獲取知識的過程和方式更重要。我們相信，有效的結(jié)合物理學(xué)史開展物理教學(xué)工作定會讓我們得到一個更科學(xué)化的智慧課堂。