物理學(xué)史在少數(shù)民族地區(qū)高中物理教學(xué)中的作用

趙永才

少數(shù)民族地區(qū)的教育受區(qū)域、經(jīng)濟(jì)、師資等各方面的條件限制，對于新課程標(biāo)準(zhǔn)的理解應(yīng)用尚處于嘗試階段。尤其是本地教師外出交流學(xué)習(xí)的機(jī)會比較少，在課堂教學(xué)中使用傳統(tǒng)教學(xué)法的教師還比較多。

我們知道傳統(tǒng)的教學(xué)法具有記憶性和被動重復(fù)性，權(quán)威性和專制性，封閉性和終結(jié)性，以及教條性。這種灌輸式的教學(xué)方式，片面追求高考升學(xué)率，使學(xué)生失去了許多寶貴的東西：變得現(xiàn)實死板，失去了青少年應(yīng)有的激情與夢想；變得消極沉重，失去了積極向上不畏險阻的進(jìn)取精神；認(rèn)為學(xué)習(xí)最苦最累，失去了學(xué)習(xí)的能力和良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，失去了少年的天真活潑和開朗樂觀的品質(zhì)。

《高中物理新課程標(biāo)準(zhǔn)》在課程實施上注重自主學(xué)習(xí)，提倡教學(xué)方式多樣化，讓學(xué)生積極參與、樂于探究、勇于實驗、勤于思考。通過多樣化的教學(xué)方式，幫助學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識與技能，培養(yǎng)其科學(xué)探究能力，使其逐步形成科學(xué)態(tài)度與科學(xué)精神。

在情感態(tài)度與價值觀中有六條要求，涉及探索自然規(guī)律的艱辛和喜悅；參與活動的熱情；堅持真理、勇于創(chuàng)新和實事求是的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神；團(tuán)隊意識；關(guān)注熱點；有振興中華的使命感和責(zé)任感。

結(jié)合少數(shù)民族地區(qū)的現(xiàn)狀，為了更好地理解、應(yīng)用新課程理念，我覺得在少數(shù)民族地區(qū)的物理教學(xué)中，恰當(dāng)?shù)剡\用物理學(xué)史可以起到很好的作用。下面我談?wù)勛约旱膸c看法。

一、體驗探索自然規(guī)律的艱辛和喜悅

通過實驗可以發(fā)現(xiàn)新事實，探索新規(guī)律。伽利略的斜坡實驗為研究力學(xué)規(guī)律提供了重要依據(jù)。庫侖定律的驗證，歐姆定律的建立，奧斯特發(fā)現(xiàn)電流的磁效應(yīng)，法拉第電磁感應(yīng)定律的建立，從光的色散到光譜學(xué)的建立等等，說明了實驗是認(rèn)識規(guī)律的基本途徑。世紀(jì)之交的三大發(fā)現(xiàn)（X射線，放射性，電子）開拓了新的領(lǐng)域，把物理學(xué)推向了一個新的階段。實驗，只有實驗，才是物理學(xué)的基礎(chǔ)。

實驗是檢驗理論的客觀標(biāo)準(zhǔn)。麥克斯韋的電磁場方程組優(yōu)美對稱，但直到二十多年后他預(yù)言的電磁波被赫茲的實驗驗證后才成為舉世公認(rèn)的電磁波理論基礎(chǔ)?？ㄎ牡显S測出了萬有引力常量，使牛頓的萬有引力定律從理論走向?qū)嶋H應(yīng)用。

因?qū)嶒灦@得諾貝爾物理學(xué)獎的科學(xué)家很多。從1901年倫琴發(fā)現(xiàn)X射線，貝克勒爾發(fā)現(xiàn)天然放射性，居里夫婦發(fā)現(xiàn)并研究放射性元素釙和鐳，到1990年，在90年中一共有140位獲獎?wù)?，其中因?qū)嶒灦@獎的共有94人，占67.1%，這一數(shù)字從另一個側(cè)面說明實驗的重要性。

為什么他們一生致力于科學(xué)研究，耐得住寂寞，能忍受各種極端條件呢？愛因斯坦說：“追求客觀真理和知識是人的最高和永恒的目標(biāo)?！彼€說：“每個人都有一定的理想，這種理想決定著他的努力和判斷的方向。就在這個意義上，我從來不把安逸和快樂看作生活目的的本身……這種倫理基礎(chǔ)，我叫它豬欄的理想?！?/p>

物理學(xué)發(fā)展史是一幅理論與實驗交叉，失敗與成功并存，邏輯與非邏輯并用的豐富多彩的畫面，將物理學(xué)史引入課堂，可以讓學(xué)生知道科學(xué)的發(fā)展并非直線，從日常生活中研究現(xiàn)象，經(jīng)過失敗也可以取得成功，從中能夠讓學(xué)生知道探索自然規(guī)律的艱辛和喜悅。

二、使學(xué)生掌握學(xué)習(xí)和科學(xué)研究的方法

1. 科學(xué)推理法

伽利略對自由落體運動的研究。為了推翻亞里士多德的物體下落的速度與質(zhì)量成正比這一觀點，伽利略設(shè)想了一個簡單的理想實驗，運用邏輯推理，批判了亞里士多德的理論。

伽利略借助于幾何學(xué)的推導(dǎo)，經(jīng)過實驗，得出沿斜面下滑的物體做勻加速直線運動，自由落體運動也是這樣的，并且下落的速度與質(zhì)量無關(guān)。這種科學(xué)推理方法帶來了經(jīng)典物理學(xué)的真正發(fā)展。這個過程可以歸納如下：

對現(xiàn)象的一般觀察——提出假設(shè)——運用數(shù)學(xué)和邏輯進(jìn)行推理——實驗檢驗——形成理論。

2. 類比法

牛頓的萬有引力定律，用公式表示為F=GMm/r2。而庫侖定律的表達(dá)式為F=KQq/r2。據(jù)史料記載，庫侖就是受牛頓萬有引力定律的啟發(fā)，事先就有這種思想框架，并且當(dāng)時實驗的偏差是比較大的。

可見，庫侖在研究電力和磁力時，把它們與萬有引力類比，事先建立了相互之間的作用力與距離的平方成反比的概念。實際上，整個靜電學(xué)的發(fā)展，都是在借鑒和利用萬有引力理論的已有成果的基礎(chǔ)上取得的。

在物理教學(xué)中，平拋運動與類平拋運動，運動的合成與分解、力的合成與分解以及矢量的合成與分解，勻速圓周運動與天體的運動等等，處處都可以看出類比法在教學(xué)和學(xué)習(xí)方法上帶來的高效快捷，其實物理概念的引入有許多都是通過類比法來理解的。

三、培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神

波蘭的天文學(xué)家哥白尼推翻了古希臘學(xué)者的“地心說”，建立了“日心說”，他認(rèn)為行星和地球繞太陽做勻速圓周運動，只有月亮環(huán)繞地球運行。哥白尼使人類來到了牛頓物理學(xué)的門前。但是，開普勒對第谷二十多年來天體的精確觀測資料進(jìn)行計算，發(fā)現(xiàn)火星軌道有8分的偏差。他認(rèn)為這不是第谷的觀測誤差，也不是自己四年的計算偏差，由此他判斷行星和地球繞太陽運行的軌道可能不是圓的。于是他改用卵形曲線，最后用橢圓軌道，結(jié)果發(fā)現(xiàn)橢圓軌道與觀測資料完全一致。這8分角度的差異，引起了天文學(xué)的全部革新。

馬赫對牛頓的絕對時空觀進(jìn)行了批判，愛因斯坦把他稱為“相對論的先驅(qū)”。

物理學(xué)發(fā)展史中許多史實都說明了每一次對物質(zhì)世界認(rèn)識的重大突破都是新觀念對舊觀念的批判和揚棄。

學(xué)生接受這種思想對于成長具有重大的作用?？萍柬氁獎?chuàng)新，創(chuàng)新除了具備完整豐富的知識外，還要敢于向權(quán)威質(zhì)疑。物理學(xué)家為我們作出了表率，榜樣的力量會幫助我們沖破舊觀念的束縛，取得更多更廣的科研成果，造福人類。而恰當(dāng)有效地在課堂中滲透物理學(xué)史可以達(dá)到這一目的。

四、有助于學(xué)生從小樹立和諧共處的團(tuán)隊精神

盧瑟福對學(xué)生在學(xué)業(yè)上幫助、生活上照顧，桃李滿天下，他是一位杰出的學(xué)科帶頭人，也是學(xué)生的良師益友，被譽為“從來沒有樹立過一個敵人，也從來沒有失去一位朋友”的人。他的學(xué)生和助手有好多人獲得了諾貝爾獎。他的助手索迪1921年獲得諾貝爾化學(xué)獎，威爾遜1927年獲得諾貝爾物理學(xué)獎；他的學(xué)生中波爾、查德威克、科克拉夫特、瓦斯頓、卡皮茨獲得諾貝爾物理學(xué)獎，阿斯頓獲得諾貝爾化學(xué)獎。玻爾曾經(jīng)深情地稱盧瑟福是“我的第二個父親”。這種師生情深、共同進(jìn)步的例子數(shù)不勝數(shù)。

物理學(xué)史中的這些師生、母女、父子、兄弟在道德情操與科技上都取得巨大成功并造福于人類的事跡告訴學(xué)生，一定會引起學(xué)生道德上的共鳴，進(jìn)而引發(fā)學(xué)生在各方面的良性轉(zhuǎn)變，使他們學(xué)到知識，學(xué)會做人，學(xué)會與人和諧相處。

五、培養(yǎng)學(xué)生的愛國主義情懷

歷史上，中國人取得了舉世公認(rèn)的成績。四大發(fā)明有口皆碑。1954年，在長沙出土了戰(zhàn)國時期的天平和砝碼。戰(zhàn)國時，莊子記載了聲音的共振。東漢時已應(yīng)用虹吸管引水，《后漢書》上記載這種虹吸管為“渴鳥”。

戰(zhàn)國時， 墨子給出了力的定義，說：“力，刑（形）之所以奮也。”也就是說，力是使物體運動的原因，他把使物體運動的作用叫做力。我國古代偉大的思想家用形象思維代替邏輯思維來定義科學(xué)概念，現(xiàn)代的科學(xué)家也只能甘拜下風(fēng)了。

《墨經(jīng)》中有八條有關(guān)幾何光學(xué)知識，涉及到影、小孔成像、平面鏡、凹面鏡、凸面鏡成像，還說明了焦距和物體成像的關(guān)系，這些論述比古希臘歐幾里得的光學(xué)記載早幾百年。

對于磁現(xiàn)象，公元前四世紀(jì)成書的《管子》中就有“上有慈石者，其下有銅金”，并且很早就將磁現(xiàn)象用于指明方向，用于醫(yī)療。發(fā)現(xiàn)地磁偏角的第一個人是宋代的沈括。

看看近幾年的高考試題，有關(guān)物理學(xué)史的選擇題幾乎每年都出現(xiàn)。這說明對物理學(xué)史的講解也符合高考的要求。

綜上所述，在課堂上恰當(dāng)?shù)剡\用物理學(xué)史符合新課程標(biāo)準(zhǔn)的要求，也符合高考的要求，同時還能夠讓學(xué)生體會探索科學(xué)道路的艱辛與樂趣，讓他們熱愛科學(xué)、堅持真理，由此學(xué)到的與人、與社會、與自然和諧共處的人生觀將使其一生受益無窮。

恰當(dāng)?shù)剡\用物理學(xué)史，也要求教師對于古今中外的物理學(xué)史要有比較廣泛的了解，平時要多收集、整理相關(guān)資料。