開設(shè)物理學(xué)史對物理教育專業(yè)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)

張瑤

【摘 要】 物理學(xué)史在科學(xué)教育占有重要地位，并承擔(dān)著提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的主要任務(wù)，因此在高校針對物理教育專業(yè)的學(xué)生開設(shè)物理學(xué)史成為必須。本論文在問卷調(diào)查的基礎(chǔ)上，論述開設(shè)物理學(xué)史對物理教育專業(yè)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)的必要性。

【關(guān)鍵詞】 物理學(xué)史；物理教育專業(yè)學(xué)生；科學(xué)素養(yǎng)

【Abstract】 The history of physics plays an important role in science education and undertakes the main task of improving students' scientific literacy， so it is necessary to set up physics history for students majoring in physics education in colleges and universities. Based on the questionnaire survey， this paper discusses the necessity of setting up the history of physics to the cultivation of students' scientific literacy in physics education.

【Key Words】 History of physics ；Students majoring in physical education； Scientific literacy

【中圖分類號】 G642.3 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】 A 【文章編號】 2095-3089（2017）17-00-02

科學(xué)素養(yǎng)是科學(xué)技術(shù)的重要組成部分，它包含科學(xué)知識、科學(xué)思想、科學(xué)態(tài)度、科學(xué)精神和科學(xué)方法五個方面，其中科學(xué)知識占有首要位置，也是科學(xué)素養(yǎng)重要的組成部分。目前隨著時代的發(fā)展，提高科學(xué)素養(yǎng)越來受到人們的普遍的重視。

物理學(xué)史是從社會歷史發(fā)展的角度研究物理學(xué)產(chǎn)生、發(fā)展的過程。物理學(xué)史涵蓋了主要的自然科學(xué)發(fā)展的重要內(nèi)容，涵蓋了科學(xué)家對物理學(xué)探索的整個歷程，以及在這個探索過程中形成的科學(xué)思想、科學(xué)精神和科學(xué)方法。物理學(xué)史是組成物理教學(xué)的一項重要內(nèi)容。大學(xué)物理教育專業(yè)的學(xué)生，是將來的中學(xué)物理學(xué)教師，他們的科學(xué)素養(yǎng)的高低會對其教授的學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)產(chǎn)生重要影響。因此在大學(xué)階段加強(qiáng)物理教育專業(yè)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)具有重要意義。

本課題組針對開設(shè)物理學(xué)史在物理教育專業(yè)的學(xué)生的針對昭通學(xué)院的物理教育專業(yè)?？茖W(xué)生開展了問卷調(diào)查，獲得了寶貴的第一手資料。問卷調(diào)查隨機(jī)發(fā)出30份，收回30份。問卷調(diào)查分為科學(xué)常識，科學(xué)方法部分和科學(xué)教育觀三部分。在對30名物理教育專業(yè)的30名學(xué)生的中對于科學(xué)常識部分，對于“在地球上，靜止的物體沒有慣性。”這個問題，有13.33%的學(xué)生認(rèn)為這句話是正確的。而對于“偉大的科學(xué)家霍金提出了相對論”這一論斷，有16.67%的學(xué)生認(rèn)為這句話是正確的，有3.33%的人回答“不清楚”。這二個論斷其實都是最基本的常識，但是對于學(xué)物理教育的學(xué)生都不能100%的答對，試想如果他們這樣去教授中學(xué)生會有怎樣的結(jié)果。對于“發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的物理學(xué)家是安培”，有30%的學(xué)生認(rèn)為是正確的，13.33%的學(xué)生會作答“不清楚”。而這些學(xué)生物理教育專業(yè)的學(xué)生都是將來中學(xué)的物理教師，如果他們連基本的科學(xué)常識都不知道，那么就更談不上作為教師去對學(xué)生進(jìn)行科普教育了。

在科學(xué)教育觀部分，只有20%的學(xué)生對“科學(xué)素養(yǎng)”這一概念表示非常熟悉，43.33%的學(xué)生表示熟悉，30%的學(xué)生表示對“科學(xué)素養(yǎng)”這一概念只是一般了解，7%的學(xué)生表示不熟悉。66.67%的學(xué)生認(rèn)為“為了更好地推進(jìn)我國的科學(xué)教育，有必要針對師范生開設(shè)《物理學(xué)史》”這門課程?？梢?，作為物理教育專業(yè)的學(xué)生渴望開設(shè)《物理學(xué)史》這門課程，通過學(xué)習(xí)本門課程系統(tǒng)地學(xué)習(xí)物理學(xué)理論發(fā)展的歷史，更為細(xì)致具體地掌握物理知識和理論體系，加上歷史學(xué)科的特征，通過學(xué)習(xí)能使學(xué)習(xí)者以物理學(xué)家的視角去認(rèn)識物理世界，增強(qiáng)物理教學(xué)的歷史感，學(xué)習(xí)物理學(xué)史的同時也學(xué)習(xí)了眾多科學(xué)家的科學(xué)精神和科學(xué)方法，以及學(xué)習(xí)進(jìn)行科學(xué)研究的方法，最終提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。正如愛因斯坦在《論教育》中說：“發(fā)展獨(dú)立思考和獨(dú)立判斷的一般能力，應(yīng)當(dāng)始終放在首位，而不應(yīng)當(dāng)把獲得專業(yè)知識放在首位。如果一個人掌握了他的學(xué)科的基礎(chǔ)理論，并且學(xué)會了獨(dú)立地思考和工作，他必定會找到他自己的道路，而且比起那種主要以獲得細(xì)節(jié)知識為其培訓(xùn)內(nèi)容的人來，他一定會更好地適應(yīng)進(jìn)步和變化”[1]P180

本文將在下文具體闡述開設(shè)物理學(xué)史必要性。

一、物理學(xué)史對培養(yǎng)物理教育專業(yè)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的必要性

（一）能培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)良好的科學(xué)精神，正確的世界觀、人生觀和價值觀

物理學(xué)史是一部不斷發(fā)展創(chuàng)新的歷史，“從亞里士多德時代的自然哲學(xué)，到牛頓時代的經(jīng)典力學(xué)，直至現(xiàn)代物理中的相對論和量子力學(xué)等，都是物理學(xué)家科學(xué)素養(yǎng)、科學(xué)精神以及科學(xué)思維的有形體現(xiàn)?！盵2]p8物理教育專業(yè)的學(xué)生通過學(xué)習(xí)物理學(xué)史能培養(yǎng)學(xué)生良好的科學(xué)精神和正確的世界觀、人生觀和價值觀，進(jìn)而提升其科學(xué)素養(yǎng)，而他們將來成為教師以后，會在教學(xué)中潛移默化的影響其學(xué)生，確實達(dá)到教書育人的目的。例如，學(xué)生學(xué)習(xí)古希臘的科學(xué)技術(shù)，不僅涉及阿基米德的運(yùn)動學(xué)說、力學(xué)等方面的物理學(xué)知識，還要學(xué)習(xí)阿基米德為科學(xué)獻(xiàn)身的精神，他一生都熱衷于將其科學(xué)發(fā)現(xiàn)運(yùn)用于實踐，造福于當(dāng)?shù)氐娜藗?。同時他還是一名愛國的科學(xué)巨匠，據(jù)說他在羅馬軍隊進(jìn)攻敘古拉時，曾運(yùn)用杠桿原理制造了投石器，可將500千克的石頭射出500米左右，有效地阻止了羅馬人的進(jìn)攻。[3]p7阿基米德還將光學(xué)原理運(yùn)用于戰(zhàn)爭中，他用反射鏡面反射陽光使羅馬戰(zhàn)船起火。學(xué)生通過學(xué)習(xí)古希臘的物理學(xué)史料，不僅增加了物理學(xué)知識，讓學(xué)生領(lǐng)悟到了知識來源于實踐，運(yùn)用于實踐的真理，還學(xué)習(xí)到了阿基米德的愛國主義精神，培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)精神，增加了愛國主義的情懷。endprint

學(xué)習(xí)物理學(xué)史還可以幫助樹立正確的世界觀、人生觀和價值觀，在物理學(xué)史記錄了科學(xué)家們孜孜不倦，不畏艱難探索科學(xué)真理的歷程，也記錄了科學(xué)家們不拘于傳統(tǒng)理論和觀念，勇于沖破迷信和書本權(quán)威，提出新知識和新觀念，推動物理學(xué)一步步向前發(fā)展。例如：哥白尼打破禁錮于人們大腦中上千年的地心說，提出了日心說，改變了人們世界觀。伽利略是哥白尼日心說的支持者，他不顧天主教會的反對，繼續(xù)進(jìn)行力學(xué)和天文學(xué)的研究，在力學(xué)方面，他對亞里士多德的運(yùn)動理論進(jìn)行批判和提出了科學(xué)的論斷。于1633年被宗教法庭審判，并判終身監(jiān)禁。他為科學(xué)真理戰(zhàn)斗一生。正如1624年烏爾班八世給費(fèi)迪南德大公爵的信中說的：“只要木星的光芒在天空中閃耀，地球上的人就永遠(yuǎn)不會忘記伽利略?！盵3]p19又如1752年富蘭克林為打破當(dāng)時人們普遍認(rèn)為的雷電是是天神發(fā)怒的結(jié)果，冒生命危險，做了著名的風(fēng)箏實驗，向世人證明了天上的電和地上的電是一樣的。再如，1956年，李政道和楊振寧大膽提出弱相互作用中宇稱不守恒的，打破了當(dāng)時科學(xué)界從沒被人懷疑過的宇稱守恒定律的適應(yīng)范圍，科學(xué)家們質(zhì)疑的精神，批判性的思維為物理學(xué)的打開了未知科學(xué)大門。而學(xué)生通過對這些史料的學(xué)習(xí)，從一定程度改變學(xué)生的世界觀，人生觀和價值觀。同時還幫助學(xué)生樹立不畏艱難，勇攀科學(xué)高峰的精神，還可以幫助學(xué)生樹立正確的人生觀，培養(yǎng)在人生道路上受挫的能力。

對昭通學(xué)院30名物理教育專業(yè)的問卷調(diào)查中，在科學(xué)教育觀部分，有83%的學(xué)生更喜歡在學(xué)習(xí)中，教師既傳授知識又將科學(xué)方法和科學(xué)精神傳給學(xué)生?？梢娫谖锢斫逃龑I(yè)的大多數(shù)學(xué)生渴望在學(xué)習(xí)物理學(xué)知識的同時能學(xué)習(xí)到科學(xué)方法和科學(xué)精神，在提高自身科學(xué)素養(yǎng)的同時，也利于將來的物理教學(xué)。這也是對物理學(xué)史在物理教育專業(yè)開設(shè)的一個有力佐證。

（二）幫助學(xué)生培養(yǎng)正確的科學(xué)思維方式

物理學(xué)史是一門綜合的學(xué)科，既包括物理，數(shù)學(xué)，化學(xué)等自然科學(xué)，也包括哲學(xué)，歷史等社會科學(xué)的內(nèi)容，還涉及科學(xué)的物理學(xué)理論形成過程中的科學(xué)思維模式，學(xué)生學(xué)習(xí)物理學(xué)史，最重要的就是學(xué)習(xí)和領(lǐng)悟這些科學(xué)思維方式，掌握正確的適合自己的科學(xué)方法，提高解決問題的能力。例如伽利略開創(chuàng)性地運(yùn)用了定量描述與實驗研究相結(jié)合，開普勒善于從大量觀測事實中提煉出一般規(guī)律，牛頓則主張科學(xué)應(yīng)當(dāng)杜絕缺乏事實根據(jù)的假說，愛因斯坦擅長通過直覺方式洞察事物的本質(zhì)，并用演繹的方法構(gòu)造理論體系等等。[4]p357再如，科學(xué)假說在科學(xué)研究中是必不可少的，科學(xué)假說需要檢驗來證實或證偽。勒維烈的海王星假說，認(rèn)為存在一個未知的新行星，而且根據(jù)牛頓力學(xué)計算了這個行星的軌道、質(zhì)量、與太陽的距離、偏心率、經(jīng)度等，這個假說也同樣具有直接可檢驗性，事實上德國天文家加勒在收到勒維烈計算位置信的當(dāng)夜，就在估測位置找到了這個新星。[5]p23-24

對昭通學(xué)院30名物理教育專業(yè)的問卷調(diào)查中，在科學(xué)方法部分，針對“牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力定律采用了演繹推理的方法”這一命題，在問卷調(diào)查中有50%的學(xué)生認(rèn)為是錯誤命題，16.7%的學(xué)生作答回答“不清楚”。萬有引力定律是物理學(xué)中最基礎(chǔ)的知識點(diǎn)，關(guān)于萬有引力定律牛頓涉及采用何種思維方式，是物理學(xué)史教材中，經(jīng)典力學(xué)涉及的內(nèi)容。通過問卷調(diào)查我們可以了解到，學(xué)生對科學(xué)思維的方式了解甚少，需要教學(xué)中進(jìn)一步加強(qiáng)。再如在問卷調(diào)查的科學(xué)教育觀部分，有60%的學(xué)生認(rèn)為“相對于科學(xué)知識的學(xué)習(xí)而言，學(xué)生對科學(xué)方法的學(xué)習(xí)是非常重要”，30%的學(xué)生認(rèn)為“重要”?？梢?，只有學(xué)生掌握了科學(xué)思維方式，才可以指導(dǎo)其進(jìn)行科學(xué)探究活動，學(xué)以致用，成為教師以后他們的思維方式也會滲透到其教學(xué)中，幫助其學(xué)生掌握正確的科學(xué)思維方式。

（三）能擴(kuò)充學(xué)生的知識面，提高自身素養(yǎng)

物理學(xué)史是從社會歷史的角度研究物理學(xué)中過去，現(xiàn)在和將來的各種現(xiàn)象和問題。物理學(xué)史是一門綜合性學(xué)科，其內(nèi)容包羅萬象，涉及自然科學(xué)、思維科學(xué)、人文科學(xué)等。物理教育專業(yè)的學(xué)生如果只注重物理學(xué)知識，不了解科學(xué)前沿的現(xiàn)狀和發(fā)展，那么將來他們成為教師只會給學(xué)生毫無新意的物理課堂的教學(xué)內(nèi)容，更談不上培養(yǎng)學(xué)生良好的科學(xué)素養(yǎng)。因此，作為中學(xué)物理的準(zhǔn)教師在大學(xué)階段就應(yīng)該提高自身素養(yǎng)，應(yīng)具有扎實的學(xué)科知識，全面的自然科學(xué)知識，具有哲學(xué)頭腦，在知識結(jié)構(gòu)上，除掌握本學(xué)科進(jìn)展動態(tài)外，尚需通曉社會科學(xué)、教育科學(xué)、思維科學(xué)等知識，關(guān)注伴隨社會發(fā)展而出現(xiàn)的物理學(xué)應(yīng)用事例，從而實現(xiàn)開放式的教學(xué)模式。[2]p9

在對昭通學(xué)院30名物理教育專業(yè)的問卷調(diào)查中，在科學(xué)教育觀部分，針對“您認(rèn)為當(dāng)前我國科學(xué)教育教學(xué)最大的問題是什么？”有30%的學(xué)生認(rèn)為是“過于強(qiáng)調(diào)書本知識的記憶，忽視科學(xué)方法和科學(xué)精神的培養(yǎng).”有66.67%的學(xué)生認(rèn)為是“過于強(qiáng)調(diào)講授和灌輸方法，學(xué)生缺少科學(xué)探索的機(jī)會”。通過問卷調(diào)查可以看出，作為科學(xué)教育學(xué)科最主要的一門學(xué)科物理學(xué)，也需要改進(jìn)和提高教學(xué)方法，而將物理學(xué)史滲透到物理學(xué)的教學(xué)中必要的，也是必須的。

參考文獻(xiàn)：

1、海森堡《嚴(yán)密自然科學(xué)基礎(chǔ)近年來的變化》[M].上海：上海譯文出版社，1987年P(guān)180

2、陳明霞《淺談運(yùn)用物理學(xué)史培養(yǎng)中學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)》中學(xué)物理[J]，2011（12），P8；P9

3、沙振舜，鐘偉《簡明物理學(xué)史》（第二版）[M].南京：南京大學(xué)出版社，2015（1）P7

4、張煥庭《西方資產(chǎn)階級教育論著選》[M].北京：人民教育出版社，1979：P357

5、李正鳳《科學(xué)假說的可檢驗性及其變現(xiàn)形式》貴州社會科學(xué)[J]，1990（2）P23-24endprint