光學(xué)發(fā)展史在光學(xué)與現(xiàn)代生活通識教育選修課當(dāng)中的作用

蔡勛

【摘 要】在光學(xué)與現(xiàn)代生活教學(xué)過程中要充分發(fā)掘光學(xué)發(fā)展史的功能，以史實(shí)為背景，創(chuàng)設(shè)適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)情境進(jìn)行教學(xué)，這不但能豐富教學(xué)內(nèi)容，使課堂富有感染力，又能啟迪學(xué)生，提高學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

【關(guān)鍵詞】光學(xué)發(fā)展史；通識教育；選修課；教學(xué)情境

光學(xué)是物理學(xué)中最古老的一個基礎(chǔ)學(xué)科，又是當(dāng)前科學(xué)研究中最活躍的學(xué)科之一。隨著人類對自然界的認(rèn)識不斷深入，光學(xué)的發(fā)展大致經(jīng)歷了幾何光學(xué)、波動光學(xué)、量子光學(xué)、現(xiàn)代光學(xué)等4個時期。光學(xué)與現(xiàn)代生活教學(xué)過程正是圍繞這四個時期的主題進(jìn)行教學(xué)。所以，在課堂教學(xué)中適當(dāng)?shù)貪B透一些光學(xué)發(fā)展史，可以使學(xué)生加深對光學(xué)概念的理解，更好地掌握光學(xué)規(guī)律，也可以陶冶學(xué)生的情操，讓學(xué)生受到科學(xué)家們對待事物的科學(xué)態(tài)度、思想方法的熏陶，讓學(xué)生從中得到深刻的啟示和啟迪。

下面就光學(xué)與現(xiàn)代生活這門課特點(diǎn)，結(jié)合本人的教學(xué)實(shí)踐，探討光學(xué)發(fā)展史在教學(xué)中的重要作用。

一、光學(xué)與現(xiàn)代生活這門課程的特點(diǎn)

光學(xué)與現(xiàn)代生活這門課是面向我校各專業(yè)本科生的一門通識教育選修課。報名的學(xué)生以沒有深厚物理基礎(chǔ)的非理工類的文科學(xué)生居多。開設(shè)本課程是人文素質(zhì)和科學(xué)素質(zhì)互補(bǔ)性教育的需要。日新月異的光學(xué)科技發(fā)展影響著社會各個領(lǐng)域，提高學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)、培養(yǎng)科學(xué)思維方法、領(lǐng)會科學(xué)創(chuàng)新精神是開設(shè)光學(xué)與現(xiàn)代生活這門課程的重要原因。

二、光學(xué)發(fā)展史在教學(xué)中的重要作用

1.可以了解光學(xué)發(fā)展的全貌，消除對光學(xué)知識來源的神秘感，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力

教科書中的光學(xué)知識都是人們經(jīng)過多次整理而形成的嚴(yán)密的理論邏輯體系。

因此，我們在教學(xué)中只重視對知識本身的講解，而忽視對一些概念、規(guī)律產(chǎn)生的歷史過程的講述，就會使學(xué)生對光學(xué)知識的來源、理論體系的形成等都產(chǎn)生很神秘的感覺，會認(rèn)為各個光學(xué)概念、原理和定律的獲得只是歷史上的某些科學(xué)家的靈感創(chuàng)造出來的，對于一般人而言是根本不可能的。進(jìn)而會阻礙學(xué)生創(chuàng)造思維的發(fā)展。

事實(shí)上熟悉科學(xué)發(fā)展歷史過程的人都知道，任何一個科學(xué)知識的獲得，都必須要經(jīng)歷一個從低級到高級，從感性到理性，從片面到全面的發(fā)展和演變過程，而根本就不是任何天才的靈感偶然地創(chuàng)造出來的[1]。

比如：人類對于光的本性的認(rèn)識就是經(jīng)過幾千年漫長的歷史發(fā)展過程從幾何光學(xué)光的直線傳播開始逐漸達(dá)到現(xiàn)代光學(xué)比較成熟的波粒二象性的認(rèn)識的。光的波粒二象性理論的發(fā)展過程是一個辯證的否定過程[2]。

光的波粒二象性同時對微粒說和波動說作了辯證的否定。它肯定了光有波動性和粒子性，又否定了波動性和粒子性的根本對立。

經(jīng)過對這些科學(xué)史的本來面目的了解和熟悉，學(xué)生們就會慢慢領(lǐng)會任何一個重要概念、定理和重大理論的獲得，都是經(jīng)過否定繼承發(fā)展的多次選擇后得到的。

在教學(xué)中，雖然講述時用的時間不多，但可以使學(xué)生了解光學(xué)發(fā)展的全過程。這種做法不僅會消除學(xué)生對光學(xué)知識來源的神秘感，還可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力。

2.有助于培養(yǎng)觀察和分析問題能力

觀察能力的培養(yǎng)，最重要的在于對于現(xiàn)象的“處處留心”。分析能力的提高，根本在于學(xué)會從整體的大局出發(fā)，冷靜客觀地去對一個問題的前因后果進(jìn)行細(xì)細(xì)的整理歸納[3]。

光學(xué)是一門以觀察現(xiàn)象和實(shí)驗為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的觀察、實(shí)驗?zāi)芰Σ坏菍W(xué)好光學(xué)的關(guān)鍵，也是科學(xué)素質(zhì)教育的要求。

光學(xué)發(fā)展史描述了許多科學(xué)家善于從不被人注意的一些平常現(xiàn)象中細(xì)心地觀察與思考問題的事例。

比如：教師可通過望遠(yuǎn)鏡的誕生過程的講授，使學(xué)生進(jìn)一步了解觀察問題和分析問題的重要性。

17世紀(jì)初的一天，荷蘭小鎮(zhèn)的一家眼鏡店的主人利伯希，為檢查磨制出來的透鏡質(zhì)量，把一塊凸透鏡和一塊凹鏡排成一條線，通過透鏡看過去，發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)處的教堂塔尖好像變大拉近了，于是在無意中發(fā)現(xiàn)了望遠(yuǎn)鏡的秘密，就將兩個鏡片裝在筒里，制成了人類歷史上第一架望遠(yuǎn)鏡。意大利科學(xué)家伽利略得知這個消息之后，就自制了一個。他的第一架望遠(yuǎn)鏡只能把物體放大3倍。一個月之后，他制作的第二架望遠(yuǎn)鏡可以放大8倍，第三架望遠(yuǎn)鏡可以放大到20倍。1609年10月他制作出了能放大30倍的望遠(yuǎn)鏡。伽里略用自制的望遠(yuǎn)鏡觀察夜空，第一次發(fā)現(xiàn)了月球表面高低不平。此后又發(fā)現(xiàn)了木星的4個衛(wèi)星。通過這樣的教學(xué)過程，就自然使學(xué)生認(rèn)識到了觀察和分析問題的能力的重要性。

3.有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與積極性

“興趣是最好的教師”[4]，學(xué)生學(xué)好一門課的關(guān)鍵首先是要對這門課感興趣。

教師如果將要講授的內(nèi)容和一些故事緊密聯(lián)系起來，可以吸引學(xué)生的注意力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與積極性。比如：講授激光前可以對激光的中文名字的來歷進(jìn)行講解。激光是20世紀(jì)以來，繼原子能、計算機(jī)、半導(dǎo)體之后，人類的又一重大發(fā)明，被稱為“最快的刀”、“最準(zhǔn)的尺”、“最亮的光”。激光最初的中文名字叫做“鐳射”、“萊塞”，是它的英文名稱LASER的音譯，是取自英文Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation的各單詞頭一個字母組成的縮寫詞。意思是“通過受激輻射光擴(kuò)大”。1964年按照我國著名科學(xué)家錢學(xué)森建議將LASER的中文名稱改稱了“激光”。通過這樣的導(dǎo)入馬上就能引起學(xué)生的注意力和興趣，他們學(xué)習(xí)激光的積極性也被調(diào)動起來了，這樣就會達(dá)到事半功倍的教學(xué)效果。

三、將光學(xué)發(fā)展簡史融入教學(xué)中的途徑

光學(xué)發(fā)展簡史對教學(xué)的作用如此之大，如何將其融入教學(xué)中呢？

（1）可配合教材的內(nèi)容，隨堂隨機(jī)滲透應(yīng)用，這樣使學(xué)生既學(xué)習(xí)了知識，又了解了知識的來源。比如：講解量子光學(xué)時可以對普朗克、愛因斯坦等科學(xué)家的諾貝爾獎獲獎成果和年代進(jìn)行講解，來激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

（2）以“因特網(wǎng)+”的形式每周布置網(wǎng)上作業(yè)，讓學(xué)生通過因特網(wǎng)了解科學(xué)家的生平或某個定律、定理的發(fā)現(xiàn)過程，但要與教材同步。因特網(wǎng)上有很多光學(xué)前沿的成果介紹，也有很多視頻資料?？梢园丫W(wǎng)址給學(xué)生讓他們課外閱讀。比如：激光在各行各業(yè)的應(yīng)用等。

（3）利用多媒體定期播放一些科普片，增加學(xué)生對光學(xué)發(fā)展史的了解和應(yīng)用發(fā)展前景的認(rèn)識，充實(shí)他們的課外知識[5]。比如：像光學(xué)發(fā)展簡史紀(jì)錄片、還有激光的故事、哈勃太空望遠(yuǎn)鏡和電子顯微鏡等科普片。

總之，光學(xué)發(fā)展史在光學(xué)與現(xiàn)代生活這門課程教學(xué)當(dāng)中的應(yīng)用，不是對教材的簡單補(bǔ)充，它有許多不可替代的作用。教師在教學(xué)過程中要充分挖掘光學(xué)發(fā)展史的功能，靈活滲透于教學(xué)的各個過程當(dāng)中，以史為背景，創(chuàng)設(shè)適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)情境，讓學(xué)生進(jìn)入歷史認(rèn)識光學(xué)發(fā)展的過程，并展望未來光學(xué)發(fā)展前景。這不但能豐富教學(xué)內(nèi)容，使課堂富有感染力，又能啟迪學(xué)生，從而提高學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]顏振鈺.物理學(xué)史新編[M].貴州科技出版社，2002（6）.

[2]申先甲，李艷平.談?wù)勎锢韺W(xué)史在素質(zhì)教育中的作用[J].大學(xué)物理，2000（11）.

[3]劉楚明.光學(xué)的發(fā)展史，應(yīng)用與展望[J].科技創(chuàng)業(yè)家，2014（9）.

[4]于磊，林敬與.人文類專業(yè)大學(xué)物理課的教學(xué)探索[J].物理與工程，2003（6）.

[5]章登宏.物理學(xué)史在物理教學(xué)中的作用[J].物理與工程，2003（10）.endprint