芻議物理學(xué)史對(duì)提升高中學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的作用及策略

楊樹(shù)剛

(甘肅省臨夏中學(xué) 731100)

一、運(yùn)用物理學(xué)史提升高中生的科學(xué)素養(yǎng)具有理論基礎(chǔ)

教育重演論(Recapitulation theory of education)的基本原理是：第一，一個(gè)人的教育發(fā)展是一個(gè)過(guò)程.進(jìn)入高一級(jí)的教育階段一定是以通過(guò)了低一級(jí)的教育階段為前提，階段不可跳躍或顛倒.第二，現(xiàn)代學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程是對(duì)人類(lèi)文化發(fā)展過(guò)程的一種認(rèn)知(Cognitive)意義上的重演，即現(xiàn)代人的認(rèn)知發(fā)展(Cognitivedevelopment)是對(duì)其祖先認(rèn)知水平長(zhǎng)期演化過(guò)程的濃縮.教育重演論還進(jìn)一步指出，為了符合學(xué)生的認(rèn)識(shí)規(guī)律，學(xué)習(xí)內(nèi)容應(yīng)該放在一定形式的文化背景之中.從這個(gè)角度講，教育重演論為物理學(xué)史的引入提供了理論支持，物理學(xué)史已經(jīng)成為物理教學(xué)必不可少的有機(jī)組成部分.

物理教學(xué)既要傳授給學(xué)生物理知識(shí)，更要把相關(guān)的歷史背景介紹給學(xué)生，讓學(xué)生能夠在物理學(xué)史的背景下對(duì)物理知識(shí)進(jìn)行“重演”.物理學(xué)史還可以幫助學(xué)生釋疑解難.那些在物理學(xué)史上就被爭(zhēng)論過(guò)的物理問(wèn)題，往往也會(huì)是學(xué)生學(xué)起來(lái)有困難或容易出錯(cuò)的問(wèn)題，在教學(xué)中，教師引導(dǎo)學(xué)生了解物理學(xué)史上科學(xué)家認(rèn)識(shí)世界的方式，讓學(xué)生進(jìn)行心理上的“重演”，有利于促進(jìn)學(xué)生對(duì)這些疑難問(wèn)題的真正理解.

二、物理學(xué)史對(duì)提升學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的作用及策略

1.科學(xué)家是學(xué)生求學(xué)、求知的精神領(lǐng)袖

物理學(xué)發(fā)展離不開(kāi)無(wú)數(shù)科學(xué)家的辛勤工作的結(jié)果，科學(xué)家在探索未知世界過(guò)程所體現(xiàn)的人格魅力，是學(xué)生做人、做學(xué)問(wèn)非常好的榜樣，要求教師在教學(xué)過(guò)程中，傳授物理知識(shí)的同時(shí)，對(duì)于相關(guān)科學(xué)家在探索知識(shí)中所體現(xiàn)出的科學(xué)精神做一講解，達(dá)到對(duì)學(xué)生素質(zhì)全面提升.

伽利略不畏權(quán)威，對(duì)亞里士多德觀點(diǎn)進(jìn)行挑戰(zhàn)，得到物體運(yùn)動(dòng)不需要力維持；牛頓對(duì)自己在物理學(xué)上所做出的貢獻(xiàn)，謙虛的說(shuō)：我是站在巨人的肩膀上，牛頓從落下的蘋(píng)果砸到他頭上獲得了靈感，最終發(fā)現(xiàn)了萬(wàn)有引力定律；開(kāi)普勒對(duì)研究數(shù)據(jù)8分角度偏差不放過(guò)，最終得出開(kāi)普勒三定律，從而對(duì)行星運(yùn)動(dòng)有了比較正確的描述；奧斯特對(duì)電與磁間存在聯(lián)系信念的堅(jiān)定，加之不懈的努力，最終以著名的奧斯特實(shí)驗(yàn)向世人證明了電與磁間存在聯(lián)系，從而揭開(kāi)了電磁學(xué)的新篇章；法拉第經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)的失敗，嘔心瀝血10年，最終發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，總結(jié)出電磁感應(yīng)定律；電磁場(chǎng)理論建立人麥克斯韋，小時(shí)候被老師及同學(xué)們看成丑小鴨，但他并不在乎，專(zhuān)心致志學(xué)習(xí)自己的數(shù)學(xué)，畫(huà)一些只有自己才能看懂的幾何圖形，最終靠自己的成績(jī)，使老師及同學(xué)們認(rèn)識(shí)到他是只聰明的白天鵝；愛(ài)因斯坦的一生，取得了很多成就，但他從不滿(mǎn)足于現(xiàn)狀，不但向科學(xué)前沿進(jìn)軍，他對(duì)統(tǒng)一場(chǎng)論的堅(jiān)信及不懈努力就是很好的說(shuō)明.這些偉大的科學(xué)家所體現(xiàn)出的以上人格魅力會(huì)對(duì)學(xué)生探究科學(xué)知識(shí)造成不可估量的促進(jìn)作用.

2.課堂中融入科學(xué)家的探究科學(xué)的方法可以提升學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)、開(kāi)啟智慧

科學(xué)方法在物理知識(shí)獲得中起到重大的作用，物理教師在教授知識(shí)的同時(shí)，對(duì)學(xué)生進(jìn)行前輩們科學(xué)方法的講授，也是非常重要的方面.比如伽利略理想斜面實(shí)驗(yàn)，將摩擦力這一次要因素去除，從而獲得了物體運(yùn)動(dòng)不需要力來(lái)維持；質(zhì)點(diǎn)、點(diǎn)電荷理想化模型的提出，使我們?cè)谘芯烤唧w問(wèn)題時(shí)，忽略物體本身的大小，從而給問(wèn)題解決帶來(lái)方便；物理學(xué)解決問(wèn)題主要方法：根據(jù)現(xiàn)象大膽提出假說(shuō)，假說(shuō)回到實(shí)踐中去，若能經(jīng)得起實(shí)踐的考驗(yàn)，并且還能在此理論指導(dǎo)下對(duì)未知進(jìn)行預(yù)言，最終得到檢驗(yàn)是正確的，這一假說(shuō)就被人們所接受，上升到理論的層次上來(lái).物理學(xué)在研究問(wèn)題時(shí)控制變量法，即當(dāng)要研究三個(gè)量間的關(guān)系時(shí)，我們可固定其中一個(gè)量，來(lái)研究另兩個(gè)量間關(guān)系，從而將三量間的關(guān)系找到，牛頓第二定律就運(yùn)用此法找到了力、質(zhì)量、加速度三者間的關(guān)系，理想氣體狀態(tài)方程也運(yùn)用此法找到氣體壓強(qiáng)、體積、溫度三者間的關(guān)系.比值法對(duì)物理概念下定義，速度定義、加速度定義、電流強(qiáng)度定義、電場(chǎng)強(qiáng)度定義、磁場(chǎng)強(qiáng)度定義這些定義是物理學(xué)知識(shí)最為基本的根基，對(duì)學(xué)生不論是物理知識(shí)的理解掌握還是今后從事科學(xué)研究都有很大的幫助.

總之，物理學(xué)在發(fā)展過(guò)程中所積累的方法，在某種程度上比物理學(xué)知識(shí)本身更為重要，因?yàn)榻處煹慕套罱K是為了不教，只有使學(xué)生掌握了獲取知識(shí)方法，才能實(shí)現(xiàn)學(xué)生自學(xué)能力提高，真正達(dá)到不教的目的.

3.課堂中融入物理學(xué)史能更好地激發(fā)學(xué)生探究物理的興趣

一般來(lái)說(shuō)，中學(xué)生有強(qiáng)烈的好奇心和自尊心，希望家長(zhǎng)和社會(huì)把自己當(dāng)大人看待，希望自己能獨(dú)立去解決一些問(wèn)題，因而創(chuàng)設(shè)一個(gè)生動(dòng)活潑、自覺(jué)主動(dòng)的學(xué)習(xí)環(huán)境是很重要的.將歷史引入到教學(xué)中來(lái)，讓學(xué)生自己參與物理知識(shí)的發(fā)現(xiàn)過(guò)程，體會(huì)科學(xué)發(fā)現(xiàn)的樂(lè)趣，獲得心理上的滿(mǎn)足，這樣我們就可以在物理教學(xué)中培養(yǎng)并不斷發(fā)展學(xué)生學(xué)習(xí)物理學(xué)乃至整個(gè)自然科學(xué)的興趣和信心；另外，科學(xué)發(fā)展史是一幅理論與實(shí)驗(yàn)交叉、失敗與成功并存、邏輯與非邏輯思維并用的豐富多彩的畫(huà)面，將歷史引入到教學(xué)中來(lái)，可以向?qū)W生展示一些科學(xué)家的失敗和失誤以及不同學(xué)派間的爭(zhēng)論等，從而打破傳統(tǒng)的邏輯教學(xué)給學(xué)生留下科學(xué)發(fā)展是直線(xiàn)前進(jìn)的印象，打破學(xué)生對(duì)科學(xué)家的迷信，最終提高學(xué)生學(xué)習(xí)和將來(lái)從事科學(xué)研究的興趣和信心；第三，在物理教學(xué)中，將歷史上物理學(xué)的重要發(fā)現(xiàn)促進(jìn)科技發(fā)展的事例有選擇地介紹給學(xué)生，比如，牛頓萬(wàn)有引力定律使人造衛(wèi)星得以上天；法拉第、麥克斯韋的電磁學(xué)，使電動(dòng)機(jī)、電視機(jī)的出現(xiàn)成為可能，革新了人們的生活：原子物理和核物理研究，使人類(lèi)獲得了一種新能源—核能，等等.使學(xué)生認(rèn)識(shí)到物理學(xué)的重要價(jià)值，激發(fā)他們學(xué)習(xí)物理的興趣.

4.課堂中融入物理學(xué)史培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神

實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和腳踏實(shí)地的工作作風(fēng)是任何一個(gè)科研工作者必須具備的品格.比如，教師在講授《行星的運(yùn)動(dòng)》這一節(jié)課時(shí)，可以講授一下第谷的科學(xué)事跡：第谷花費(fèi)了30多年用簡(jiǎn)陋的儀器觀察恒星；愛(ài)迪生為了尋找合適的材料做燈絲失敗近8000次：居里夫婦歷盡苦難從400噸礦渣、1000噸化學(xué)藥品和800噸水的混合物中提取1克鐳；歐姆在經(jīng)濟(jì)狀況和實(shí)驗(yàn)條件極差的情況下研究電壓、電阻、電流三者的關(guān)系.通過(guò)這些事例告訴學(xué)生：科學(xué)工作乃至各種工作都需要實(shí)事求是、嚴(yán)格要求、決不弄虛作假的科學(xué)態(tài)度，和任勞任怨、不怕吃苦、腳踏實(shí)地的工作作風(fēng).

總之，在高中物理課堂教學(xué)中，教師能夠有效的融入豐富多彩的物理學(xué)史，會(huì)影響他們學(xué)習(xí)科學(xué)家的科學(xué)精神和科學(xué)態(tài)度，能有效的提高他們學(xué)習(xí)物理的興趣和科學(xué)探究精神和能力.