李威達(dá)

[摘 要]物理學(xué)史是研究物理學(xué)發(fā)展的學(xué)科,通過傳授物理學(xué)史方面的知識(shí),對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)意識(shí),養(yǎng)成科學(xué)態(tài)度,學(xué)習(xí)科學(xué)的方法,提高科學(xué)思想及創(chuàng)新素質(zhì)起到積極的作用。在總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,對(duì)于它的重要性,所發(fā)揮的德育功能及加強(qiáng)物理學(xué)史科學(xué)方法教育的途徑,做了初步研究。

[關(guān)鍵詞]物理學(xué)史 科學(xué)方法 創(chuàng)新素質(zhì) 德育教育

物理學(xué)是研究物質(zhì)運(yùn)動(dòng)一般規(guī)律和物質(zhì)基本結(jié)構(gòu)的科學(xué),是自然科學(xué)的重要組成部分。人類只有尊重事實(shí),尊重規(guī)律,才能獲得進(jìn)步。物理學(xué)發(fā)展史是人類探索自然規(guī)律的歷史,是研究人類對(duì)自然界各種物理現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)史。在當(dāng)代世界范圍內(nèi)的科學(xué)教育改革中,科學(xué)史教育正在從科學(xué)教育的邊緣進(jìn)入科學(xué)教育的中心。物理學(xué)是許多科學(xué)與技術(shù)的基礎(chǔ)和發(fā)源地,也是革新改造某種科學(xué)技術(shù)的基本依據(jù),是長遠(yuǎn)起作用的科學(xué)。在物理教學(xué)中,適當(dāng)引入物理學(xué)史教育,讓學(xué)生更多的了解科學(xué)發(fā)展的歷程,并從前人的經(jīng)驗(yàn)中受到啟發(fā)、教益,從而感悟科學(xué)方法,提升人文素養(yǎng),培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí),是素質(zhì)教育全面發(fā)展觀的基本要求。科學(xué)方法是解決科學(xué)問題的手段,讓學(xué)生領(lǐng)悟科學(xué)方法比單純學(xué)到科學(xué)知識(shí)收效更大、時(shí)效更長,物理學(xué)的科學(xué)方法已經(jīng)發(fā)揮了并將繼續(xù)發(fā)揮巨大的推動(dòng)作用。

一、物理學(xué)史的德育功能

1.有助于培養(yǎng)學(xué)生的愛國主義情感

愛國主義是德育教育的一個(gè)重要方面,物理學(xué)史中含有非常豐富的愛國主義教育內(nèi)容。我國在物理學(xué)的理論與實(shí)踐方面有著輝煌的成就,如在春秋時(shí)期我國已能普遍使用杠桿和天平;宋代的沈括發(fā)現(xiàn)了磁偏角;在實(shí)用技術(shù)方面的指南針、地球儀、石拱橋、火箭等,解放后的原子彈、氫彈、人造衛(wèi)星、正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)、核電站,超導(dǎo)材料的研究等均走在世界的前列。在教學(xué)中,教師結(jié)合教材內(nèi)容,根據(jù)物理學(xué)史提供的史實(shí),介紹我國在物理學(xué)方面對(duì)世界做出的杰出貢獻(xiàn),使學(xué)生了解我國古代燦爛的文化,激發(fā)他們的民族自豪感,對(duì)學(xué)生進(jìn)行愛國主義教育。

2.有助于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的方法和態(tài)度

科學(xué)的學(xué)習(xí)態(tài)度對(duì)人的認(rèn)識(shí)與實(shí)踐活動(dòng)有決定性的導(dǎo)向作用,是科學(xué)素質(zhì)的核心要素,通過物理學(xué)史的學(xué)習(xí)可以啟發(fā)和感染學(xué)生。在教給學(xué)生現(xiàn)代科技所必需的系統(tǒng)的物理知識(shí)的同時(shí),還應(yīng)該教給學(xué)生科學(xué)的學(xué)習(xí)研究方法?？茖W(xué)既是一種人類的知識(shí)體系,又是人類認(rèn)識(shí)世界的一種方式和探索過程,而通常的科學(xué)方法都貫穿在物理學(xué)發(fā)展的過程中,掌握科學(xué)的方法可以培養(yǎng)學(xué)生的能力。很多科學(xué)家就是從對(duì)本學(xué)科的歷史研究中,開始自己的創(chuàng)造活動(dòng)的。學(xué)習(xí)物理學(xué)史有助于活躍思維,增強(qiáng)膽識(shí),使學(xué)生更自覺地繼承前人的事業(yè),有效地進(jìn)行學(xué)習(xí)研究;學(xué)習(xí)物理學(xué)史可以使學(xué)生了解科學(xué)家的刻苦鉆研、頑強(qiáng)不屈,勇攀科學(xué)高峰的精神,從而給學(xué)生樹立榜樣,端正學(xué)習(xí)態(tài)度。許多科學(xué)家在一生中花費(fèi)了大量的時(shí)間和精力進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究,獲得了成功。如美國科學(xué)家富蘭克林冒著生命危險(xiǎn),終于揭開了雷電之謎,發(fā)明了避雷針;歐姆用水流和電流進(jìn)行類比發(fā)現(xiàn)歐姆定律等都是在孜孜不倦地追求中取得了成功。伽利略對(duì)落體的研究,否定了統(tǒng)治人們上千年的亞里士多德的觀念,使學(xué)生認(rèn)識(shí)到實(shí)驗(yàn)操作對(duì)于提高學(xué)習(xí)效果的重要性。科學(xué)家研究物理學(xué)的科學(xué)方法,作為學(xué)生學(xué)習(xí)的范例,無疑是實(shí)施科學(xué)方法教育的一條途徑。除了觀察和實(shí)驗(yàn)外,還要有科學(xué)的抽象、理想實(shí)驗(yàn)的方法、基本的一些邏輯方法、假說和模型方法、數(shù)學(xué)方法,理論思維的方法。還可以通過物理學(xué)史的教育,啟發(fā)學(xué)生除了認(rèn)真學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識(shí),學(xué)習(xí)正確的科學(xué)態(tài)度及思維方式,培養(yǎng)學(xué)生勇于探索、勇于創(chuàng)造的精神。

3.有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神

科學(xué)思想的顯著特征就是創(chuàng)新,沒有創(chuàng)新就沒有科學(xué)研究。湯姆孫說:“在能夠?qū)茖W(xué)做出的一切貢獻(xiàn)中,觀念的突破是最大的。”近代物理學(xué)沖破了牛頓不變時(shí)空觀而建立,極大地增進(jìn)了人類新思維的發(fā)展。物理學(xué)的發(fā)展史就是一部創(chuàng)新史,它的每一個(gè)發(fā)現(xiàn)及理論的形成,都蘊(yùn)含著科學(xué)家的創(chuàng)新活動(dòng)。科學(xué)家在起步研究過程中,積累了大量豐富的創(chuàng)新思想、創(chuàng)新精神和智慧。在教學(xué)中引入物理學(xué)史,可以使學(xué)生領(lǐng)略科學(xué)家們的一系列創(chuàng)造性活動(dòng),對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新素質(zhì)起到積極的作用。同時(shí),通過史料教育學(xué)生,培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是、嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的科學(xué)意識(shí)和勇于創(chuàng)新的科學(xué)精神。弘揚(yáng)科學(xué)精神最重要的是要培養(yǎng)學(xué)生基于對(duì)物理科學(xué)的強(qiáng)烈興趣而萌發(fā)出熱愛真理、追求創(chuàng)新的科學(xué)理性,使學(xué)生的精神得到超越,獻(xiàn)身于物理科學(xué)研究和物理教育事業(yè)。

二、實(shí)現(xiàn)物理學(xué)史德育功能的有效途徑

1.強(qiáng)化課堂教學(xué),傳授科學(xué)方法

物理學(xué)史上每一種經(jīng)典科學(xué)方法的形成都傾注了科學(xué)家個(gè)人或群體的大量心血,經(jīng)歷了幾年甚至幾十年的時(shí)間,學(xué)會(huì)并掌握物理學(xué)經(jīng)典科學(xué)方法使學(xué)生受益。教師須在掌握物理學(xué)史知識(shí)的基礎(chǔ)上,要具有較高的物理學(xué)史素養(yǎng),把握物理科學(xué)的發(fā)展軌跡與規(guī)律的能力,挖掘物理學(xué)史的德育功能,全面理解和把握物理學(xué)科的知識(shí)體系,提高教學(xué)水平,重視經(jīng)典方法的傳授。

2.把握教學(xué)規(guī)律,提高教學(xué)質(zhì)量

任何事物的形成及發(fā)展都具有規(guī)律,物理學(xué)史的教學(xué)是一種教學(xué)活動(dòng),同樣具有規(guī)律,只有掌握了這些規(guī)律,教學(xué)才能得心應(yīng)手,達(dá)到預(yù)期的目的。在教學(xué)中,要培養(yǎng)學(xué)生從歷史的維度把握科學(xué)的本質(zhì),認(rèn)識(shí)物理學(xué)中人文內(nèi)涵的規(guī)律,理論知識(shí)與技能目標(biāo)的規(guī)律,實(shí)現(xiàn)過程與方法目標(biāo)的規(guī)律。這對(duì)學(xué)生形成物理概念,掌握物理規(guī)律之間的聯(lián)系,掌握正確的科學(xué)研究方法,熟悉科學(xué)探究的過程有著重要意義。教師要協(xié)調(diào)物理學(xué)史教學(xué)與知識(shí)、技能教學(xué)之間的關(guān)系,教學(xué)內(nèi)容之間的關(guān)系,思想品德教育與智力培養(yǎng)之間的關(guān)系。教師對(duì)這些的認(rèn)識(shí)、協(xié)調(diào)與處理,促進(jìn)學(xué)生思想品德、科學(xué)素養(yǎng)、智力和操作技能的均衡發(fā)展。

3.改進(jìn)教學(xué)方法,實(shí)現(xiàn)德育功能

教師通過多年的教學(xué)實(shí)踐,對(duì)物理學(xué)史科學(xué)方法的理解具有一定的深度,積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。在教學(xué)過程中,教師要積極改進(jìn)教學(xué)方法,達(dá)到學(xué)科素質(zhì)教育的目的。首先,教師對(duì)物理學(xué)史的教材要做出全面的分析,適當(dāng)補(bǔ)充有關(guān)科學(xué)家探索的背景,科學(xué)發(fā)現(xiàn)過程及方法論方面的學(xué)史材料,挖掘教材的德育功能。其次,教師要教給學(xué)生現(xiàn)代科技所必需的系統(tǒng)的物理知識(shí),教給學(xué)生科學(xué)的學(xué)習(xí)方法和研究方法,使學(xué)生自覺地繼承前人的思想,有效地進(jìn)行學(xué)習(xí)研究,通過對(duì)物理學(xué)史的學(xué)習(xí)掌握科學(xué)的學(xué)習(xí)和探究方法。

三、物理學(xué)史在物理教學(xué)中的引入辦法

1.導(dǎo)課過程中引用物理學(xué)史,激發(fā)學(xué)生興趣

物理學(xué)史從某種程度上可以增強(qiáng)學(xué)生對(duì)物理學(xué)的興趣。教師結(jié)合課本內(nèi)容介紹一些物理學(xué)史或有趣的物理故事導(dǎo)入新課,可以豐富文化資源、創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境,從中學(xué)習(xí)物理知識(shí),領(lǐng)略物理學(xué)家的人格魅力,接受思想教育。如講解自由落體時(shí),1591年,伽利略在比薩斜塔上做的落體實(shí)驗(yàn),否定了亞里士多德的落體理論。然而,伽利略真的做過斜塔實(shí)驗(yàn)嗎?1949年,英國歷史學(xué)家巴特菲爾德對(duì)此持否定看法,在科學(xué)界展開了持續(xù)很久的爭論。以這樣的方式導(dǎo)課可以激發(fā)學(xué)生的興趣,積極思考,教學(xué)效果好。

2.授課過程中穿插物理學(xué)史,幫助學(xué)生理解知識(shí)

讓學(xué)生適當(dāng)?shù)牧私馕锢碇R(shí)產(chǎn)生的背景和歷史過程有助于對(duì)物理知識(shí)的把握和深層次的理解。在聽課過程中,加深對(duì)知識(shí)的掌握,使學(xué)生的心靈受到啟迪,可以使學(xué)生牢固的掌握課堂內(nèi)容。

如在講大氣壓強(qiáng)時(shí),可以從古代關(guān)于真空的多種爭論,德國當(dāng)時(shí)馬德保市市長卷入了爭論,并花了大量資金從事獲得真空的實(shí)驗(yàn),反復(fù)嘗試,最后用一個(gè)中空金屬球才取得成功。1654年,他又做的兩個(gè)中空半球?qū)嶒?yàn),把中空的兩個(gè)半球扣在一起,抽去空氣,大氣把兩個(gè)半球緊壓在一起,用了16匹馬才把它拉開,這就是著名的“馬德保半球”實(shí)驗(yàn)。這樣,學(xué)生不僅了解了大氣壓強(qiáng)的存在,更進(jìn)一步理解了大氣壓強(qiáng)的性質(zhì)和種種測量的方法。

3.小結(jié)中補(bǔ)充物理學(xué)史,使學(xué)生受到啟發(fā)

新的物理課程標(biāo)準(zhǔn)把物理學(xué)史作為物理學(xué)習(xí)的重要內(nèi)容,要找到將物理學(xué)史融入物理課堂的行之有效的教學(xué)方法,重新認(rèn)識(shí)物理學(xué)史的教育價(jià)值,探索物理學(xué)史的教育模式,是一項(xiàng)重要課題。從歷史的角度進(jìn)行分析,不僅可以起到復(fù)習(xí)的作用,還可以收到其他方面的功效。如在講完電磁學(xué)理論知識(shí)后,讓學(xué)生了解電磁學(xué)是在一定的歷史背景下產(chǎn)生的。通過物理學(xué)史可以闡明理論與實(shí)際的關(guān)系。物理學(xué)是實(shí)驗(yàn)科學(xué),實(shí)驗(yàn)工作是基地,強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)的意義,并不是否定理論的重要性,只有在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上才能建立正確的、經(jīng)得起實(shí)踐檢驗(yàn)的理論。在系統(tǒng)地介紹理論發(fā)展線索的同時(shí),更多地介紹實(shí)驗(yàn)工作的經(jīng)過和所起的作用,以及理論與實(shí)驗(yàn)的相互依賴關(guān)系,就更有教育意義。

總之,教學(xué)實(shí)踐證明,通過物理學(xué)史的教育有助于學(xué)生完備知識(shí)、活躍思維、增強(qiáng)學(xué)習(xí)興趣與膽識(shí)、錘煉品格,鍛煉意志。通過物理學(xué)史的學(xué)習(xí),有助于學(xué)生有效地學(xué)習(xí)和研究,有助于學(xué)生健康品格和情感的培養(yǎng)。

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