吳海原 王云亮 陳宗金

摘 要 在教學中運用物理學史，不僅可以培養(yǎng)學生專業(yè)的物理知識，掌握科學研究的過程與方法，還有助于學生形成科學的情感、態(tài)度與價值觀，從而提高學生的科學素養(yǎng)。教學中運用物理學史時堅持相關(guān)原則，可以有效提高學生的科學素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞 物理學史 物理教學 科學素養(yǎng)

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A

Discussion on Cultivating the Middle School Students' Scientific

Literacy by Applying Physics History in Teaching

WU Haiyuan, WANG Yunliang, CHEN Zongjin

(College of Physics and Electronic Engineering, Guangxi Teachers Education University，Nanning, Guangxi 530023)

Abstract With the history of physics using in teaching, it can not only cultivate students' professional knowledge of physics, master the process and methods of scientific research, but also helpful for the students to form the scientific emotion, attitude and values, so as to improve the students' scientific literacy. Adhere to the relevant principle in using physics history teaching, can efficiently improve students' scientific literacy.

Key words history of physics; physics teaching; scientific literacy

0 引言

中國科協(xié)中國科普研究所在2009年11月至2010年5月進行了第八次中國公民科學素養(yǎng)抽樣調(diào)查，結(jié)果表明，2010年具備基本科學素養(yǎng)的公民比例達到了3.27%。這一比例比2005年的1.60%提高了1.67個百分點，比2007年的2.25%提高了1.02個百分點，但僅僅相當于或者還不及日本（1991年3%）、加拿大（1989年4%）、美國（1985年5%）和歐盟（1992年5%）等主要發(fā)達國家和地區(qū)20世紀80年代末、90年代初的水平。①“十一五”期間我國公民的科學素養(yǎng)水平有了明顯提升，同時與發(fā)達國家相比差距也是顯而易見的。

中學生作為公民的一部分，其科學素養(yǎng)水平的高低不僅影響現(xiàn)在我國公民科學素養(yǎng)的水平，而且直接影響著未來我國公民科學素養(yǎng)水平的高低。因此，在中學就加強對學生的科學素養(yǎng)進行培養(yǎng)，顯得尤為重要。那么在新課程改革的背景下，中學生需要什么樣的科學素養(yǎng)呢？而我們又能給與新形勢下的中學生們一些什么樣的科學素養(yǎng)呢？在物理教學中該如何提高中學生的科學素養(yǎng)，值得作為物理課程與教學論的研究者們深思。

1 培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)離不開物理學史

“讀史可以明智”。 教學中如果僅是單純的講述物理知識而忽略了歷史，那么最終的結(jié)果也僅僅是學生掌握了單純的物理知識，從而嚴重的影響了學生科學思維的發(fā)展，這樣無異于殺雞取卵。日常教學中當涉及有關(guān)物理學史方面的內(nèi)容時，我們經(jīng)常教給學生的是，什么地方、什么時間、什么人、做了什么，往往只重視是什么，而很少引導學生去研究當時當?shù)卦撘?guī)律、知識是怎么樣被提出的，問題是怎樣被解決的。因此，學生不能了解先輩們是如何發(fā)展和創(chuàng)造知識的，也不能明白物理規(guī)律、定理之間的聯(lián)系，這就不利于學生科學素養(yǎng)的培養(yǎng)。教育的過程是教書育人，包含教書與育人兩個方面的內(nèi)容。如果在教學的過程僅僅是教單純的專業(yè)知識，那么學生就很難領(lǐng)悟物理學家所賦予的科學精神、態(tài)度與價值觀，從而，學生也就只是一種有用的工具，僅是“半成品”，但是卻無法成為一個全面發(fā)展的人。而物理學史是一塊巨大的精神瑰寶，其在揭示物理學的發(fā)生發(fā)展過程而形成的知識、技能與方法，值得我們?nèi)パ芯颗c借鑒。融史于教，對學生科學素養(yǎng)的培養(yǎng)具有十分重要的意義。②

2 運用物理學史，培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)

物理學史是研究物理學產(chǎn)生和發(fā)展規(guī)律的科學，物理學史既提供了專業(yè)的物理知識，又有科學規(guī)律與方法的逐漸完善與深化，同時也結(jié)合了科學、技術(shù)和社會來進行融合，在千百年來的歷史積淀中，也提升了我們的情感、態(tài)度和價值觀，對人類社會的發(fā)展起到了不可估量的作用。

科學素養(yǎng)指在掌握一定科學知識并形成一定知識結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上所形成的適應人類社會發(fā)展所需要的基本品質(zhì)和能力。既掌握專業(yè)的科學知識與方法，又具有科學的探索與思維的中學生，才是一個具備了科學素養(yǎng)的中學生。③

作為學生科學素養(yǎng)培養(yǎng)的載體——物理學史，其在具體的教學中又是怎樣來提高學生的科學素養(yǎng)呢？

2.1 物理學史可以為學生提供知識并促進技能的提高

我們知道，物理學史不僅是記錄人類對物理概念與規(guī)律認識的過程，也是記錄人類對這些物理概念與規(guī)律應用的過程。那么，在中學物理教學過程中，我們不僅需要要求學生認識物理概念與規(guī)律，還要要求學生掌握并且會進行簡單的應用。唯有深刻了解物理學中基本概念與規(guī)律，并知道它們在歷史中的產(chǎn)生、形成及演變，才能理解相關(guān)物理知識的內(nèi)涵與外延。

物理學史中有許多讓人耳熟能詳?shù)墓适隆⑴c民生有千絲萬縷聯(lián)系的科技成果，比如馬德保半球?qū)嶒灐W斯特實驗、阿基米德原理等等，這些內(nèi)容不僅生動有趣，而且很容易讓學生耳目一新，且還能產(chǎn)生深刻的印象，相關(guān)的知識模塊也會在了解物理學史的樂趣中得以理解與識記。教學中融入物理學史的相關(guān)內(nèi)容有助于優(yōu)化學生的知識結(jié)構(gòu)、加深理解和牢固記憶相關(guān)知識，即使一時遺忘，也便于聯(lián)想。

2.2 物理學史可以培養(yǎng)學生的科學探究方法與能力

物理學的發(fā)展過程，也是人類認識自然與探索自然的過程。在認識與探索的過程中，人也在不斷的發(fā)現(xiàn)物理現(xiàn)象、了解物理特性、尋求物理規(guī)律。在探索的過程中，物理學所蘊含的科學思維與方法是物理學家在長期的科學探索與研究中逐步積淀、發(fā)展起來的，是人類探索精神的瑰寶。因此在物理教學中導入與所要講述知識點相聯(lián)系的物理學史內(nèi)容，講述物理學家的科學思維、方法和實驗探究能力，有意識地對中學生進行思維、方法、能力的教育和訓練，是提高他們智力水平、培養(yǎng)科學能力、促進學生和諧發(fā)展的一條必不可少的途徑。

物理學史的發(fā)展也給予了我們深刻的啟示，縱觀物理學史的發(fā)展過程，我們知道，物理學家們正確的科研方法與大膽創(chuàng)新的探索精神往往就是他們能夠取得成功的關(guān)鍵。

2.3 物理學史可以培養(yǎng)學生的情感，有利于科學態(tài)度與價值觀的形成

物理學史大約400年的歷程，也體現(xiàn)著人類認識世界和改造世界的過程。在這個過程中，人類對物理現(xiàn)象也經(jīng)歷了從感性認識到理性認識的過程?？偟膩碚f，物理學史就是逐步人類認識和探索物理現(xiàn)象與規(guī)律的發(fā)展史。④在教學的過程中，我們不僅要認識到物理學史不僅包含著物理現(xiàn)象、物理規(guī)律的形成與發(fā)展，同時還要認識到物理學中所包含著的物理學家在研究與探索過程中的艱辛。比如愛迪生在研究電燈的30多年間，所用的燈絲都是很短時間就被燒斷，為了解決這個問題，他前后用了7600多種材料來進行實驗，孜孜以求，最終使燈絲的持續(xù)發(fā)亮時間得到了極大的改善。英國物理學家麥克斯韋在1864年到1873年間經(jīng)過艱辛的努力，集前人之大成在電磁學領(lǐng)域做出了劃時代的成就。他提出了電磁場和電磁波的概念，建立了麥克斯韋方程，并預言了光與電磁之間的聯(lián)系。諸如此類例子，數(shù)不勝數(shù)。而科學家們艱辛的探索，在他們身上發(fā)生的故事，對于學生情感與價值觀的激勵，無疑會起到極大的鼓舞作用。

2.4 物理學史能促使學生認識科學技術(shù)與社會發(fā)展的關(guān)系

通過物理教學中運用物理學史內(nèi)容使中學生正確認識物理學對人類、對社會的影響，理解人和社會、自然的關(guān)系。通過物理學史的學習也應該讓學生看到，科學技術(shù)既能造福人類，但同時也會給人類社會帶來負面的影響。物理學發(fā)展過程中產(chǎn)生的重大突破和取得的巨大成就在人類認識世界、探索世界的歷程上所產(chǎn)生的令人震驚的沖擊以及在社會發(fā)展史上所引起的舉世矚目的技術(shù)革新，是中學生應該有所了解的內(nèi)容。從18世紀第一次科學技術(shù)革命時的蒸汽機時代到19世紀以電力電氣、電子技術(shù)廣泛應用為標志的第二次科技革命，再到20世紀中葉計算機出現(xiàn)、航空技術(shù)快速發(fā)展的第三次科技革命，以至現(xiàn)今的數(shù)字信息技術(shù)時代，這些生動的上映了科學技術(shù)對社會的巨大推動，講述這些相關(guān)的物理學史內(nèi)容能使學生深刻了解科學技術(shù)的宏大社會功能；但從另一方面來看，科學技術(shù)的快速進步也給社會、人類、自然帶來了一些始料不及的負面效應，如噪音、電子垃圾泛濫、白色污染、空氣污染、核泄漏、太空垃圾增加、地球變暖、海平面上升等等，更有甚者已經(jīng)危及到人類的生存。

3 教學中運用物理學史提高學生科學素養(yǎng)的原則

3.1 物理學史內(nèi)容應緊扣物理教材

在引用物理學史內(nèi)容時，應與所講授的內(nèi)容緊扣并注意進行篩選，斷章取義、生搬硬套的做法不僅難以收效，還有可能會給學生傳授錯誤的知識，得不償失。與物理教材貼近的物理學史內(nèi)容，更容易讓學生產(chǎn)生興趣，在敬仰物理學家探索物理現(xiàn)象的艱辛的同時，加深對物理概念與規(guī)律的理解，為培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)打下牢固的基礎(chǔ)。

3.2 教學中做到理論聯(lián)系實際

物理學家發(fā)現(xiàn)物理現(xiàn)象、物理規(guī)律的過程是一個持續(xù)的過程，這個過程是發(fā)現(xiàn)、研究、失敗、再繼續(xù)的一個不斷創(chuàng)新的過程。同時還包含著世界各國物理學家之間的思辨與交流過程，體現(xiàn)著物理學發(fā)展的矛盾與沖突，從而帶來物理學日新月異的發(fā)展。那么，在教學過程中，這些能提高學生認識矛盾的能力與開拓視野的內(nèi)容，無疑會極大的提高學生的科學素養(yǎng)。

3.3 培養(yǎng)知識的同時注重全面發(fā)展

物理教學中，教師不僅要教授學生專業(yè)的物理知識，更重要的是在傳授知識的同時，培養(yǎng)學生的情感、態(tài)度和價值觀，培養(yǎng)學生的科學人文精神以促進學生的全面和諧發(fā)展。在教學的過程中，要提升學生的綜合素質(zhì)，物理學史的運用就起到了非常重要的作用。物理學家的追求與犧牲精神如愛因斯坦、居里夫人等等，無疑會讓學生在學習與探索過程中倍受鼓舞，從而也促進了學生科學思維與能力的全面發(fā)展。

4 結(jié)束語

正確的在教學中運用物理學史，不僅可以培養(yǎng)學生專業(yè)的物理知識，提高學生的知識與技能，了解與掌握科學探究的過程與方法，而且，還能夠?qū)W生滲透情感、態(tài)度與價值觀的培養(yǎng)。這也是響應新課程改革“三維目標”的提出。而新課改三維目標改變了以往過于注重知識傳授的傾向，強調(diào)形成正確學習的價值觀。那么在教學中運用物理學史，無疑是實現(xiàn)“三維目標”，提升學生科學素養(yǎng)的一把利劍。

廣西研究生教育創(chuàng)新計劃資助項目，項目編號：2010106030401M23

注釋

① 中國科普研究所.第八次中國公民科學素養(yǎng)調(diào)查結(jié)果發(fā)布[J].中國科學基金,2011(1):63.

② 陳世鷗.淺談物理學史在中學物理教學中的作用[J].四川教育學院學報,2004(11):78.

③ 阿壩藏族羌族自治州人民政府應急管理辦公室.如何做一個具備良好科學素質(zhì)的公民[EBOL].http://www.abazhou.gov.cn/yjgl/yjgongz/gzdt/201103/t20110318_391106.html.

④ 郭奕玲,沈慧君.物理學史[M].北京:清華大學出版社,2005.