黃芳琳

高中物理課程中適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行學(xué)史內(nèi)容教學(xué)，讓學(xué)生從學(xué)史文化中汲取養(yǎng)分，從中感悟物理學(xué)家的獻(xiàn)身精神和創(chuàng)新意識(shí)，從而以物理學(xué)史為載體對(duì)學(xué)生實(shí)施情感教育，對(duì)我們的教學(xué)工作有著建設(shè)性的意義.教師在此過(guò)程的首要任務(wù)就是要對(duì)與高中物理相關(guān)的學(xué)史內(nèi)容進(jìn)行選擇和整合.

1物理學(xué)史內(nèi)容的選擇

物理學(xué)史有著龐大的內(nèi)容體系，那么哪些內(nèi)容才是高中物理教學(xué)所需要的呢？筆者認(rèn)為以下兩點(diǎn)需要教師進(jìn)行針對(duì)性選擇.

1.1物理對(duì)社會(huì)進(jìn)步的影響

物理學(xué)的發(fā)展歷程也正是人類社會(huì)不斷變革進(jìn)步的過(guò)程.瓦特改進(jìn)蒸汽機(jī)推動(dòng)著工業(yè)革命的興起，熱力學(xué)的研究加速了工業(yè)化社會(huì)的到來(lái)，電磁理論的蓬勃發(fā)展給人類社會(huì)帶來(lái)極其深遠(yuǎn)的影響，近代物理的發(fā)展特別是原子物理和航天科技等領(lǐng)域的成就推動(dòng)了社會(huì)發(fā)生著更深層次的變革.

高中生通過(guò)學(xué)習(xí)物理學(xué)史，能夠看到人類探索自然世界的歷程，同時(shí)人類的發(fā)現(xiàn)、創(chuàng)新和變革也最大程度地促進(jìn)著文明的繁榮和社會(huì)的進(jìn)步.在此基礎(chǔ)上，學(xué)生會(huì)產(chǎn)生崇敬科學(xué)、堅(jiān)持真理、勇于探究的科學(xué)情感，并能由衷地產(chǎn)生對(duì)科學(xué)理論的敬畏之心和對(duì)物理學(xué)家的敬仰之情.

1.2物理學(xué)家和他們的成就

分析整個(gè)人類科技發(fā)展史，很多重大發(fā)現(xiàn)和技術(shù)革新都是誕生于才華橫溢的科學(xué)家具有創(chuàng)造性的工作之中.物理學(xué)的發(fā)展也不以外，而物理學(xué)史不僅記載著物理學(xué)家的個(gè)人成就，也記載著一個(gè)個(gè)充分智慧團(tuán)隊(duì)的卓越功績(jī).

例1卡文迪許實(shí)驗(yàn)室就是無(wú)數(shù)物理學(xué)家心中的“麥加圣地”，在那里產(chǎn)生了近30個(gè)的諾貝爾獎(jiǎng)獲得者；貝爾實(shí)驗(yàn)室至今總計(jì)產(chǎn)生了兩萬(wàn)六千多項(xiàng)專利，平均每天就有一項(xiàng)專利產(chǎn)生，其中有聲電影、晶體管、激光、可視電話、計(jì)算機(jī)等等，都是具有劃時(shí)代意義的發(fā)明，在那里每年會(huì)發(fā)表上以千計(jì)的科技論文，造就一大批在各領(lǐng)域都堪稱尖端的科學(xué)家.

物理學(xué)的發(fā)展和突破既有偶然性，也有必然性.科學(xué)家彼此合作，又相互競(jìng)爭(zhēng)，他們以特殊的協(xié)作方式引領(lǐng)著一個(gè)又一個(gè)輝煌成就的誕生.讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中感悟這一點(diǎn)，也是對(duì)學(xué)生一種進(jìn)行情感教育的滲透，對(duì)他們科學(xué)素養(yǎng)提升有積極的作用.

2物理學(xué)史與情感教育的整合

物理學(xué)史的內(nèi)容自稱體系，而高中物理的情感教育也有自身獨(dú)特的內(nèi)涵，如何將二者整合起來(lái)呢？筆者認(rèn)為以下幾點(diǎn)是教學(xué)過(guò)程中值得實(shí)踐和推廣的.

2.1通過(guò)物理學(xué)史的介紹來(lái)強(qiáng)化學(xué)生的興趣和信心

物理知識(shí)的探索和發(fā)展是一個(gè)充滿理性而又講究嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪^(guò)程，但是這并不意味著物理學(xué)史就是如白開水般清淡無(wú)味的流水賬記錄，事實(shí)上物理學(xué)史上也有很多有趣的事情能夠讓學(xué)生為之而興奮.

例2“泊松亮斑”的發(fā)現(xiàn)就是一個(gè)具有反轉(zhuǎn)色彩的歷史事件.

光的本性是什么？在人們圍繞“波動(dòng)說(shuō)”和“微粒說(shuō)”爭(zhēng)執(zhí)不休之時(shí)，法國(guó)學(xué)術(shù)界進(jìn)行了一項(xiàng)學(xué)術(shù)競(jìng)賽，讓兩個(gè)學(xué)說(shuō)的支持者各自進(jìn)行證明.“微粒說(shuō)”的支持者泊松，是一個(gè)數(shù)學(xué)家，他以反證法的思路來(lái)處理問(wèn)題，他從“波動(dòng)說(shuō)”代表人物菲涅爾的相關(guān)理論出發(fā)得出一個(gè)在當(dāng)時(shí)看來(lái)很是荒謬的結(jié)論——對(duì)應(yīng)一定波長(zhǎng)的光，在其傳播方向上放置一圓盤，那么在其陰影的中央會(huì)出現(xiàn)一個(gè)亮斑，這與光的直線傳播有著明顯的沖突，泊松也理所當(dāng)然地認(rèn)為他找到駁斥“波動(dòng)說(shuō)的有力證據(jù)”.偏偏按照他的思路，物理學(xué)家阿拉果通過(guò)實(shí)驗(yàn)看到這個(gè)陰影中央的亮斑，泊松的計(jì)算和推理反而成為“波動(dòng)說(shuō)”的直接證明.這一戲劇化的歷史事件能激起學(xué)生無(wú)窮的興趣.

例3永動(dòng)機(jī)制作的失敗帶來(lái)了意想不到的成果.

正如煉金術(shù)的失敗推進(jìn)了化學(xué)的發(fā)展一樣，對(duì)永動(dòng)機(jī)原理的追尋也成就了一大批物理學(xué)家，像焦耳、亥姆霍茨就是他們中的佼佼者，他們?cè)谔剿魇『?，能快速冷靜下來(lái)，勇于用科學(xué)的目光審視自己的失敗，從而誕生了能量守恒定律等基本物理原理.馮端教授曾經(jīng)說(shuō)過(guò)：我們?cè)诰拺演d入史冊(cè)的物理學(xué)家之時(shí)，也要建造一座無(wú)名紀(jì)念碑，再寫上碑文：“紀(jì)念那些為設(shè)計(jì)永動(dòng)機(jī)而不懈努力卻又遭受失敗的人”，因?yàn)檎沁@些科學(xué)先驅(qū)的付出，他們?cè)谔剿饕?guī)律時(shí)做出了各種假設(shè)，雖然這些假設(shè)最終都是錯(cuò)誤的，但是正是前人的嘗試才引導(dǎo)后人改變了思維方式和探索方向，從而引領(lǐng)了物理研究的進(jìn)步.

物理學(xué)史上記載了物理學(xué)家探索自然規(guī)律曲折而又讓人興奮的過(guò)程，高中物理教學(xué)中，學(xué)生通過(guò)對(duì)物理學(xué)史的學(xué)習(xí)，重新回顧相應(yīng)規(guī)律的發(fā)現(xiàn)過(guò)程，并從中體驗(yàn)到探索物理的成功和樂(lè)趣.

2.2通過(guò)物理學(xué)史對(duì)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神進(jìn)行培養(yǎng)

物理學(xué)史中記載著物理學(xué)家不畏艱辛，敢于挑戰(zhàn)權(quán)威的探索過(guò)程，這些材料都是對(duì)學(xué)生進(jìn)行情感教育的重要素材，有助于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神.

例4從伽利略的生平來(lái)認(rèn)識(shí)科學(xué)和社會(huì).

伽利略被譽(yù)為“現(xiàn)代科學(xué)之父”，正是他的論著《關(guān)于托勒密和哥白尼兩大世界體系的對(duì)話》確立了日心說(shuō)的地位，摧毀了教會(huì)教義的根基，因此這本巨著很快就成為了禁書.但是伽利略不畏強(qiáng)權(quán)，依然堅(jiān)持對(duì)真理的追求，繼續(xù)在自由落體運(yùn)動(dòng)等方面取得了重大成就，并在1628年繼續(xù)發(fā)表他的著作《關(guān)于兩門新科學(xué)的對(duì)話與數(shù)學(xué)證明對(duì)話集》.

例5法拉第和麥克斯韋的學(xué)術(shù)傳承.

法拉第是自學(xué)成才的典范，年幼時(shí)期的他沒(méi)有接受過(guò)系統(tǒng)化的教育，但是這并不妨礙他用理性、嚴(yán)謹(jǐn)而又智慧的思維來(lái)研究物理.他不僅發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，更重要的是他還提出了“場(chǎng)”和“力線”等概念，這些概念也是法拉第為了彌補(bǔ)自身數(shù)學(xué)能力的缺乏，另辟蹊徑而提出來(lái)的.麥克斯韋在研究相關(guān)理論的時(shí)候，看出其中的玄機(jī)，并致力于用自己的數(shù)學(xué)才華來(lái)完善相關(guān)理論，最終成就了一番事業(yè).

榜樣效應(yīng)有著無(wú)窮的力量，學(xué)生在物理學(xué)史的學(xué)習(xí)中重溫先賢敢于質(zhì)疑、堅(jiān)持真理的事跡，為學(xué)生形成正確的科學(xué)思維打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ).

2.3通過(guò)物理學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生克服困難、不屈不撓的科學(xué)意志

物理學(xué)家在探索真理的過(guò)程中會(huì)經(jīng)歷很多艱難險(xiǎn)阻，他們以頑強(qiáng)的意志堅(jiān)持下來(lái)，不屈不撓地堅(jiān)持下去，最終取得成功，這對(duì)學(xué)生來(lái)講有著非常重要的啟發(fā)意義.

例6密立根對(duì)光電效應(yīng)方程的驗(yàn)證.

愛(ài)因斯坦將普朗克的量子理論運(yùn)用于光電效應(yīng)的解釋，得出了光電效應(yīng)方程，而其正確性的檢驗(yàn)是由密立根來(lái)完成的.具有戲劇性的事實(shí)在于，當(dāng)初密立根并不贊同愛(ài)因斯坦的理論，他后來(lái)回憶道：“ 從1907年開始，通過(guò)長(zhǎng)達(dá)十多年的實(shí)驗(yàn)研究，最終的結(jié)果與我的預(yù)想截然[JP2]相反，實(shí)驗(yàn)結(jié)果成為了愛(ài)因斯坦方程正確性的驗(yàn)證證據(jù).”

例7愛(ài)因斯坦和量子理論.

作為物理發(fā)展史上最卓越的科學(xué)家之一，愛(ài)因斯坦的最重要成就在于相對(duì)論領(lǐng)域，但是他在量子理論方法所投入的精力更多.即使如此，他在晚年也有過(guò)這樣的回憶：“我經(jīng)歷了長(zhǎng)達(dá)50多年的精心思考，卻從未明確光量子是什么.”然而，越是困難、越是具有挑戰(zhàn)的問(wèn)題，就越能激起人類的好奇心.

物理學(xué)的發(fā)展之路充滿曲折，對(duì)未知世界的探索不可能是一帆風(fēng)順，需要研究者具備頑強(qiáng)的意志，甚至還需要他們具備為科學(xué)獻(xiàn)身的意識(shí).物理學(xué)家永不放棄、勇于奉獻(xiàn)的精神有助于幫助學(xué)生形成正確的科學(xué)觀和價(jià)值觀.

2.4通過(guò)物理學(xué)史來(lái)幫助學(xué)生培養(yǎng)唯物主義世界觀，并形成物理美學(xué)鑒賞力

物理學(xué)的發(fā)展需要學(xué)者用物理的視角來(lái)認(rèn)識(shí)和理解世界，同時(shí)物理學(xué)本身特有的美觀也為研究者的探索和發(fā)現(xiàn)指明了道路，這一些都是學(xué)生在學(xué)習(xí)物理學(xué)史時(shí)必須關(guān)注到的內(nèi)容.

例8感悟物理學(xué)特有的美感.

物理學(xué)有著這樣的美學(xué)特征：簡(jiǎn)潔性、和諧性、普適性和統(tǒng)一性.為數(shù)不多的幾項(xiàng)規(guī)律就覆蓋了自然界的一切特征，幾條簡(jiǎn)單的公式就完成了對(duì)世界的描述，這都體現(xiàn)了客觀世界和諧與統(tǒng)一之美.牛頓運(yùn)動(dòng)定律、萬(wàn)有引力定律、相對(duì)論原理等等都以其簡(jiǎn)潔性與普適性給人一種特殊的美學(xué)享受，啟發(fā)著人們的靈感產(chǎn)生和智慧發(fā)展，從而去創(chuàng)造更加美妙的世界.

例9統(tǒng)一性對(duì)物理學(xué)發(fā)展的作用.

法拉第之所以能發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)定律，就因?yàn)樗冀K堅(jiān)信自然萬(wàn)物是普遍聯(lián)系的，各類自然力都是統(tǒng)一的、不可摧毀的、能夠發(fā)生轉(zhuǎn)化的.在類似理論的引領(lǐng)下，當(dāng)代科學(xué)家一直在探索自然界不同作用間的統(tǒng)一性原理.

物理學(xué)的各項(xiàng)理論的發(fā)展離不開方法論的指導(dǎo)，教師在教學(xué)中，借助物理學(xué)史等材料向?qū)W生傳遞唯物主義認(rèn)識(shí)論以及物理美學(xué)觀點(diǎn)有助于學(xué)生認(rèn)識(shí)能力的提升.