物理學(xué)史教育功能的再認(rèn)識(shí)

1、物理學(xué)史教育功能的再認(rèn)識(shí)【】物理學(xué)史在幫助學(xué)生感悟科學(xué)方法,提升人文素養(yǎng),培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)等方面有非常重要的價(jià)值。在新課標(biāo)理念指導(dǎo)下引入物理學(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，是素質(zhì)教育全面發(fā)展觀的基本要求，也是落實(shí)新課標(biāo)“三維目標(biāo)”的必然選擇?！尽课锢韺W(xué)史教育功能再認(rèn)識(shí)物理學(xué)史是人類對(duì)自然界中各種物理現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)史，它研究的是物理學(xué)發(fā)生、發(fā)展的規(guī)律，說明了物理學(xué)中的基本概念、定律和理論體系的醞釀、產(chǎn)生和發(fā)展的辯證過程。它是一座知識(shí)財(cái)富的寶庫，不僅展示了物理學(xué)理論形成的前因后果、來龍去脈，而且深刻的揭示了物理學(xué)的研究方法；它也是一塊精神財(cái)富的寶地，物理學(xué)的發(fā)展極

2、大地改變著人們的自然觀、世界觀，升華了人們對(duì)人與自然，人與社會(huì)的認(rèn)識(shí)。與此同時(shí)，物理學(xué)家在探求真理的過程中展現(xiàn)出的人格魅力，不畏艱險(xiǎn)獻(xiàn)身科學(xué)的高尚品格，也給后人增添了無窮的榜樣力量。物理學(xué)不僅以其知識(shí)、方法和思想極大的促進(jìn)了自身的發(fā)展，而且在更廣闊的領(lǐng)域深刻的影響著人類文明的進(jìn)程，成為人類文化的一部分。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)教育全面第1頁發(fā)展觀的基本要求，也是落實(shí)新課標(biāo)“三維目標(biāo)”的必然選擇。一、感悟科學(xué)方法科學(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

3、學(xué)知識(shí)收效更大、時(shí)效更長(zhǎng)。為什么有些學(xué)生往往“一聽就懂，一做就錯(cuò)”呢，這足以說明他們沒有掌握解決實(shí)際問題的科學(xué)方法。掌握科學(xué)方法，能直接促進(jìn)學(xué)生的能力發(fā)展，促進(jìn)學(xué)生形成自主學(xué)習(xí)、獨(dú)立探索新知識(shí)的能力。從這個(gè)意義上說，方法比知識(shí)更重要。物理學(xué)的發(fā)展史也是一部物理學(xué)方法論的發(fā)展史，物理學(xué)在發(fā)展過程中，不僅產(chǎn)生了寶貴的理論成果，更留給后人值得深思的物理學(xué)的研究方法。物理發(fā)展的歷史證明，每一次重大科學(xué)理論的突破，往往都伴隨著新的科學(xué)方法的誕生，而新的科學(xué)方法又反過來促進(jìn)物理學(xué)的發(fā)展。力學(xué)是物理學(xué)中發(fā)展最早的一個(gè)分支，機(jī)械運(yùn)動(dòng)是力學(xué)中最直觀、最簡(jiǎn)單、也是最便于觀察因而也最早得到研究的一種運(yùn)動(dòng)形式。然而，

4、和物理學(xué)的其他部門相比，力學(xué)的研究卻經(jīng)歷了更為漫長(zhǎng)的過程。從古希臘時(shí)代算起，這個(gè)過程幾達(dá)二千年之久。只所以會(huì)如此漫長(zhǎng)，一個(gè)很重要的原因就是人類缺乏經(jīng)驗(yàn)，缺乏正確的科學(xué)研究方法，因而也就難以得出正確的科學(xué)結(jié)論。亞里士多德是古希臘時(shí)代人類歷史上少數(shù)百科全書式的大哲學(xué)家,而且是通過觀察自然,運(yùn)用形而上第2頁學(xué)的哲學(xué)思想方法試圖解釋自然,奠定物理學(xué)思想萌芽的人。然而，由于歷史的局限，亞里士多德對(duì)自然的研究?jī)H僅停留在“觀察”和“思辯”的層面上，致使像“力是維持物體物運(yùn)動(dòng)的原因，重的物體下落得快，輕的物體下落得慢”等錯(cuò)誤長(zhǎng)期統(tǒng)治著人們的思想。但是,伽利略沒有僅僅停留在邏輯思辯上,而是繼續(xù)做了斜面實(shí)驗(yàn)。他發(fā)

5、現(xiàn),落體的速度越來越快,是一種勻加速運(yùn)動(dòng),而且加速度與重量無關(guān)；他還發(fā)現(xiàn),斜面越陡,加速度越大,斜面越平,則加速度越小，在極限情況下,斜面垂直,相當(dāng)于自由下落,不同物體的加速度是一樣的。當(dāng)斜面完全水平時(shí),加速度為零,這時(shí),一個(gè)運(yùn)動(dòng)著的物體就應(yīng)該是沿直線永遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去。斜面實(shí)驗(yàn)表明,物體運(yùn)動(dòng)的保持并不需要外力,需要外力的是物體運(yùn)動(dòng)的改變。伽俐略最終用“理想實(shí)驗(yàn)”由斜面的情形推到自由落體和水平運(yùn)動(dòng)的情形。伽俐略邏輯推理與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合的思維方式，為后人找到了研究物理的正確科學(xué)方法。從此，“一門博大精深的科學(xué)已經(jīng)出現(xiàn)”（伽俐略語），物理從此從哲學(xué)中分離出來并得以迅速發(fā)展?？v觀物理學(xué)三百余年的發(fā)展史，可

6、以看出，實(shí)驗(yàn)在檢驗(yàn)已知理論，探索未知規(guī)律等方面起到了不可替代的作用。早在1687年，牛頓在其出版的自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理一書中就已經(jīng)正式提出了萬有引力定律，可直到一百多年后的1798年，英國科學(xué)家卡文笛許利用扭稱這一巧妙的第3頁實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)出引力常數(shù)后，萬有引力定律才得以全面的展示在世人面前；麥克斯韋對(duì)電磁波理論進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá)十年的研究，并以一組簡(jiǎn)潔的數(shù)學(xué)方程把電磁波理論概括得十分優(yōu)美對(duì)稱，但當(dāng)年卻難以令人信服，直到二十多年后他預(yù)言的電磁波被赫茲的實(shí)驗(yàn)所證實(shí)，他的學(xué)說才成為舉世公認(rèn)的電磁理論基礎(chǔ)；1905年，愛因斯坦用光電子假說總結(jié)了光的微粒說和波動(dòng)說之間長(zhǎng)期的爭(zhēng)論，能很好的解釋光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，但是

7、直到1916年，當(dāng)密立根以其嚴(yán)密的實(shí)驗(yàn)全面地證實(shí)了愛因斯坦的光電方程后，光的粒子性才被人們所接受可以說：實(shí)驗(yàn)，只有實(shí)驗(yàn)，才是物理學(xué)的基礎(chǔ)。將物理學(xué)史引入課堂，不僅能使學(xué)生有身臨其境之感，而且能領(lǐng)略前輩大師的研究方法，得其精髓，有所借鑒。二、提升人文素養(yǎng)科學(xué)文化是求真求實(shí)，人文文化是求善求美。兩者盡管形成的背景、關(guān)注的對(duì)象以及涵蓋的內(nèi)容不同，但在深層價(jià)值取向上，則是相通、互補(bǔ)的，共同的目標(biāo)就是指向真善美的理想境界?？茖W(xué)與文化在“塔頂”匯合，如果我們不能認(rèn)識(shí)到自然科學(xué)中的人文價(jià)值，那只是因?yàn)槲覀冋镜貌粔蚋撸聦?shí)上，物理的發(fā)展總有著廣闊而深刻的人文背景。哥白尼之所以能夠在1543年出版天體運(yùn)行論，迫

8、使托勒密的地心說行將就木，與哪個(gè)時(shí)代的文藝復(fù)興，教會(huì)權(quán)威受到全面沖擊第4頁的文化大背景有著深刻的聯(lián)系。沒有科學(xué)精神的人文文化和沒有人文精神的科學(xué)文化都是殘缺和扭曲的。從三維課程目標(biāo)來看，教育不僅是知識(shí)和方法的傳遞，更是心靈的喚醒。所以，傳播科學(xué)文化是物理課程必不可少的責(zé)任。物理學(xué)史是一部人文史，物理學(xué)家們?cè)趶氖驴茖W(xué)活動(dòng)的過程中，不僅揭示了自然界基本運(yùn)動(dòng)形式的諸多真理，同時(shí)也為后人樹立了一座座道德豐碑?？茖W(xué)家們?cè)谔剿髯匀坏倪^程中展現(xiàn)出的人格魅力、人文素養(yǎng)，對(duì)科學(xué)事業(yè)的執(zhí)著追求精神，都會(huì)使學(xué)生的情感升華，對(duì)引導(dǎo)學(xué)生確立正確的人生觀和價(jià)值觀，實(shí)現(xiàn)人格的完美化具有積極的促進(jìn)作用。牛頓是經(jīng)典物理的奠基人

9、，但他卻謙稱自己“站在巨人的肩膀上”；居里夫婦是鐳元素的發(fā)現(xiàn)者，然而他們卻沒有居功自傲，“鐳只是一種元素，它屬于世界所有，科學(xué)應(yīng)當(dāng)為大眾服務(wù)，它應(yīng)當(dāng)屬于全人類。”她說過的這句話一定會(huì)給學(xué)生留下深刻的印象。物理學(xué)史也是一部美學(xué)史，對(duì)稱、和諧、統(tǒng)一等美學(xué)要素在物理學(xué)的發(fā)展中起著非常重要的文化導(dǎo)向作用。當(dāng)先人們對(duì)天體的運(yùn)動(dòng)還充滿著神秘與未知時(shí)，卻能直觀的感受到其運(yùn)動(dòng)軌道應(yīng)該是圓周，因?yàn)椤皥A是美的”。物理之美是直觀的，比如彩虹是極美的表面現(xiàn)象，人人都可以看到；物理之美也是深刻的，電荷之間的引力與物體之間的萬有引力都遵循平第5頁方反比率,電子繞核運(yùn)動(dòng)的模型和星體之間的模型相仿等等無一不顯示著物理學(xué)深刻的

10、統(tǒng)一美。電磁學(xué)理論的建立再一次深刻揭示著物理知識(shí)之間深刻的統(tǒng)一美。公元前6、7世紀(jì)先人們就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了磁石吸鐵、磁石指南、摩擦生電等電磁現(xiàn)象，但早期的電學(xué)和磁學(xué)是彼此獨(dú)立、互相隔絕的，直到1820年奧斯特發(fā)現(xiàn)電流的磁效應(yīng)，這種現(xiàn)象才有了突破。英國物理學(xué)家法拉第對(duì)電磁學(xué)的貢獻(xiàn)尤為突出，和奧斯特一樣，他堅(jiān)信“自然界各種基本力之間是轉(zhuǎn)化、統(tǒng)一的”哲學(xué)觀點(diǎn)，在長(zhǎng)達(dá)十年堅(jiān)持不懈的努力下，終于在1831年發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，完美的證實(shí)了電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象的統(tǒng)一性，實(shí)現(xiàn)了物理學(xué)史上第二次大綜合。讓學(xué)生“品嘗”物理之美是提升人文素養(yǎng)的重要課程資源，可以毫不夸張地說，物理美是啟迪思想并使思想變得明晰的源泉之一。物理學(xué)

11、史同時(shí)也是一部人與自然，人與社會(huì)的對(duì)話史。人類從對(duì)自然的膜拜,到對(duì)自然規(guī)律的認(rèn)識(shí)；從對(duì)自然的征服、掠奪,再到重新反思,無疑具有深刻的人文內(nèi)涵。在科學(xué)發(fā)展的過程中，每一次物理學(xué)理論的突破都對(duì)人類社會(huì)進(jìn)步和生產(chǎn)力發(fā)展產(chǎn)生了震撼人心的沖擊和推動(dòng)，但科學(xué)技術(shù)卻具有“雙刃劍”功能，物理學(xué)的發(fā)展在促進(jìn)人類文明的同時(shí)，卻也產(chǎn)生了諸如能源、資源、生態(tài)、環(huán)境等關(guān)系社會(huì)可持續(xù)發(fā)第6頁展的問題。內(nèi)燃機(jī)的發(fā)明，極大的提高了勞動(dòng)生產(chǎn)效率，卻也帶來了嚴(yán)重的大氣污染；愛因斯坦的質(zhì)能方程為我們打開了利用核能的大門，但也直接導(dǎo)致了能夠毀滅人類的核武器研制成功，能否和平利用核能，目前正是擺在人類面前的嚴(yán)峻課題。物理課的學(xué)習(xí)應(yīng)該是

12、在學(xué)習(xí)物理內(nèi)容的同時(shí)關(guān)注物理與人類社會(huì)的關(guān)系，了解科學(xué)的文化價(jià)值。教學(xué)中關(guān)于自然、人和生命的教育，可以使學(xué)生懂得情感，懂得愛和關(guān)懷，從而達(dá)到提高學(xué)生人文素養(yǎng)的目的。物理學(xué)是一門與自然、生活、技術(shù)進(jìn)步和社會(huì)發(fā)展有著最廣泛聯(lián)系的科學(xué)。它可以揭開大千世界的奧秘，使學(xué)生志向高遠(yuǎn)，憧憬未來，本應(yīng)該是學(xué)生最為鐘情的一門課程。然而，有時(shí)它竟成為學(xué)生最為頭疼和恐懼的課程。這不能不說是單一課程目標(biāo)與僵化教學(xué)模式的一個(gè)苦果，我們有理由相信，充分重視物理課程中的人文素養(yǎng)資源，堅(jiān)持三維課程目標(biāo)，就一定能夠煥發(fā)物理課程的魅力。三、培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)物理學(xué)的發(fā)展史本身就是懷疑、批判、求真、創(chuàng)新的發(fā)展史。通過物理學(xué)史的教學(xué)展現(xiàn)物

13、理學(xué)發(fā)展的歷程,展現(xiàn)在這個(gè)歷程中,物理學(xué)家們對(duì)真理的追求,不同理論觀點(diǎn)的沖突、紛爭(zhēng)與批判,有助于培養(yǎng)學(xué)生的懷疑和批判精神。而懷疑和批判精神對(duì)于科學(xué)發(fā)展是不可或缺的，是創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力第7頁的重要特征。從亞里士多德“力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因”到牛頓“慣性是物體的根本屬性”；從牛頓的“絕對(duì)時(shí)空觀”到愛因斯坦的“廣義相對(duì)論”；從熱質(zhì)說到能量說；從光的微粒說、波動(dòng)說到波粒二象性和光子說,物理學(xué)史展現(xiàn)的知識(shí)是一種動(dòng)態(tài)的、變化的知識(shí),呈現(xiàn)出人類對(duì)物理現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)不斷深化的過程。這種過程既突顯了科學(xué)家們不迷信權(quán)威,不迷信書本,敢于懷疑的創(chuàng)新精神，同時(shí)也隱喻著人類對(duì)自然的認(rèn)識(shí)是無止境的,從而深刻的促進(jìn)著人們的思

14、想解放。19世紀(jì)末，物理學(xué)已經(jīng)有了相當(dāng)?shù)陌l(fā)展，幾個(gè)主要部門力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)以及光學(xué)，都已經(jīng)建立了完整的理論體系，在應(yīng)用上也取得了巨大的成果。這時(shí)一部分物理學(xué)家認(rèn)為，物理學(xué)已經(jīng)發(fā)展到頂，偉大的發(fā)現(xiàn)不會(huì)再有了，以后的任務(wù)無非是在細(xì)節(jié)上作些補(bǔ)充和修正，使常數(shù)測(cè)得更精確而已。然而，也正是這個(gè)時(shí)候，倫琴發(fā)現(xiàn)了X射線，并導(dǎo)致了電子的發(fā)現(xiàn)。X射線一旦發(fā)現(xiàn)，立即取得了廣泛的應(yīng)用，迅速打破了物理學(xué)界沉悶的空氣，極大的促進(jìn)著人們思想的解放，帶來了一場(chǎng)深刻的物理學(xué)革命，把人們的注意力引向更深入、更廣闊的天地，從而揭開了現(xiàn)代物理學(xué)革命的序幕。物理課程不應(yīng)該把人類認(rèn)識(shí)自然的歷史擦去，不能被公式和邏輯的面紗掩蓋。把動(dòng)態(tài)的、進(jìn)化的物理學(xué)理論異化為機(jī)械第8頁的公式、定律，繁、難、偏、舊的習(xí)題呈現(xiàn)給學(xué)生，在傳統(tǒng)教學(xué)中是司空見慣的。其結(jié)果必將使學(xué)生對(duì)原本不斷深化的物理學(xué)理論教條化、神圣化，不自覺地剝奪了學(xué)生的懷疑精神、批判精神，喪失培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的極好機(jī)會(huì)，模糊了物理學(xué)習(xí)的最終目的。結(jié)束語：現(xiàn)有的物理知識(shí)，都是人類與物理世界的長(zhǎng)期對(duì)話中，經(jīng)過無數(shù)的曲折與反復(fù)，進(jìn)行抽象概括而獲得的。只有考察物理學(xué)的過去，才能理解它的現(xiàn)狀，把握它的未來，對(duì)物理學(xué)史相關(guān)知識(shí)的探究，必將潛移默化地提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和人文素養(yǎng)，對(duì)學(xué)生的全面發(fā)展起到積極的促進(jìn)作用