物理学史与高中物理教学

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　　为了解物理学对社会发展的重要性，我们来回顾一下20世纪物理学与技术发展的几个重大事件：
　　肖克利（W.Shockly）、巴丁(J.Bardeen)和布拉顿(W.Brattain)通过研究不同条件下电流流过半导体的方式，发现了晶体管效应，为集成电路、微电子学和整个计算机革命开辟了道路。当今，廉价的计算机单块芯片具有二三十年前一台房间大小的计算机的能力。肖克利等人因此获得了1956年诺贝尔物理学奖。
　　1958年，肖洛（A.Schawlow）和汤斯（G.Townes）在研究对分子和固体作用的基础上，提出了制造光波受激发射放大器的具体设想和建议，为激光器的研制奠定了基础。1960年，梅曼（T.H.Maiman）研制成功世界上第一台激光器，它的发明是光学发展历史上伟大里程碑，也是整个物理学史上一个伟大里程碑。激光器让许多原子、分子同时在同一方向发光，光束在颜色上的纯度比往可能产生的高万倍，在月球上可以看到地球上仅为几瓦的激光。激光一问世就获得迅速发展，应用极其广泛，如激光信息存储、激光光纤通信、激光加工、激光干涉计量、激光手术、激光武器等。
　　1895年德国物理学家伦琴（W.C.Rortgen）发现了X射线，其后不久，X射线透视术逐渐成为医生诊断疾病的一种重要手段。20世纪70年代开始，医学专家利用物理学原理发明了计算机辅助的X射线层析摄影术（CT）等一些新技术，通过它们可以确定人体内部结构而无需将器械插入人体内。CT术是用一连串X射线束穿透人体，每一束射线给出了透过人体的一个线条，借助于计算机可以从这些线条的数据重构通过人体的一个断层的影像，几幅这样的影像就构成一幅三维图像。
　　回眸20世纪，大量事实说明，高新技术的出现和发展与基本粒子物理学，原子核物理学，原子、分子物理学和光学等离子体和流体，凝聚态物理学以及引力，宇宙学和宇宙射线物理学等领域及其交叉学科有着密切的关系。可以说，物理学是高新技术的源泉，是有生命力的富有成果的学科，它对社会发展具有极大的影响力。
　　但随着物理的发展，物理理论知识更加深奥，导致了物理理论学习的枯燥。许多学生都认为物理难学，但是理论知识起着基础的作用，以电子计算机的产业来说，如果人类没有充分认识半导体的开关特征，就不能实现计算机晶体管取代电子管，进而实现计算机的换代和计算机技术发展的飞跃。新技术创新离不开高级人才的培养，而高级人才培养要有深厚的基础科学理论支撑，否则，一切将成为空中楼阁。所以，先进的技术只有在坚实的基础科学上才能完成其消化、改造、吸收。无论是应用科学研究、高新技术创新，还是开发研究的人才，都要经过基础理论的学习与培养。而高新技术创新、人才培养的最大特点在于培养学生的智能、创造性思维与探索精神。现在物理学教学中，过分注重现有知识的传播和积累，但知识不等于智能，智能还应该包括知识的活用能力，创新能力。而物理理论本身枯燥、深奥的特点，更需要新观念，转换思想，寻找有效的手段促进素质教育在物理教学中的实施。激发学生学习物理的兴趣，培养学生不畏艰难，实事求是的科学态度，发展学生的实践能力，发挥他们的创造意识、创新精神。
　　物理学的发展史是一部记录科学成果、总结科研究的历史，我认为运用好物理学史在教学中的应用具有重要意义、创新作用，能很好推动物理教学的深入和持续发展学生的素质教育。
　　一、物理学史教学对于物理教学本身的帮助
　　物理学史的一项用途，就是提高学生的学习兴趣，但物理学史的作用远不止此。物理教师还须更多地关注物理学史教学对学生理解科学本质的帮助，即通过物理学史的教学，不仅帮助学生学到具体的、现成的科学知识，还让学生知道科学知识是怎么来的，科学是怎样形成的，又是怎样发展的，科学家是怎样思考的，研究科学的方法又有什么等等。
　　二、物理学史教学可以帮助学生认识科学只是一种文化
　　科学是一种人类的活动，在其发展过程中，深深地打上了人类的烙印。科学是无数科学家比重劳动辛勤工作的结果，是我们的文化遗产的重要组成部分。它们表现了我们最崇高的传统，是我们心中最美好的东西，它可以使我们对未来满怀信心，可以使我们更聪明，更谦恭，甚至更为愉快。但科学毕竟只是一种文化，一个人大脑中具有了一定的科学知识，并不代表他就是一个全面发展的人。
　　三、物理学史有利于培养学生科学态度，塑造学生科学品质
　　物理学的发展过程就是物理学家探索真理的过程，要让学生知道先辈是怎样经过艰难曲折的探索，一步一步认识物理世界的奥秘。物理学史绝不是简单的史料堆积，而是明示科学家们巧妙的思维方法和独到的研究方法及高尚的人格。科学家对真理的渴望，勇于坚持真理和修正错误的优秀品质，为真理献身的生动事迹，也是培养学生科学态度，塑造学生科学品质的宝贵素材。
　　四、物理学史为教师提供了更好的教学工具
　　在日常的教学工作中，教师为了节约时间，控制课堂的教学进度，在对定律原理的教学中，一般都是直接讲出它们的原理内容后再举几个例子讲讲它的应用，而对于定律、原理的发现过程及研究方法则很少涉及到。这种重结果，轻思维的教学方法，不利于培养学生的科学态度，不利于思维的启迪和创作的培养，造成的结果必然是学生学习上的消化不良，兴趣淡薄。如果把一个定律、原理硬塞进学生的头脑中，学生对它的印象就不会深刻，不会产生意识去提起它，更不可在有限时间内很好运用它。只有经过以后反复多次运用才有可能产生我们所期待的效果，而这种经过反复运用的消化过程，在时间上是巨大的浪费。相反，如果一开始沿用物理学史中这个定律或原理的发现过程对学生思维启发，使学生运用已有知识，一个困难一个困难进行攻坚，这过程会使学生在心理上产生克服困难的欲望及获得成功后的喜悦，这种成就感会进一步激起学生的学习兴趣，而兴趣又是学习的最好老师。习以为常，会使学生的思维能力大大增强，又反过来帮助学生攻克学习难关，使学生继而产生攻克下一个难关的强烈欲望，学生获得了学习的动力，各方面也都得到了发展。如果一时间解决不了，那么这种欲望会驱动学生更深入的学习，从中获得解决问题的方法。熟能生巧，在思维方式成熟后，对某个问题就能触类旁通，举一反三，创造思维能力就得到了长足的发展。
　　实践表明，创造活动不可能一帆风顺往往会遇到来自旧的传统观念和习惯势力方面的种种阻力。另外，创新活动具有探索性，创新过程中，难免会遇到挫折和失败，发明创造者要具有坚强的意志和顽强的毅力，不怕困难，百折不挠，一项成功的发明，一项科学成就的获得，少则数月，多则几十年，没有坚韧不拔的意志是不可成功的。为了使学生更好的发展，打好成功的基础，教学的最好工具就是物理学史，运用物理学家的生平，对学生进行非智力因素培养，激发学生的学习动机，增强学习兴趣，坚定求知的意志，启发他们对科学热爱的情感，把这种情感教育渗透入物理教学中去，这对提高物理教学的素质教育功能具有重要意义。

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