将物理学史融入大学物理实验教学中的作用分析
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作者: 侯秀芳 孙超伦
摘要：本文从大学物理实验的地位和任务出发，结合物理学史的教学功能，分析了将物理学史融入大学物理实验教学中，对激发学生学习兴趣、学习科学大师的科学思想和方法，培养学生的高贵思想品质，提高学生科学素质等四方面的作用。
关键词：物理学史；大学物理实验教学；融入；作用
中图分类号：G642文献标识码：A 文章编号：1003-2851（2011）07-0-02
大学物理实验是我国理工科院校普遍开设的一门基础课程，它是培养学生动手能力、创新能力以及综合素质的重要途径。物理学史具有丰富的教育功能，它不仅讲述了物理实验和理论的发展过程，而且还描述了物理学家的思维过程，对待科学的兴趣和态度以及物理研究方法上的创新与突破。因此，将物理学史融入到大学物理实验教学中，对激发学生学习物理实验的学习兴趣，让学生接受物理学家的科学思想和科学方法的熏陶，培养学生高贵的思想品质，增强学生敢于质疑和批判、勇于求实创新的科学素质等都起到不可替代的重要作用。
一、将物理学史融入大学物理实验教学，可以激发学生学习物理实验的兴趣
兴趣是学生最好的老师。在大学物理实验教学中，由于传统的教学方法，教师只注重实验动手能力的培养，使得学生只知道机械地进行仪器使用调整，原理推导，数据记录处理，最后得到符合理论的结果，学生做完实验后，对实验理论的依据和实验中所包含的思想及方法知之甚少，为“实验”而实验，这不仅不能激发学生的学习兴趣，甚至让学生觉得物理理论深奥、玄秘和枯燥，继而对学习物理学产生恐惧的心理，对物理实验产生厌学心理。将物理学史融入实验教学中，利用物理学家们的故事，激发学生的学习兴趣是一个有效的方法。物理学史中有许多物理学家就是由于他们对所从事的事业具有浓厚的兴趣，在这种兴趣的激励下，孜孜不倦地进行科学探索，做出了不可磨灭的贡献。如，英国物理学家牛顿，小时候对语文毫无兴趣，却非常喜欢做实验。只要一有空，他就一个人画画儿，摆弄机器玩，尤其拿手的是做水车、风车、日晷、刻漏、幻灯机等模型。他制作的用鼷鼠做动力的磨粉机模型很有特色，特别是制作的日晷，做工十分精巧，能把太阳的移动用半个小时的刻度表示出来。在中学和大学里对数学又特别感兴趣，再加上他从小就喜欢搞实验，所以，在牛顿成长过程中，把自己的强烈兴趣对准了物理研究的目标，终于成为“运动定律、万有引力定律和冷却定律”的创始人。因此，在物理实验教学中，通过物理学史上物理学家的生平事迹以及成功的探索过程,使学生的学习兴趣得以培养和提高，进而也提高了我们的教学质量。
二、将物理学史融入大学物理实验教学，有利于学生学习科学家的科学思想和科学方法
英国哲学家弗朗西斯?培根曾说：“读史使人明智”。在科技高速发展的今天，中国的进步，中国的未来，离不开科学，这一点已无可非议，然而遗憾的是许多人只是承认和接受科学是有用的，但却忽视了里面所蕴藏的科学思想和科学方法，事实上，科学思想和方法比科学知识对人类社会更为重要。科学思想的显著特征是创新。没有创新，就没有科学研究；缺乏创新，就不能对客观事物的认识发生革命性变化，从而不能对社会发展和人类进步产生深刻影响。玻耳兹曼和吉布斯在麦克斯韦之后开创性地将统计思想彻底地引人物理学，用以揭示具有数量巨大，高度复杂的系统的规律，这样就突破了牛顿因果决定论思想方法的局限，创立了统计物理学，并孕育了百年之后产生的系统学科，极大地增进了人类新思维的发展。物理实验研究过程中运用的方法也是丰富多彩的，观察和实验、科学的抽象、理想实验的方法，假说和模型的方法，数学公理化的方法，类比和联想等等。例如，迈克尔逊用实验的方法否定了以太的存在；伽利略用理想实验的方法推导出惯性定律，开创了理想实验的先河；托马斯?杨以光波与水波相类比，提出了“干涉”的概念；麦克斯韦电磁场理论的建立，就是理性思维和数学方法的完美结合的产物等等。在教学实际中，如果学生了解了物理学家探索物理世界所具有的物理思想和方法，这将会极大地提高他们主动实践和创新的能力。
三、将物理学史融入大学物理实验教学，有利于培养学生高贵的思想品质
物理学史以其独特的精神价值，在学生的思想品德教育中了发挥着重要作用。因为科学家既是德、才、实的结合，更是真、善、美的象征，科学家们不仅因为非凡的科学成就名垂千古，更因为他们的高贵思想品质而彪炳千秋。深入剖析科学伟人的生平、成长环境、成长道路及科学探究过程，可以发现，尽管出身、生活经历迥然不同，但他们的思想品质都有一些共同的特点：对科学有浓厚持久的兴趣和真诚执著的追求，具有团结协作和求实创新的精神，具有坚忍不拔的毅力和锲而不舍的精神，具有甘守清贫，愿为科学而献身的精神。如，电磁学中有卓越贡献的科学家法拉第，他从提出“磁能生电”的思想到成功，历经十年时间。十年里，法拉第就在实验室里进行反复的实验，反复的失败没有让他放弃对真理的追求。正是他这种对科学的执着态度，不怕困难的坚强意志，百折不挠的精神，才使他取得了最后的胜利；又如居里夫人为研制放射性物质而做出了巨大的牺牲，麦克斯韦和法拉第共同建立了完整的电磁场理论等等。在教学中结合科学大师的楷模形象，有利于培养学生高贵的思想品质，为学生树立正确的人生观、价值观产生深刻的影响。
四、将物理学史融入大学物理实验教学，有利于提高学生善于怀疑，敢于批判，勇于创新的科学素质
在物理学发展的进程中，许多史实都向我们展示：有条件的有怀疑的思考，即力求以发展、变化、联系的思维为标准来裁决和审视一切科学假说与科学理论，不局限于传统观念、不迷信权威和书本，科学家们敢于挑战经典，这是科学能不断向前发展的动力。众所周知，伽利略正是因为对亚里士多德的“力是产生物体运动的原因”的怀疑，才建立了正确的力和运动之间的关系，以致后来的牛顿第一定律；如果没有开普勒对第谷观测数据的严谨计算和勇敢怀疑，并进行创新性的假设和研究，行星运动规律就不知何时才能被发现，如此等等。在实验教学中，若能引入上述物理史实，对培养学生尊重实验事实，善于怀疑现有理论，勇于创新分析的科学素质将会有很大的帮助，并且这对学生今后的学习、研究和工作都有重要意义。
综上所述，将物理学史融入大学物理实验教学中是必要的，也是切实可行的。融入物理学史，不但可以激发学生学习大学物理实验的兴趣，还可以学习科学研究的思想和方法，同时，对培养学生高贵的思想品质和具备进行科学研究所必需的科学素质都有重要作用。
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