充分发挥物理学史在教学中的作用

来源:用户上传      作者: 耿立国

　　物理在很多学生心中是最难学的学科，物理知识在很多学生看来是深奥、难懂的，因而他们对学习物理越来越觉得乏味、难学，越来越缺乏热情，形成了恶性循环。所以在物理教学中，物理教师应把物理学中丰富多彩的内容生动地传达给学生，使得学生对物理基本概念、规律的由来有所了解。物理学史是一种珍贵的教学资源，它描述了物理概念、定律、理论和研究方法的脉络，提示了物理学观念、方法和内容的发生、发展的原因及规律性。了解历史能让学生与先知们一同探索自然的历史，发现科学家追求科学、追求真理、勇于实践、艰苦卓越的奋斗足迹。本文从以下几个方面谈谈物理学史在物理教学中的作用。
　　
　　一、结合物理学史中生动的事例，激发学生对物理的学习兴趣。
　　
　　物理，对现在大多数动手少、生活实践少的学生来讲是一门深奥的，甚至是枯燥的学科。物理学史中有许多生动的实例，将其适时地穿插在教学中不仅能使课堂气氛变得生动活泼，而且能使物理知识深入浅出地呈现出来，从而激发学生的学习兴趣。例如，在讲到光的波动性时教师可以插入这样的故事：1818年巴黎科学院举行了一次规模很大的科学竞赛，题目是：（1）利用精密的试验来验证光线的衍射效应；（2）从这些实验中，用数学归纳法推导光线通过物体附近时的运动情况。菲涅耳向科学院提交了论文，他用半周期带的方法和数学分析的方法，定量地计算出圆孔、狭缝等产生的衍射场的光强分布。评奖委员会的数学家西蒙泊松用菲涅耳的波动方程推导出，当把一个小圆盘放在光路中，就会出现一件怪事：位于圆盘之后某一定距离的屏上，会在圆盘的几何阴影的中心出现亮斑，这在当时是不可思议的，于是西蒙泊松就宣布驳倒了菲涅耳的波动说。菲涅耳认真仔细地做了实验，结果真的观察到西蒙泊松计算出的亮斑，这充分证明了菲涅耳的波动理论。因此这个亮斑被称为“泊松亮斑”。通过这样的史实，学生不易理解的光具有波动性的问题得到了轻松的解决。再如瓦特从观察水蒸气推动壶盖到发明了蒸气机，伽利略从研究教堂里吊灯的摆动到钟表的出现。这些生动有趣的故事把学生带进了对物理知识渴求的情境之中，为学生努力学习物理起到了助推作用。
　　
　　二、了解物理学发展的历史，可以加深对物理学基本概念、基本原理和定律的本质的理解，有助于学生对物理知
　　识的把握和理解。
　　
　　物理学习关键在于“悟”，即透过现象认识物理学中基本概念、基本原理和定律本质。学生只有了解它们产生、形成和发展的过程，教师才能在教学中深入浅出，讲深讲透。一个基本概念，它是根据哪些客观现象，由于何种研究的需要被引进物理学的，其原始意义是什么，随着物理学的发展，它又得到哪些补充和修正，这一切，只从一般教科书上难以全面了解。比如光的本性的研究，人类对光的认识也是有一定的过程的。从17世纪末期以牛顿为首的“微粒说”和荷兰物理学家惠更斯的“波动说”在相互争论中得到发展。由于牛顿的地位显赫，所以微粒说是占上风的。到19世纪，托马斯・杨和菲涅耳的实验使波动说占主导，光的干涉、衍射、偏正等实验现象均说明光是由波动性的。到了20世纪，在电磁说达到鼎盛时期时，历史又开始转变，著名的“光电效应”现象发现，使波动说陷入困境。于是，又一位伟大的科学家――爱因斯坦提出了“光子说”的观点。当然，这其中也有其他物理学家的探索和研究。到了现在，人们对光的本性认识统一到了“波粒二象性”。这一历史发展过程是在曲折中前进的，但也是很有逻辑性的。有了这些知识作为背景，学生掌握光的本性时能够更加快捷，记忆更深刻。教科书往往只以一个定义出现，可能完全掩盖了它在发展过程中所蕴含的丰富内容。这容易使学生断章取义，对物理概念、规律进行片面性的理解，抹杀了学生的创造性思维，使学生错失了进行探究学习的机会。因为一个基本概念、规律的形成及发展过程，本身就是使学生进行探究学习的不可多得的良好素材。
　　
　　三、利用物理学史的丰富材料，可以对学生进行科学理想教育，激励学生的科学创造精神，克服僵化的认识和绝对论。
　　
　　物理教学的基本任务除了向学生传授物理基本知识和基本技能外，还应发展学生的认识能力，培养学生的科学理想和科学创造精神。物理教师在教学中就可以利用物理学史生动的事例进行这方面的教育和培养。了解历史上科学发现和发明产生的历史背景和突破过程，可以加深学生对科学的理解，坚定他们进行科学创造、推进科学发展的信心和理想。例如：讲力学可以引入伽利略的斜面实验；讲电磁感应时可以加入法拉第如何发现电磁感应的故事；讲原子物理时可以介绍汤姆生的α粒子散射实验等。也可介绍杰出科学家的至理名言，如力学之父――牛顿，从不居功自傲，在生命快要结束时，向世人说：“我不知世人是怎样看我，但是我自己看来，我只是像一个在海滨玩耍的孩子，一会儿找到一颗特别光滑的卵石，一会儿发现一只异常美丽的贝壳。就这样使自己娱乐、消遣；而与此同时，真理的汪洋大海在我眼前还未被认识、被发现。”这可以培养学生勇于追求真理、知难而进、愈挫愈奋、谦虚、严谨的高贵品质。学生了解了科学家的生平和伟大贡献，可以认识到学习只有专心致志、不屈不挠、长期奋斗才能见效，从而打消学习物理的畏难情绪。另外，学生还可以学习伟人们敢于破除迷信和固守传统观念的思想，敢于探索的精神，培养独立思考、追根问底的怀疑精神，懂得学习中要尊重权威，虚心向前人学习正确的理论知识，但不盲从、迷信权威。
　　简言之，在物理教学中，介绍物理学史，能够帮助学生掌握科学发展规律，学习物理研究方法，继承科学研究的优良传统，扩大知识视野，活跃科学思想，激励科学创造精神。
　　
　　参考文献：
　　［1］郭奕玲，沈惠君.物理学史.清华大学出版社.
　　［2］刘筱莉，孔立新，林多禄.物理学史简程.人民教育出版社.

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