加强物理学史在大学物理教学中的渗透
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作者: 崔 磊
摘 要：物理学历史悠久，然而，在我们现行的大部分大学物理教材中，对于绝大部分知识，只用逻辑方法将物理结论和盘托出。这样的教学内容完全忽视了物理学史发展的细节和过程，使原本生机盎然的知识显得单调、呆板、孤立、毫无生机。本文就此建议加强物理学史在大学物理教学中的渗透，望引起同行的共鸣。
关键词：物理学 物理学史 大学物理
作为自然科学的一门基础学科，物理学有着悠久的历史，并且与人类的生产和生活息息相关。然而，我们现行的大部分物理教科书，对于绝大部分知识，只用逻辑方法将物理结论和盘托出。当然，这样处理的好处是简明扼要、严谨、符合逻辑、科学性强，但是教学内容完全忽视了物理学史发展的细节和过程，丢弃了许多生动感人的微妙情节，使原本生机盎然的知识显得单调、呆板、孤立、毫无生机，从而失去了某种生命力和亲和力。许多学生仅仅“知其然，不知其所以然”，大大削弱了学生学习物理的兴趣，甚至使他们对物理这门功课产生了畏惧感。
物理学史有助于学生体验和培养物理的质疑批判精神，更有助于激发学生学习物理的情感。物理学是不断扩展深化、演进的，在物理课堂教学中，可以利用物理学史，充分挖掘物理学家敢于怀疑经典结论，大胆提出新观点而创立新理论的典型事例，如哥白尼对“地心说”的怀疑，才提出“日心说”的理论；伽利略对亚里士多德落体理论的怀疑，才有著名的比萨斜塔实验的产生等。将这些事例有目的结合在教学过程中，可使学生逐渐树立“不惟书，不惟上”的精神，不断提高学生的批判性思维能力。同时，应该有意识地对重大物理学问题产生的历史条件和背景进行“剖析”。例如，剖析法拉第在研究电磁现象过程中，从电与磁的对称性出发，提出既然电流能产生磁场，那么磁场能否产生电流呢？经大量的实验和理论分析，得出了电磁感应定律。诸如此类精彩事例的理性分析，可以使学生的思想沉浸在好奇之中，不仅有益于学生独立思考能力的培养，还能激发学生探索的欲望。实践证明，在物理课中融入物理学史教学，不仅能丰富和趣化教学内容，加深基本知识、规律和基本理论的理解，深化对物理学的整体认识，更深层次的意义是激发学生学习物理的动机和欲望。
物理学史料的教学能让学生的思维跨越时空，回到先前的物理学前沿。通过人类认识物理世界的真实而又令人兴奋的探索历程，使学生感受到物理大师们用有效的方法一步一步地揭示物理奥秘时的那种科学创造的快感与激动，并受到研究方法的熏陶。例如初中阅读材料“大气压的发现”中，从最早人们认为“自然厌恶真空”到发现抽水机只能抽到大约10米高，伽利略利用科学的类比得出“被抽液体的密度越大，上升高度越小”。最终他的学生托里拆利按此理论通过实验，揭示了大气压的存在并测出它的值。又如高一阅读材料“伽利略对自由落体的研究”中，亚里士多德认为“物体下落的快慢由它们所受重力决定”，伽利略利用简明的科学推理，巧妙地揭露了亚里士多德学说的矛盾。并进而利用小球从倾角不大的斜面上滚下的实验（证明小球的运动为匀加速运动），经过科学推理（当斜面倾角增大为90度）得出自由落体运动是匀加速运动的结论。其它诸如对“热的本质”中“热质说”的否定，“力和能”中“能”的概论的建立，“能的转化和守恒定律”的建立等。这些举不胜举的创造经历所展现的美好意境，能使学生产生从事科学研究的强烈需要。
物理学史所提供的生动详实的历史境界与学生生活的现实环境一样，能够在潜移默化中影响学生的行为，因为历史是真实的，是过去的现实，而且，过去的物理成就对社会和人类的巨大作用已充分展现，往往具有更大的感染力和召唤力。物理学史在帮助学生理解物理知识，感受科学精神，丰富人文修养，养成科学态度，形成正确的科学观方面有非常重要的价值。在《后现代课程观》一书中，多尔提出了“3S课程”范式，其中一个S就是“故事”（story）。物理史中就有许多富有感染力的故事，这些故事融合了人与自然、人与人、人与社会的关系。丹皮尔曾说：“再没有什么故事能比科学思想发展的故事更有力了――这是人类世界世代努力了解他们所居住的世界的故事。” 物理学史的课程价值既存在于“故事”本身，又体现于外在功能［１］。物理学史有助于学生理解物理知识，体验物理学的批判精神，形成整体性的物理知识，提升人文素养。
物理学是研究物质运动的一般规律和物质基本结构的一门学科，是实践和理论相结合的产物。各种概念、定律、公式、法则之间关系复杂，学生在学习时一时难以掌握它们的物理意义以及它们之间的关系，久之则产生畏难情绪。因此，大多数学生觉得物理难学，有的甚至对物理课有一种恐惧感。所以在教学中适当渗透一些物理学史内容，既可以使学生体会到自然界的奇妙，激发学生兴趣，又可以使学生了解物理学家长期探索、不断努力、刻苦钻研的奋斗过程，激发学生刻苦学习的决心。例如，结合“单摆”一节内容的学习，教师可以向学生介绍古代有关时间的测量及摆钟发明的过程。早在远古时代，人们便学会了根据天文变化计算较长的时间间隔，对于比日更短的时间单位，人们不得不用某些不精确的办法。在中世纪，机械钟开始进入人们的生活，表盘上的指针是靠悬挂重物控制的齿轮来带动的，重物会使齿轮转动。但是，必须有一种十分恒定的运动，才能调节齿轮有规律地运转。荷兰科学家惠更斯敏锐地想到伽利略青年时代所发现的单摆运动的“等时性”，通过自己的反复构思和实验，发明了带摆的钟，成了人类测量时间的第一部精确仪器，科学实验给人类带来了意想不到的好处。又如大学原子物理中“玻尔的原子理论”一节，如果只按教材中的内容去讲，学生必然会觉得枯燥无比。为此在讲授玻尔的原子理论时，教师应注意介绍玻尔是怎样在已有实验事实（如光谱实验规律）和物理理论（如原子的有核模型和量子论）的基础上建立氢原子理论的［２］。
总之，在大学物理教学中，我们应尽可能地结合物理学史来讲述物理理论，通过妙趣横生的故事，克服单纯物理概念和规律的枯燥讲解，使我们的教学显得生动活泼，使学生的学习兴趣得以培养和提高。
参考文献：
［1］赵长林，赵汝木.物理学史的课程价值.物理教学［J］.2005，（2）.
［2］李远俊.中学物理教学中引入物理学史的作用研究.
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