探析物理學(xué)史的創(chuàng)新培養(yǎng)功能

葛家彬

(合肥市肥西燒脈中學(xué) 安徽 合肥 231200)

探析物理學(xué)史的創(chuàng)新培養(yǎng)功能

葛家彬

(合肥市肥西燒脈中學(xué) 安徽 合肥 231200)

物理學(xué)史不僅描述了物理科學(xué)的發(fā)展, 而且揭示了物理科學(xué)知識體系發(fā)展的過程，也記錄了物理學(xué)家探索真理的故事．因此，在物理教學(xué)中，發(fā)揮好物理學(xué)史在教學(xué)中的作用，充分挖掘物理學(xué)史的創(chuàng)新教學(xué)功能，使教學(xué)內(nèi)容既豐富多彩，富有感染力，又能啟迪學(xué)生智慧，提高學(xué)生科學(xué)素質(zhì)和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，從而在教學(xué)中運(yùn)用物理學(xué)史全面培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力．

物理學(xué)史 教育功能 創(chuàng)新意識

創(chuàng)新教育是以培養(yǎng)人的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力為基本價值取向的教育．提高學(xué)生的創(chuàng)新意識與能力，應(yīng)成為新世紀(jì)素質(zhì)教育的核心內(nèi)容和最終目標(biāo)．然而，傳統(tǒng)的灌輸式教育將學(xué)生視為知識的被動接受者，嚴(yán)重忽視了學(xué)習(xí)者的主體地位，課堂教學(xué)的互動性和協(xié)作性不能得到有效體現(xiàn)，從而不利于創(chuàng)新思維與能力的培養(yǎng)．

將物理學(xué)史的內(nèi)容引入物理課程教學(xué)中，是國際物理教學(xué)改革的主流趨勢．物理學(xué)史是專門研究物理學(xué)發(fā)展進(jìn)程的學(xué)科, 它既有詳盡的物理學(xué)史實，又有有趣的物理學(xué)故事．它對激發(fā)學(xué)生學(xué)科情感、訓(xùn)練科學(xué)思維、激勵健康人格等有重要意義．因此，在物理教育中，為了提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)和培養(yǎng)創(chuàng)新能力, 可以充分挖掘物理學(xué)史的創(chuàng)新教學(xué)作用,實現(xiàn)物理學(xué)史教育和物理教學(xué)的有效會通，寓物理學(xué)史教育于物理教學(xué)過程之中．

1 以史明思：運(yùn)用物理學(xué)史的素質(zhì)教學(xué)激發(fā)創(chuàng)新意識

科學(xué)創(chuàng)新首先需要具有強(qiáng)烈的創(chuàng)新意識．在物理發(fā)展史中, 科學(xué)家創(chuàng)新意識而提出了新理論和新成果的例子數(shù)不勝數(shù)．伽利略在觀察船上油燈擺動時, 強(qiáng)烈的創(chuàng)新意識促使他進(jìn)行更深入地研究, 直至發(fā)現(xiàn)了擺的等時性；也有科學(xué)家由于缺乏創(chuàng)新意識, 使偉大的發(fā)現(xiàn)失之交臂而成為歷史遺憾的案例, 如約里奧-居里夫婦對中子相遇而不相識, 而被具有強(qiáng)烈創(chuàng)新意識的查德威克發(fā)現(xiàn)了，就是一個典型例子．

在課堂教學(xué)中，引入物理學(xué)史的典型案例，可以重溫科學(xué)家的科學(xué)發(fā)現(xiàn)過程，營造一種具有鮮活帶入感的教學(xué)情景，從而以多種形式激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識．又如，1820年奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)后，很多科學(xué)家隨即提出了它的逆效應(yīng)是否存在,即“磁”能否生“電”?法國科學(xué)家安培和科拉頓等都作了很多探索，然卻無所收獲．英國物理實驗大師法拉第憑借著他強(qiáng)烈的創(chuàng)新意識，領(lǐng)悟到“磁”生“電”是一種瞬時效應(yīng)，經(jīng)過近十年的探索,終于在1831年通過實驗發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，并建立了著名的電磁感應(yīng)定律．盡管科拉頓及美國科學(xué)家亨利為之奮斗，但均僅差之毫厘,發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)的桂冠最后還是理所當(dāng)然地歸于了法拉第．

通過這些物理史實，使學(xué)生了解物理學(xué)理論誕生的艱難曲折過程，以及科學(xué)家們探索追求真理的真實故事，展示前人探索物理世界奧秘的歷程可以很好地激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新意識．從認(rèn)識的角度看, 物理教學(xué)是一種特殊的認(rèn)識活動．為了突出這種認(rèn)識活動的特點, 物理教學(xué)中結(jié)合有關(guān)內(nèi)容，讓學(xué)生了解物理創(chuàng)新的產(chǎn)生背景和過程，補(bǔ)充和傳授相關(guān)的物理學(xué)史知識，不僅可以培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且還可以使學(xué)生熟悉科學(xué)家發(fā)現(xiàn)規(guī)律的思維過程和科研方法，以此來培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識．

某種意義上說，整個物理學(xué)發(fā)展史, 儼然一部創(chuàng)新探索的歷史．可以從豐富的物理學(xué)發(fā)展史中，提取創(chuàng)新教學(xué)的素材，再經(jīng)科學(xué)選擇與整合，用作互動的典型案例應(yīng)用于教學(xué)過程中，生動再現(xiàn)科學(xué)家當(dāng)年的研究歷程，建構(gòu)一種近乎真實的創(chuàng)新教學(xué)氛圍，從而真正激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識．

2 以史啟智：運(yùn)用物理學(xué)史的科學(xué)方法培養(yǎng)創(chuàng)新能力

物理教育是科學(xué)素質(zhì)教育的搖籃，對創(chuàng)新思維能力培養(yǎng)的作用是顯而易見的．在物理學(xué)的歷史舞臺上，無數(shù)物理學(xué)家在科學(xué)征途上所表現(xiàn)出的獨(dú)特思維方法值得我們借鑒與學(xué)習(xí)．在物理教學(xué)過程中，應(yīng)該將引介物理學(xué)家的科學(xué)思維方法(包括實驗方法和理論思維方法)，與培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)態(tài)度和創(chuàng)新能力結(jié)合起來，從而促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展．

牛頓下意識地思考天體運(yùn)動時看到蘋果落地，便產(chǎn)生了思維靈感，創(chuàng)立了“萬有引力”的概念，建立了萬有引力定律．結(jié)合物理學(xué)史教學(xué)，按照物理學(xué)家在當(dāng)時是怎樣在質(zhì)疑、實驗、探索，解疑等不斷深化的基礎(chǔ)上，提出正確的物理概念，建立完善的物理規(guī)律的，使學(xué)生像科學(xué)家一樣親自參與科學(xué)探索和發(fā)現(xiàn)的過程．這不僅有利于調(diào)動學(xué)生的積極性，激發(fā)靈感，使他們產(chǎn)生頓悟，而且還能培養(yǎng)學(xué)術(shù)的創(chuàng)造性思維．牛頓在他的巨著《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》中也曾說過:“自然哲學(xué)的目的在于發(fā)現(xiàn)自然界的結(jié)構(gòu)和作用，并且盡可能把它們歸納為一些普遍的法則和一般定律，用觀察和實驗來建立這些法則,從而導(dǎo)出事物的原因和結(jié)果”．這就告訴我們，科學(xué)上的思維巨人推崇的是科學(xué)實驗，追求普遍的真理．我們在物理教學(xué)中，注意介紹他們怎樣通過創(chuàng)造性科學(xué)思維和抽象概括方法導(dǎo)出規(guī)律對培養(yǎng)學(xué)生的思維能力具有十分重要的作用 ．

物理學(xué)史就是一種思維的訓(xùn)練，從身臨其境的參與感中，獲得科學(xué)方法思想的升華[1]．通過這些物理學(xué)史的教學(xué), 使學(xué)生熟悉科學(xué)家發(fā)現(xiàn)規(guī)律的思維過程和科學(xué)的研究方法，從中領(lǐng)略到什么是科學(xué)研究？科學(xué)家是怎樣運(yùn)用科學(xué)方法進(jìn)行研究的？科學(xué)思維方法的熏陶有利于學(xué)生從“機(jī)械學(xué)習(xí)、被動思考、獲得知識”向“靈活學(xué)習(xí)、積極思考、勇于探索”轉(zhuǎn)化，獲得真正的“智慧”．從長遠(yuǎn)意義上講，學(xué)生對這些內(nèi)容的了解比物理知識的直接傳授更為重要，它不僅讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中接受了科學(xué)方法教育，而且對培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維起到了潛移默化的作用．

3 以史長技：運(yùn)用物理學(xué)史的典型實驗培養(yǎng)創(chuàng)新技能

物理教材中都附有一些典型的物理學(xué)史實驗，物理學(xué)家在這些實驗中所采取的步驟設(shè)計、過程控制、數(shù)據(jù)處理和實驗操作等是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新技能的重要元素．在物理教學(xué)中，結(jié)合這些實驗，介紹前人科學(xué)認(rèn)識過程的實驗方法，遵循前人科學(xué)發(fā)現(xiàn)和發(fā)明的思路來學(xué)習(xí)，善于把學(xué)生推到若干年前，讓他們從當(dāng)時的科學(xué)背景出發(fā)去重溫科學(xué)家們在什么問題上、什么環(huán)節(jié)中、什么情況下，用什么方法和思想作出了科學(xué)發(fā)明和發(fā)現(xiàn)，從而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新技能．

例如，在“自由落體運(yùn)動”的教學(xué)中，從伽利略所創(chuàng)造的“數(shù)學(xué)與實驗相結(jié)合的研究方法”出發(fā)，給學(xué)生創(chuàng)設(shè)出問題的情境，在教師的指導(dǎo)下，探究科學(xué)家得出落體規(guī)律的步驟，以此幫助學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)研究的一般程序：觀察、猜想、假設(shè)、實驗驗證以及修正推廣．讓學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)家的科學(xué)方法和實驗技能，領(lǐng)略物理學(xué)家的物理思想和研究方法，追尋科學(xué)家們的足跡和道路，對培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新技能具有重要作用．

同樣，歐姆定律建立前，科學(xué)上還沒有電動勢、電流強(qiáng)度和電阻的明確概念，更沒有可供精確測量的儀器．歐姆卻克服了種種困難，終于根據(jù)大量的實驗總結(jié)出了閉合電路的歐姆定律．在物理教學(xué)過程中，深刻剖折這些典型物理學(xué)史實驗，解讀其蘊(yùn)涵的科學(xué)創(chuàng)新技能要素，使學(xué)生進(jìn)入當(dāng)時的歷史環(huán)境，去體驗物理學(xué)家研究工作的具體操作過程，感受物理學(xué)家在解決疑難問題中顯示的精湛技能，給學(xué)生創(chuàng)新思維的借鑒和啟迪，從而使他們的創(chuàng)新技能得到有效的培養(yǎng)．

4 以史怡情：運(yùn)用物理學(xué)史的名家精神培養(yǎng)創(chuàng)新品格

《物理新課程標(biāo)準(zhǔn)》中明確提出了物理課程教學(xué)中應(yīng)該重視和發(fā)揮人文素質(zhì)功能[2]．物理學(xué)史是無數(shù)物理學(xué)家用他們畢生的心血乃至生命寫成的歷史，他們執(zhí)著追求，不畏權(quán)威，不惜生命為真理獻(xiàn)身的動人事跡，可以引起學(xué)生創(chuàng)新的興趣和激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新的精神．如布魯諾為捍衛(wèi)科學(xué)真理走向火刑場；伽利略被終身監(jiān)禁而失志不移；開普勒貧病交加，歷受迫害，死在討債的路上；笛卡爾、牛頓、惠更斯、卡文迪什等為了科學(xué)研究終身不娶；富蘭克林為了研究雷電而冒險進(jìn)行“費(fèi)城實驗”，科赫曼為同一目的而遭雷擊身亡；居里夫婦為提煉鐳而冒受放射性元素射線的威脅；法拉第經(jīng)過近10年的不懈努力，做了300多次實驗，最終得出產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象的條件．這些感人事例對于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思想，實事求是的科學(xué)態(tài)度， 頑強(qiáng)的意志及忘我犧牲的精神非常有感染力．物理教學(xué)過程中，教師除了經(jīng)常舉一些生動的事例來說服教育學(xué)生外，還應(yīng)借助物理講座和園地等多種方式來開闊學(xué)生的視野，讓學(xué)生多了解物理學(xué)家的高尚人格，拼搏進(jìn)取的精神和取得的成就，從中獲得成功的啟示和力量，增強(qiáng)學(xué)生的情感遷移， 促使學(xué)生自覺地把科學(xué)偉人作為自己的學(xué)習(xí)楷模，學(xué)習(xí)物理學(xué)家的研究思想，嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的態(tài)度， 獻(xiàn)身科學(xué)的寶貴精神，以此達(dá)到培立養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新的品格意志的目的．

總之，物理學(xué)史具有的豐富內(nèi)涵將在素質(zhì)教育和培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力方面發(fā)揮著獨(dú)特作用．因此，我們應(yīng)該將物理學(xué)史教育有效地融入物理教學(xué)過程中，真正發(fā)揮物理學(xué)史的創(chuàng)新教學(xué)功能，做到“以史明思、以史啟智、以史長技和以史怡情”的統(tǒng)一，切實提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)水平．

1 蔡志凌. 物理學(xué)史的教育功能.安徽師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2003(02):143～145

2 中華人民共和國教育部.義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2011年版).北京：北京師范大學(xué)出版社，2011

ThinkingonCaseTeachingMethodAppliedinMiddleSchoolPhysicsTeaching

Liu Jiangang Ren Xincheng

(School of physics and electronic information,Yan′an University,Yan′an,Shaanxi 716000)

The development course of the case teaching methodology is reviewed briefly,the significance of using the case teaching methodology in middle school physics teaching is expounded from helping to promote students individual growth,promote students thinking innovation,stimulate students interest in learning, promote two-way communication between teachers and students and improve the overall level of teachers etc,the matters needing attention from the establishment of case library,the selection of case,the implementation of case teaching methodology etc and the proposal that case teaching should be more extensive in the form and content and pay attention to the accumulation and construction of case library in the implementation of the case teaching methodology in middle school physics teaching are illustrated.

case teaching methodology；middle school physics teaching；case library implementation

2017-05-24)