物理學史在物理教學中的運用

李福成

摘要：將物理學史融入課堂物理教學是傳統(tǒng)物理教學改革的有效手段。本文分析了物理學史在物理教學中對于培養(yǎng)學生學習興趣和幫助理解物理知識等方面的重要作用，并結合自身在教學實踐中的經(jīng)驗和體會，列舉了一些物理學史在具體教學中的運用的實例，以期提高物理教學的質(zhì)量和效果。

關鍵詞：物理學史；物理教學

隨著科技的進步和人類認識的提高，今天的人們對教育越來越重視，教學手段和教學方法也日益現(xiàn)代化和多樣化。而物理學史以其獨特的內(nèi)容及豐富的教育因素，在眾多物理教學手段中獨樹一幟，發(fā)揮著重要作用。在物理教學中有目的、有選擇地引入物理學史知識是提高教學質(zhì)量的一種有效方法，并已得到眾多物理教師的認同。它對于全面提高學生的科學素質(zhì)，包括知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度和價值觀等方面都有重要作用，并產(chǎn)生積極深遠的影響。

一、運用物理學史激發(fā)學生的學習興趣 提高學習熱情

隨著對高中物理的深入學習，很多學生感覺到物理越來越玄妙、越來越難理解，進而導致對物理學越來越缺乏興趣和熱情，影響了物理課程的教學效果和教學目的。這主要是由于高中物理與初中物理有許多不同，高中物理的物理思想和物理概念更強、物理方法更多，更多的借助于數(shù)學的微積分等工具對物理概念和物理規(guī)律進行描述和研究，并且研究對象也由中學中的常量變?yōu)樽兞?。這些都加重了學生對物理的神秘感和恐懼程度。

興趣是最好的老師。要讓學生學好物理學，就必須提高學生對這門課的興趣。在物理教學中，如果結合每節(jié)課所學的知識，給學生介紹一些與所學課程內(nèi)容相對應的物理學史的知識和奇聞趣事是有百利而無一害的。它不但可以培養(yǎng)學生對物理學的濃厚興趣，消除對已有的物理知識來源的神秘感和僵化認識，還可以啟迪學生思維、開闊其知識視野，幫助學生借助于物理學發(fā)展史來掌握物理學中的疑難，了解到物理學與數(shù)學、天文學、哲學、等其他學科的關系，從而可以不斷提升學生學習的原動力，使物理學的學習高效、可持續(xù)發(fā)展。

二、運用物理學史加深對知識的理解 學習科學方法

在物理教學中引入物理學史，可以使學生對物理學的發(fā)展、變化有一個整體性的了解，從而更深刻地理解物理概念和物理規(guī)律。物理學在長期的發(fā)展過程中，形成了一整套的思維方法，這些思維方法是物理學的紐帶，使整個物理學體系渾然一體。

在教學中，與物理學史相結合，使學生用物理學家們的思維方法和探索途徑來理解物理概念和物理規(guī)律。比如，物理學中研究問題時，抓住事物的主要矛盾，將物體抽象為質(zhì)點、剛體、點電荷、試驗電荷、理想氣體等理想模型，這在物理學中是一種重要的思想方法。又比如，在物理學中，類比法也是一種重要的研究方法?？梢哉f，類比的方法貫穿整個物理學發(fā)展的始終。法拉弟用磁力線類比提出電力線，從而提出“場”的概念，成為電磁理論的基本出發(fā)點。麥克斯韋類比流體力學方程，建立了電磁理論基礎的麥克斯韋方程組。在物理學中將這些物理思維方法融入教學中，讓學生理解掌握這些思維方法比掌握物理理論本身更重要，可以幫助學生奠定科學基礎，提高科學素養(yǎng)。

三、運用物理學史進行辯證唯物主義世界觀的教育

物理學的產(chǎn)生發(fā)展過程充滿了唯物主義與唯心主義，辯證法和行而上學兩種世界觀的激烈斗爭，物理學史正是一部對學生進行辯證唯物主義教育的科學史。

物理學史中有許多辯證唯物主義的認識論和方法論的實際例證。比如，光學理論最初是微粒說和波動說之爭，先是微粒說占上風，以后波動說又戰(zhàn)勝了微粒說，稍后電磁說又代替了波動說，后來發(fā)展到量子說。光量子說在物理學史上第一次揭示了物質(zhì)的波動性與粒子性的對立統(tǒng)一關系，閃爍著辯證法的光輝。它表明事物永遠不會停留在一個水平上，人們的認識總是由初淺到深入、由片面到全面，由實驗到理論，由現(xiàn)象到本質(zhì)，永不窮盡的。從辯證唯物主義的認識論來講，一切認識都是從直接經(jīng)驗出發(fā)，都來源于實踐，人類總的認識規(guī)律是：認識——實踐——再認識——再實踐……

結合物理學的特點，可以對學生進行物質(zhì)第一性、對立統(tǒng)一、量變與質(zhì)變，以及任何事物都是相對的，沒有絕對的真理等等的教育，使學生從中領會其中所包含的辯證唯物主義觀點。如，講牛頓力學時，應闡明機械運動同其他事物一樣，內(nèi)部充滿了矛盾，物質(zhì)“運動”與“靜止”這一矛盾正是物質(zhì)對立統(tǒng)一規(guī)律的表現(xiàn)形式之一，外因（外力）只有通過內(nèi)因（物體本身）才能促使矛盾轉(zhuǎn)化，引起物體運動狀態(tài)的改變。而講到牛頓定律的適用范圍時，讓學生理解任何規(guī)律都是有條件的。

四、運用物理學史激勵學生刻苦學習、勇于進取的科學精神

物理學的發(fā)展史，實際上又是一部科學家為追求真理而進行不屈不撓的奮斗史。物理學的發(fā)展過程中無數(shù)物理學家們付出了艱辛的努力和畢生的心血。在物理學中滲透物理學史知識，利用榜樣的力量，以及物理學發(fā)展史上的名實驗室（卡文迪許劍橋大學物理實驗室測引力常數(shù)等），可以促使學生更好地理解、評價、欣賞科學事業(yè)，激發(fā)其探究科學的熱情、勇氣與欲望，培養(yǎng)其堅韌不拔的意志，激勵學生學習科學家們勤奮不息的好學精神和不知疲倦的實干精神。

“從粒子到宇宙”雖然在知識結構上對學生的要求不高，但是其間物理探索之路的曲折，物理大師們在探索過程中所表現(xiàn)出嚴謹務實的科學態(tài)度、堅韌執(zhí)著的科學精神以及淡泊名利的高貴品質(zhì)給學生一次心靈的洗禮，其效果遠“空洞說教”所能及。經(jīng)典力學的創(chuàng)始人牛頓把全部精力和心血傾注在工作和事業(yè)上，成年累月在實驗室從事物理學研究，常常幾個月不出實驗室的大門。愛因斯坦為了完成相對論的建立工作，一連十幾天呆在小樓上沒下樓一步，精心寫作，飯菜也是由夫人送去。

總之，在物理教學中，應巧妙有效的運用物理學史的有利作用，充分調(diào)動學生的主觀能動性，從而提高物理教學的質(zhì)量和效果。