談物理學史培養(yǎng)學生非智力因素中的作用

何曉剛+戴琪

摘 要： 非智力因素作為一種重要的心理品質(zhì)，對智力活動的進行有著重要的影響，呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系。發(fā)揮非智力因素的積極作用有很多方法，物理學史融入課堂教學過程就是一條重要途徑。物理學史料中不僅包含大量中外物理學家獻身科學，用頑強不屈的意志克服苦難追求真理和理想的事跡，而且包含物理學發(fā)展史上各種不同“觀點”爭論和各種奇思妙想的產(chǎn)生過程及有趣實驗。通過重演這些歷史過程，可以極大地挖掘?qū)W生非智力因素的潛能，提高學生智力活動的效率及課堂教學的成效。

關(guān)鍵詞： 非智力因素 物理學史 課堂教學 心理活動

非智力因素是相對智力因素而言的，一般是指人在智力活動中，不直接參與認知過程的心理因素，狹義的非智力因素包括動機、興趣、情感、意志、性格五個方面。非智力因素作為一種重要的心理品質(zhì)，對智力活動的進行有重要的影響，呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系[1]。這些因素在具體學習實踐中具有動力與定向、引導(dǎo)與維持及調(diào)節(jié)與強化功能。而物理學史蘊含大量科學家生平事跡，物理學發(fā)展中的坎坷和曲折及豐富有趣的實驗過程，這些獨特的內(nèi)容在開發(fā)培養(yǎng)學生的非智力因素過程中將扮演不可替代的重要角色。

一、物理學史有利于激發(fā)非智力因素的動力與定向功能

物理課堂教學活動是一個多方參與互動的過程，動機和興趣作為非智力因素中的重要內(nèi)容對學習活動具有明顯的定向作用。只有學生對物理學科產(chǎn)生興趣，學習活動才能持續(xù)進行，動機越強烈，該活動所能持續(xù)的時間就越長，定向功能就越明顯。要實現(xiàn)非智力因素的定位和定向功能，方法和形式雖然很多，但物理學史料中的豐富內(nèi)容對非智力因素中功能目標的促成具有不可替代積極的意義。

心理學研究表明，高中學生多具有強烈的好奇心和自尊心，希望通過自己的努力獨立地解決部分問題。因此，如果在課堂教學過程中創(chuàng)設(shè)歷史情境，讓學生沿著科學家的腳步經(jīng)歷科學規(guī)律的發(fā)現(xiàn)過程要比簡單粗暴直接給出結(jié)論更生動，更能在教學中培養(yǎng)和發(fā)展學生學習物理的興趣和信心等非智力因素。引導(dǎo)學生通過學習牛頓的生平培養(yǎng)學生學習物理的興趣和對自然科學的好奇心。另外，整個科學的發(fā)展史是一幅理論和實驗交替、成功和失敗并行、理性和瘋狂交織的畫面，將物理學史引入課堂教學過程，在向?qū)W生展示科學發(fā)展過程中科學家的坎坷曲折，各種不同物理學派之間的激烈爭論等歷史事實，打破教科書中對科學家的“神化”和科學研究一帆風順的印象。愛因斯坦曾把一代代科學家探索自然奧秘的努力，比做福爾摩斯偵探小說中警員破案的過程。在偵探的過程中，有時候明顯可見的線索卻把人們引導(dǎo)錯誤的判斷上。歷史上，日常經(jīng)驗告訴我們要使一個物體運動，必須推它或者拉它。亞里士多德的出結(jié)論：必須有力作用在物體上，物體才能運動；沒有力的作用，物體就要靜止在一個地方。科學正在歧途上遠走越遠的時候，非智力因素發(fā)揮了它的功能。伽利略發(fā)現(xiàn)，將人們引入歧途的是摩擦力。通過理想斜面實驗，他發(fā)現(xiàn)力不是維持物體運動的原因，即物體的運動不需要力。但是伽利略并沒有說明不受力的時候物體如何運動。同時代的牛頓完善了伽利略的觀點，認為物體繼續(xù)以同一速度沿同一直線運動，既不停下來又不偏離原來的方向。在伽利略和笛卡爾研究的基礎(chǔ)上，牛頓總結(jié)出牛頓物理學的基石——慣性定律。物理學理論的發(fā)展總是在不斷否定和發(fā)展前人的基礎(chǔ)上進步，物理學不是已經(jīng)盡善盡美的，我們未來還有很多事情要做。通過這些物理學史的教育激發(fā)學生非智力因素中的興趣，樹立遠大的人生目標，這不僅對學生的物理科學習有很大的幫助，還對學生人生的發(fā)展有莫大的意義。

二、 物理學史有利于激發(fā)非智力因素的引導(dǎo)與維持功能

明確的學習目標可以消除學生在學習過程中的盲目性，避免無所適從，提高課堂學習活動的效率。因此，在物理課堂教學過程中，恰當?shù)睾Y選相關(guān)物理學史料引導(dǎo)學生激活非智力因素中的引導(dǎo)功能，讓學生自主獨立地進行學習活動。例如，在19世紀末發(fā)現(xiàn)電子以后，美國物理學家密立根（R.A.Millikan，1836-1953）為了準確地測定電子的質(zhì)量，于1907至1913年間連續(xù)進行了幾百次測量，終于發(fā)現(xiàn)物體所帶的電荷量雖然不同，但都是某個最小電荷量的整數(shù)倍，從而得到元電荷準確電量e=1.6×10-19C。在伽利略對自由落體運動的研究過程中，他發(fā)現(xiàn)歷史上長期存在的觀念“重的物體比輕的物體下落快些”存在邏輯矛盾。伽利略相信自然界的規(guī)律一定是簡潔明了的。從這一信念出發(fā)，伽利略猜想落體運動一定是最簡單的變速運動，而最簡單的變速運動，它的速度應(yīng)該是均勻變化的，并猜想速度v與時間t應(yīng)該是正比關(guān)系。為此他開始用實驗檢驗這一猜想。但是因為當時技術(shù)的限制，無法直接測定瞬時速度，所以也就不能直接得到速度變化規(guī)律。為了解決這一困難，伽利略巧妙地設(shè)計了“沖淡”重力的方法。經(jīng)過幾百次的實驗，終于通過實驗驗證了自己的猜想。伽利略的一生是坎坷的一生，他制作了望遠鏡，并用它觀測天空。觀測結(jié)果支持了天文學的新學說——日心說。然而，日心說與圣經(jīng)相抵觸，于1633年被羅馬教廷裁判所判刑入獄，盡管如此，他仍然堅持研究工作，并將自由落體等方面的研究成果轉(zhuǎn)送荷蘭，于1638年出版了《兩種新科學的對話》。這部著作的出版奠定了伽利略作為近代力學創(chuàng)始人的地位。通過對科學家生平事跡的介紹，引導(dǎo)學生樹立明確的目標，并在為之奮斗的過程中堅定不動搖，時刻不忘初心。

三、物理學史有利于激發(fā)非智力因素的調(diào)控與強化功能

非智力因素在學生學習活動中具有顯著的調(diào)控作用，這種調(diào)控作用體現(xiàn)在目標、心理和行為上。在學習過程中，部分學生可能會制定一些不切實際的目標，或者制定目標合理但是在執(zhí)行的過程中因為某些不可預(yù)知的因素導(dǎo)致偏離原來的目標。此時，就應(yīng)該發(fā)揮非智力因素的調(diào)節(jié)作用，促使學生回到正確的道路，提高學習成效。在牛頓第一定律的教學過程中，應(yīng)該充分發(fā)揮物理學史的作用，引導(dǎo)學生理解物理學發(fā)展的過程是一個科學巨人成長的過程。通過這些物理學史的學習，發(fā)揮學生非智力因素中的調(diào)控作用，在學習過程中能夠恰當制定目標，在執(zhí)行過程中及時發(fā)現(xiàn)問題并自我調(diào)整。

高中物理相比初中物理邏輯性更強，和數(shù)學知識的融合越來越多。學生在學習過程中會遇到更多的困難，這可能導(dǎo)致學生喪失信心，產(chǎn)生畏懼、退縮心理。簽于此，我們可以在課堂教學活動中更多地引入科學家生平及其在科學研究中的執(zhí)著事跡鼓舞學生的斗志，培養(yǎng)他們學習信心和敢于克服困難的意志。經(jīng)驗告訴我們，物理學發(fā)展史上的“爭論”通常也是學生學習過程中容易迷惑和喪失信心的地方。在講授這些內(nèi)容的過程中，引入歷史，重演物理規(guī)律發(fā)現(xiàn)的過程，可以幫助學生克服困難，加深對知識的理解，培養(yǎng)學生的學習信心。例如，在量子物理學的發(fā)展過程中，光的“波粒二象性”的發(fā)現(xiàn)并不是一帆風順的。1655年格里馬第第一個提出了“光的衍射”這一概念，開始倡導(dǎo)光的“波動說”。不久后，英國物理學家胡克重復(fù)了格里馬第的試驗，并通過對肥皂泡膜的顏色的觀察提出了“光是以太的一種縱向波”的假說。牛頓1672年的論文《關(guān)于光和色的新理論》中談到了光的色散實驗，認為光是一種“微?！?，倡導(dǎo)光的“微粒說”。第一次波動說與粒子說的爭論由“光的顏色”這根導(dǎo)火索引燃了，從此胡克與牛頓之間展開了漫長而激烈的爭論。

從19世紀初開始，托馬斯·楊、菲涅爾、馬呂斯等分別觀察到了光的干涉、衍射和偏振現(xiàn)象。19世紀60年代和80年代，麥克斯韋和赫茲先后從理論上和實驗上確認了光的電磁波本質(zhì)，在光的波動說與微粒說的論戰(zhàn)中，波動說似乎已經(jīng)取得了決定性勝利。但是，科學又一次在這里轉(zhuǎn)折……1887年，德國科學家赫茲在研究電磁波的試驗中發(fā)現(xiàn)了光電效應(yīng)，再一次證明了光的粒子性。此后，1900年為了得到同實驗相符的黑體輻射公司，普朗克猜想并提出了“能量子”的概念，認為微觀粒子的能量是量子化的。緊接著，愛因斯坦在1905年發(fā)表了《關(guān)于光的產(chǎn)生和轉(zhuǎn)化的一個推測性觀點》的論文，提出對于時間的平均值，光表現(xiàn)為波動；對于時間的瞬間值，光表現(xiàn)為粒子性。光的“波動性”和“粒子性”之爭終于結(jié)束，歷史上第一次揭示微觀客體波動性和粒子性的統(tǒng)一。通過類似相關(guān)史料的介紹，可以讓通過重演歷史發(fā)展過程明白，光的波粒二象性是如何一步步揭示的，幫助學生克服學習過程中的難點，激發(fā)非智力因素中的信心，提高學習效率。

物理學史料中不僅包含大量中外物理學家獻身科學，用頑強不屈的意志克服困難追求真理和理想的事跡，而且包含物理學發(fā)展史上各種不同“觀點”爭論和各種奇思妙想的產(chǎn)生過程及有趣實驗。通過重演這些歷史過程，可以極大地挖掘?qū)W生非智力因素的潛能，提高學生智力活動效率及課堂教學成效。

參考文獻：

[1]陳曉荊.非智力因素的結(jié)構(gòu)及其與智力因素的關(guān)系[J].福州大學學報（哲學社會科學版），2002（1）.