科學(xué)發(fā)展史在大學(xué)物理教學(xué)中的作用

蔡勛

摘 要：在大學(xué)物理教學(xué)中適當(dāng)引入科學(xué)發(fā)展史，讓學(xué)生更多的了解科學(xué)發(fā)展的歷程，并從前人的經(jīng)驗(yàn)中受到啟發(fā)、教益，有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和他們的愛國(guó)熱情，有助于培養(yǎng)學(xué)生審美能力，提高創(chuàng)新能力，有助于優(yōu)化教育過程。

關(guān)鍵詞：大學(xué)物理教學(xué);科學(xué)發(fā)展史;研究方法;教育過程

筆者承當(dāng)過多個(gè)專業(yè)的大學(xué)物理教學(xué)，通過教學(xué)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，在大學(xué)物理教學(xué)中適當(dāng)引入科學(xué)發(fā)展史，對(duì)于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生審美能力和創(chuàng)新能力，培養(yǎng)學(xué)生的民族自信心、自豪感、責(zé)任感，以及優(yōu)化教育過程，都有幫助。基于以上優(yōu)點(diǎn)，筆者下面淺談一下科學(xué)發(fā)展史在大學(xué)物理教學(xué)中的作用。

一、科學(xué)發(fā)展史可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣 提高學(xué)習(xí)熱情

隨著對(duì)大學(xué)物理的深入學(xué)習(xí)，很多學(xué)生感覺到物理越來越枯燥、越來越難理解，進(jìn)而導(dǎo)致對(duì)物理學(xué)越來越缺乏興趣和熱情，影響了大學(xué)物理課程的教學(xué)效果和教學(xué)目的。這主要是由于高中物理與大學(xué)物理有許多不同，大學(xué)物理的物理思想和物理概念更強(qiáng)、物理方法更多，更多的借助于數(shù)學(xué)的微積分等工具對(duì)物理概念和物理規(guī)律進(jìn)行描述和研究，并且研究對(duì)象也由中學(xué)中的常量變?yōu)樽兞?。這些都加重了學(xué)生對(duì)物理的神秘感和恐懼程度。

興趣是最好的老師。要讓學(xué)生學(xué)好物理學(xué)，就必須提高學(xué)生對(duì)這門課的興趣。在物理教學(xué)中，如果結(jié)合每節(jié)課所學(xué)的知識(shí)，給學(xué)生介紹一些與所學(xué)課程內(nèi)容相對(duì)應(yīng)的科學(xué)史的知識(shí)和奇聞趣事是有百利而無一害的。比如：講光學(xué)時(shí)，可以講講光學(xué)理論的成熟過程。光學(xué)理論最初是微粒說和波動(dòng)說之爭(zhēng)，先是牛頓的微粒說占上風(fēng)，以后波動(dòng)說又戰(zhàn)勝了微粒說，后來發(fā)展到愛因斯坦的光量子說。光量子說在物理學(xué)史上第一次揭示了物質(zhì)的波動(dòng)性與粒子性的對(duì)立統(tǒng)一關(guān)系，閃爍著辯證法的光輝。它表明人們的認(rèn)識(shí)永遠(yuǎn)不會(huì)停留在一個(gè)水平上總是由初淺到深入、由片面到全面，由實(shí)驗(yàn)到理論，由現(xiàn)象到本質(zhì)，永不窮盡的。這樣做不僅可以培養(yǎng)學(xué)生對(duì)物理學(xué)的濃厚興趣，消除對(duì)已有的物理知識(shí)來源的神秘感和僵化認(rèn)識(shí)，還可以啟迪學(xué)生思維、開闊其知識(shí)視野，幫助學(xué)生借助于科學(xué)發(fā)展史來掌握物理學(xué)中的疑難，從而可以不斷提升學(xué)生學(xué)習(xí)的原動(dòng)力，使大學(xué)物理學(xué)習(xí)高效、可持續(xù)發(fā)展。

總之，在物理教學(xué)中，應(yīng)巧妙有效的運(yùn)用科學(xué)史的有利作用，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，從而提高物理教學(xué)的質(zhì)量和效果。

二、大學(xué)物理課堂加入科學(xué)演化史，可以優(yōu)化教育過程

傳統(tǒng)的物理教學(xué)重點(diǎn)在于邏輯、內(nèi)涵的理清與基礎(chǔ)知識(shí)的運(yùn)用，具體的教學(xué)過程多注重知識(shí)點(diǎn)概念理解，輔助以大量的習(xí)題，強(qiáng)調(diào)了學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)記憶與運(yùn)用能力。然而這樣的教學(xué)模式對(duì)于學(xué)生科學(xué)思維的構(gòu)建與培養(yǎng)解決現(xiàn)實(shí)問題能力的作用有限。

真正的教學(xué)過程應(yīng)當(dāng)在教師的指引下，通過教育手段，不但使學(xué)生理解領(lǐng)會(huì)基礎(chǔ)科學(xué)知識(shí)，同時(shí)體會(huì)到科學(xué)之美，能夠暢游在物理學(xué)的海洋中，對(duì)于現(xiàn)實(shí)生活中的其他專業(yè)的諸多物理現(xiàn)象有自己的思考發(fā)現(xiàn)。物理是一門與現(xiàn)實(shí)生活關(guān)系密切的學(xué)科，其教育應(yīng)當(dāng)注意學(xué)生是否能將所學(xué)知識(shí)加以運(yùn)用。例如：在給醫(yī)學(xué)部學(xué)生講授流體力學(xué)伯努利方程和泊肅葉公式時(shí)可以介紹這兩個(gè)成果都是在研究醫(yī)學(xué)中血夜循環(huán)問題時(shí)取得的。丹尼爾·伯努利瑞士物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家、醫(yī)學(xué)家。1738年出版了《流體動(dòng)力學(xué)》一書，共13章。這是他最重要的著作。書中用能量守恒定律解決流體的流動(dòng)問題，寫出了流體動(dòng)力學(xué)的基本方程，后人稱之為“伯努利方程”。這個(gè)方程是醫(yī)學(xué)中研究血液循環(huán)和氣體循環(huán)的基礎(chǔ)，也是物理學(xué)流體力學(xué)的基礎(chǔ)。泊肅葉是法國(guó)生理學(xué)家。他在巴黎綜合工科學(xué)校畢業(yè)后，又攻讀醫(yī)學(xué)，長(zhǎng)期研究血液在血管內(nèi)的流動(dòng)。1840～1841年發(fā)表論文《小管徑內(nèi)液體流動(dòng)的實(shí)驗(yàn)研究》提出了泊肅葉公式，對(duì)流體力學(xué)的發(fā)展起了重要作用。這樣一講學(xué)生思緒馬上就從狹隘的學(xué)習(xí)醫(yī)學(xué)用不著學(xué)好物理的圈子里跳出來，能夠暢游在科學(xué)的海洋中。

實(shí)際上，縱觀科學(xué)史中科學(xué)家對(duì)于科學(xué)理論的發(fā)現(xiàn)與驗(yàn)證，它是沿著一定的軌跡與漫長(zhǎng)的實(shí)踐過程而來的?？茖W(xué)理論的發(fā)現(xiàn)是在觀念中經(jīng)驗(yàn)與實(shí)際現(xiàn)象產(chǎn)生矛盾中出現(xiàn)的，經(jīng)過不斷地驗(yàn)證最終成為指導(dǎo)現(xiàn)實(shí)的重要理論體系。也往往是多學(xué)科共同發(fā)展而取得的，學(xué)生不必局限于自己的專業(yè)小圈子里，不聞窗外聲。教育只能展示若干階段的知識(shí)，然而雖然學(xué)生只能接受到一個(gè)相對(duì)固定的階段知識(shí)，但假設(shè)教育者深諳科學(xué)演化史則能把握住教學(xué)內(nèi)容，給予學(xué)生更大的學(xué)習(xí)空間，提高學(xué)生知識(shí)體系相互連接的可能性，從而優(yōu)化教育過程。

三、引入科學(xué)史可以培養(yǎng)學(xué)生審美能力，提高創(chuàng)新能力

美國(guó)人羅伯特·魯特·伯恩斯坦研究了150位科學(xué)家的傳記，發(fā)現(xiàn)幾乎所有的大科學(xué)家、發(fā)明巨匠都同時(shí)是詩(shī)人、提琴手，或者是作家、業(yè)余畫家。 愛因斯坦有很高的藝術(shù)修養(yǎng)，對(duì)文學(xué)和音樂有特別的愛好，他幾乎每天都拉小提琴，鋼琴演奏也有很高的造詣，是最著名的藝術(shù)型科學(xué)家，常常從音樂等藝術(shù)中獲取科學(xué)創(chuàng)造的靈感。做為大學(xué)物理教師，要努力挖掘科學(xué)史中美的素材，利用現(xiàn)代多媒體手段，極致地把課堂藝術(shù)化，讓學(xué)生充分感受到科藝相通的美感。這樣，就可以啟發(fā)學(xué)生用審美的眼光去發(fā)現(xiàn)美、欣賞美、感知美，去體驗(yàn)一切美的東西，激發(fā)學(xué)生對(duì)物理學(xué)習(xí)的興趣，使學(xué)生樂于去親身實(shí)踐去創(chuàng)新美，發(fā)展美。美學(xué)家蔣勛說過一句話：“一個(gè)人審美水平的高低，決定了他的競(jìng)爭(zhēng)力水平。因?yàn)閷徝啦粌H代表著整體思維，也代表著細(xì)節(jié)思維。給孩子最好的禮物，就是培養(yǎng)他的審美力。” 從這個(gè)角度看審美力，其實(shí)就是一個(gè)人的創(chuàng)新力和核心競(jìng)爭(zhēng)力。

四、課堂適當(dāng)引入科學(xué)發(fā)展史，可以對(duì)學(xué)生進(jìn)行愛國(guó)主義教育

科學(xué)是沒有國(guó)界的，但科學(xué)家是有祖國(guó)的，熱愛祖國(guó)是民族之魂。居里夫人經(jīng)過多年的努力，在極其簡(jiǎn)陋的實(shí)驗(yàn)棚里發(fā)現(xiàn)了放射性元素鐳，并且為紀(jì)念祖國(guó)波蘭，而將新發(fā)現(xiàn)的另一種放射性元素命名為“釙”。中國(guó)的導(dǎo)彈之父錢學(xué)森，為報(bào)效祖國(guó)、振興中華毅然放棄美國(guó)優(yōu)越的生活條件和良好的研究環(huán)境，經(jīng)過長(zhǎng)達(dá)七年的艱苦斗爭(zhēng)，回到祖國(guó)，為我國(guó)的科學(xué)技術(shù)發(fā)展作出了卓越的貢獻(xiàn)。

運(yùn)用科學(xué)發(fā)展史，可以教育學(xué)生樹立熱愛祖國(guó)、振興祖國(guó)，獻(xiàn)身祖國(guó)科學(xué)事業(yè)的精神。中國(guó)是文明古國(guó)，在物理學(xué)的理論和實(shí)踐中都有輝煌的成就。新中國(guó)成立后，我國(guó)兩彈爆炸成功、核能的和平開發(fā)、衛(wèi)星上天、火箭、高鐵、導(dǎo)彈技術(shù)趕上世界先進(jìn)水平，激光技術(shù)和量子計(jì)算機(jī)技術(shù)目前還處于世界領(lǐng)先地位。

在教學(xué)實(shí)踐中經(jīng)常結(jié)合教材內(nèi)容不失時(shí)機(jī)地對(duì)我國(guó)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的偉大成就進(jìn)行講解，可以有目的地培養(yǎng)學(xué)生的民族自信心、自豪感、責(zé)任感，使學(xué)生樹立為民富國(guó)強(qiáng)而艱苦奮斗的不屈精神，激發(fā)他們的愛國(guó)熱情。

綜上所述，科學(xué)發(fā)展史，實(shí)際上就是一部科學(xué)家為追求真理而進(jìn)行不屈不撓的奮斗史，科學(xué)家熱愛科學(xué)的崇高精神，像春雨一樣滋潤(rùn)著學(xué)生的心靈。在大學(xué)物理教學(xué)中，科學(xué)史的講授不是可有可無的，它對(duì)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和愛國(guó)熱情、培養(yǎng)學(xué)生審美能力、提高創(chuàng)新能力、以及優(yōu)化教育過程等方面都具有科學(xué)的指導(dǎo)意義。

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