物理學(xué)史在大學(xué)物理教學(xué)中的應(yīng)用

劉 暢

(哈爾濱遠(yuǎn)東理工學(xué)院,黑龍江 哈爾濱 150040)

物理學(xué)史對(duì)于物理學(xué)而言是非常重要的構(gòu)成內(nèi)容,如果缺少了物理學(xué)史,那么物理學(xué)也就變得不完整。大學(xué)物理教材中的內(nèi)容都是前人們所研究出來(lái)的成果,卻沒有具體的研究過程,學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)常常會(huì)感到十分困惑,所以應(yīng)當(dāng)適當(dāng)引入物理學(xué)史,充分發(fā)揮物理學(xué)史在大學(xué)物理教學(xué)中所具有的重要作用,從而提高大學(xué)物理教學(xué)質(zhì)量。下面筆者就針對(duì)物理學(xué)史的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)闡述。

一、物理學(xué)史簡(jiǎn)介

物理學(xué)史是人類在物理領(lǐng)域進(jìn)行探索的過程,也是人類對(duì)自然科學(xué)進(jìn)行不斷探索的歷程,其所包括的內(nèi)容十分廣泛,主要有:物理規(guī)律、現(xiàn)象、研究方法和思維方式等,對(duì)各個(gè)階段所取得的物理研究成果進(jìn)行記錄,并連貫形成一個(gè)整體,從某種角度來(lái)說(shuō)，物理學(xué)史的構(gòu)成是由眾多研究成果融合在一起而形成的。每一項(xiàng)物理的研究成果都是的經(jīng)過幾十年甚至上百年的研究而得出的,由此能夠看出物理研究過程是極為漫長(zhǎng)的[1]。物理學(xué)者通過不斷進(jìn)行研究與探索,使用正確的方法,并借助前人所得出的研究成果進(jìn)行辯證性的思考,從而取得進(jìn)一步研究成果。因此,物理學(xué)史所呈現(xiàn)的是物理學(xué)家們?cè)趯?duì)物理世界進(jìn)行探索時(shí)的具體過程,對(duì)于如何正確引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)大學(xué)物理知識(shí)具有非常重要的作用。

二、物理學(xué)史在大學(xué)物理教學(xué)中的應(yīng)用實(shí)踐

(一)有利于學(xué)生掌握物理規(guī)律

物理自從初中開始就成為必修課程,到了大學(xué)階段物理學(xué)知識(shí)得到了進(jìn)一步深化,學(xué)生在大學(xué)期間學(xué)習(xí)相關(guān)的公式、定理、規(guī)律以及相關(guān)基礎(chǔ)理論知識(shí),然而掌握了這些知識(shí)并不代表就完全掌握了該內(nèi)容本身所具有的本質(zhì),所以學(xué)生難以從更深入的角度利用物理知識(shí)解決相關(guān)問題[2]。在大學(xué)物理教學(xué)中,很多章節(jié)的內(nèi)容和學(xué)生日常生活有著十分緊密的聯(lián)系,尤其是在邏輯傳承上聯(lián)系更加緊密,學(xué)生在理解和接受上相對(duì)較為容易,但是對(duì)于更為抽象的內(nèi)容卻呈現(xiàn)出不同情況。例如相對(duì)論,該部分內(nèi)容與學(xué)生生活存在巨大差異,當(dāng)學(xué)生學(xué)習(xí)該部分知識(shí)時(shí)在理解上相對(duì)較為困難。狹義相對(duì)論是在一個(gè)大的背景下發(fā)展而來(lái)的,并不是愛因斯坦突發(fā)奇想或是由其獨(dú)自完成的,在提出該理論時(shí)也沒有與現(xiàn)實(shí)相脫離,是物理學(xué)在發(fā)展時(shí)的必然。在以往不借助物理學(xué)史直接對(duì)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行講解,常常難以起到良好的教學(xué)效果,而當(dāng)講解該部分內(nèi)容時(shí)引入物理學(xué)史,讓學(xué)生從光在以太中傳播的矛盾到靜止質(zhì)量和相對(duì)論質(zhì)量?jī)烧弑戎禍y(cè)量所得出的實(shí)驗(yàn),之后再引入相對(duì)論,從課堂教學(xué)效果來(lái)看更利于學(xué)生理解,而且學(xué)生對(duì)于狹義相對(duì)論并不是一件神奇的事情,而是物理經(jīng)過多年的發(fā)展最終出現(xiàn)的歷史必然。所以,在大學(xué)物理教學(xué)過程中適當(dāng)引入物理學(xué)史的內(nèi)容對(duì)于學(xué)生理解和掌握物理知識(shí)來(lái)說(shuō)能夠產(chǎn)生非常大的幫助。

(二)有利于培養(yǎng)學(xué)生人文素養(yǎng)

教育工作的開展不僅是要讓學(xué)生學(xué)習(xí)到知識(shí),利用所學(xué)習(xí)的知識(shí)解決所遇到的問題,培養(yǎng)學(xué)生的思維能力,更為重要的是要讓學(xué)生能夠具有正確的思想觀念,然而從當(dāng)前我國(guó)大學(xué)教學(xué)來(lái)看過于重視知識(shí)的傳授,忽視了對(duì)學(xué)生職業(yè)道德、思想觀念等方面的培養(yǎng),從而造成各種社會(huì)問題的出現(xiàn),例如一直以來(lái)都存在安全隱患的瘦肉精等,都有高級(jí)研究人員參與其中,所以在教學(xué)中要重視培養(yǎng)學(xué)生的價(jià)值觀念,擁有一個(gè)正確的情感態(tài)度。而將物理學(xué)史的相關(guān)內(nèi)容引入到大學(xué)物理教學(xué)中便能夠?qū)W(xué)生產(chǎn)生潛移默化的影響,從而使學(xué)生樹立起一個(gè)正確價(jià)值觀。在物理學(xué)史中,存在非常多的追求真理的科學(xué)家,當(dāng)其在面對(duì)困難時(shí)展現(xiàn)出來(lái)的堅(jiān)韌不拔的精神值得所有學(xué)生學(xué)習(xí)[3]。例如伽利略在晚年時(shí)患有嚴(yán)重的眼病,而且教會(huì)也對(duì)其生命產(chǎn)生了非常大的威脅,但是其在此種情況下依然完成了《兩門新科學(xué)》偉大著作。再比如牛頓,其從最開始思考萬(wàn)有引力到最終發(fā)表《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》,這一過程消耗了其20年的時(shí)間。通過這些科學(xué)家身上所展現(xiàn)出來(lái)的高尚人格,能夠在精神上給予學(xué)生們非常大的沖擊,并能夠從其內(nèi)心產(chǎn)生共鳴,對(duì)于學(xué)生樹立正確的思想觀念具有重要意義,從而提高學(xué)生的人文素養(yǎng)。

(三)有利于培養(yǎng)學(xué)生物理能力

物理學(xué)在發(fā)展過程中也有著一定規(guī)律,也就是以觀察為基礎(chǔ),通過實(shí)驗(yàn)對(duì)所發(fā)生的物理現(xiàn)象再現(xiàn),最終利用物理概念或是相關(guān)定律進(jìn)行解釋,這一過程并不是某個(gè)物理學(xué)家所建立起來(lái)的,而是眾多物理學(xué)家在不斷研究和實(shí)驗(yàn)中通過否定再否定最終所得出的結(jié)果[4]?；谏鲜鰞?nèi)容,可以將物理學(xué)劃分為兩種類型,即靜態(tài)知識(shí)(也就是經(jīng)過實(shí)驗(yàn)研究所得出的結(jié)果)與動(dòng)態(tài)知識(shí)(也就是研究的具體過程與所使用的方法)。學(xué)生掌握了靜態(tài)知識(shí)對(duì)于提高其自身物理能力雖然能夠起到非常明顯的效果,但如果學(xué)生掌握了動(dòng)態(tài)知識(shí)則能夠讓其實(shí)現(xiàn)知識(shí)的內(nèi)化。從當(dāng)前大學(xué)物理課程具體內(nèi)容來(lái)看,主要是教授學(xué)生相關(guān)物理知識(shí)以及知識(shí)的應(yīng)用,而在教學(xué)中融入物理學(xué)史則能夠?yàn)榻虒W(xué)提供更加豐富的動(dòng)態(tài)知識(shí)的,讓學(xué)生通過學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)和靜態(tài)知識(shí)進(jìn)一提升其自身物理能力。例如伽利略,開創(chuàng)了在動(dòng)力學(xué)方面的研究,并通過利用數(shù)學(xué)邏輯與具體實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證明落體運(yùn)動(dòng)所具有的特征,這也成為了日后人們?cè)趯?duì)物理學(xué)進(jìn)行研究所采取的重要方法[5]。當(dāng)對(duì)力學(xué)內(nèi)容進(jìn)行講解時(shí)引入此部分內(nèi)容,能夠培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考和探究的能力,進(jìn)而提高學(xué)生物理素養(yǎng)。

(四)有利于學(xué)生樹立正確學(xué)習(xí)態(tài)度

發(fā)生在科學(xué)家身上的故事是能夠不斷催人奮進(jìn)的,而在教學(xué)中引入物理學(xué)史內(nèi)容,能夠讓學(xué)生樹立一個(gè)正確的學(xué)習(xí)態(tài)度,這也是影響學(xué)生學(xué)習(xí)的重要因素[6]。例如居里夫人,當(dāng)時(shí)實(shí)驗(yàn)條件十分艱苦,但居里夫人依然沒有放棄,通過不斷的努力與奮斗,經(jīng)過了長(zhǎng)達(dá)4年的時(shí)間在重達(dá)8噸的礦渣之中提煉出了質(zhì)量為0.1克的純鐳鹽,而居里夫人卻因?yàn)殚L(zhǎng)期對(duì)放射性元素進(jìn)行研究患上白血病而過世,直到其死后的50年,人們發(fā)現(xiàn)在居里夫人所使用過的烹調(diào)書上依然存在放射性。居里夫人因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)放射性元素而兩度獲得諾貝爾獎(jiǎng)。通過向?qū)W生介紹案例能夠使學(xué)生了解到一切物理理論和定律都是經(jīng)過科學(xué)家們努力研究甚至是犧牲生命而換來(lái)的。身為學(xué)生，在學(xué)習(xí)時(shí)要擁有一個(gè)正確的學(xué)習(xí)態(tài)度,并通過不斷努力取得理想成績(jī),不僅是對(duì)自己的負(fù)責(zé),更是對(duì)所有科學(xué)家的尊重,認(rèn)真學(xué)習(xí)知識(shí),提高自身素養(yǎng),充分發(fā)揮自身在社會(huì)上所具有的價(jià)值。

三、總結(jié)

大學(xué)物理相較于中學(xué)物理而言在理解上十分困難,這也在一定程度上要求教師能夠采取方法降低學(xué)生在知識(shí)理解和掌握上的難度,并培養(yǎng)學(xué)生自身綜合能力與素養(yǎng)。物理學(xué)史記錄了每一項(xiàng)物理研究成果和科學(xué)家,在大學(xué)物理教學(xué)中引入物理學(xué)史,不僅讓學(xué)生更加容易掌握課本知識(shí),還能夠讓學(xué)生了解更多的物理研究過程和所使用的研究方法等等,促使其形成更高的物理素養(yǎng),滿足當(dāng)下時(shí)代對(duì)人才的發(fā)展需求。