淺析物理學史在工科院校物理實驗教學中的作用

1、淺析物理學史在工科院校物理實驗教學中的作用論文導讀：在工科院校中，由于過分強調(diào)所謂的“實驗技能”、“動手能力”的訓練，使得學生只知道機械的進行儀器的使用調(diào)整、實驗步驟和數(shù)據(jù)的記錄處理，力求得到符合理論的結果和結論,而對實驗的理論依據(jù)和實驗所包含的科學精神知之甚少。物理學史整合了物理學科的知識體系,能夠為教學提供宏觀、中觀、微觀的背景,將其融入物理實驗教學中,不但能夠克服“知識片斷化”的現(xiàn)象,加深學生對實驗本身的理解,還可以幫助學生澄清疑難問題。在工科院校中，將物理學史引入物理實驗教學中，不但可以優(yōu)化實驗教學過程，提高工科學生實驗研究的興趣和主動性，而且可使其通過物理實驗更好的學習科學研究的思想

2、和方法，從而養(yǎng)成實事求是的科學態(tài)度和勇于創(chuàng)新不畏失敗的精神。關鍵詞：物理學史，工科院校，實驗教學1. 引言物理學是研究物理現(xiàn)象及其規(guī)律的一門科學, 物理學史是研究物理學發(fā)展的過程,描述物理學發(fā)展的歷史, 包括物理思想、物理概念、物理規(guī)律的發(fā)展過程, 記載和放映了物理學逐步建設和完善, 融合了與物理學有關的自然科學、人文科學、思維科學等多門科學的滲透、交叉的綜合學科。物理學是以實驗為基礎的, 在某種程度上說物理學史就是物理實驗的發(fā)展史。物理實驗是工科院校中絕大多數(shù)學生的必修基礎課，它既是學生系統(tǒng)的接受實驗技能訓練的開端， 也是培養(yǎng)學生科研能力和科學素質(zhì)的重要途徑1。物理學史不但記述了物理實驗和理

3、論的發(fā)展過程, 而且還描述了物理學家的思維過程、對待科學的興趣和態(tài)度以及物理研究方法上的創(chuàng)新和突破。因此,把物理學史滲透到物理實驗教學中, 是激發(fā)學生學習物理興趣、培養(yǎng)學生正確的世界觀、人生觀和培養(yǎng)學生具備科學素質(zhì)的重要手段之一。對提高教學質(zhì)量、培養(yǎng)學生綜合素質(zhì)起著不可替代的作用。2. 物理學史在實驗教學中的作用2.1解決實驗課為了“實驗”而實驗的問題在工科院校中，由于過分強調(diào)所謂的“實驗技能”、“動手能力”的訓練，使得學生只知道機械的進行儀器的使用調(diào)整、實驗步驟和數(shù)據(jù)的記錄處理，力求得到符合理論的結果和結論, 而對實驗的理論依據(jù)和實驗所包含的科學精神知之甚少。出現(xiàn)了為“實驗”而實驗，忽視物理

4、思想和方法論的現(xiàn)象。論文大全。實際上，在大學物理實驗課程中，大多數(shù)的實驗都不是孤立的、單純的實驗，它們大都具有豐富、精彩的物理思想，揭示了解決問題的途徑和方法，這些思想和方法已經(jīng)超越了具體實驗而具有普遍的指導意義。而通過實驗掌握這些思想和方法對工科學生是很有益處的。2.2使課程內(nèi)容系統(tǒng)化，降低學生學習的難度不同于中學物理實驗是物理課的附屬，工科院校的物理實驗作為基礎課與大學物理是相對獨立的, 可能大學物理課程還未涉及的內(nèi)容而在物理實驗中卻已經(jīng)要作為實驗的理論依據(jù)了。物理學史整合了物理學科的知識體系,能夠為教學提供宏觀、中觀、微觀的背景,將其融入物理實驗教學中,不但能夠克服“知識片斷化”的現(xiàn)象,

5、加深學生對實驗本身的理解,還可以幫助學生澄清疑難問題。例如，學生在大學物理中還沒學習到愛因斯坦的光子理論，卻要到實驗室進行光電效應實驗了。同時，實驗課程的10 多個實驗課題大都獨立， 彼此間的獨立性使得學生學習起來感到難度較大。實際教學中，如果把這10 多個實驗課題比作是節(jié)點的話， 那么引入物理學史則可以很好的把這10 多個節(jié)點連成線，構成面，提高物理實驗課程的系統(tǒng)連貫性，從而降低學生學習的難度。2.3增強教學趣味性，激發(fā)學生的實驗興趣和求知欲，鍛煉學生的科學思維能力物理實驗教學過程中，引入物理學史的內(nèi)容，使學生通過學習物理學史,認識到正是物理實驗的突破和飛躍,才推動了化學、生物學、天文學的發(fā)

6、展和新興交叉學科的誕生,促進了技術進步。使學生感受到物理實驗充滿了生機和樂趣,具有實際應用價值和廣闊前景2。在教學實際中,結合物理學史給學生展示科學家在物理實驗中的思想和方法,對學生進行具體的科學思想和方法教育,以促進學生的實踐和創(chuàng)新能力培養(yǎng)。物理實驗中建立的許多理想模型、理想過程,運用了比較法、放大法、轉(zhuǎn)換法、模擬法、補償法、干涉法等。如邁克爾遜干涉儀實驗中,放入補償玻璃,它的作用是使兩束相干光相遇干涉時不致具有額外的光程差:動態(tài)懸掛法測量工程材料的楊氏模量實驗中采用放大法觀察金屬棒的振動信號;固體線脹系數(shù)的測定實驗中采用光杠桿的方法測量微小量。這些實驗設計都十分巧妙,可以開拓學生思路,使學

7、生深刻體會到運用科學思想和方法去發(fā)現(xiàn)真理的重要性,用獲得的實驗思想和方法去解決實際問題。論文大全。2.4培養(yǎng)學生的求實創(chuàng)新和團結協(xié)作精神在實驗過程中對于實驗數(shù)據(jù)不能隨意捏造,只有尊重事實,才能有所發(fā)現(xiàn),這些對學生的實踐能力的提高和全面素質(zhì)的培養(yǎng)都有積極作用。物理學史表明很多物理成就的取得都是物理學家團結協(xié)作的結果,如麥克斯韋和法拉第共同建立了完整的電磁場理論,開普勒結合第谷等人大量的測量數(shù)據(jù)總結出后人以他名字命名的三個定律。大學物理的綜合性和設計性實驗,更需要學生像物理學家一樣,發(fā)揚團結協(xié)作的精神,才能很好地完成實驗。3. 將物理學史引入物理實驗教學的方法和途徑由于物理實驗的自身特點, 如何有

8、機地、可行地把物理學史引入到物理實驗中, 以加強實驗效果、提高實踐能力, 是物理實驗教學應該認真探索和實踐的問題3。首先，根據(jù)不同實驗的具體情況, 適當引入物理學史物理學史引入物理實驗要取得較好的效果, 必須針對某個具體實驗, 分析某個實驗的任務、重點、難點及易出現(xiàn)的問題, 有針對性地引入, 不可一概而論。要分析實驗內(nèi)容, 看有哪些物理史料可以引入到實驗中。要考慮引入的方式, 是引入物理思想方法還是科學實驗的精神, 要制定一個切實可行的方案。其次，通過物理學史教育加強物理實驗教學, 結合實際采取靈活多樣的形式, 確實使物理學史融入到物理實驗中。再次，搜集有關實驗的物理學史內(nèi)容, 作為某些實驗的

9、預習材料或者課外讀物, 引導學生學習物理學史,指導自己的實驗。論文大全。我們已經(jīng)把很多有關的歷史資料、實驗內(nèi)容等發(fā)布到物理示范中心的網(wǎng)站上, 供同學們查閱。材料內(nèi)容也多種多樣: 有故事、實驗趣聞甚至音像資料等, 使學生在實驗過程豐富多彩。引入物理學史既可以系統(tǒng)引入, 也可以靈活引入。對于歷史資料豐富、線索清楚的實驗內(nèi)容, 可以比較系統(tǒng)的引入物理學史, 使學生深刻理解物理思想和物理規(guī)范深層次的東西。像近代物理實驗中的“光電效應實驗”、“康普頓效應實驗”等。而物理學史上“量子力學”的建立曾引發(fā)了一場物理學革命, 愛因斯坦、普郎克更是物理學大師, 結合他們的研究過程講解實驗, 更能引人入勝, 使學生全身心投入到實驗中。對于某些邏輯性強的經(jīng)典實驗, 可以結合嚴謹?shù)倪壿嬒到y(tǒng), 培養(yǎng)學生的科學思維方法。同時可以用物理學史中的“亮點”調(diào)節(jié)課堂氣氛, 增加學生的興趣。例如比薩斜塔實驗、電量減半的方法等, 十分的巧妙、有趣。更好的方法是能與前沿科技、物理結合起來。在進行粒子的加速和偏轉(zhuǎn)實驗時, 可以結合電視機和計算機顯示器顯像管的原理進行, 從而達到事半功倍的效果。4. 結束語在工科院校中，將物理學史引入物理實驗教學中，不但可以優(yōu)化實驗教學過程，提高工科學生實驗研究的興趣和主動性，而且可使其通過物理實驗更好的學習科學研究的思想和方法，從而養(yǎng)成實事求是的科學