物理學(xué)史在物理教學(xué)中的應(yīng)用

1、    物理學(xué)史在物理教學(xué)中的應(yīng)用    曹 娟摘要: 本文結(jié)合結(jié)合物理教學(xué)實際,利用相關(guān)物理學(xué)史知識,來提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、發(fā)展獨立思考的能力、全面理解物理規(guī)律、學(xué)習(xí)物理學(xué)家的科學(xué)思想和方法等,發(fā)掘物理學(xué)史素質(zhì)教育價值的潛能。關(guān)鍵詞: 物理學(xué)史物理教學(xué)教育功能物理學(xué)史體現(xiàn)了人類探索和逐步認(rèn)識世界的現(xiàn)象、結(jié)構(gòu)、特性、規(guī)律和本質(zhì)的歷程。人類對物理知識的認(rèn)識發(fā)展歷程,比起教科書上知識編排的邏輯體系有著更多的矛盾,更為豐富多彩、復(fù)雜曲折,因而包含著豐富的教育功能。物理學(xué)史的課程資源可以幫助學(xué)生理解和掌握物理學(xué)知識、發(fā)展獨立思考的能力、學(xué)習(xí)科學(xué)方法、進(jìn)行科學(xué)思維

2、的訓(xùn)練等,有助于學(xué)生的學(xué)習(xí)。1.提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣著名物理學(xué)家愛因斯坦說過:“興趣是打開科學(xué)大門的導(dǎo)師?！睂W(xué)生只有對學(xué)習(xí)產(chǎn)生了濃厚的興趣,才能產(chǎn)生學(xué)習(xí)熱情和內(nèi)在動機(jī)。但很多學(xué)生覺得物理含有太多的枯燥公式,并且公式的應(yīng)用很難掌握,因此課堂氣氛沉悶,學(xué)生失去了學(xué)習(xí)的興趣。物理學(xué)史中有很多真實的故事、趣聞和材料可以用來作為培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的素材。教師在教學(xué)中結(jié)合所學(xué)內(nèi)容恰當(dāng)?shù)匾脒@些材料,可以拓寬學(xué)生的視野、擴(kuò)大學(xué)生的知識面、活躍課堂氣氛、提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。2.發(fā)展獨立思考的能力愛因斯坦認(rèn)為:“如果一個人掌握了他的學(xué)科的基礎(chǔ)理論,并且學(xué)會了獨立思考和工作,他必定會找到他自己的道路,而且比起那種主要

3、以獲得細(xì)節(jié)知識為其培訓(xùn)內(nèi)容的人來,他一定會更快地適應(yīng)進(jìn)步和變化?！豹毩⑺伎己酮毩⑴袛嗟囊话隳芰?首先表現(xiàn)為懷疑和批判的精神。物理學(xué)中幾乎每個重大發(fā)現(xiàn)都表明,創(chuàng)造性思維活動起始于對困難或問題的認(rèn)識,是圍繞解決問題展開的,而善于提出問題,總是從對事物、現(xiàn)象或已有的理論的懷疑開始的。在已往的教學(xué)中,教師經(jīng)常提到要培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力,而忽視了提出問題的能力。在物理教學(xué)中,教師為了培養(yǎng)學(xué)生提出科學(xué)問題的能力,僅僅從內(nèi)容的銜接上提出問題是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。教師還必須從真實的物理學(xué)認(rèn)識發(fā)展的歷史進(jìn)程中,展開物理學(xué)探索過程中問題背景的演化,闡明重大物理學(xué)問題產(chǎn)生的歷史條件及其所導(dǎo)致的深遠(yuǎn)后果。因此,在

4、物理教學(xué)中,教師有必要借助物理學(xué)史上的精彩事例培養(yǎng)學(xué)生獨立思考的能力,善于提出科學(xué)的靈活性和智慧,使他們的思想沉浸在好奇之中,永遠(yuǎn)不閉塞懷疑的目光。3.有助于學(xué)生全面理解物理規(guī)律物理規(guī)律(包括物理定律、定理、原理、法則、公式等)反映了物理現(xiàn)象、物理過程在一定條件下發(fā)生、發(fā)展和變化的規(guī)律。在進(jìn)行物理教學(xué)時,教師為了讓學(xué)生最有效地掌握好物理規(guī)律,應(yīng)使其對物理規(guī)律的建立過程有一定的了解,這就需要教師經(jīng)常把物理學(xué)史知識滲透到物理教學(xué)之中。這是由于物理學(xué)的創(chuàng)立和發(fā)展是具有連續(xù)性的,后人的研究工作總是以前人的研究成果為基礎(chǔ),重要的物理規(guī)律都是經(jīng)歷了艱難和曲折的歷史發(fā)展過程的。教師讓學(xué)生了解這些規(guī)律的發(fā)現(xiàn)過

5、程,會對學(xué)生學(xué)習(xí)物理規(guī)律、形成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度和作風(fēng)產(chǎn)生重大的影響。例如在講述萬有引力定律和牛頓運(yùn)動三定律時,教師可以給學(xué)生介紹當(dāng)時的社會背景:16世紀(jì)以后的歐洲,航海、戰(zhàn)爭和工業(yè)的需要大大地促進(jìn)了力學(xué)的發(fā)展,推動了人類對天體的觀測和研究。波蘭的天文學(xué)家哥白尼對天象進(jìn)行了長期的觀測,獲得了大量的觀測資料,在對這些觀測資料進(jìn)行了整理和分析后,提出了“日心說”的理論體系,推翻了統(tǒng)治天文學(xué)領(lǐng)域一千多年的托勒密“地心說”體系,打開了自然科學(xué)的大門。繼哥白尼之后,丹麥天文學(xué)家第谷以他驚人的毅力和畢生的精力對行星的運(yùn)動進(jìn)行了精確的觀測,并采集到大量的觀測數(shù)據(jù),這為他的學(xué)生開普勒的進(jìn)一步研究打下了良好的基礎(chǔ)。

6、開普勒有著豐富的想象力和杰出的數(shù)學(xué)才能,在整理和研究第谷所觀測到的數(shù)據(jù)中總結(jié)出了開普勒三定律。在回顧歷史的過程中,教師將萬有引力定律和牛頓運(yùn)動三定律內(nèi)容跟物理學(xué)史聯(lián)系起來,讓學(xué)生知道定律的來龍去脈,可以讓其得到一個能夠反映事物之間相互聯(lián)系的、完整的認(rèn)識,給定律增加豐富的內(nèi)涵,從而有助于學(xué)生對定律的內(nèi)涵和外延的理解與掌握。4.樹立勇于探索的獻(xiàn)身精神物理學(xué)史充分體現(xiàn)了物理學(xué)家在探索物理世界的探索和不怕困難的精神,可以教育學(xué)生在實驗過程中要勇于挑戰(zhàn)權(quán)威、不怕困難,甚至為了科學(xué)犧牲自己的生命。例如焦耳測量熱功當(dāng)量用時34年,大量的數(shù)據(jù)和實驗方法為熱功當(dāng)量提供了確鑿的依據(jù);為弄清雷電,富蘭克林冒著生命危

7、險做了震驚世界的費(fèi)城實驗,證明其與摩擦所得的電是同一性質(zhì)的;伽利略因宣傳日心說,被教會判終身監(jiān)禁,等等。教師引入這些物理學(xué)史,可以讓學(xué)生樹立學(xué)生勇于探索的獻(xiàn)身精神。5.認(rèn)識到物理知識的作用與貢獻(xiàn)很多物理規(guī)律的建立不是孤立和偶然的,而是社會發(fā)展到一定階段的必然產(chǎn)物。萬有引力定律和牛頓運(yùn)動三定律的建立已說明了這一點。在18世紀(jì)初期歐洲產(chǎn)業(yè)革命的推動下,蒸汽機(jī)的出現(xiàn)引起了第一次工業(yè)革命,大大促進(jìn)了工業(yè)的迅速發(fā)展。在蒸汽機(jī)的發(fā)明和使用過程中,人們迫切需要研究熱和功的關(guān)系,所以熱和機(jī)械功的相互轉(zhuǎn)化就得到了廣泛的研究。這使人們對水和蒸汽,以及其他物質(zhì)的熱性質(zhì)作了深入的研究,有力地促進(jìn)了熱力學(xué)理論的建立和發(fā)展,并在此基礎(chǔ)上建立了熱力學(xué)第一定律。在蒸汽機(jī)的應(yīng)用得到很大發(fā)展的情況下,如何進(jìn)一步提高機(jī)器的效率就成了當(dāng)時工程師和科學(xué)家共同關(guān)心的問題,在此大環(huán)境下克勞修斯和開爾文各自獨立地發(fā)現(xiàn)了熱力學(xué)第二定律。它在實用上的重要性是尋求熱機(jī)效率的最大可能性和預(yù)測化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的可能性。由此可見,熱力學(xué)第一和第二定律的發(fā)現(xiàn)與當(dāng)時社會生產(chǎn)需求有很密切的關(guān)系。教師在物理教學(xué)中穿插物理史知識具有重要的教育功能,不僅能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣,幫助學(xué)生全面理解物理規(guī)律,而且能使學(xué)生從中學(xué)到嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度,科學(xué)的思維方法,逐步樹