物理学史科学教育功能再认识

摘要：本文就物理学史的科学教育功能提出新的认识，认为物理教学中结合物理学史可在知识习得、过程体验及情感升华方面对学生产生积极作用，应予以重视。

关键词：物理学史，科学教育功能

中图分类号：G42 文献标志码：A 文章编号：1673—9094（2012）09—0028—03

物理学史集中体现了人类探索和逐步认识物理世界的现象、特性、规律和本质的历程，它包含了认识论和方法论的因素。本文就物理教学中发挥物理学史的科学教育功能谈点笔者的管见。

一、教学中适当结合物理学史可以让学生更好理解物理概念、重视实验，去了解物理学的基本观点和思想。

1.在物理教学中适当结合物理学史可以帮助学生深入理解物理概念，纠正错误观念。

认知心理学家奥苏贝尔的有意义学习理论认为，在学习新知识时可以适当利用相关的、概括性的并且比较清晰、稳定的引导性材料。这种引导性材料就是所谓的“先行组织者”，它有助于促进学习和保持信息，并在一定程度上为新知识提供一种“脚手架”，使学生进行有意义的学习。在物理基本概念和规律的教学中，很多时候，物理学史可以提供比较性的组织者或说明性的组织者。比如，在讲述力的概念时，从亚里士多德到伽利略、牛顿，循着伟人的探索历程，比较他们的见解，可以加深学生对力的概念的理解；在讲述电磁感应时，以安培、法拉第、楞次和麦克斯韦等物理学家在揭示电磁关系工作中的艰辛努力和所得的成果为主线，使学生在对电磁发展总体认识的基础上，加深对教材的理解和对概念、定律、公式的掌握。

此外，教师在进行概念教学时，往往是经过抽象的理论分析加以表述，结果会使学生对科学概念的产生和发展引起误解，以为不管什么结论都可以用数学推导出来。引入物理学史，讲清理论的由来和发展，讲述它的成功，它解决了哪些问题，讲述它的局限和发展前景，使学生知道科学发展经历的是一条曲折、艰难的求索道路，不把物理学当一门死科学来学，这样就能更好地理解和掌握物理知识。

2.在物理教学中适当结合物理学史可以促使学生充分认识实验在物理学中的地位和作用。

纵观物理学史，每一个理论的产生与发展都是建立在实验的基础上，而物理学发展所经历的每一次理论上的大综合和大统一，都伴随着实验技术与实验思想的进步。在物理教学中，应该结合教学内容介绍物理学史上一些有重大意义的物理实验，不但要说明实验的背景、条件、手段、方法和过程，而且更要阐明这些著名实验的设计思想和研究处理问题的方法、阐明实验与理论的关系以及实验所做出的重大历史贡献。比如通过结合伽利略对自由落体的研究使学生认识到物理实验是物理学研究的最重要的工具，物理实验对物理理论的产生、发展和验证都有决定性的作用，从而深切理解实验在物理学中的地位和作用；同时也有助于增强学生的实验设计意识，提高学生对实验现象的科学洞察力和对实验结果的分析能力，从而减少物理实验中的失误。

3.在物理教学中适当结合物理学史有助于学生了解物理学的基本观点和思想。

物理教学不仅要使学生掌握物理概念和概念间的联系即规律，还要结合物理学的发展史引导学生了解物理学的基本观点、基本思想及其变革。例如，物理学的“运动观”——包含着运动的绝对性、运动描述的相对性、力和运动的关系、分子运动理论等方面的内容；物理学的“守恒观”——包含着动量守恒、能量守恒、电荷守恒和质量守恒等方面的内容等。在教学中结合物理学史，让学生了解这些物理学基本思想和观念产生的历史背景，以及这些物理学基本观念和思想的历史变革过程，使学生在学习一个新的物理理论的同时，逐步改变自己陈旧的思想观念和思维方法，从而实现从整体上把握物理世界图景、深刻领会物理学思想的真谛。

二、在教学中渗透物理学史可以帮助学生去理解科学的探究本质，进行科学方法和科学思维的熏陶，形成知识的相对观和发展观。

1.在物理教学中渗透物理学史有助于对学生进行科学方法和科学思维的熏陶。

物理学的研究思想和方法是人类智慧的结晶，它们的传授与学习，只有紧密地与物理学史结合起来，才不流于形式、成为空洞无物的条款堆集，而是成为有声有色的活例。在物理教学中适当结合物理学史，展现物理学发展中有代表性的科学家探索知识的思维过程，可以使学生了解前人是用什么样的方法去研究和探索，从而发现新的规律和理论的，从中去领悟物理学的研究方法。比如，通过介绍伽利略的斜面实验，可以使学生了解正是伽利略开创了把物理实验与科学思维相结合的物理学研究方法，就像爱因斯坦评论中所说的：“伽利略的发现，以及他所用的科学推理方法，是人类思想史上最伟大的成就之一，而且标志着物理学的真正开端。”物理学中常见的研究方法都贯穿在物理学发展的整个过程中，因此在物理教学中渗透物理学史，能使学生学到解决问题的种种方法，也会使学生认识到科学研究方法是多种多样的，很多途径都可导致真理的发现或揭示更深层次的奥秘。

2.在物理教学中渗透物理学史有助于学生全面理解科学的探究本质，学习物理学家在研究中所采用的科学方法。

物理学发现的历史也就是物理学探究的历史，在探究过程中洋溢着科学精神，渗透着科学思想和方法。在课堂上教师可选择物理学史上著名的实验或发现事例，经简化、设计，形成富有启发性的材料，让学生“追踪”当年科学家的发现思路，模拟科学家的发现过程，领会科学家的思维方法，而不是只是介绍结论。这样做虽然不是真正的科学“发现”或“创造”，但它不仅能激励学生学习科学家奋勇探索、敢于创新的精神，而且也能使学生从中学到物理学的一些探究方法，丰富自己的思路。

3.在物理教学中渗透物理学史有助于培养学生的质疑、批判精神，让学生形成正确的知识的相对观和发展观。

物理学史上大量的事例表明，不囿于传统理论和传统观念，不迷信权威和书本，是科学创新的思想前提，是科学前进的动力。比如人们对原子结构的认识，首先是汤姆生提出了枣糕模型，在此基础上汤姆生的学生卢瑟福依据α粒子散射实验的结果提出了原子的核式结构模型，卢瑟福的学生玻尔把量子理论运用到原子系统上，建立了玻尔原子模型，这样使人们对原子结构的认识由错误到正确并不断加以完善，三代物理学家对原子结构的研究都是在承袭前人的理论的基础上进行创新，从而使得原子物理学飞速发展。在物理教学中，渗透这些物理学家质疑、批判、创新的物理学史，对于培养学生的质疑、批判精神和创新能力是大有裨益的。