高中物理新课程中加强物理学史教育的意义

高中物理新课程中加强物理学史教育的意义1．读史使人明智英国哲学家培根在四百多年前提出了一句“知识就是力量”的名言，近代自然科学已经一步步向世人显示了这句名言的真理性。这位哲人还提出一句关于知识的名言：“读史使人明智。”对于现在的高中学生，在学校教育中他们吸收了科学的知识，并且知道了科学是有用的，但是他们并没有吸收科学的思想和精神。在学习科学知识的同时他们可能不再对身边的科学表现出惊奇，甚至对科学无动于衷。而恰恰在此时，若能引导学生回顾科学的历史，因为读史使人明智，了解科学的历史可能使处于科学时代的学生在学习和接受科学知识的同时接受科学的思想和精神，从而变得深思熟虑、深谋远虑。学生开始了解科学的历史往往是从一些科学家的小故事开始的，如阿基米德在浴盘里发现了浮力定律；牛顿从苹果落地的现象中发现了万有引力；瓦特因发现烧水壶的壶盖被沸腾的开水所掀动而发明了蒸汽机；奥斯特在上课实验时无意中移动了小磁针而发现了电流的磁效应……这类科学传奇故事确实诱发了儿童对神奇的科学世界的向往，但对于高中学生来说，并不见得有多大的帮助，相反还会由于这些传奇故事强调了科学发现的简单性、偶然性和机遇性，而是学生忽略了科学发现的真实历史条件和科学工作的极端艰苦性，这对于深入理解科学理论还是有害的。物理学史能告诉学生物理学思想的逻辑行程和历史行程，让学生理解物理学的本身。只有了解了物理学家探索物理世界所具有的科学思想、科学品质和科学精神，并像他们那样去对待自己的工作、生活、科研，形成科学的情感、态度和价值观，才算真正懂得了物理学知识。我们今人所理解的科学，即逻辑推理、数学描述和实验检验紧密结合的科学，形成于17世纪的欧洲。按这样界定的物理学，也只是在伽利略的时代倏然出现于西方。李约瑟又提出另一个问题:为什么从公元前2世纪到公元15世纪期间东方亚洲的文化在把人类关于自然的知识应用于有用的目的方面远比欧洲的西方更卓有成效呢?而且在漫长的中国科学传统中不乏实验传统也不乏数学传统，但两者却一直没有很好地结合起来。中国思想文化西传对欧洲的作用或许并不比物质技术西传的作用小。今天，中国传统文化中的某些思维方式和价值取向可能会重新获得其生命力。从20世纪初，我国现代意义上的物理学进入草创时期.百年来.历经坎坷.这其间有多少值得物理教学借鉴的宝贵史料!展望未来.1998年1月31日.美国.副总统阿尔·戈尔在加利福尼亚科学中心的演讲中提出了数字地球(DigitalEarth)的概念，其初步实现设定在2005年左右。有科学家预言，随着信息科技的发展，数字宇宙、数字生态等新的科学技术也将出现。忽视“数字地球”带来的机遇，将导致国家经济安全方面的波动.对于这样的重大科学决策，应从历史与现实的结合上来分析，而教育是不能置之不顾的.我国己明确提出从2001年新学年开始在中学全而开设信急技术的必修课程，是顺应时代需要的英明举措物理教育应如何适应?2．了解物理概念的历史由来物理学的知识，主要是指物理概念和物理规律，最核心的是物理概念。在物理教学中，教师比较重视由观察、实验得到的事实依据，为建立物理概念提供必要的感性认识。但学生仍会为一些新概念、齿轮油泵新观念的不理解而烦恼，此时若能在此基础上增加一些相关的物理学发展史实，让学生了解这些物理学概念逐步形成的历史，使逻辑性和历史性相结合，更有利于学生对概念全面正确的理解和领悟。例如关于惯性概念，调查发现有些学生虽然能将其定义倒背如流，但仍不能掌握它，用它来分析解释生活中有关惯性的现象和问题。倘若我们从这一概念产生的历史出发，从亚里士多德的“强迫运动定律”、到伽利略的“理想斜面实验”，再到笛卡儿的“惯性原理”、最后到牛顿的“第一运动定律”，在回顾惯性概念的形成过程中，使学生头脑中的观念不知不觉地发生改变，从而纠正原有思维中的错误。这比直接从现象和概念出发不但要生动得多，而且印象也深刻的多。又如关于匀变速运动概念，在教学中可渗透意大利物理学家伽利略对变速运动的研究历史，他设想最简单的变速运动速度应是均匀变化的，怎样才算速度均匀变化呢？伽利略考虑了两种齿轮泵KCB-200可能：一种是速度的变化对位移来说是均匀的，即“任意相同位移内速度的增量相同”，描述速度变化快慢的加速度a=△v/△s；另一种是速度的变化对时间来说是均匀的，即“任意相等时间内速度的增量相同”，描述速度变化快慢的加速度a=△v/△t。他随即发现了第一种假设是错误的：假设物体在落下第一段距离后已得到某一速度，那么在落下的距离加倍时，速度也应该加倍。果真如此，则物体通过两段距离所用时间将和通过一段距离所用时间一样。也就是说，通过第二段距离好像不必化时间，这显然是荒谬的。这一引入显然加深了学生对加速度概念的理解。3．弥补传统物理教学的人文缺陷传统的物理教学注重的是具体科学知识的传授，强调的是要教给学生越来越多的具体知识，教学中化大部分精力于训练学生的技能方面，并将科学知识静止化、教条化和工具化，所谓的“上课教条条、课后背条条、回家用条条、考试考条条”，就是这种教育的真实写照。而高中新课程改革在观念上发生了非常大的变化，比如，从注重面面俱到更多的知识到更注重学生探究能力的培养，更关注将人文的因素渗透到其中，体现到其中；注重在学习中激发学生的情感；强调素质，尽量改ZYB-B高压渣油泵变学科本位，强调从生活走向物理，从物理走向社会。物理学科是以自然界物质的运动和变化规律为研究对象的自然科学，在培养人的人文精神方面具有很好的优势，正如美国物理学家和物理教育家拉比认为：“只有把科学和人文融为一体，我们才能期望达到与我们时代和我们这一代相称的智慧的顶点。”在高中物理教育中渗透人文思想、人文色彩，对学生进行人文教育，科学家和科学史起到了桥梁作用。科学发展史就是一部完整的科学家奋斗史，通过学习使学生理解像居里夫人的祖国情怀；体会到科学家与他人合作的重要性；熟悉了定量、定性、美学等的思维方式；形成独立思考，分析问题，解决问题的能力；体会到在科学研究中兴趣、意志品质是非常重要的……所有这些对受教育者潜质的开发，诱导，形成自己的“榜样”都是非常重要的。同时又能历史地，客观地学习科学知识和进行创新。对现有知识的历史考察，可以把发现的本质放在更真实的背景下，从而使学生得到超过定律和公式的许多启示。”由于物理学史引入了一种人文的视角来看待科学和技术，我们不纯粹关注一个科学自身具体的知识，而是把它放到一个更大的社会文化背景里，研究科学技术领域相互的作用，相互的影响，这样一些要点的引入，使我们对科学的本质、功能、性质、方法对社会的影响、哲学涵义、科学技术与社会的关系，有更深刻的理解。著名科学家和作家C.P.斯诺对人文与ZYB可调式渣油泵科技知识分子之间的关系曾这样评论过:一极是文学知识分子，另一极是科学家。特别是最有代表性的物理学家。二者之间存在着互不理解的鸿沟—有时(特别是在青年人中间)还互相憎恨和厌恶。当然大多数是由于缺乏了解，他们都荒谬地歪曲了对方的形象。他们对待问题的态度全然不同，甚至在感情方面也难以找到很多共同的基础。对这种共同性的缺少，他比喻为“从柏灵顿馆(英国皇家学会等机构所在地)或南肯辛顿到切尔西(艺术家聚居的伦敦文化区)就像是横渡了一个海洋。”这种文化上的两极分化对人类带来损失，斯诺呼吁两者的合作。物理学史可算得上是科学文化与人文文化的结合体。物理学史的学习或在物理教学中的渗透都将使学生受到多方而的人文教育。哈佛大学校长、著名教育家、化学家科南特在大学生的通识教育中十分重视科学史的教育。他的理论和方法对20世纪60年代的，哈佛物理课程的编制有极其重要的影响。该课程的最大特点即是以科学史为线索展示了科学的文化和精神价值。实践证明该课程是成功的。回溯物理学史上科技发展对人类社会造成的负面影响，甚至对人类生存环境的破坏，总结教训，以史为鉴。ZYB-33.3A在物理教学中一方面使学生充分了解物理学及相关技术所造成的危害的种类、表现的特征与特点及防治办法，保护自然，保护环境;另一方而提高学生对科技与社会、经济、文化、教育等关系的认识，增强科学研究与科学教育的社会责任感。树立正确的科学技术价值观，走科学、技术、经济、社会协调发展的道路，使世界走上可持续发展的道路。使物理教学在科学教育与人文教育融合为一体的教育模式上作出有益的探求，在培养未来人才的人文素养方面作出出色的贡献。培养他们能以更加理性的态度对待科学技术的发展，以放眼全球的胸怀处理人类文明的进步。4．增强学生的怀疑和批判精神物理学发展的历史向我们显示了这样一条真理：有条件的有怀疑的思考，即力求以发展、变化、联系的思想为标准来裁决和审视一切科学假说与科学理论，不迷信权威，这是科学能不断向前发展的动力。然而在现实的物理教学中，在纷至沓来的新概念、新术语、新公式、新定律面前，学生逐渐形成了这样的观念：这就是真理，学习它、记住它。久而久之，历史性的、进化着的科学理论被神圣化、教条化，学生不知道这个理论从何而来，为什么会是这样。这种以灌输为目的的教学不自觉地剥夺ZYB齿轮渣油泵了学生的怀疑和批判精神，致使大多数学生对科学家和科学理论永远怀着一种崇敬心情，这种心情扼杀了学生发现问题、提出问题的积极性，从而抑制了学生的科学精神和创新能力。在物理学发展的进程中，有许多史实向我们表明，物理学家的批判精神，是促使物理学向前发展的动力，如伽利略对亚里士多德的怀疑和批判，推翻了错误的落体定律和强迫运动定律，得出了惯性定律，为牛顿力学的建立打下了理论基础；爱因斯坦抛弃了牛顿的绝对时空观，得出了相对论；普朗克否定了传统的能量是连续的观点，得出了量子论……在物理教学中渗透这些物理学批判性发展的精彩事例，能促使学生养成独立思考的习惯，提高善于提出科学问题的灵性和聪慧，使他们的思想沉浸在好奇之中，永不闭塞怀疑的目光。在物理教学中渗透物理学史教育，还能够使学生深刻认识物理学理论的发展、变化过程，体验到科学理论不是一成不变的，它是不断发展的、进化的。没有任何一个物理学理论可以被看作是最终完满的，因为它的内容的有限性总是和可能观察到的无限丰富多样性相对立的，人们在一定条件下的物理学认识只能是近似的、相对的。这种有意识地对学生进行辨证唯物主义真理观的教育，能清除学生对物理学知识绝对化、僵化的理ZYB-B型可调式渣油泵解，也可以防止学生不加限制地机械搬用物理定律、公式去解决问题。5．对学生进行科学研究方法的熏陶物理学史上伟大的科学家他们创立的物理货既包括博大精深的科学知识，又具有鲜明的方法论特征，两者同是不可或缺的要素。物理学的每次重大发展总是带来了方法论的重大发展。正如英国著名的物理学家波思在接受诺贝尔奖时所说的:“我荣获1954年的诺贝尔奖与其说是我的工作里包括了一个自然现象的发现，倒不如说是那里包括了一个自然现象的新思想方法基础的发现。”奥斯特电生磁现象的发现，法拉第场概念的提出，伽利略的理想实验，爱因斯坦提出相对论，牛顿建立经典力学体系，麦克斯韦建立电磁场理论，普朗克提出量子说，杨振宁、李政道发现弱相互作用条件下宇称不守恒等等，无不显示出非凡的想象力和独特的科学研究方法。在物理教学中，由于教材一般都是将科学方法作隐性处理的，教师必须谙熟物理学史和ZYB系列渣油泵科学方法论.才能挖掘出教材中科学方法的丰富蕴藏.从而渗透物理教育过程之中.物理学解决问题的方式方法对解决其它学科的难题，无疑是一把利刃。生物学DNA分子结构之谜的揭开，很大程度上得益于克里克对结晶学的研究和X射线衍射分析方法。1986年美国“挑战者”号航天飞机爆炸事件，震动了全美科学界。在调查事故原因的过程中，是物理学家费思曼找到了O型圈橡胶在低温下被挤压后不能恢复原来形状而造成了燃料泄漏的事实.费思曼在这次事故调查中所起的决定性作用使他名闻遐迩。运用物理模型认识物理客体、发现规律、分析处理和解决实际的物理问题.是物理学研究常用的方法.也是物理教学中不可缺少的手段.这方面有大量的事例，如质点、刚体、简谐振动、单摆、理想气体、理想热机、力线和场、原子核结构等等模型。许多模型的建立还有一个历史演变的过程和不断发展的趋势。许多实际