在物理学史教学中渗透德育教育

李威达

[摘 要]物理学史是研究物理学发展的学科,通过传授物理学史方面的知识,对于培养学生的科学意识,养成科学态度,学习科学的方法,提高科学思想及创新素质起到积极的作用。在总结教学经验的基础上,对于它的重要性,所发挥的德育功能及加强物理学史科学方法教育的途径,做了初步研究。

[关键词]物理学史 科学方法 创新素质 德育教育

物理学是研究物质运动一般规律和物质基本结构的科学,是自然科学的重要组成部分。人类只有尊重事实,尊重规律,才能获得进步。物理学发展史是人类探索自然规律的历史,是研究人类对自然界各种物理现象的认识史。在当代世界范围内的科学教育改革中,科学史教育正在从科学教育的边缘进入科学教育的中心。物理学是许多科学与技术的基础和发源地,也是革新改造某种科学技术的基本依据,是长远起作用的科学。在物理教学中,适当引入物理学史教育,让学生更多的了解科学发展的历程,并从前人的经验中受到启发、教益,从而感悟科学方法,提升人文素养,培养创新意识,是素质教育全面发展观的基本要求。科学方法是解决科学问题的手段,让学生领悟科学方法比单纯学到科学知识收效更大、时效更长,物理学的科学方法已经发挥了并将继续发挥巨大的推动作用。

一、物理学史的德育功能

1.有助于培养学生的爱国主义情感

爱国主义是德育教育的一个重要方面,物理学史中含有非常丰富的爱国主义教育内容。我国在物理学的理论与实践方面有着辉煌的成就,如在春秋时期我国已能普遍使用杠杆和天平;宋代的沈括发现了磁偏角;在实用技术方面的指南针、地球仪、石拱桥、火箭等,解放后的原子弹、氢弹、人造卫星、正负电子对撞机、核电站,超导材料的研究等均走在世界的前列。在教学中,教师结合教材内容,根据物理学史提供的史实,介绍我国在物理学方面对世界做出的杰出贡献,使学生了解我国古代灿烂的文化,激发他们的民族自豪感,对学生进行爱国主义教育。

2.有助于培养学生科学的方法和态度

科学的学习态度对人的认识与实践活动有决定性的导向作用,是科学素质的核心要素,通过物理学史的学习可以启发和感染学生。在教给学生现代科技所必需的系统的物理知识的同时,还应该教给学生科学的学习研究方法。科学既是一种人类的知识体系,又是人类认识世界的一种方式和探索过程,而通常的科学方法都贯穿在物理学发展的过程中,掌握科学的方法可以培养学生的能力。很多科学家就是从对本学科的历史研究中,开始自己的创造活动的。学习物理学史有助于活跃思维,增强胆识,使学生更自觉地继承前人的事业,有效地进行学习研究;学习物理学史可以使学生了解科学家的刻苦钻研、顽强不屈,勇攀科学高峰的精神,从而给学生树立榜样,端正学习态度。许多科学家在一生中花费了大量的时间和精力进行实验研究,获得了成功。如美国科学家富兰克林冒着生命危险,终于揭开了雷电之谜,发明了避雷针;欧姆用水流和电流进行类比发现欧姆定律等都是在孜孜不倦地追求中取得了成功。伽利略对落体的研究,否定了统治人们上千年的亚里士多德的观念,使学生认识到实验操作对于提高学习效果的重要性。科学家研究物理学的科学方法,作为学生学习的范例,无疑是实施科学方法教育的一条途径。除了观察和实验外,还要有科学的抽象、理想实验的方法、基本的一些逻辑方法、假说和模型方法、数学方法,理论思维的方法。还可以通过物理学史的教育,启发学生除了认真学习基础知识,学习正确的科学态度及思维方式,培养学生勇于探索、勇于创造的精神。

3.有助于培养学生的创新精神

科学思想的显著特征就是创新,没有创新就没有科学研究。汤姆孙说:“在能够对科学做出的一切贡献中,观念的突破是最大的。”近代物理学冲破了牛顿不变时空观而建立,极大地增进了人类新思维的发展。物理学的发展史就是一部创新史,它的每一个发现及理论的形成,都蕴含着科学家的创新活动。科学家在起步研究过程中,积累了大量丰富的创新思想、创新精神和智慧。在教学中引入物理学史,可以使学生领略科学家们的一系列创造性活动,对培养学生的创新素质起到积极的作用。同时,通过史料教育学生,培养学生实事求是、严谨治学的科学意识和勇于创新的科学精神。弘扬科学精神最重要的是要培养学生基于对物理科学的强烈兴趣而萌发出热爱真理、追求创新的科学理性,使学生的精神得到超越,献身于物理科学研究和物理教育事业。

二、实现物理学史德育功能的有效途径

1.强化课堂教学,传授科学方法

物理学史上每一种经典科学方法的形成都倾注了科学家个人或群体的大量心血,经历了几年甚至几十年的时间,学会并掌握物理学经典科学方法使学生受益。教师须在掌握物理学史知识的基础上,要具有较高的物理学史素养,把握物理科学的发展轨迹与规律的能力,挖掘物理学史的德育功能,全面理解和把握物理学科的知识体系,提高教学水平,重视经典方法的传授。

2.把握教学规律,提高教学质量

任何事物的形成及发展都具有规律,物理学史的教学是一种教学活动,同样具有规律,只有掌握了这些规律,教学才能得心应手,达到预期的目的。在教学中,要培养学生从历史的维度把握科学的本质,认识物理学中人文内涵的规律,理论知识与技能目标的规律,实现过程与方法目标的规律。这对学生形成物理概念,掌握物理规律之间的联系,掌握正确的科学研究方法,熟悉科学探究的过程有着重要意义。教师要协调物理学史教学与知识、技能教学之间的关系,教学内容之间的关系,思想品德教育与智力培养之间的关系。教师对这些的认识、协调与处理,促进学生思想品德、科学素养、智力和操作技能的均衡发展。

3.改进教学方法,实现德育功能

教师通过多年的教学实践,对物理学史科学方法的理解具有一定的深度,积累了丰富的经验。在教学过程中,教师要积极改进教学方法,达到学科素质教育的目的。首先,教师对物理学史的教材要做出全面的分析,适当补充有关科学家探索的背景,科学发现过程及方法论方面的学史材料,挖掘教材的德育功能。其次,教师要教给学生现代科技所必需的系统的物理知识,教给学生科学的学习方法和研究方法,使学生自觉地继承前人的思想,有效地进行学习研究,通过对物理学史的学习掌握科学的学习和探究方法。

三、物理学史在物理教学中的引入办法

1.导课过程中引用物理学史,激发学生兴趣

物理学史从某种程度上可以增强学生对物理学的兴趣。教师结合课本内容介绍一些物理学史或有趣的物理故事导入新课,可以丰富文化资源、创设教学情境,从中学习物理知识,领略物理学家的人格魅力,接受思想教育。如讲解自由落体时,1591年,伽利略在比萨斜塔上做的落体实验,否定了亚里士多德的落体理论。然而,伽利略真的做过斜塔实验吗?1949年,英国历史学家巴特菲尔德对此持否定看法,在科学界展开了持续很久的争论。以这样的方式导课可以激发学生的兴趣,积极思考,教学效果好。

2.授课过程中穿插物理学史,帮助学生理解知识

让学生适当的了解物理知识产生的背景和历史过程有助于对物理知识的把握和深层次的理解。在听课过程中,加深对知识的掌握,使学生的心灵受到启迪,可以使学生牢固的掌握课堂内容。

如在讲大气压强时,可以从古代关于真空的多种争论,德国当时马德保市市长卷入了争论,并花了大量资金从事获得真空的实验,反复尝试,最后用一个中空金属球才取得成功。1654年,他又做的两个中空半球实验,把中空的两个半球扣在一起,抽去空气,大气把两个半球紧压在一起,用了16匹马才把它拉开,这就是著名的“马德保半球”实验。这样,学生不仅了解了大气压强的存在,更进一步理解了大气压强的性质和种种测量的方法。

3.小结中补充物理学史,使学生受到启发

新的物理课程标准把物理学史作为物理学习的重要内容,要找到将物理学史融入物理课堂的行之有效的教学方法,重新认识物理学史的教育价值,探索物理学史的教育模式,是一项重要课题。从历史的角度进行分析,不仅可以起到复习的作用,还可以收到其他方面的功效。如在讲完电磁学理论知识后,让学生了解电磁学是在一定的历史背景下产生的。通过物理学史可以阐明理论与实际的关系。物理学是实验科学,实验工作是基地,强调实验的意义,并不是否定理论的重要性,只有在实验的基础上才能建立正确的、经得起实践检验的理论。在系统地介绍理论发展线索的同时,更多地介绍实验工作的经过和所起的作用,以及理论与实验的相互依赖关系,就更有教育意义。

总之,教学实践证明,通过物理学史的教育有助于学生完备知识、活跃思维、增强学习兴趣与胆识、锤炼品格,锻炼意志。通过物理学史的学习,有助于学生有效地学习和研究,有助于学生健康品格和情感的培养。

参考文献:

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[2]陈金鹏.物理方法教育的有效途径[J].物理教学,1998,(5):4-5.

[3]郭亦玲.沈会君.物理学史(第2版)[M].北京:清华大学出版社.