物理学史在物理教学中的几点应用

李启中

摘 要：在物理课堂教学中引入物理学史能还原物理概念和规律的认知过程，有助于将知识技能、过程与方法、情感态度价值观有效整合，使他们在获取物理知识的同时，更能活跃学生思想，训练科学方法，发展科学思维，培养创造能力。

关键词：物理学史：物理教学；教学方法

随着高中又一轮新课改的启动，新课程理念更加明确。新课改提出，“高中物理课程有助于学生继续学习基本的物理知识与技能；体验科学探究过程，了解科学研究方法；增强创新意识和实践能力，发展探索自然、理解自然的兴趣与热情；认识物理学对科技进步以及文化、经济和社会发展的影响；为终身发展、形成科学的世界观和科学价值观打下基础”。

针对新课改的理念，物理学史在课堂教学中可以发挥巨大的作用。新课改以来，各种版本的新教材都不同程度地把物理学史编入到教材中，都非常重视物理学史在教学中的作用。教师也越来越注意到在传授知识的同时，还要教学生学会思考，提高创造能力，要教学生如何做人，即培养学生正确的价值观和人生观，为终身教育打下一定的基础。新课程改革赋予物理学史许多新的教育功能，将物理学史融入物理教学，是对知识与技能，过程与方法，情感、态度和价值观的有效整合，使学生在获取物理知识的同时，更能活跃思想，训练科学方法，发展科学思维，培养创造能力，有助于学生综合素质的提高。物理学史在下列不同类型的课中都可以得到充分应用。

一、新课上引入物理学史可以创设情境，导入新课，激发学生的学习兴趣和激情

高中有不少学生对物理有畏难情绪，那么在开始学习物理之初，培養学习兴趣，促进主动学习尤为重要。如必修一在研究自由落体运动时，课本就引入了伽利略对自由落体运动的研究。我们就可以根据这段物理学史创设情境：“亚里士多德认为，一块石头比树叶落得快些，所以物体下落的快慢由它们的重量决定，你认为对吗？能否设计一个实验证明你的结论？”有学生会说同一张纸让其平整下落比揉成一团下落得要慢，说明物体的下落快慢与重量无关，应该与空气阻力有关。根据学生设计的方案，就可以提出自由落体运动的概念：物体只在重力作用下从静止开始下落的运动叫做自由落体运动。同时也为后面伽利略的斜面实验埋下伏笔。这样既可以让学生知道人类对落体运动研究的过程，也让他们初步了解物理研究问题的一般方法，同时激发他们从生活中发现物理知识的乐趣。

二、实验课上引用物理学史能展现科学研究课程，培养学生从实验中发现问题、提出问题和解决问题的能力

探究“电磁感应的产生条件”时，如果我们直接按照实验手册，照葫芦画瓢做一遍，那就失去了实验的意义，如法拉第的坚韧不拔的毅力、实验中蕴藏的“对称”“动态”思想。教师可以特别介绍一下在法拉第发现电磁感应现象之前克拉顿做的一个实验：他把一个螺线管与电流计相连接，为了避免实验时磁铁对电流计指针的影响，将电流计放在另一个房间。实验时，他将磁铁插入或抽出线圈以后，再跑到另一个房间去观察电流计指针的变化，结果当然什么也看不到了。他哪里知道，就在他从一个房间跑到另一个房间的过程中，电流计的指针早已恢复原状了。在教学中引导学生对上述历史探究过程的再探究，学生对电磁感应现象的“动态”效应的理解就更为深刻了。所以教师在设计教学时，可以只给学生提供一些必要的实验器材，将教学过程设计成几种方案，自主挑选器材进行实验。让学生像科学家那样思考，经历失败、挫折，发现问题、解决问题，最终获得成功。

这样的设计，尽可能还原了电磁感应现象的发现过程，让学生体会到法拉第十年磨一剑的锲而不舍、敢于创新的精神。同时，学生从中也学到了物理学的一些探究方法，丰富了自己的思路，更能培养学生的动手能力和归纳能力。

三、物理第一轮复习课利用物理学史可理顺知识体系，构建知识框架

高三第一轮复习课强调梳理知识体系，重视基本概念、基本规律、基本技能的复习。总结概念规律的逻辑关系，这些概念、规律在物理学史的发展实际就是知识体系，教师可以引导学生重演这些概念、规律发展过程。

在复习力和运动关系时，我们按照这样的顺序进行：亚里士多德的观点（力是维持物体运动的原因）→伽利略的理想实验（力不是维持物体运动的原因）→笛卡尔的观点（如果运动中的物体没有受到力的作用，它将继续以同一速度沿同一直线运动，既不停下来也不偏离原来的方向）→牛顿（惯性定律：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。）→牛顿第二定律（F=ma）。按照科学家研究的足迹，既能还原知识的发展序，又能加深学生对物理规律的认识。

在复习“电磁感应”时，我们沿着奥斯特的电生磁到法拉第的磁生电这条线索，通过在这过程中穿插讲解安培、法拉第、楞次和麦克斯韦的在揭示电磁关系所作的贡献，让学生对电磁的发展有一个全面立体的知识框架和知识序，同时加深了对安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律、法拉第电磁感应定律等重要规律的理解。

再比如：对“光的本质”的认识，我们可以让学生自己去整理这些物理学史。学生通过资料的搜集和归纳，自然发现这样一条线索：牛顿的微粒说→惠更斯的波动说→麦克斯韦的电磁说→爱因斯坦的光子说→德布罗意的物质波，最后光的波粒二象性特点被大家普遍认可。这样的复习既能让学生巩固知识，也能培养学生的朴素唯物主义观。

总之，在教学中渗透物理学史有助于物理课堂教学，有助于学生理解科学的本质，认识科学技术是从哪里来的，有助于增强学生的社会责任感。钱三强教授在给《物理教学》的一封信中写道，“科学上没有平坦的大道”。我们要通过物理学史的介绍，向学生讲清楚，科学经历的是一条非常曲折、非常艰难的道路。然而，教师在对学生进行教育的时候往往是应用经过几次消化了的材料来讲授，或者经过抽象的理论体系，这当然是必要的，但是这样的教学方法往往会使学生对概念的产生和发展产生误解，认为什么结论都可用数学推导出来，失去了对观察和实验的兴趣。这样的结果使学生不了解科学是怎样来的，时间长了，等到他们自己从事教学时，就很容易把科学当作一门死学科来教。

参考文献：

[1]陈世鸥.新课程理念下物理学史的再认识[J].四川教育学院学报，2005（5）.

[2][美]F.卡约里.物理学史[M].桂林：广西师范大学出版社，2002.

[3]顾旭东.物理学史在高中物理复习课教学中的应用[J].教育教学论坛，2012（14）.