物理学史与高中物理教学

涂富根

物理学史与高中的物理教学有着紧密的联系，在高中的物理教材中就有69处与其程度相宜的人文的物理史料，这充分说明在当前所倡导素质教育中，物理学史的教育越来越受到重视。但是，由于在一些老师看来物理学史与高考没有多大联系，即使在教材中有物理学史料出现，也只是被一些物理老师当作摆设，最多提提而已，让学生知道有这么回事就行了，没有深入挖掘其内涵，使这一教育资源白白浪费。作为一位合格的中学物理教师，不能只是单纯的传授物理知识，片面追求升学率，而应站在“学生的发展”的高度来进行物理教学，不但要充分利用教材中的物理学史料，而且还要根据教学的具体情况把教材中没有的物理学史料适当地渗透到物理教学中去。那么如何充分利用物理学史料，挖掘物理学史的内涵，来提高学生的素质，谈谈我的看法。

一、爱国主义教育

爱国主义是每一个教育工作者永恒的主题，是我国教育培养的方向，作为教育“成果”来说，这似乎是无形的，因为这无法体现在分数上，但作为一个合格的教师，这是责无旁贷的。在物理学史料中有许多爱国主义教育素材，深入挖掘其爱国主义内涵，可从下面几个方面入手。

1.从我国古代文明智慧宝库入手

如在讲到运动的相对性时，中国古书《尚书纬·考灵曜》中相关相对性概念的叙述，“地恒动而人不知，譬如人在大舟中闭牗而坐，舟行而人不觉。”就早于伽利略关于封闭船舱内发生的力学现象的一段描述约一千五百余年。又如学生在学过牛顿三大定律后，肯定会对牛顿惊人的成就所折服，这时教师给学生指出远在两千多年以前墨翟所著《墨经》一书中早有“力，形之所奋也”（“形”指物体，“奋”就是加速）；“力，重之谓”（物体有重量，是力的表现之一）等论述，这同时也会让学生叹为观止，强烈的民族自豪感油然而生。只要去挖掘，就会在我国古代文明智慧宝库中，得到很好的爱国主义素材。

2.从外国科学家爱国的事迹入手

如：在讲到原子物理学，提到居里夫人时，就可以从以下素材入手，居里夫人1891年到巴黎攻读物理后与皮埃尔·居里结婚，已获得法国国藉，但她仍然热爱自己生长的祖国-波兰，1898年把她发现的放射性元素命名为钋（波兰）以表达她对祖国的思念之情，使学生受到爱国主义教育。

2.从当今我国科学事业取得辉煌的成就入手

建国以后我国的科学事业取得举世瞩目的辉煌成就。如：在讲到“万有引力在天文学上的应用”和“人造卫星、宇宙速度”就可以从我国第一颗人造卫星到“神州五号”载人飞船，跻身于世界第三航天大国的事例对学生进行爱国主义教育。又如：在讲到原子核的裂变和聚变，提到原子弹和氢弹，就可以结合我国像钱三强等第一代核物理学家，如何凭着满腔的爱国热情，在极其艰苦的条件下研制出原子弹，到后来的氢弹研制成功，提高我国国际地位的事例。这就增强学生的爱国热情。

二、启迪学生思维

1.开拓学习物理的思路

目前，虽然倡导素质教育，但由于受高考指挥棒的影响，多数教师还是无法从“题海战术”的怪圈中走脱出来。其实物理教学是教与学双方通过各种教学手段相互促进、制约的特殊过程，凡是一个公式的导出，一个定律或定理的建立及到每道习题的分析过程都有它固有的逻辑思维过程和数学推演程序，作为高中物理课本的内容，是前人长期探索研究的结晶。因此对一个物理规律的形成过程不能只是轻描淡写，而是要充分给学生展示出来。如若跟物理学结合起来，把物理学家在当时所遇到的问题、所作的设想、以至实验的验证和推理过程展示给学生，这就能使学生拓宽思路。另外物理学是向前发展的，必须教会学生善于运用辩证唯物主义与历史唯物主义的观点和方法，认真剖析物理学发展史的重大问题。例如：在学物理光学后，学生对光的本质会有这样的认识：微粒说-波动说-微粒说-波.粒二象性，这就是牛顿所倡导的微粒说，被波动说否定之后又东山再起，光的本性之争无非是微粒说和波动说的组合而已。当然，这种认识是及其片面的，回顾光的本性的认识史，似乎是从粒子到粒子转了一圈，实则大大地迈进具有根本性的变革的一步，事实上爱因斯坦的光量子与牛顿最早提出的光粒子是截然不同的，光粒子运动却不遵守经典力学规律，而是遵循电磁运动规律，且量子的能量是不连续的。毫无疑问爱因斯坦的光量子说，是二象性认识的一个飞跃。这同样拓展了学生的思路。

2.科学的方法

作为一个中学物理教师，不光要讲正确、讲清楚物理内容，更重要的是要传授物理知识所赖以产生的科学方法。物理学和其他自然科学一样，观察和实验，科学抽象和逻辑思维（包括比较和分类、类比，归纳和演绎，分析和综合，证明和反驳等基本的逻辑方法），从假说到理论的形成等等都是物理研究中所运用的的极为有效的方法，这些方法的传授和学习，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积，而是有声有色的活例：如欧姆运用类推理法建立欧姆定律；德布罗意将实物与光进行类比，首创物质波概念。又如：从第谷和开普勒的史料知道，第谷对行星运动进行了三十年之久的长期观察，积累了大量第一手感性材料，但第谷只停留在感性认识上，没有上升到理性思维，因而未能解释行星的运动规律。而当第谷这些耗尽毕生心血的成果落在他那精于理性思维的学生开普勒之手时，开普勒便扬长避短，感性认识和理性思维珠联璧合。最终揭示了行星运动的本质——发现行星运动的三定律。这说明科学的方法直接体现出科学思维的重要性，而科学的预见来源于科学思维。显然，运用物理学史所渗透的科学研究方法的确可以还原物理学家认识世界的本来面目，并为培养学生科学素质提供借鉴和启迪。

3.物理知识系统化网络化

学生学完中学物理后，具备了一定基础知识和技能。但若他们合上书本，回答所学物理各部分知识的来龙去脉及其相互联系，能全面回答的就很少，究其原因，就是没有把所学的物理知识系统化、网络化。

例如：伽利略是近代实验物理的奠基者之一，他根据大量的实验事实和理论分析，发现了自由落体定律、惯性定律、摆的等时性原理等理论，奠定动力学的基础。紧随着却是另一位科学家牛顿，牛顿在总结伽利略等人的研究成果的基础上，总结出以他的名字命名的三大定律，发现了万有引力定律，建立和完善了经典力学的理论体系，完成了人类认识自然的历史中第一次理论大综合（把地球上物体运动规律与天体运动规律概括于一个完整的统一理论之中），对后人进行“统一理论”的研究给予深刻的启发并产生极其深远的历史影响。这样通过这些物理学史实建立起的物理图景，使学生所学的物理知识系统化、网络化。

总之，只要充分挖掘物理学史的内涵，不仅可以使学生受到爱国主义教育和启迪学生思维，还可以培养学生科学的态度和刻苦钻研、拼搏进取的精神。

参考文献：

[1]全日制普通高级中学教科书（试验修订本），人民教育出版社物理室编

[2]郭奕玲、沈慧君编著的《物理学史》（清华大学出版社）