物理学史与科学探究的关系

刘雷雷

摘 要： 本文分析了物理学史和科学探究在物理教学中的作用及两者之间的关系，认为从物理学史角度进行科学探究能够达到更好的教学效果，并以“牛顿第一定律”为例进行分析研究。

关键词： 科学探究 物理学史 牛顿第一定律

一、教学中的科学探究

自从2001年基础教育新课程改革以来，学生的终身学习兴趣、科学探究能力、创新意识和科学精神培养受到广泛重视。但就其精神实质而言，它吸收了杜威的“从做中学”的教育思想和布鲁纳的“发现法”理论的精华，如强调学生在类似于科学发现的教学过程中，让学生亲自动手参与发现的过程，注重在体验中学习，从而提高其实践能力和创新能力，适应未来生活的需要。2011年新义务教育物理课程标准把“科学探究”作为课程内容，明确指出“科学探究是学生学习的目标又是重要的教学方式”。各版本教科书都不同程度地涉及此内容，沪科版直接以“科学探究”作为章节题目。如沪科版八年级全一册总共十一章，除了第一、九、十一章外，剩下每章都有一节以科学探究为题，且都是按照提出问题、猜想与假设、制订计划与设计实验、进行试验与搜集证据、分析与论证、评估、交流与合作的步骤完成。各地教研都是围绕科学探究展开，从一线教师到教研员都把“科学探究能力”作为一节课考评的重要依据，以致出现教师上课为了探究而探究，如科学探究杠杆平衡条件，老师就生硬地“引导”学生猜想杠杆平衡条件是；甚至假装探究，如科学探究滑轮组机械效率，就有老师先给出绳子自由端移动距离s与物体上升高度h之间的关系，实验时让学生先测出h再假装测出s而实际根据二者关系直接填表格。

二、物理学史在教学中的作用

在《课标》知识与技能目标中提出“了解物理学及其相关技术发展的大致历程，知道物理学不仅含有物理知识，而且含有科学研究的过程与方法、科学态度与科学精神”。过程与方法目标中提出“通过学习物理知识，提高分析问题与解决问题的能力，养成自学能力，学习物理学家在科学探索中的研究方法，并能在解决问题中尝试应用科学研究方法”，这些目标的实现离不开物理学史的教学。

三、物理学史与科学探究

现在的科学探究大多偏离了它的本意，过度强调反而束缚了老师的教学，将物理学史与科学探究相结合让学生经历与科学工作者相似的探究过程，主动获取物理知识与技能，领悟科学探究方法，发展科学探究能力，体验科学探究的乐趣，培养实事求是的科学态度和敢于创新的探索精神，这无疑是较好的教学方法。

四、牛顿第一定律教学研究

上海科技出版社出版的《义务教育教科书.物理》八年级“科学探究：牛顿第一定律”，标题是以科学探究呈现，教材首先是从人们生活中常见的现象如箱子一就动，不推不动开始，学生根据直观现象得出结论：力是维持物体运动的原因。接着给出亚里士多德的观点，并指出这个错误观点维持了2000多年，直到300多年前伽利略才通过实验的方法揭示了事物的本质，认为运动的物体在不受力的情况下沿一条直线速度不变的永远运动下去。其中的理想斜面实验通过信息窗给出。最后牛顿进一步总结前人观点给出牛顿第一定律。教材中未介绍笛卡尔等人。

一些教师为了直击考点提高效率往往让学生自己阅读这些内容，有的甚至直接说这个中考不考不要花时间。但这节内容如果不把物理学史内容详细介绍清楚就会让学生产生如下误区：亚里士多德真笨，这么简单的东西都不会；牛顿捡了大便宜，随便总结下就出名了；我真是生不逢时，不然这就被我发现了；看来物理学家也没什么了不起。

由此可见，这节物理学史的作用相当关键，教学中可以采用如下方式：

先结合当时的历史文化背景介绍亚里士多德为什么没找到正确答案，让学生理解这是历史的局限性，再分析伽利略怎样找到正确答案，这里带领学生重过一遍伽利略的理想斜面实验，体验探究过程，学习物理学的研究方法；补充对牛顿第一定律作出巨大贡献的笛卡尔，他强调了伽利略没有明确表述的惯性运动的直线性；牛顿第一定律水到渠成，重点介绍站在巨人肩膀上的牛顿；到这里再引入我国的发现。

《墨经》中直观描述了运动物体的停止现象，《墨经》上说：“无久之不止，当牛非马。”英国科技史专家李约瑟博士在研究《墨经》中的上述相关内容时，认为可以理解为：“运动的停止是由外力造成的——如果没有外力，运动就永远不会停止。这个道理是真实的，正如牛就是牛，而不是马。”由此可以看出，这与牛顿第一定律的内容是非常接近的。从情感态度与价值观方面对学生进行爱国主义教育。

磨刀不误砍柴工，这里花时间结合物理学史进行科学探究大大提高学生的学习兴趣，在知识与技能方面对抽象的牛顿第一定律有更深的理解，让学生了解整个探索过程，体验探究过程的复杂与艰辛，培养学生的观察力和实验能力与吃苦耐劳的精神，培养学生的辩证唯物主义世界观。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.义务教育物理课程标准（2011年版）[S].北京师范大学出版社，2011.

[2]李约瑟.中国科学技术史[M].北京科学出版社.