谈物理学史培养学生非智力因素中的作用

何晓刚+戴琪

摘 要： 非智力因素作为一种重要的心理品质，对智力活动的进行有着重要的影响，呈现正相关关系。发挥非智力因素的积极作用有很多方法，物理学史融入课堂教学过程就是一条重要途径。物理学史料中不仅包含大量中外物理学家献身科学，用顽强不屈的意志克服苦难追求真理和理想的事迹，而且包含物理学发展史上各种不同“观点”争论和各种奇思妙想的产生过程及有趣实验。通过重演这些历史过程，可以极大地挖掘学生非智力因素的潜能，提高学生智力活动的效率及课堂教学的成效。

关键词： 非智力因素 物理学史 课堂教学 心理活动

非智力因素是相对智力因素而言的，一般是指人在智力活动中，不直接参与认知过程的心理因素，狭义的非智力因素包括动机、兴趣、情感、意志、性格五个方面。非智力因素作为一种重要的心理品质，对智力活动的进行有重要的影响，呈现正相关关系[1]。这些因素在具体学习实践中具有动力与定向、引导与维持及调节与强化功能。而物理学史蕴含大量科学家生平事迹，物理学发展中的坎坷和曲折及丰富有趣的实验过程，这些独特的内容在开发培养学生的非智力因素过程中将扮演不可替代的重要角色。

一、物理学史有利于激发非智力因素的动力与定向功能

物理课堂教学活动是一个多方参与互动的过程，动机和兴趣作为非智力因素中的重要内容对学习活动具有明显的定向作用。只有学生对物理学科产生兴趣，学习活动才能持续进行，动机越强烈，该活动所能持续的时间就越长，定向功能就越明显。要实现非智力因素的定位和定向功能，方法和形式虽然很多，但物理学史料中的丰富内容对非智力因素中功能目标的促成具有不可替代积极的意义。

心理学研究表明，高中学生多具有强烈的好奇心和自尊心，希望通过自己的努力独立地解决部分问题。因此，如果在课堂教学过程中创设历史情境，让学生沿着科学家的脚步经历科学规律的发现过程要比简单粗暴直接给出结论更生动，更能在教学中培养和发展学生学习物理的兴趣和信心等非智力因素。引导学生通过学习牛顿的生平培养学生学习物理的兴趣和对自然科学的好奇心。另外，整个科学的发展史是一幅理论和实验交替、成功和失败并行、理性和疯狂交织的画面，将物理学史引入课堂教学过程，在向学生展示科学发展过程中科学家的坎坷曲折，各种不同物理学派之间的激烈争论等历史事实，打破教科书中对科学家的“神化”和科学研究一帆风顺的印象。爱因斯坦曾把一代代科学家探索自然奥秘的努力，比做福尔摩斯侦探小说中警员破案的过程。在侦探的过程中，有时候明显可见的线索却把人们引导错误的判断上。历史上，日常经验告诉我们要使一个物体运动，必须推它或者拉它。亚里士多德的出结论：必须有力作用在物体上，物体才能运动；没有力的作用，物体就要静止在一个地方。科学正在歧途上远走越远的时候，非智力因素发挥了它的功能。伽利略发现，将人们引入歧途的是摩擦力。通过理想斜面实验，他发现力不是维持物体运动的原因，即物体的运动不需要力。但是伽利略并没有说明不受力的时候物体如何运动。同时代的牛顿完善了伽利略的观点，认为物体继续以同一速度沿同一直线运动，既不停下来又不偏离原来的方向。在伽利略和笛卡尔研究的基础上，牛顿总结出牛顿物理学的基石——惯性定律。物理学理论的发展总是在不断否定和发展前人的基础上进步，物理学不是已经尽善尽美的，我们未来还有很多事情要做。通过这些物理学史的教育激发学生非智力因素中的兴趣，树立远大的人生目标，这不仅对学生的物理科学习有很大的帮助，还对学生人生的发展有莫大的意义。

二、 物理学史有利于激发非智力因素的引导与维持功能

明确的学习目标可以消除学生在学习过程中的盲目性，避免无所适从，提高课堂学习活动的效率。因此，在物理课堂教学过程中，恰当地筛选相关物理学史料引导学生激活非智力因素中的引导功能，让学生自主独立地进行学习活动。例如，在19世纪末发现电子以后，美国物理学家密立根（R.A.Millikan，1836-1953）为了准确地测定电子的质量，于1907至1913年间连续进行了几百次测量，终于发现物体所带的电荷量虽然不同，但都是某个最小电荷量的整数倍，从而得到元电荷准确电量e=1.6×10-19C。在伽利略对自由落体运动的研究过程中，他发现历史上长期存在的观念“重的物体比轻的物体下落快些”存在逻辑矛盾。伽利略相信自然界的规律一定是简洁明了的。从这一信念出发，伽利略猜想落体运动一定是最简单的变速运动，而最简单的变速运动，它的速度应该是均匀变化的，并猜想速度v与时间t应该是正比关系。为此他开始用实验检验这一猜想。但是因为当时技术的限制，无法直接测定瞬时速度，所以也就不能直接得到速度变化规律。为了解决这一困难，伽利略巧妙地设计了“冲淡”重力的方法。经过几百次的实验，终于通过实验验证了自己的猜想。伽利略的一生是坎坷的一生，他制作了望远镜，并用它观测天空。观测结果支持了天文学的新学说——日心说。然而，日心说与圣经相抵触，于1633年被罗马教廷裁判所判刑入狱，尽管如此，他仍然坚持研究工作，并将自由落体等方面的研究成果转送荷兰，于1638年出版了《两种新科学的对话》。这部著作的出版奠定了伽利略作为近代力学创始人的地位。通过对科学家生平事迹的介绍，引导学生树立明确的目标，并在为之奋斗的过程中坚定不动摇，时刻不忘初心。

三、物理学史有利于激发非智力因素的调控与强化功能

非智力因素在学生学习活动中具有显著的调控作用，这种调控作用体现在目标、心理和行为上。在学习过程中，部分学生可能会制定一些不切实际的目标，或者制定目标合理但是在执行的过程中因为某些不可预知的因素导致偏离原来的目标。此时，就应该发挥非智力因素的调节作用，促使学生回到正确的道路，提高学习成效。在牛顿第一定律的教学过程中，应该充分发挥物理学史的作用，引导学生理解物理学发展的过程是一个科学巨人成长的过程。通过这些物理学史的学习，发挥学生非智力因素中的调控作用，在学习过程中能够恰当制定目标，在执行过程中及时发现问题并自我调整。

高中物理相比初中物理逻辑性更强，和数学知识的融合越来越多。学生在学习过程中会遇到更多的困难，这可能导致学生丧失信心，产生畏惧、退缩心理。签于此，我们可以在课堂教学活动中更多地引入科学家生平及其在科学研究中的执著事迹鼓舞学生的斗志，培养他们学习信心和敢于克服困难的意志。经验告诉我们，物理学发展史上的“争论”通常也是学生学习过程中容易迷惑和丧失信心的地方。在讲授这些内容的过程中，引入历史，重演物理规律发现的过程，可以帮助学生克服困难，加深对知识的理解，培养学生的学习信心。例如，在量子物理学的发展过程中，光的“波粒二象性”的发现并不是一帆风顺的。1655年格里马第第一个提出了“光的衍射”这一概念，开始倡导光的“波动说”。不久后，英国物理学家胡克重复了格里马第的试验，并通过对肥皂泡膜的颜色的观察提出了“光是以太的一种纵向波”的假说。牛顿1672年的论文《关于光和色的新理论》中谈到了光的色散实验，认为光是一种“微粒”，倡导光的“微粒说”。第一次波动说与粒子说的争论由“光的颜色”这根导火索引燃了，从此胡克与牛顿之间展开了漫长而激烈的争论。

从19世纪初开始，托马斯·杨、菲涅尔、马吕斯等分别观察到了光的干涉、衍射和偏振现象。19世纪60年代和80年代，麦克斯韦和赫兹先后从理论上和实验上确认了光的电磁波本质，在光的波动说与微粒说的论战中，波动说似乎已经取得了决定性胜利。但是，科学又一次在这里转折……1887年，德国科学家赫兹在研究电磁波的试验中发现了光电效应，再一次证明了光的粒子性。此后，1900年为了得到同实验相符的黑体辐射公司，普朗克猜想并提出了“能量子”的概念，认为微观粒子的能量是量子化的。紧接着，爱因斯坦在1905年发表了《关于光的产生和转化的一个推测性观点》的论文，提出对于时间的平均值，光表现为波动；对于时间的瞬间值，光表现为粒子性。光的“波动性”和“粒子性”之争终于结束，历史上第一次揭示微观客体波动性和粒子性的统一。通过类似相关史料的介绍，可以让通过重演历史发展过程明白，光的波粒二象性是如何一步步揭示的，帮助学生克服学习过程中的难点，激发非智力因素中的信心，提高学习效率。

物理学史料中不仅包含大量中外物理学家献身科学，用顽强不屈的意志克服困难追求真理和理想的事迹，而且包含物理学发展史上各种不同“观点”争论和各种奇思妙想的产生过程及有趣实验。通过重演这些历史过程，可以极大地挖掘学生非智力因素的潜能，提高学生智力活动效率及课堂教学成效。

参考文献：

[1]陈晓荆.非智力因素的结构及其与智力因素的关系[J].福州大学学报（哲学社会科学版），2002（1）.