物理学史在物理教育中的价值

赵芬

摘 要 科技的飞速进步带来了更加复杂的知识体系，现阶段物理教育遇到了学习内容加深、加多，有限的教育时间如何追随看似无尽的知识海洋成为教育的难点。然而应现代社会对人才素质要求的进一步提升，如何平衡复杂的知识网络理解难度与人才多方面素质培养的矛盾进一步加重了教育者肩上的负担。追本溯源来看，内容更加丰富，体系越发庞杂的知识理解与学生道德品格、文艺审美、创造能力等素质的培养拥有本质的共通之处——即思维能力的构建。而借鉴追随物理学史中先贤思维创建的历程对于物理教育中学生创新思维创造能力的建构意义重大。本文将结合现代人才素质要求详述物理学史在物理教育中的价值体现。

关键词 物理教育 物理学史 科学素养

中图分类号：G642 文献标识码：A

0前言

科学的产生是人们从愚昧走向实践验证真理的一个漫长过程，科学史的演化正体现着先贤们不断进步的思维发展过程。现阶段科技的发展迈入了更新阶段，对于科学人才的要求更加注重其科研思维能力的创建。

物理学史对于物理教育的积极作用体现在多方面，尤其是科学家在追寻真理与实验创建时，其优秀的思维过程对于学生科学思维与素质培养有极高的借鉴价值。读史可使人明智，物理学史在教育中的重要作用需要引起教育工作者的重视。

1加入科学演化史优化教育过程

传统的物理教学重点在于逻辑、内涵的理清与基础知识的运用，具体的教学过程多注重知识点概念理解，辅助以大量的习题，强调了学生的基础知识记忆与运用能力。然而这样的教学模式对于学生科学思维的构建与物理所能带来的现实问题解决能力的培养作用有限。

真正的教学过程应当在教师的指引下，通过教育手段，不但使学生理解领会基础科学知识，同时体会到科学之美，能够畅游在物理学的海洋中，对于现实生活中的诸多现象有自己的思考发现。物理是一门与现实生活关系密切的学科，其教育应当注意学生是否能将所学知识加以运用，不会轻易被生活经验影响真理的确证。例如在讲解钟摆在摆动时于任意位置切断其牵引线而钟摆的运动将会产生什么变化时，考察的就是学生是否会被观念中的生活经验影响，而无法做出正确的力学判断。而在具体的教学实践中，学生也确实忽视了在切断引绳瞬间物体具有速度的前提条件，而导致错误率较大。

实际上，纵观物理学史中科学家对于科学理论的发现与确证是沿着一定的轨迹与漫长的实践过程来的，与初次接触物理学的学生类似，科学理论的发现也是在观念中生活经验与实际现象产生矛盾中出现的，经过不断地验证最终成为指导生活的重要理论体系。例如力学由牛顿时代的三定律发展至静电力学、磁场力学，又继续深入微观粒子的内部发展出来量子力学，科技的进一步发展造就了更优质的生活水平。而教育在阐述这样的连续而漫长的科学发展时，给予学生的不应只是看似固化的定理，而把目前还具有发展价值的理论猜想摒弃掉。教育只能展示若干阶段的知识，然而虽然学生只能接受到一个相对固定的学习层次，但教育者深谙物理学演化史则能把握住教学内容，给予学生重要的学习空间，提高知识体系相互连接的可能。

2深化物理学史内容构建研究思维

2.1培养物理学习兴趣

物理学基于生活的观察，由具有强大好奇心与智慧的先贤集体创造而成，是一门可以令研究者兴奋、激动的学科。然而传统的教育很少能将这种科学家在发现问题，寻找方法的困惑、得到结果后的激动与实验失败的挫败感等诸多人性情感体验展示给学生。教学模式只关注定理知识，硬生生将物理变成与人类生活情感沒有关系的冷冰冰的科学研究。学生无法在这样的将物理放在高位，将真理与个人分割开来的学习中体会到科学研究令人激动的美感，更遑论主动产生学习研究的兴趣。

物理理论的发现过程与人与生活都是分不开的，而这一点只有通过物理学史的深刻教育才能使学生体会到科学与他们自身之间的距离有多么微小，科学就在身边，智慧、研究并不是极少数高智商者的专属，而是全体人类所共有的求知需求。那些定律所代表的也不仅是一个个公式，如欧姆定律、阿伏伽德罗常数等，它们背后凝结着科学家对于真理的无限探索与努力，包含着对于知识无限渴求与极高的乐趣取向。唯有在教学中深化物理学史的内容，将科学发现发展确证的过程声情并茂的传达给学生，才能让他们认识到物理与生活的距离有多近，才能毫无顾忌的探索真理，并在其中体会到科学家们所体会过的喜乐。

2.2构建科研思维

日常课堂上，我们不仅仅是向学生灌输物理概念规律以及表达式，更应向学生讲解这一发现背后的思考过程，引导学生向这种思考模式靠拢。在这个过程中，他们的思维能力会得到长足的发展，籍此明白正确的科研思维在物理学中不可或缺的作用。

传统教育通常只会向学生灌输定理知识，要求学生记忆理解，这样的概念化完全抽象化体系化的教学方式将学生大脑完全塞满，几乎不留空白地让学生进行思考。而这样的教学方式只能将已固化用来指导生活的理论进行了强制记忆学习，对学生科研思维的建立并无明显益处。这样造成的结果是只有极少数高智商学生才敢进一步踏入物理学之门，又有相当多的学生在被动接受与物理背后真正动力相背离的灌输式教育后彻底离开了科学研究领域，这无疑是人才的流失，教育的失败。

而当教学内容中引入物理学史，学生们可以通过借鉴科学家的研究思路，开发其发现问题，想象与实践解决的思维与能力。例如在教授氢原子能级公式的推导内容时，可以将玻尔的研究思路展示给学生，同理在原子核力的研究思路中展现汤川秀树的投球想象过程有助于学生发散思维进一步扩展科学研究思路。物理学史中不止有科学家的发现与想象，还有能够辅助课堂教学的模型、工具，这些科学家们曾利用于思维辅助的工具同样可以应用于物理教育中，进一步加深知识理解，构建科研思维能力。

2.3教学中的人文素养

人们常说：文学和科学之间的关系如同地球上的冰峰与火山，彼此间更是互不相容。而造成这一现象的原因只要是彼此孤立、彼此歪曲、彼此排斥，如若他们能够尝试着去了解对方，理解对方，结局就会大不相同。

对于这种共性的缺失，以前人们只能摇摇头，徒叹奈何。但随着物理学的产生，这一现状得到了巨大的改善，准确地说，物理学将他们紧紧联系在了一起。在物理学史的教学过程中，人们常常会讲解其发展史上人文教育的作用，又借文化与精神的学习丰富了课堂内容，促进学生形成正确的科学素养。通过学习物理学史上对人类生活造成方方面面的影响，让学生明白科研好的一面和不好的一面，深刻认识到它们对环境造成不可修复的危害，从而树立保护生态环境和地球生活的观念，增强学生对社会经济发展的认识，做到科技与社会和谐、可持续的生态发展。在科学教育与人文教育共同进行的教学模式下，学生将不仅着眼他们学习的某一处某一点，而是将更多与之相关的因素的考虑进来，做到协调统一和可持续发展。同时丰富学生内在的精神世界，达到人文与科技和谐共存的良好状态，在科技和社会发展中保持一颗清醒的头脑。

3物理学史显现科学之美

3.1科学理论背后的哲学内涵

哲学是引领众学科研究的指导学，而位于科学之首要地位的物理学同样受到哲学价值观的指引。而从科学演化史上可以看出科学家在发现发展理论研究的时候正是受到哲学的引导，或采用哲学辩证观点研究确证。例如量子学的论证是采用实证论，唯理论对广义相对论的建立功不可没。同样的，物理理论的确立也会影响着哲学价值观的改变。

哲学产生于广博深邃的思考，对于世界本源，人类本质这些人们切实关心疑惑的问题千年来不懈的思考着。其对于生活的指导意义无需言语。而哲学内涵渗透在各个科学领域，以哲学的眼光思考物理教育，能够深化学生对于生活、物理价值的认识，而这些也从另一层面上展示出物理科学的人文价值。而这样的哲学内涵非构建物理文化而不能体现。文化依托于生活的方方面面，在纸上却转化为历史的记载。

现代教育模式仍旧保存了过去的用于创建学生专一特性的教学方法，重视科学理论的理解，忽略认知情感的深化，工具化科学本质，而实际上却与真正的物理学内涵产生认知偏差。究其原因无非是现代教育只重视可见的条理性工具化价值，很少将科学事实，科学发展的演进历史加入教育中，反而将物理学束之高楼，丧失了许多能热心投入科学研究的人才。

3.2弘扬科学之美

艺术与科学是一体两面不可分割的，然而唯有物理学史中才能窥探到其精神之美学。爱因斯坦曾描述科学之美所带给科学家的快感，对于智力付出，脑力风暴的痴迷是一种高级趣味需求，这一点从物理学史中正可以观察到。而这种不同于常人的迷恋疯狂之下，学生还可以看到他们为科学坚守的执着，像孩童一般炽热的内心与玲珑剔透的理解力和创造性。伽利略从自然观察中得出结论，用精悍简练的数学语言精确描述，这是他理想化的极致美学，同样致力于高精度极简表达的还有牛顿、麦克斯韦、爱因斯坦等诸多科学家，这样复杂的世界现象却可以用最为简练的抽象符号完美模拟，其所呈现的和谐之美、精炼之美使人赞叹。莱辛曾谈论到追求真理远比占有它珍贵，这便是表达对真理，对科学的追求是一种对美的向往，当这种物理美学的教育通过物理史学中孜孜不倦追求研究的科学家事迹、心路历程展现出来，也将会引导更多学生自愿自发的走上追寻真理之路。

4结束语

物理作为一门兼具科学性理论性，同时又与生活关系密切的学科，其教育方式既要重视其基础知识理论的识记理解，同时也要关注其实际内涵价值，不将其与生活哲學相分离，才能教育出热爱追求真理的真实科研人才。因而其文化内涵、认知情感、与其他学科联系的教育就显得尤为关键。而物理文化依托于人的行为而产生，终因思想的光芒而成为永恒的珍宝，其记录在外则成为物理史学这一承载着科学家崇高信仰与艰苦奋斗一生的学科。物理史学在激发学习热情、弘扬科学之美与科学性思维构建上具有强大的作用，教育者不应单纯将其作为课外读物而忽略于课堂教学上，要认识到这一学科的价值，并充分发挥其作用，致力于培养出新一代优秀科学人才。

参考文献

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[2] 程欣.物理文化与大学物理教育[J].教师，2016（09）：57-58.

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