物理学史在大学物理教学中的应用

刘 畅

(哈尔滨远东理工学院,黑龙江 哈尔滨 150040)

物理学史对于物理学而言是非常重要的构成内容,如果缺少了物理学史,那么物理学也就变得不完整。大学物理教材中的内容都是前人们所研究出来的成果,却没有具体的研究过程,学生在学习时常常会感到十分困惑,所以应当适当引入物理学史,充分发挥物理学史在大学物理教学中所具有的重要作用,从而提高大学物理教学质量。下面笔者就针对物理学史的相关内容进行详细阐述。

一、物理学史简介

物理学史是人类在物理领域进行探索的过程,也是人类对自然科学进行不断探索的历程,其所包括的内容十分广泛,主要有:物理规律、现象、研究方法和思维方式等,对各个阶段所取得的物理研究成果进行记录,并连贯形成一个整体,从某种角度来说，物理学史的构成是由众多研究成果融合在一起而形成的。每一项物理的研究成果都是的经过几十年甚至上百年的研究而得出的,由此能够看出物理研究过程是极为漫长的[1]。物理学者通过不断进行研究与探索,使用正确的方法,并借助前人所得出的研究成果进行辩证性的思考,从而取得进一步研究成果。因此,物理学史所呈现的是物理学家们在对物理世界进行探索时的具体过程,对于如何正确引导学生学习大学物理知识具有非常重要的作用。

二、物理学史在大学物理教学中的应用实践

(一)有利于学生掌握物理规律

物理自从初中开始就成为必修课程,到了大学阶段物理学知识得到了进一步深化,学生在大学期间学习相关的公式、定理、规律以及相关基础理论知识,然而掌握了这些知识并不代表就完全掌握了该内容本身所具有的本质,所以学生难以从更深入的角度利用物理知识解决相关问题[2]。在大学物理教学中,很多章节的内容和学生日常生活有着十分紧密的联系,尤其是在逻辑传承上联系更加紧密,学生在理解和接受上相对较为容易,但是对于更为抽象的内容却呈现出不同情况。例如相对论,该部分内容与学生生活存在巨大差异,当学生学习该部分知识时在理解上相对较为困难。狭义相对论是在一个大的背景下发展而来的,并不是爱因斯坦突发奇想或是由其独自完成的,在提出该理论时也没有与现实相脱离,是物理学在发展时的必然。在以往不借助物理学史直接对相关内容进行讲解,常常难以起到良好的教学效果,而当讲解该部分内容时引入物理学史,让学生从光在以太中传播的矛盾到静止质量和相对论质量两者比值测量所得出的实验,之后再引入相对论,从课堂教学效果来看更利于学生理解,而且学生对于狭义相对论并不是一件神奇的事情,而是物理经过多年的发展最终出现的历史必然。所以,在大学物理教学过程中适当引入物理学史的内容对于学生理解和掌握物理知识来说能够产生非常大的帮助。

(二)有利于培养学生人文素养

教育工作的开展不仅是要让学生学习到知识,利用所学习的知识解决所遇到的问题,培养学生的思维能力,更为重要的是要让学生能够具有正确的思想观念,然而从当前我国大学教学来看过于重视知识的传授,忽视了对学生职业道德、思想观念等方面的培养,从而造成各种社会问题的出现,例如一直以来都存在安全隐患的瘦肉精等,都有高级研究人员参与其中,所以在教学中要重视培养学生的价值观念,拥有一个正确的情感态度。而将物理学史的相关内容引入到大学物理教学中便能够对学生产生潜移默化的影响,从而使学生树立起一个正确价值观。在物理学史中,存在非常多的追求真理的科学家,当其在面对困难时展现出来的坚韧不拔的精神值得所有学生学习[3]。例如伽利略在晚年时患有严重的眼病,而且教会也对其生命产生了非常大的威胁,但是其在此种情况下依然完成了《两门新科学》伟大著作。再比如牛顿,其从最开始思考万有引力到最终发表《自然哲学的数学原理》,这一过程消耗了其20年的时间。通过这些科学家身上所展现出来的高尚人格,能够在精神上给予学生们非常大的冲击,并能够从其内心产生共鸣,对于学生树立正确的思想观念具有重要意义,从而提高学生的人文素养。

(三)有利于培养学生物理能力

物理学在发展过程中也有着一定规律,也就是以观察为基础,通过实验对所发生的物理现象再现,最终利用物理概念或是相关定律进行解释,这一过程并不是某个物理学家所建立起来的,而是众多物理学家在不断研究和实验中通过否定再否定最终所得出的结果[4]。基于上述内容,可以将物理学划分为两种类型,即静态知识(也就是经过实验研究所得出的结果)与动态知识(也就是研究的具体过程与所使用的方法)。学生掌握了静态知识对于提高其自身物理能力虽然能够起到非常明显的效果,但如果学生掌握了动态知识则能够让其实现知识的内化。从当前大学物理课程具体内容来看,主要是教授学生相关物理知识以及知识的应用,而在教学中融入物理学史则能够为教学提供更加丰富的动态知识的,让学生通过学习动态和静态知识进一提升其自身物理能力。例如伽利略,开创了在动力学方面的研究,并通过利用数学逻辑与具体实验已经证明落体运动所具有的特征,这也成为了日后人们在对物理学进行研究所采取的重要方法[5]。当对力学内容进行讲解时引入此部分内容,能够培养学生独立思考和探究的能力,进而提高学生物理素养。

(四)有利于学生树立正确学习态度

发生在科学家身上的故事是能够不断催人奋进的,而在教学中引入物理学史内容,能够让学生树立一个正确的学习态度,这也是影响学生学习的重要因素[6]。例如居里夫人,当时实验条件十分艰苦,但居里夫人依然没有放弃,通过不断的努力与奋斗,经过了长达4年的时间在重达8吨的矿渣之中提炼出了质量为0.1克的纯镭盐,而居里夫人却因为长期对放射性元素进行研究患上白血病而过世,直到其死后的50年,人们发现在居里夫人所使用过的烹调书上依然存在放射性。居里夫人因为发现放射性元素而两度获得诺贝尔奖。通过向学生介绍案例能够使学生了解到一切物理理论和定律都是经过科学家们努力研究甚至是牺牲生命而换来的。身为学生，在学习时要拥有一个正确的学习态度,并通过不断努力取得理想成绩,不仅是对自己的负责,更是对所有科学家的尊重,认真学习知识,提高自身素养,充分发挥自身在社会上所具有的价值。

三、总结

大学物理相较于中学物理而言在理解上十分困难,这也在一定程度上要求教师能够采取方法降低学生在知识理解和掌握上的难度,并培养学生自身综合能力与素养。物理学史记录了每一项物理研究成果和科学家,在大学物理教学中引入物理学史,不仅让学生更加容易掌握课本知识,还能够让学生了解更多的物理研究过程和所使用的研究方法等等,促使其形成更高的物理素养,满足当下时代对人才的发展需求。