关于物理学史育人价值的体验与思考

樊博文

摘 要：物理学科科学素养的养成不仅在于科学知识的积累与获取，还依赖科学思维、科学精神的培养。物理学史蕴含丰富的教育资源，可以增加教学趣味性、展现科学精神以及培养学生的创新意识。因此要加强物理学史教育资源的开发利用。

关键字：物理学史;学习兴趣;科学精神;创新意识

物理课程的目的在于提高全體学生的科学素养。科学素养的养成不仅在于科学知识的积累，更需要学生在获取知识的同时养成科学的思维方式，培养严谨认真、实事求是和持之以恒的科学态度，以及遵守道德规范，保护环境并推动可持续发展的责任感 。物理学史包含丰富的教育元素，是物理学家探究科学过程中遗留下来的宝贵财富，对培养学生的科学素养具有重要作用。

物理学自两千多年前开始萌芽，这一时期代表性的人物有亚里士多德、阿基米德等。16～17世纪，伽利略和牛顿等人在前人的基础上创立了系统性的力学理论，建立了实验研究与理论逻辑相结合的科学范式，尤其是1687年牛顿发表的《自然哲学的数学原理》，标志着现代意义物理学的正式诞生。现如今，相对论、量子论成为近代物理的两大支柱。物理学史沉淀了宝贵的智慧结晶、光辉的科学思想以及丰富的人文内涵。

一、引入故事背景，激发学习兴趣

高中物理的学习需要接触大量的概念、规律，长期面对单一化的学习模式，学生容易感到枯燥乏味，学习兴趣也会下降。

片段1：早在公元前300多年，亚里士多德就开创了运动问题研究的先河，他认为重的物体下落快。伽利略通过对生活现象的观察，敏锐地提出质疑。例如，假定一块大石头下落速度是8，一块小石头下落速度是4，当两块石头捆绑在一起时，大石头会被小石头拖着变慢，整体的运动速度应该小于8;但是，把两块石头捆在一起后，整个物体比大石头更重，因此整体的下落速度应该比8更大，于是得到了相互矛盾的结论。

在“自由落体”的学习中，插入了伽利略的研究故事，唤起学生关于物体下落快慢的思考，引发认知冲突，从而较好地调动学生的学习积极性。将知识的学习与获得放置于有趣的情境故事中，可以让学生从更加立体、多样化的视角了解学习的背景知识、脉络体系，感受知识背后的历史事件，反映出物理学家对物理现象的敏锐观察，善于从细微处发现深刻道理的思维特质，体会科学与生活的紧密联系。这样的学习不仅提升了趣味性，同时也促进了学生对生活中常见物理现象的积极思考。

二、体悟求真精神，锤炼意志品质

片段2：开普勒相信哥白尼的学说，所以一开始他按行星绕太阳做匀速圆周运动的观点来思考问题。在他对火星轨道的研究中，70余次尝试所得到的结果都与第谷的观测数据有至少8'的角度偏差。是第谷测量错了吗？开普勒对第谷数据的精确性深信不疑。他想，这不容忽视的8'也许正是因为行星的运动并非圆周运动。至此，人们长期以来视为真理的观念——天体在做完美的匀速圆周运动，第一次受到了怀疑。此后，他经过多年的尝试性计算，终于发现并先后于1609年和1619年发表了行星运动的三个定律。

通过对以上材料的阅读、交流、分享，学生可以生成三点体验：①科学家对问题的研究可能是长期的、反复的，需要坚持不懈的意志力和永不气馁的精神;②科学研究必须是严谨细致的，些许的误差就可能意味着新的发现或突破;③科学结论的获得既需要科学数据的支撑，也需要科学智慧的凝炼。

以上史料不仅介绍了科学研究所经历的大致过程，而且渗透了科学精神的教育，能于无形之中引导学生敢于正视困难，勇于积极尝试，锤炼意志品质。

三、审视经典理论，培养创新意识

普朗克（右图）曾说过：“我现在做的事情，要么毫无意义，要么可能成为牛顿以后物理学上最大的发现。”

1900年12月14日，普朗克在德国物理学会宣读了一篇注定要永载史册的论文。在这篇论文中，普朗克提出了一个大胆的假设，即物质辐射时的能量E是不连续的，物质辐射或吸收的能量，只能是某一最小能量单位的整数倍，即量子假说。普朗克将这一能量最小单元定义为能量子，简称量子，这一天成了量子论的诞生日[1 ]。

普朗克突破经典物理观念的影响，大胆提出了量子假说，令许多物理学家瞠目结舌。普朗克提出的这个假说表明，能量不是连续的，使人们看到物理世界不连续的另一面，这意味着同连续性原理作为其柱石之一的经典物理学的彻底决裂 [2]。从此开启了物理学研究的新历程。这背后不仅需要巨大的勇气，还表现出他敏锐的洞察力以及创新精神，这对新时代创新意识的培养具有重要意义。对于基础教育阶段而言，培养学生的创新意识要比创新能力更重要。

通过以上分析我们发现，物理学史如同一部史诗，它赋予我们教学的趣味，渗透科学精神的教育，可以起到润物细无声的效果。因此，在物理课程的教学中，对物理学史资源的开发、编排、利用可以发挥全面育人的效果。

参考文献：

[1]许秀华.发现者的困惑：马克斯·普朗克[J].今日科苑，2016（1）：89-91.

[2]于林成.量子观念的诞生[J].大学物理，1992（6）：36-39.