2023年新课程背景下加强中学物理学史教育的意义.doc

新课程背景下加强中学物理学史教育的意义 中学物理课程标准中明确提出，中学物理教学旨在进一步提高学生的科学素养，从知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三个方面培养学生，使学生通过中学物理的学习逐步养成科学方法、科学态度、科学思维习惯、科学世界观，引导学生认识科学和技术的差异、科学技术对社会的影响、技术对环境的影响，强调认识和领悟科学的本质、科学与人文的关系，培养学生的社会责任感等。 可见，中学物理教学要让学生经历科学探究过程、了解物理学的研究方法、理解物理学的开展历史，从物理学开展的历程中领悟到科学事业的本质特性，体会物理学对经济和社会开展的奉献、深刻地理解物理学与人的存在之关系以及科学的开展对人的精神世界的影响，逐步形成科学态度和科学精神。而物理学史集中地体现了人类探索和逐步认识物理世界的现象、特性、规律和本质的历程，在中学物理中加强物理学史教育，展现历史上物理学家探索物理世界奥秘的艰辛历程，以其中的欢乐、困惑、惊奇和哲理去感染学生，把物理知识的逻辑展开与物理学认识的历史开展有机结合起来，将物理教学过程设计成是把“凝固的文化激活〞的过程，把文化传播和学习转化成为历史上的创造者与今天的文化学习者之间的对话，让学生以物理学家认识世界的本来面目去认识世界，确立物理学的历史意识，在获得物理知识的同时，全面提高学生的科学素养。 1．读史使人明智 英国哲学家培根在四百多年前提出了一句“知识就是力量〞的名言，近代自然科学已经一步步向世人显示了这句名言的真理性。这位哲人还提出一句关于知识的名言：“读史使人明智。〞对于现在的中学学生，在学校教育中他们吸收了科学的知识，并且知道了科学是有用的，但是他们并没有吸收科学的思想和精神。在学习科学知识的同时他们可能不再对身边的科学表现出惊奇，甚至对科学无动于衷。而恰恰在此时，假设能引导学生回忆科学的历史，因为读史使人明智，了解科学的历史可能使处于科学时代的学生在学习和接受科学知识的同时接受科学的思想和精神，从而变得深思熟虑、深谋远虑。学生开始了解科学的历史往往是从一些科学家的小故事开始的，如阿基米德在浴盘里发现了浮力定律；牛顿从苹果落地的现象中发现了万有引力；瓦特因发现烧水壶的壶盖被沸腾的开水所掀动而创造了蒸汽机；奥斯特在上课实验时无意中移动了小磁针而发现了电流的磁效应…… 这类科学传奇故事确实诱发了儿童对神奇的科学世界的向往，但对于中学学生来说，并不见得有多大的帮助，相反还会由于这些传奇故事强调了科学发现的简单性、偶然性和机遇性，而是学生忽略了科学发现的真实历史条件和科学工作的极端艰苦性，这对于深入理解科学理论还是有害的。物理学史能告诉学生物理学思想的逻辑行程和历史行程，让学生理解物理学的本身。只有了解了物理学家探索物理世界所具有的科学思想、科学品质和科学精神，并像他们那样去对待自己的工作、生活、科研，形成科学的情感、态度和价值观，才算真正懂得了物理学知识。 2．了解物理概念的历史由来 物理学的知识，主要是指物理概念和物理规律，最核心的是物理概念。在物理教学中，教师比拟重视由观察、实验得到的事实依据，为建立物理概念提供必要的感性认识。但学生仍会为一些新概念、新观念的不理解而烦恼，此时假设能在此根底上增加一些相关的物理学开展史实，让学生了解这些物理学概念逐步形成的历史，使逻辑性和历史性相结合，更有利于学生对概念全面正确的理解和领悟。 例如关于惯性概念，调查发现有些学生虽然能将其定义倒背如流，但仍不能掌握它，用它来分析解释生活中有关惯性的现象和问题。倘假设我们从这一概念产生的历史出发，从亚里士多德的“强迫运动定律〞、到伽利略的“理想斜面实验〞，再到笛卡儿的“惯性原理〞、最后到牛顿的“第一运动定律〞，在回忆惯性概念的形成过程中，使学生头脑中的观念不知不觉地发生改变，从而纠正原有思维中的错误。这比直接从现象和概念出发不但要生动得多，而且印象也深刻的多。 又如关于匀变速运动概念，在教学中可渗透意大利物理学家伽利略对变速运动的研究历史，他设想最简单的变速运动速度应是均匀变化的，怎样才算速度均匀变化呢？伽利略考虑了两种可能：一种是速度的变化对位移来说是均匀的，即“任意相同位移内速度的增量相同〞，描述速度变化快慢的加速度a=△v/△s；另一种是速度的变化对时间来说是均匀的，即“任意相等时间内速度的增量相同〞 ，描述速度变化快慢的加速度a=△v/△t。他随即发现了第一种假设是错误的：假设物体在落下第一段距离后已得到某一速度，那么在落下的距离加倍时，速度也应该加倍。果真如此，那么物体通过两段距离所用时间将和通过一段距离所用时间一样。也就是受，通过第二段距离好似不必化时间，这显然是荒唐的。这一引入显然加深了学生对加速度概念的理解。 3．弥补传统物理教学的人文缺陷 传统的物理教学注重的是具体科学知识的传授，强调的是要教给学生越来越多的具体知识，教学中化大局部精力于训练学生的技能方面，并将科学知识静止化、教条化和工具化，所谓的“上课教条条、课后背条条、回家用条条、考试考条条〞，就是这种教育的真实写照。而中学新课程改革在观念上发生了非常大的变化，比方，从注重面面俱到更多的知识到更注重学生探究能力的培养，更关注将人文的因素渗透到其中，体现到其中；注重在学习中激发学生的情感；强调素质，尽量改变学科本位，强调从生活走向物理，从物理走向社会。物理学科是以自然界物质的运动和变化规律为研究对象的自然科学，在培养人的人文精神方面具有很好的优势，正如美国物理学家和物理教育家拉比认为：“只有把科学和人文融为一体，我们才能期望到达与我们时代和我们这一代相称的智慧的顶点。〞 在中学物理教育中渗透人文思想、人文色彩，对学生进行人文教育，科学家和科学史起到了桥梁作用。科学开展史就是一部完整的科学家奋斗史，通过学习使学生理解像居里夫人的祖国情怀；体会到科学家与他人合作的重要性；熟悉了定量、定性、美学等的思维方式；形成独立思考，分析问题，解决问题的能力；体会到在科学研究中兴趣、意志品质是非常重要的……所有这些对受教育者潜质的开发，诱导，形成自己的“典范〞都是非常重要的。同时又能历史地，客观地学习科学知识和进行创新。对现有知识的历史考察，可以把发现的本质放在更真实的背景下，从而使学生得到超过定律和公式的许多启示。〞由于物理学史引入了一种人文的视角来看待科学和技术，我们不纯粹关注一个科学自身具体的知识，而是把它放到一个更大的社会文化背景里，研究科学技术领域相互的作用，相互的影响，这样一些要点的引入，使我们对科学的本质、功能、性质、方法对社会的影响、哲学涵义、科学技术与社会的关系，有更深刻的理解。 4．增强学生的疑心和批判精神 物理学开展的历史向我们显示了这样一条真理：有条件的有疑心的思考，即力求以开展、变化、联系的思想为标准来裁决和审视一切科学假说与科学理论，不迷信权威，这是科学能不断向前开展的动力。然而在现实的物理教学中，在纷至沓来的新概念、新术语、新公式、新定律面前，学生逐渐形成了这样的观念：这就是真理，学习它、记住它。久而久之，历史性的、进化着的科学理论被神圣化、教条化，学生不知道这个理论从何而来，为什么会是这样。这种以灌输为目的的教学不自觉地剥夺了学生的疑心和批判精神，致使大多数学生对科学家和科学理论永远怀着一种崇敬心情，这种心情扼杀了学生发现问题、提出问题的积极性，从而抑制了学生的科学精神和创新能力。 在物理学开展的进程中，有许多史实向我们说明，物理学家的批判精神，是促使物理学向前开展的动力，如伽利略对亚里士多德的疑心和批判，推翻了错误的落体定律和强迫运动定律，得出了惯性定律，为牛顿力学的建立打下了理论根底；爱因斯坦抛弃了牛顿的绝对时空观，得出了相对论；普朗克否认了传统的能量是连续的观点，得出了量子论……在物理教学中渗透这些物理学批判性开展的精彩事例，能促使学生养成独立思考的习惯，提高善于提出科学问题的灵性和聪明，使他们的思想沉浸在好奇之中，永不闭塞疑心的目光。 在物理教学中渗透物理学史教育，还能够使学生深刻认识物理学理论的开展、变化过程，体验到科学理论不是一成不变的，它是不断开展的、进化的。没有任何一个物理学理论可以被看作是最终完满的，因为它的内容的有限性总是和可能观察到的无限丰富多样性相对立的，人们在一定条件下的物理学认识只能是近似的、相对的。这种有意识地对学生进行辨证唯物主义真理观的教育，能去除学生对物理学知识绝对化、僵化的理解，也可以防止学生不加限制地机械搬用物理定律、公式去解决问题。 5．对学生进行科学研究方法的熏陶 物理学的思想和方法是在物理学开展过程中，在物理学家长期的科学实践中，逐步摸索、积累、形成和开展起来的，是人类智慧的结晶。它已经渗透到许多学科的研究中去，成为现代科学研究和处理问题的重要思想和方法。学生了解和掌握这些思想和方法，对于今后从事任何研究和工作，对于解决和处理各种问题，都是很有用的，是终生受益的。 物理学方法包括：科学抽象和逻辑思维方法如分析法与综合法、归纳法与演绎法等；与物理学原理相联系的根本方法如受力分析法、统计平均法、能量守恒法等；物理学研究的常用方法如观察和实验、物理模型、理想实验、物理类比、物理假说等。在物理教学中渗透物理学史教育，将物理知识教学与物理学史结合起来，在展现物理学家探索物理知识的过程中，使学生从中领悟到物理学的研究方法。例如伽利略通过逻辑推理和实验方法发现了自由落体定律、利用理想斜面实验的方法得到了惯性定律；牛顿用实验观察方法和归纳方法研究光的色散现象、运用数学方法和综合方法得到万有引力定律和力学三定律；库仑和欧姆分别运用类比研究方法得到了库仑定律和欧姆定律；爱因斯坦运用直觉思维和理想实验方法创立了相对论等等。通过展现物理学家揭开自然界之谜和艰难的探索历程，使学生感受到他们用有效的方法一步一步地掀开遮蔽真理的帷幕的那种科学发现的震撼与冲动，从身临其境的参与感中，获得科学方法论思想的熏陶与升华。 6．全面地理解科学的探究本质 物理学发现的历史也就是物理学探究的历史，物理学史中的探究过程所充满的艰巨性和创造性、洋溢的科学精神、渗透的科学的思想和方法，启示我们在物理教学中要突出探究这一重要理念，在教学过程中渗透物理学史，使学生认识探究过程的曲折和乐趣，以提高学生科学探究所需要的能力和增进对科学探究的理解, 领悟到科学的本质特征，开展他们的科学素养，对自然的这一理性态度可促使人积极地去探索自然.从过程的意义来看，科学的本质就是探究，是不断地追求真理和不断地修正错误，是不断地创新。在物理教学中，要改变“重科学结论，轻探究过程〞的模式，以学生的探究活动为主线，倡导探究学习，使学生认识到产生科学知识必须依赖探究，让他们像科学家从事科学探究那样来学习科学，领悟科学探究的真谛。英国学者贝尔纳指出：“如果学生不能够以某种方式亲自参加科学发现的过程，就绝对无法使他充分了解现有科学知识的全貌。〞 学生与科学家的探究思维本质上是一致的，学生在科学学习中的探究与科学家研究自然界的科学探究有相似的特征，都要经历问题、假说或猜测、收集证据、解释、评价、交流与推广等环节.只不过“科学家是为了求知而探究，而学生探究是为了求知。〞由于学生已有的知识有限，探究性学习所产生的新知识可能只是针对学生本人而言，且在学习中收集实证资料的过程能够更多地获得和利用他人的帮助,让学生了解物理学史中典型的探究实例，有助于他们学会做学问、做研究的方法，从而在养成探究习惯的同时获得探究的思维工具。 7．正确认识物理学家的形象 物理学是探讨物质结构和运动根本规律的学科，因而物理教学常常注重科学的物性而忽略了科学的人性，也就是说物理教学见物不见人。这种无视科学家正确形象的教育将导致学生不再关心社会、关心他人、不再关心道德和艺术，而甘于做一个对世事不闻不问、对人类漠不关心、缺乏同情、只在某一狭隘领域当熟练工匠的人。实际上，真正的科学家不仅不仅增长人类的自然知识，而且传播一种在思想上独立思考、有条理的疑心的科学精神，传播一种在人类生活中相当珍贵的协作、友爱和宽容精神，是最富有人性的。因此，物理教