2023年论物理学史的科学教育功能.doc

论物理学史的科学教育功能 〔陇东学院 电气工程学院，甘肃 庆阳 745000〕 摘 要：在教育实习中我发现学生往往无视公式定律概念的产生和开展的过程，更忽略实验对物理的重要作用，进而使学生失去对实验与观察的兴趣，误以为物理就是概念的堆砌和数学的推导。其实这一弊端的产生从某种程度上讲就是缺乏或者是没有利用好物理学史的知识造成的。我相信如果了解物理学开展史的知识并把它应用到日常的教学中去弥补这一弊端，对提高教学质量有很大益处。 关键词：物理学史；科学教育；功能；新课标；素质教育 The History of Physics Science Education Function (Electrical Engineering College, Longdong University, Qingyang 745000, Gansu, China) Abstract: I found that students tend to ignore the formula for the law of the concept generation and development process, it ignores the important role of experimental physics, thereby enabling students to lose interest in the experiment and observation, the misconception that physics isthe concept of a pile and mathematical derivation. In fact, the shortcomings to some extent is the lack of or did not take advantage of a good knowledge of the history of physics cause, understand the history of the development of physics knowledge and apply it to everyday teaching to compensate for this shortcoming, improve teaching quality is very good.. Key words: history of physics; science education; function; new curriculum standard; quality education obviously 0 引言 教学要面向未来，就要是培养的学生将来能适应社会开展的需要，就要在学生身上培养长期起作用的素质。教学的目标一要培养学生的认知能力；二要教学生如何思维，提高创造力；三要教学生如何做人，即培养正确的价值观、人生观，有更高的道德思想水平和文化素养。概括起来讲，包括人文素质、科学素质、创造素质和思想道德素质等各方面的要求。 自2023年新课程实施以来，已经经历了11个年头。一切为了学生的开展，这是新课程的核心理念。那如何摆脱传统的应试教育，为新课程理念下的素质教育注入新的生命？ 物理学像一座知识的宝塔，根底雄厚，力学、热学、电学、光学以至相对论、量子论、核物理和粒子物理学，形成了一座宏伟的大厦。它又像一棵大树，根深叶茂，从基根到树干长出茂密的枝杈，又结出累累果实。可以说，物理学是一门不断开展的科学，它向着物质世界的深度和广度进军，探索物质世界及其运动的规律。 在实现物理教学的素质教学目标中，物理学史有着重要的作用。物理学史由于其科学内容的特点以及它所具有的丰富的教育因素，在素质教育中可以发挥独特的科学教育功能。对于物理学史的科学教育功能，我作如下阐述。 1 在情感态度方面： 1.1 学习物理学史可以激发学生学习兴趣。 霍金说：“物理学是最根底的自然科学学科。从这个意义上说，它是最具诗意的。〞那么，物理学的历史就是一部人类不屈不挠、坚苦卓绝地探索大自然秘密的英雄史诗。 然而，许多学生却与这首珍贵的物理学的英雄史诗无缘。 许多教师在物理教学过程中存在认识误区，认为给学生传授物理知识，并能应用这些物理知识进行解题和考试就已完成教学任务，到达教学目的。在课堂中讲述物理学史内容是浪费时间，对解题、考试没有价值。 所以，老师往往按照知识内容编排出讲授知识内容的简捷方式和程序，从几个根本原理出发，运用数学演绎的手段，逻辑推演出各个具体的定律和结论。 这种方式虽然有利于学生缩短认知的过程，可以在考试中取得好成绩，但在这样的教学体系中，物理知识的真正认识过程被抹平了，物理学探索者的观测、困惑、试探和创新的智慧之光被掩盖了。 只有带着积极的情感去学习，才能取得良好的成绩。教学的目标包括情感和认知两个方面，情感包括兴趣、欣赏、价值观和情绪一直的培养，这些非智力因素对教学的同样是非常重要的。学习效果的好坏，与学习者的态度、情感、以及责任心是密切相关的。这就要求我们――未来的教师，应该把情感渗透到物理教学中去。 随着社会的开展，全面实施新课程教学改革，培养学生科学素养放在首位，已成为时代对教育提出的迫切需求，新课程的提出就是为到达这一要求。 爱因斯坦也曾说过“兴趣是最好的老师〞，引入物理学史从某种程度上可以增强学生对物理学的兴趣。在一节课的开始，就引入物理学史，可以很快地把学生的学习积极性调动起来，吸引学生的注意力，从而会认真听讲。 例如，在讲自由落体这节课时，我是这样引入新课：我问：落体运动有什么规律？学生大都答复：重的物体落的快，轻的物体落的慢。我接着说，两千多年前，古希腊的学者亚里士多德也是这样认为的。这时问：“大家听说过意大利的比萨斜塔吗？〞然后表达，有资料显示，素有“近代科学之父〞之称的伽利略曾于1591年在斜塔上边做了一次落体实验，以无可辩驳的实验“事实〞否认了亚里士多德的落体理论，后来有不少人把斜塔落体实验称作是“历史上最杰出的成就〞。然而，伽利略真的做过斜塔实验吗？1949年，英国历史学家巴特菲尔德对此持否认看法。于是，科学界为澄清事实，展开了一场旷日持久的争论，有人干脆把它称之为“科学史上九十九迷〞中的第一迷。这节课我们将学习自由落体运动的规律，看看伽利略研究出来的结果是什么，又是如何研究的。这样引用一个物理学史上的争议，吸引上了学生的注意，给他们造成悬念，激发起他们的兴趣，使学生整节课都在专心听讲、积极思考，他们希望能从中得到正确答案，所以教学效果良好。 本文引用某中学进行了物理教学中渗透物理学史教育的实验数据来举例说明。学生学习物理学史的感兴趣程度和学习物理学的感兴趣程度间存在着正相关关系，实验班学习物理学的兴趣的后测结果比前测结果有明显增加，特别是不感兴趣和非常不感兴趣两项共降低了11.1%,感兴趣一项中提高了17.7%,而对照班的前测和后测结果差异不明显，前两项共降低了4.5%，后一项只提高了3.3%。 学生学习物理和物理学史的感兴趣程度比拟 (百分比) 非常感兴趣 感兴趣 一　般 不感兴趣 非常不感兴趣 前测 后测 前测 后测 前测 后测 前测 后测 前测 后测 第一题 实验班 11.1 13.3 31.1 48.8 40.0 31.1 13.3 6.6 4.4 0 对照班 12.2 11.1 30.0 33.3 41.1 43.3 11.1 10.0 5.6 2.2 第二题 实验班 12.2 13.3 35.5 53.3 38.9 31.1 8.9 2.2 4.4 0 对照班 10.0 8.9 34.4 36.7 40.0 41.1 11.1 10.0 4.4 3.3 1.2 学习物理学史有利于降低学生的对物理的畏难情绪    物理是一门抽象的学科，大局部中学生都觉得物理抽象难懂，特别是一些女生，对学习物理完全失去了信心。    讲清物理学开展历史的曲折性,让学生们充分认识到,科学的道路是不平坦的,科学家成功之路是艰险的,要准备付出比常人更多的精力和代价,必须有热爱科学、献身科学的精神,要善于继承又勇于创新,才有可能取得成功。 在实习期间和一个学生聊天，他这么说：“物理学史知识真的非常有趣！以前我所了解的物理学史知识仅是课本中插入的很少的一点阅读材料，根本不知道物理学史的内容是如此丰富和有趣。在进入高中前，我听很多人说物理难学，升入高中开始学习物理以来，我也有这样的感觉：物理确实不好学!不过当我遇到解不来的物理难题想放弃时，我就会想：当年物理学家在探寻物理规律时也是遇到了许多的困难和挫折，但他们并没因此而放弃，而是更加努力地学习和工作，最后终于有了伟大的发现。并且几百年前的他们当时的工作和生活条件是非常恶劣的，现在爸爸妈妈、学校老师给我提供了这么好的学习和生活条件，我没有理由不好好学习，而且我现在学习的是物理学家们己经探索和发现出来的知识，我相信我是能学懂、学好的。〞 1.3 学习物理学史可以让学生体会物理学家探索的乐趣，成功的喜悦 物理学史集中体现了人类探索和逐步认识物理世界的现象、结构、规律和本质的历程。它包含了认识论和方法论的因素。包含着深刻的物理思想和观念的变革，包含着探索者的思索、创造、艰辛与悲欢。让学生了解科学家对大自然的疑惑，并通过长期的思考，艰辛的探索，逐步揭开大自然神秘的面纱。 就如同上帝掷骰子吗？这本量子力学史中的序言所说：“我在这里先要给大家讲的是量子论的故事。这个故事更像一个传奇，由一个不起眼的线索开始，曲径通幽，渐渐地落英缤纷，乱花迷眼。正在没个头绪处，突然间峰回路转，天地开阔，如河出伏流，一泄汪洋。然而还未来得及一览美景，转眼又大起大落，误入白云深处不知归路……量子力学的开展史是物理学上最冲动人心的篇章之一，我们会看到物理大厦在狂风暴雨下轰然坍塌，却又在熊熊烈焰中得到了洗礼和重生。我们会看到最革命的思潮席卷大地，带来了让人惊骇的电闪雷鸣，同时却又展现出震撼人心的美丽。我们会看到科学如何在荆棘和沼泽中艰难地走来，却更加坚决了对胜利的信念。 1.4 学习物理学史可以培养学生体验物理学的质疑、批判精神。 　　在现实的物理教学中，由于以灌输为目的的教学方式仅立足学生记住公式、定律并能够熟练应用，使学生在学习的过程中逐渐形成了无条件接受这样的观念。久而久之，历史性的、进化着的科学理论被神圣化，学生不知道这个理论从何而来，为什么会是这样。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。 而物理学家的批判精神充溢着整个物理学开展的进程，是促使物理学向前开展的动力。 这一点在原子的核式结构一课中就能得到很好的体现。例如：汤姆逊在研究阴极射线的时候发现了原子中电子的存在。这本身就是批判了从古希腊人那里流传下来的“原子不可分割〞的理念。而对于原子的内部结构，汤姆逊那时完全缺乏实验证据，于是他展开自己的想象提出了所谓的“枣糕〞模型。他的学生卢瑟福想通过粒子散射实验来确认那个“枣糕〞模型的大小和性质。但是，极为不可思议的情况出现了：有少数粒子的散射角度如此之大，以至超过90度。对于这个情况，卢瑟福自己描述得非常形象：“就像你用十五英寸的炮弹向一张纸轰击，结果这炮弹却被反弹了回来，反而击中了你自己一样。〞 卢瑟福发扬了亚里士多德前辈“吾爱吾师，但吾更爱真理〞的优良品质，决定修改汤姆逊的“枣糕〞模型。次年卢瑟福发表了他的这个新模型——原子的核式结构，使他导师汤姆逊的“枣糕〞模型成为了历史。 在物理教学中融入这些物理学批判性开展的精彩事例，能够使学生意识到这样一条真理：有条件的、有疑心的思考，