物理学史在物理教学中的作用

引 言

唐太宗说过：“以古为镜，可以知兴替。”这句话有其深刻的道理，目前我国正处于大转型期，对于从事物理教学的工作人员来讲，特别是从事一线教学的物理教师而言，掌握一定的物理学史并将其应用于自己的物理教学实践是新一轮物理课程改革的应有之义。通过对物理学史的了解可以帮助物理教师更好的处理物理学知识，明晰物理规律的发展变化，深化对物理方法与物理过程的理解，进而为自己的课堂教学服务，培养新时期的新型学生。新的课程标准不论是初中阶段还是高中阶段都旗帜鲜明的把知识以技能、过程与方法、情感态度与价值观作为教学的三维目标，物理教学也将毫不例外的从这三个方面实现对教学任务的完成，在物理教学中物理学史也将从这三个方面发挥自己的教育功能。

1.物理学史在学习物理知识获得相关技能中的作用

1.1物理学史在学习物理知识的过程中发挥的作用

事物之间的联系是普遍的，物理知识之间有着千丝万缕的联系。物理知识集中表现为物理概念与物理规律，对概念与概念之间，概念与规律之间，规律与规律之间的联系，有时候表现的比较明显，学习者能够比较容易的抓住这些知识之间的联系；有时候表现的不明显，要把握它们之间的联系最好的解决办法就是追根溯源，通过对史学知识的讲解，打通知识之间的关节、理顺知识之间的关系，将有助于学生加深对所学知识的印象，加强对所学知识的理解最终达到掌握。

高中阶段学生的思维方式从形象思维到抽象思维转变的趋势相对于初中阶段更为明显，并且以抽象思维为主，即使如此对于许多概念还是不容易被学生掌握，特别是抽象的物理概念。这些抽象的物理概念常常是在物理学史上争论了好长时间才被确立的。比如动量与动能这两个物理概念在历史上争论了有300多年。1686年德国数学家、物理学家和哲学家莱布尼兹认为动力不能用“物体”（质量）与速度的乘积来衡量，而只能用它所产生的效果来度量；笛卡尔学派却认为应以质量以速度的乘积作为物体的“运动量”的度量。之后有许多的物理学家都参加到这两种量度的争论中去了，在争论中达朗贝尔含含糊糊的谈到了动量的变化和力的作用时间有关，活力的变化与力作用的距离有关，但并没有完全澄清这一争论的混乱状况，直到19世纪恩格斯揭示了两种量度的本质区别。“一句话，mv是以机械运动来度量的机械运动，mv2的一半是以机械运动转化为一定量的其他形式的运动的能力来量度的机械运动。”1这样的史学知识无疑对学生学习概念是很有帮助的。对规律的理解亦如此，比如对万有引力定律的学习，通过对第谷、开普勒等人的工作的介绍明晰万有引力定律与开普勒三定律之间的关系。总之，通过对物理学史的介绍可以使学生更好的搞清楚知识是建立起来的，从而更好的掌握物理知识。

1.2物理学史对学生观察能力，实验能力和科学探究能力的培养

物理学是以观察与实验为基础的一门科学，在很大程度上来讲物理知识的获得依赖于观察与实验，观察与实验不但是物理学习的关键，与之相对应的能力也是学生良好素质的体现，是目前教改的要求，是培养新型学生的方向。观察能力与实验能力同时也是学生科学探究能力的重要组成部分通过物理学史的介绍能够使学生的这些能力得到培养。例如关于原子的核式结构的形成过程讲解，首先开始对原子的枣糕模型所不能解释的现象进行分析，进而卢瑟福和他的助手设计实验，用α粒子轰击各种原子来探索原子的内部结构，在许多次的实验后卢瑟福的学生马斯顿发现α粒子轰击原子后出现有些α粒子反向了尽管还有很多的α粒子沿着原来的方向向前行进，卢瑟福认为这种反向散射是一次碰撞的结果2。经过严密的理论推导他认为所有的正电荷和几乎全部原子的质量都集中在原子中心一个非常小的体积内，这就是原子核；原子的电子是在原子核的周围绕核运动。尽管提出这样的模型在当时还有不足之处，这样的史料足以在这个教学时段培养学生观察能力，实验能力和科学探究能力。

2.物理学史在学习的过程与方法上的作用

2.1通过物理学史的介绍可以使学生明白科学探究的过程

对学生所获得知识从来源上来分，可以分为直接知识和间接知识。学生是以学习为主的人，他们所接受的知识以间接知识为主，因为要在很短的时间内掌握人类几千年积累的知识，学生没有必要也不可能都去亲身尝试那样繁琐的过程3。同时考虑到学生的身心发展顺序以及课程的培养目标，很多知识产生的历史顺序在学生那里都已做了合乎知识内在逻辑的调整。这样，学生亲历知识产生的过程就大大的缩减了，即使是学生所做的实验或多或少都经过了改造。

给学生以史的形式再现科学家当年从事科学探究的过程，是学生明白什么是科学探究，科学探究的过程是怎样的，它如何开展，从哪里开展。史料中科学探究的事例可以完整的再现科学探究的全过程，能够清楚的说明整个过程的来龙去脉，搞清楚这些物理事件前因与后果之间的必然联系。所以从这个角度来看，物理学史的目的在于使学生感悟科学探究过程、体悟科学探究经历、间接形成科学之素养。

2.2通过物理学史的讲解可以使学生获得物理学方法论

有什么样的世界观就有什么样的方法论，物理学方法论是一定物理学思想下的方法论。在物理教学中物理学思想和物理学方法既可以显性的进行也可以隐形的进行。 物理学方法是物理学家发现问题、提出问题和解决问题的方法。它体现了物理学家认识物理世界的方式，是物理学家对自己所面临问题的哲学思维方法，是物理学家在解决问题的过程中逐渐形成的，绝不是一蹴而就的。特定生产力水平下的特定时代都具有富有自己时代特色的最典型的方法论。任何科学方法论的形成除与社会的发展密切相关，还物理学家的本身因素有很大关系，因为由于每个人总结的角度不一样，对方法的理解和解释也可能不一样，不同的方法可能对不同的知识有不同的适用性。对物理学史上的方法论做历史的考察，有助于学生理解方法之间的前后关系，对掌握物理学方法论有着很重要的意义。例如，通过对史料的介绍使学生掌握思辨的逻辑方法、实验-归纳-演绎的方法、实验哲学分析综合的方法、以概念为工具的科学概念方法、以整体性为特征的现代科学系统方法、复杂性层次上的非线性科学方法4。所以搞清楚方法前后之间的关系，有利于学生物理思维方式的培养，为未来的新型人才打好思维基础。

3.物理学史在培养学生情感态度和形成价值观方面的作用

现代心理学研究表明：非智力因素在人们的学习与生活中发挥的作用是隐性的，它在无形中影响着人们的行为，对人的成功起着无形支持的作用。它不同于知识对人们在作用方式上的影响，知识可以通过文字显性的表现出来，非智力因素则是隐藏在人们行为背后的无形智力。

3.1通过讲解物理学史料的相关知识可以引起学生学习的兴趣与积极性

从事物理教学的教师都知道如果将要讲授的内容和物理学上的一些故事联系很紧密，在进行新课教学前适当地讲解这些故事可以吸引学生的注意力，激发学生学习的兴趣与积极性。“兴趣是最好的教师”，学生学好一门课的关键首先是要对这门课感兴趣5。通过将所要讲的内容和与之相联系的物理学史料很好地结合起来为课堂教学所用，常常能够起到良好的效果。让学生沉浸在物理学家刻苦钻研的动人事迹中感受物理发展的艰难过程体味科学家取得成功的喜悦，以科学家的亲身事迹激发学生的情感。此时巧妙地将这种情感转化为学生学习的积极性。例如对初中生在讲到大气压强时可以举出历史上马的堡半球实验激情学生学习的情感，让其认识到物理学史有趣的。在讲到液体压强时可以举出帕斯卡裂桶实验，让学生感受液体压强的威力。

3.2通过物理学史的讲解培养学生的爱国主义精神、创新意识、实践意识和辩证唯物主义观。

我国古代有着许许多多的物理学成就，在明代以前我国的物理学研究都处于世界领先水平。在声学方面如明王室后裔朱载?对十二平均律的研究，在光学方面如北宋科学家沈括对小孔成像的进一步研究，力学方面如李春在河北设计的赵州桥，在电学方面如对摩擦起电的认识，磁学方面如曾公亮对指南鱼的研究等这些研究都远远早于西方。在涉及近代物理学时简单的说明我国近代物理学衰退的现象，激发学生的爱国主义情怀，让学生知道“落后就要挨打”，并把爱国情怀转化为自己刻苦学习的行动，在历史与现实中培养学生的创新意识和实践意识。同时物理学中在发展的过程中充满了矛盾与斗争，正是由于矛盾与斗争的存在才使得物理学这栋艺术的大厦异彩纷呈，才使得物理学呈现给我们斑斓壮阔的世界，正是由于矛盾与斗争的存在才真正的推动了物理学本身的发展，才从发展的意义上奠基了物理学的基础，才真正的充满了辩证的唯物主义的观点。无疑，这对培养当代的社会主义建设者与接班人有着举足轻重的意义。

结语

社会的发展与进步离开了物理学的发展是不完全的，同样对人的全面发展的教育离开了物理学对人的教育也是不完全的。人要真正成其为人，就要实现对知识的充实与观念的转变，新课程改革的背景下，物理学史在物理教学的三维目标中所起的作用一定有着积极的教育作用于培养功能。

[1]辜蔚君.关于人力资源数字化转型中数据管理工作的思考[J].厦门科技, 2023(1):43-47.