物理学史在物理教学中的作用

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  引言
  物理学史,是描述物理学起源及其发展过程的一门学科。它主要包括物理概念、原理、定律的产生及其演变过程及由此派生的应用物理的发生、发展状况、物理学在某个时期或某个领域的代表人物及其对物理学的主要贡献和个人传记等等。其实了解和掌握物理学史,在教学中,恰当运用物理学史中各种生动有趣的史料,对激发学生学习兴趣,培养学生科学的探索方法,陶冶学生高尚情操等方面起着积极的不可估量的作用。
  1.学习物理学史,激发学生学习的兴趣和求知欲
  物理学史记载了人类揭开世界奥秘和令人兴奋的探索历程,老师若能抓住学生的心理,穿插一些物理学史的材料,就会收到很好的效果,使学生产生学习物理的兴趣。正如爱因斯坦说过:“兴趣是最好的老师”。培养学生学习物理的兴趣,是搞好物理教学,提高教学质量的一个重要环节。比如在教学中教师可以依据具体的教学内容引用一些精彩生动的物理学史料来激发学生的学习兴趣,增强求知欲。
  2.学习物理学家的探索过程,使学生掌握科学的探索方法
  物理学的思想与研究方法是在物理学发展过程中,在科学家长期的科学实践中逐步探索、积累、形成和发展起来的,是人类智慧的结晶。因此,在物理教学中,引导学生学习物理学家的探索过程,是使学生掌握科学的探索方法的重要途径。
  2.1使学生学会用“观察和实验”的方法学习物理
  物理学是研究自然界中各种物理现象的规律和物质结构的一门科学。而观察是研究物理问题最基本,最重要的方法。要学好物理,必须要善于观察,勤于思考。丹麦天文学家第谷·布拉赫临终前将自己多年积累的天文观测资料全部交给了开普勒,开普勒继续他的工作,并将观察结果出版出来,完成第谷尚未完成的研究工作,提出了开普勒三定律。讲道光学内容时,可以向学生讲述“泊松亮斑”的发现过程。观察和实验是获取知识的第一源泉,因此在今后的教学过程中就要有目的地观察,亲自动手实验,逐步培养勤观察、勤思考的习惯,从而激发学生自觉地运用此法去观察发生在自己身边的物理现象。
  2.2使学生学会理论研究的重要方法——“假说”
  物理学的研究方法一般是:观察实验,积累资料——提出假说或模型——实验检验,确立理论——理论应用于实际,在实际中又出现新问题,再提出假说……,这就是物理理论发展的一般过程。可见,假说对理论发展是重要的步骤。
  3.学习物理学家的探索精神,陶冶学生高尚情操
  教师的任务不仅是向学生传授知识,而且还要引导他们树立坚定正确的政治方向,培养热爱祖国,忠于人民的思想品德,树立正确的人生观,世界观,价值观,激发学生的创造精神,运用物理学史,可以实现这一教育过程。
  3.1培养学生实事求是,严谨治学的科学态度和勇于探索,锲而不舍的科学精神
  科学是实事求是的,来不得半点虚假。在α粒子散射实验中马斯登与盖革若没有观察到“入射的α粒子中每8000个粒子有一个要反射的”统计结果,卢瑟福也就不可能提出正确的原子结构模型;居里夫人为发现新元素,进行了1000多个日日夜夜的艰苦实验,终于从数十吨的铀矿渣中分离出了0.1克镭……
  科学家们坚忍不拔的毅力,实事求是的工作作风,严谨治学的科学态度,都能留给学生深刻的印象,使学生终生受益。
  3.2培养学生质疑精神,科学提问的能力
  独立思考和独立判断的一般能力,首先表现在怀疑和批判的精神。正是由于爱因斯坦抛开了“绝对运动”和“静止以太”的观念,并深刻地审察了“同时性”概念的物理学根据,才创建了狭义相对论,引起了人类时空观的巨大变革【1】。同样,1956年,当精确的实验结果把“τ-θ疑难”尖锐地摆到物理学家们面前时,正是杨振宁和李政道敏锐地审察了从未被人怀疑的宇称守恒定律的适用范围。
  因此,在物理教学中,完全必要用物理学史上的精彩事例,培养学生独立思考的能力,提高善于提出科学问题的灵性和聪慧,使他们的思想沉浸在好奇之中,永远不闭塞怀疑的目光。
  4.学习物理学史,认识数学在物理中的地位
  无论是从伽利略发现落体规律的全过程,还是牛顿万有引力定律的得出,科学家们都离不开数学。爱因斯坦为了研究相对论,前后花了几年的时间研究数学。牛顿为了建立力学理论,而遇到数学困难,他知难而进,提出“流数法”,建立了二项式定理,并和莱布尼兹几乎同时创立了微积分,为数学的发展开辟了一个新纪元【2】【3】。因此,从物理学史的讲解中,可以培养学生对数学的兴趣,在今后的工作中将在这座基石上建起高楼大厦。
  科学不是静止不动的,但认识始终是一个生动的历史过程。教师在讲授“原子和原子结构”一章中,可以介绍人们对原子结构的认识,经历了发现电子—汤姆孙模型—α散射实验—卢瑟福有核模型—原子光谱的实验规律—玻尔量子化原子模型—索米菲椭圆轨道模型,直到量子力学建立。
  在物理教学中,讲授物理学史内容,恰当地运用物理学史料介绍科学家的生平和成就,既可以激发学生的学习兴趣,又可以使学生学会科学的探索方法,还可以陶冶学生高尚的情操,提高学生的人文精神。因此,物理教师应熟知物理学史,充分发挥物理学史在物理教学中的作用有目的的渗透物理学史是完全有必要的,也是切实可行的。
  参考文献
  [1]郭弈玲,沈慧君主编.物理学史[M].北京:清华大学出版社
  [2]谷世义主编.物理学史简编[M].天津:天津科技出版社
  [3]中国物理学会主办.大学物理[J]高等教育出版社
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