摘要:提高学生的科学素质是中学物理新课程标准的重要内容之一。在中学物理教学中引入物理史,不仅有利于学生理解、掌握物理知识,也有利于学生养成科学的态度、学习科学的方法、提高创新的素质。
关键词:物理教学物理学史科学素质
素质教育要求的是科学教育,科学教育则以提高学生的科学素质为根本目的。所谓科学素质是指包括科学知识、科学思想、科学态度、科学方法及创新意识等多方面的素养。在中学物理教学中引入物理学史会对提高学生科学素质起到积极的作用。
1.引入物理学史有利于学生理解和掌握物理知识
物理知识包括物理现象、物理概念、物理规律及其应用等几方面。而物理学赖以形成的物理概念,以及构成物理学基本框架的物理规律是物理教学中的重点。在以往的物理教学中,对物理学概念、规律的教学标准主要是放在讲清内涵、外延以及相关概念、规律间的联系与区别上。这种教学方法,注重的是教学的状态,着眼的是教学的结果,而忽视了教学的过程,即忽视了物理概念、规律的形成和发展过程及方式。这不仅不利于培养学生的正确思维方法,也不利于能力的培养,对物理概念、规律的深刻理解也是不利的。比如学生对运动的两种量度(动量与动能)的认识,即使在物理力学部分学完之后,也很难有一个清醒的认识。但若能将历史关于这两个量的争论(长达半个世纪之久)引入教学,可以使学生轻松地理解、掌握这两个概念,清楚动量是以机械运动形式来量度机械运动;动能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机械运动。也就是说,动量适用于量度持续的机械运动,没有发生运动形式的转化(包括动能向势能的转化);动能则适用于量度消失了的机械运动,以相当的其他运动形式的能量出现。还可以使学生认识到运动的不灭，不能仅仅从数量上去把握,而且要从质量上去理解,必须从运动形式的多样性、运动形式之间的相互转化及转化能力的无穷上去理解[1]。这样的教学还使学生认识到只有以辩证的思维为指导,运用基于科学事实的科学分析方法,才能使问题得以解决。
2.引入物理学史有助于学生了解物理思想及物理观念的变革
对物理学史的研究表明,物理学的每一个重大理论的发展,多数是建立在基本观念和思想方法的演变基础之上的。20世纪是物理学发展最快的世纪,这一时期的物理思想和观念的变革最为引人注目。有人曾将其总结为六个大的方面:①由牛顿力学所引发的认为所有的事物都精确的、有规律的运动着的确定性向由统计规律和概率随机性等的不确定思想转变;②由经典物理规律中物理量的连续性向以量子假说所揭示的能量等的分立性转变;③由认为万物都由极小物质单元的原子所组成的“构成论”向粒子相互作用而产生新物质的“生成论”转变;④由原来的试图用孤立的力学、能学、电磁学等分别独立归一的物理世界图景向用物理相互作用统一的物理世界图景的转变;⑤由经典物理追求“简单”的思想向与非线性、非平衡、不稳定性、涨落、分岔、无序等相联系的复杂性转变;⑥由原来的主体与客体相对孤立的“静观”思想向主、客体相互作用的“参与”思想的转变[2]。这些思想方法的转变,若不从历史发展的角度,而单从静态的物理结论是很难看出来的。例如人们对光的本性的认识,从人类认识的发展过程中就很容易看出物理观念的转变过程。开始牛顿、惠更斯等人在经典物理学的框架内分别提出了“粒子说”和“波动说”,分别认为光是实物粒子和机械波,它们虽然都能解释一些光学现象,但在解释另一些光学现象时却遇到很大困难,致使两种学说争论长达一个多世纪;杨氏双缝实验使波动说略占上风,但不久就被新的物理现象--光电效应所否定;直到爱因斯坦大胆地将量子观点引用过来,提出光量子说,才成功地解释了光电效应和以上矛盾,人们不得不转变观念,将经典物理中无法统一的波与粒子在微观世界里统一起来,形成了现在人们认识到的“波粒二象性”,即微观粒子是具有粒子性又具有波动性的(但不是经典的波,也不是经典的粒子)特殊的客体。
科学发现是一个非常复杂的过程,直到现在也很难说已经把它弄得十分清楚。但有一点可以肯定,那就是由于科学发现往往是具有创造性的新东西,所以往往在科学发现的过程中,并没有什么逻辑推理可言,因而也很难归纳出逻辑推理过程。越是具有创造性的东西,越是如此。对于那些根本性变革的创造,就更无逻辑推理可言了,如能量子概念、相对论、电流磁效应、电磁感应、大统一理论等,有许多是建立在科学信念或人的思想观念上的。将物理学史引入中学物理教学,将会使学生了解到很多这方面的例子,对培养学生的创新意识,[1] [2] [3] 下一页
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