如何将物理学史融入到中学物理教学中

如何将物理学史融入到中学物理教学中
如何将物理学史融入到中学物理教学中

如何将物理学史融入到中学物理教学中
在物理教学中分析物理学的发展史有助于学生了解各概念、定理、定律的来龙去脉和科学知识的运动过程.例如：在讲到力的概念时,从古希腊的亚里士多德,到伽利略、牛顿,循着伟人的研究历程,从而加深学生对力的概念的理解,在讲高二年级“电磁感应”的时候,以奥斯特发现电流的磁效应为线索,向学生介绍人类对磁及电和磁关系的认识过程.通过讲解安培、法拉第、楞次和麦克韦等人在揭示电磁关系工作中的艰辛努力和所取得的成果,使学生在有了对电磁发展总体认识的基础上,加深对教材的理解和对左、右手定则、法拉第电磁感应、楞次定律等关键点的把握.
物理教学中涉及的研究方法主要有观察、实验、类比、假说、模型等等,这些研究方法对学习物理也具有重要价值.比如意大利物理学家伽利略,1853年在比萨教堂注意到一盏悬灯的摆动受到启发,用线悬铜球模拟单摆实验,确证了微小摆动的等时性和摆长对周期的影响；德国物理学家伦琴在进行阴极射线实验时,注意到放在射线管附近氰亚铂酸钡的小屏上发出微光,而发现了X射线（伦琴射线）；1780年伽伐尼在解剖青蛙时偶然发现青蛙腿痉挛而发现了“生物电”；早已脍炙人口的牛顿苹果落地的传说,使牛顿从中悟出了地球引力的存在等等,这些事例都说明观察的重要性.培养学生观察能力和观察习惯,可以起到巩固消化,加深理解的重要作用.比如富兰克林的风筝实验：在风雨交加的情况下,利用风筝将大气中的电收集到莱顿瓶中使其充电,证明了“闪电和静电的同一性”；比如光的颜色问题,从亚里士多德到笛卡儿都认为“白光是纯洁的、均匀的,是光的本质”,而色光只是光的变种,但是他们都没有象牛顿那样做过认真的实验验证.大约1666年牛顿用棱镜进行光的色散实验,终于得出“白光是由各种折射程度不同的彩色光组成的非均匀混合体”；又如伽利略的落体实验证明了物理下落速度与物体重量无关的重要结论,彻底否定了亚里士多德关于落体运动的错误结论.比如荷兰物理学家惠更斯,就是用类比的方法根据光也象声波那样能发生反射、折射,而提出光是一种波动的假说,为光的波动理论奠定了基础；法国物理学家德布罗意用类比的方法根据光的波粒二象性而推论微观粒子也具有波动性,提出了物质波的概念；库仑就是从牛顿的万有引力定律中得到启发,把电荷之间的作用力类比万有引力,推论电力也象万有引力一样服从平方反比定律,从而发现了库仑定律,如果没有类比的方法,单靠实验数据的积累不知得到何年何月,才能得到严格的库仑定律的表达式.如在“电势差,电势,电势能”的教学中,可类比为高度差,高度及重力势能,等等.但是必须让学生知道类比的局限性,类比得到的结论有对有错,必须经过实践检验,否则就会造成知识的混乱
开发物理学史教育的途径
当前,加强物理学史教学在培养学生科学素质方面的作用,已经成为中学物理教学改革的重要内容之一,尤其在新课程教学中得到认可.为此必须动员物理教师及教材编写、研究多方面力量相互配合与协作,构建物理学史教育资源库,以期达到资源共享.
1．加强物理学史学习,提高教师自身素质
众所周知,能否发挥教材教育功能的关键在教师.同样,为了有效发挥学史教材的教育功能,物理教师本身也必须具有较高的物理学史素养,这样他才能在掌握学史知识的基础上,从认识方法论的角度,把握物理科学的发展轨迹与规律,才能挖掘学史的教育功能.不仅如此,提高学史素质对教师全面理解和把握物理学科的知识体系,提高教学水平,具有长远的意义.
2．深入研究学史教学的规律,调整物理学史教学内外关系
2学史教学作为一种教学活动,必然有其自身的规律,只有掌握了这些规律,才能自如地进行教学,才能使教学达到预期的目的.学史教学有着多方面的规律,目前需要尽快认识和把握的,我认为有学史教学与知识、技能教学之间的关系；各学史教学内容之间的关系,如科学家故事、科学探索的背景、科学发现过程、方法论等之间的关系；教学中思想品德教育与智育之间的关系等几个方面.教师对这些关系的认识、协调与处理,既是提高学史教学质量的基础,也是保证其健康发展的条件.例如,只有当真正解决好物理学史教学与知识、技能教学之间的关系,与过程、方法教学之间的关系,才能保证物理教学质量的全面提高,才能促进学生思想品德、科学素质、智力和操作技能的均衡发展,而不致走向顾此失彼、矫枉过正的偏颇境地,甚至阻碍了物理学史教学的正常发展.
3．广泛开展学史教学实践研究,改进教学方法
由于轻视物理学史教学的结果,使目前学史教学方法较为落后,一般仅限于讲故事,“贴德育标签”（即在讲完故事后,加上几句口号）的传统教学方法,这显然不符合学史教学目标的要求.为此,必须引导广大教师重视学史教育,有计划地组织物理教师在实践中大力开展学史教育研究,深入分析教材内容,适当补充引入科学史料,积极改进教学方法,达到学科素质教育的目的.目前中学物理教材中学史内容所占比例甚微（仅2%左右）,其中内容仅限于科学家故事.因此,教师应进行物理学史教材的分析,适当补充有关科学探索的背景、科学发现过程以及方法论方面的学史材料,挖掘教材的教育功能.同时用现代学习理论为指导,提高学生学习的兴趣和能力,促使学生主动学习物理发展历史,领会科学精神,掌握科学思维方法,培养良好的科学行为.