第一篇：物理學史在中學物理教學的作用

物理學史在中學物理教學的作用

物理學史是研究物理學發展的學科，它是物理科學體系中重要的組成部分。物理學史教育是通過傳授物理學史方面的知識，培養學生科學意識、科學精神及科學方法等多方面品質的過程。在教學活動中深刻體會到，物理學史教育是中學物理教學中不可缺少的組成部分。尤其在全面推進素質教育，實施課程改革的今天，對發展中學生綜合素質提出了更高的要求，物理學史的教育功能則更加明顯。但是由于缺乏物理學史教育的研究，妨礙了它在發展中學生綜合素質方面的作用，影響了中學物理教學質量的提高。為此，在總結教學經驗的基礎上，對物理學史教育在中學物理教學中的重要性、可能發揮的作用以及加強物理學史教育的途徑，做了初步的研究。

一、加強物理學史的教育，實現中學物理教學目的

隨著中學全面推進素質教育及“跨世紀素質教育工程”的啟動，對中學生應具備的基本素質提出了更高的要求。為了迎接新世紀人才競爭的挑戰，為了適應知識經濟時代的特點，他們需要多方面的、綜合性的心理品質。科學素質就是其中重要的組成部分。科學素質是由科學意識、科學精神、科學知識、科學方法與行為等要素組成。科學意識是指對科學本質及價值的正確認識，表現為對科學的積極態度，如對科學的信任、依賴、追求等。科學精神是指科學家進行科學探索的積極心理狀態，其核心是實事求是的工作態度、探索創新的思想。科學知識，是指反映客觀世界的知識體系，如物理、化學等等學科知識。這里所說的科學方法，主要指科學思維方法，它在一定程度上具有方法論的意義，大多蘊含在科學探索的過程中。科學行為是指受科學思想意識支配表現出來的外在活動，對于中學生來說，主要指在生活和學習活動中科學的習慣和方式。從目前中學學科設置的情況看，培養中學生科學素質的任務，主要由物理、化學、生物等理科教學承擔，其中，物理教學的責任最重。顯然，培養中學生的科學素質，已成為現代中學物理教學不可推卸的責任，因而成為重要的教學目的之一。為了實現這一教學目的，需要進一步研究物理教學中影響科學素質發展的因素。描述了構成科學素質的各要素與中學物理教學內容各組成部分之間的關系。一個人的科學意識、科學精神、科學方法和行為等大部分科學素質要素，都要建立在對科學及科學發展過程了解的基礎上，才能逐漸形成，這些都與物理學史教育有密切關系。通過物理學史教育，可以培養學生科學的思維方法、創造性的思維能力，激發追求真理、獻身于人類文明進步事業的精神。所以，為了實現現代中學物理教學目的，必須加強物理學史教育。

物理學史中就有許多催人淚下的事例。比如：M．居里由于長期從事放射性研究得了白血病逝世，為科學獻出了寶貴的生命；利赫曼為引雷電而捐軀；法拉第舍棄榮華富貴，幾次拒絕接受封爵而甘“平民法拉第”；布魯諾為捍衛日心說犧牲在羅馬鮮花廣場的熊熊烈火之中；伽利略為捍衛日心說受到羅馬教皇殘酷的迫害和折磨，但他沒有放棄對真理的追求，年近七旬又體弱多病的伽利略被迫在寒冬季節前往羅馬，跪在冰冷的石板地上接受羅馬宗教裁判所的審判，先是被判終審監禁，后又改為在家軟禁，精神和肉體上的折磨仍然沒有動搖他的信念，直到1642年1月8日病逝。300年以后的1979年羅馬教庭才為他公開平反昭雪。科學家可歌可泣的獻身精神對我們現代人應該有所啟發。

伽利略認真讀過亞里士多德的《物理學》等著作，認為其中許多是錯誤的。伽利略依靠工匠們的實踐經驗與數學理論的結合，依靠他自己敏銳的觀察和大量的實驗成果，通過雄辯和事實，粉碎了教會支持的亞里士多德和托勒密思想體系兩千多年來對科學的禁錮，在運動理論方面奠立了科學力學的基石（如速度、加速度的引入，相對性原理、慣性定律、落體定律、擺的等時性、運動疊加原理等）。二十世紀最偉大的自然科學家愛因斯坦，被稱為“物理學革命的旗手”，就是因為他在科學的道路上不斷創新，創立了一個又一個嶄新的理論體系。1905年3月他發表了論文《關于光的產生和轉化的一個推測的觀點》，提出了光的量子論，歷史上第一次揭示了微觀客體的波動性和粒子性的統一，即波粒二象性；1905年6月他寫了一篇開創物理學新紀元的長論文《論動體的電動力學》，完整的提出了狹義相對論，解決了十九世紀末出現的古典物理學的危機，推動了整個物理學的革命。之后愛因斯坦并不感到滿足，不懈的創新精神促使他在真理的道路上進行艱難曲折的探索，到1916年3月，他寫了一篇總結性的論文《廣義相對論基礎》，宣布了廣義相對論的創立。

通過物理學史的教育可以培養學生熱愛科學、獻身科學的精神，可以培養學生的創新精神，對實施素質教育具有重要意義。

二、凸現物理學史教育的功能

物理學史是研究物理學發展歷史的科學，把它真實記載描述了物理科學形成發展的歷程，解釋與分析了歷程的形成背景與規律，包含物理科學知識體系逐步成熟發展的過程，包括科學家們探索追求真理的事實與故事，和物理新課程的過程與方法，情感、態度與價值觀有機結合起來。充分利用物理學史中蘊藏著科學家──人，研究過程──事，研究成果──知識體系等多方面的教育資源，對學生的教育價值是巨大的。因此，中學物理教學中不可能進行完整的物理學史教育，只能從中選取很少部分內容。盡管如此，它仍具有多方面的教育功能，主要有以下幾個方面：

1．進行科學方法論教育的功能

物理學史可以提供豐富的物理科學發展的史料，將物理概念、定律的歷史發展過程展現給學生，使之熟悉科學家發現規律的思維過程和科研方法，并從科學家的成功中得到啟示。從長遠意義上講，學生掌握這些內容比學習物理知識、技能更為重要。學生在學習過程中不斷接受科學方法教育，潛移默化地培養科學的思維模式。例如，在“自由落體運動”的教學中，圍繞歷史的發展提出問題，進行物理學史教育。以此幫助學生揭示出科學探究的一般程序：提出問題──猜想與假設──制定計劃與設計實驗──進行實驗與收集證據──分析與論證──修正推廣。使學生從中領略到什么是科學探究，科學家是怎樣用科學方法進行研究的，受到科學的思維方法的熏陶，有利于學生從“機械學習、被動思考、獲得知識”向“靈活學習、積極思考、勇于探索”轉化，獲得真正的“智慧”。

在物理教學中分析物理學的發展史有助于學生了解各概念、定理、定律的來龍去脈和科學知識的運動過程。例如：在講到力的概念時，從古希臘的亞里士多德，到伽利略、牛頓，循著偉人的研究歷程，從而加深學生對力的概念的理解，在講高二年級“電磁感應”的時候，以奧斯特發現電流的磁效應為線索，向學生介紹人類對磁及電和磁關系的認識過程。通過講解安培、法拉第、楞次和麥克韋等人在揭示電磁關系工作中的艱辛努力和所取得的成果，使學生在有了對電磁發展總體認識的基礎上，加深對教材的理解和對左、右手定則、法拉第電磁感應、楞次定律等關鍵點的把握。

物理教學中涉及的研究方法主要有觀察、實驗、類比、假說、模型等等，這些研究方法對學習物理也具有重要價值。比如意大利物理學家伽利略，1853年在比薩教堂注意到一盞懸燈的擺動受到啟發，用線懸銅球模擬單擺實驗，確證了微小擺動的等時性和擺長對周期的影響；德國物理學家倫琴在進行陰極射線實驗時，注意到放在射線管附近氰亞鉑酸鋇的小屏上發出微光，而發現了X射線（倫琴射線）；1780年伽伐尼在解剖青蛙時偶然發現青蛙腿痙攣而發現了“生物電”；早已膾炙人口的牛頓蘋果落地的傳說，使牛頓從中悟出了地球引力的存在等等，這些事例都說明觀察的重要性。培養學生觀察能力和觀察習慣，可以起到鞏固消化，加深理解的重要作用。比如富蘭克林的風箏實驗：在風雨交加的情況下，利用風箏將大氣中的電收集到萊頓瓶中使其充電，證明了“閃電和靜電的同一性”；比如光的顏色問題，從亞里士多德到笛卡兒都認為“白光是純潔的、均勻的，是光的本質”，而色光只是光的變種，但是他們都沒有象牛頓那樣做過認真的實驗驗證。大約1666年牛頓用棱鏡進行光的色散實驗，終于得出“白光是由各種折射程度不同的彩色光組成的非均勻混合體”；又如伽利略的落體實驗證明了物理下落速度與物體重量無關的重要結論，徹底否定了亞里士多德關于落體運動的錯誤結論。比如荷蘭物理學家惠更斯，就是用類比的方法根據光也象聲波那樣能發生反射、折射，而提出光是一種波動的假說，為光的波動理論奠定了基礎；法國物理學家德布羅意用類比的方法根據光的波粒二象性而推論微觀粒子也具有波動性，提出了物質波的概念；庫侖就是從牛頓的萬有引力定律中得到啟發，把電荷之間的作用力類比萬有引力，推論電力也象萬有引力一樣服從平方反比定律，從而發現了庫侖定律，如果沒有類比的方法，單靠實驗數據的積累不知得到何年何月，才能得到嚴格的庫侖定律的表達式。如在“電勢差，電勢，電勢能”的教學中，可類比為高度差，高度及重力勢能，等等。但是必須讓學生知道類比的局限性，類比得到的結論有對有錯，必須經過實踐檢驗，否則就會造成知識的混亂

2．培養科學意識和科學精神的功能

物理學是研究物質運動一般規律和物質基本結構的科學，是自然科學的重要組成部分，人類只有尊重事實、尊重規律，才能獲得進步。物理學發展史是人類探索自然規律的歷史。通過史料教育學生，可以培養實事求是、嚴謹治學的科學意識。例如，通過盧瑟福的α粒子散射實驗、倫琴射線的發現等生動事例，激發學生對科學家的敬重之情，進而培養學生求實、嚴謹的科學意識與勇于創新的科學精神。從而培養學生學習物理的良好情感、態度與價值觀。

3．進行思想品德教育的功能

在推進素質中，加強思想品德教育是一項重要任務。因此，品德教育應滲透到各科教學中。在物理教學過程中，由于眾多物理學史料中有很多品德教育素材，將品德教育與知識教育有機結合，能夠更好地發揮物理學史的思想品德教育功能。例如，布魯諾為追求真理而獻身；居里夫人命名新元素為“釙”以紀念祖國；富蘭克林冒生命危險做“風箏實驗”。這些科學家的故事對學生有特殊感染力，教育效果非常明顯

三、開發物理學史教育的途徑

當前，加強物理學史教學在培養學生科學素質方面的作用，已經成為中學物理教學改革的重要內容之一，尤其在新課程教學中得到認可。為此必須動員物理教師及教材編寫、研究多方面力量相互配合與協作，構建物理學史教育資源庫，以期達到資源共享。

1．加強物理學史學習，提高教師自身素質

眾所周知，能否發揮教材教育功能的關鍵在教師。同樣，為了有效發揮學史教材的教育功能，物理教師本身也必須具有較高的物理學史素養，這樣他才能在掌握學史知識的基礎上，從認識方法論的角度，把握物理科學的發展軌跡與規律，才能挖掘學史的教育功能。不僅如此，提高學史素質對教師全面理解和把握物理學科的知識體系，提高教學水平，具有長遠的意義。

2．深入研究學史教學的規律，調整物理學史教學內外關系

2學史教學作為一種教學活動，必然有其自身的規律，只有掌握了這些規律，才能自如地進行教學，才能使教學達到預期的目的。學史教學有著多方面的規律，目前需要盡快認識和把握的，我認為有學史教學與知識、技能教學之間的關系；各學史教學內容之間的關系，如科學家故事、科學探索的背景、科學發現過程、方法論等之間的關系；教學中思想品德教育與智育之間的關系等幾個方面。教師對這些關系的認識、協調與處理，既是提高學史教學質量的基礎，也是保證其健康發展的條件。例如，只有當真正解決好物理學史教學與知識、技能教學之間的關系，與過程、方法教學之間的關系，才能保證物理教學質量的全面提高，才能促進學生思想品德、科學素質、智力和操作技能的均衡發展，而不致走向顧此失彼、矯枉過正的偏頗境地，甚至阻礙了物理學史教學的正常發展。

3．廣泛開展學史教學實踐研究，改進教學方法

由于輕視物理學史教學的結果，使目前學史教學方法較為落后，一般僅限于講故事，“貼德育標簽”（即在講完故事后，加上幾句口號）的傳統教學方法，這顯然不符合學史教學目標的要求。為此，必須引導廣大教師重視學史教育，有計劃地組織物理教師在實踐中大力開展學史教育研究，深入分析教材內容，適當補充引入科學史料，積極改進教學方法，達到學科素質教育的目的。目前中學物理教材中學史內容所占比例甚微（僅2%左右），其中內容僅限于科學家故事。因此，教師應進行物理學史教材的分析，適當補充有關科學探索的背景、科學發現過程以及方法論方面的學史材料，挖掘教材的教育功能。同時用現代學習理論為指導，提高學生學習的興趣和能力，促使學生主動學習物理發展歷史，領會科學精神，掌握科學思維方法，培養良好的科學行為。

教學實踐告訴我們，不僅要教給學生現代科技所必需的系統的物理知識，還應教給學生科學的學習和研究方法，科學既是一種人類的知識體系又是人類認識世界的一種方式和探索過程，而通常的科學方法都貫穿在物理學發展的過程中。物理學具有很強的繼承性，許多科學家就是從對本學科的歷史研究中，開始自己的創造活動的，牛頓說過：“如果說我比別人看的遠一點，那是因為我站在巨人的肩上”。不僅牛頓如此，凡是作出重大貢獻的物理學家都是善于批判和繼承的，學習物理學史有助于活躍思維，增強膽識，使學生更自覺地繼承前人的事業，有效地進行學習研究，高中課程設置已將“研究性學習”納入新的課程體系，通過物理學史進行科學方法教育變得尤為重要。綜上所述，把物理學史的知識融于物理教學中，無疑應該具有重要價值，特別是實施新課程改革的今天更是迫切需要的，同時也是切實可行的。

第二篇：物理學史在中學物理教學中的作用

1．物理學史的滲入有助于激發學生的學習興趣 傳統教學學生主體意識淡薄，老師習慣于邊講述，邊板書，學生只是被動聽課和記錄，沒有獨立思考的時間和空間；教師代替學生思考和總結，缺乏師生交流、生生互動；關注學生的心理狀況、興趣和愛好不夠，只關注學生的學習成績等。新課標強調學生的感受和對“過程”的經歷與體驗，要求老師在課堂教學中，尊重學生的想法和見解，哪怕是不對的；鼓勵學生質疑書本、質疑教師；要承認學生的差異；要重問題的思考、重認知的形成。“興趣是最好的老師”只有當學生對學習有了興趣，才能表現出學習的自覺性、主動性，才能積極主動去克服學習中遇到的困難。對物理學史的回顧，了解物理學家的生平、各學派間的爭端以及尚未解開的物理課題等可以消除學生對物理知識來源的神秘感。學生就不會認為各個物理學概念、原理和定律的獲得只是歷史上的某些科學偉人們的“靈感”，不是歷史的巧合和偶然的機遇，科學家也是付出艱辛的努力才能獲得巨大的成功（靈感、頓悟只垂青于天才而又勤奮的頭腦），以此來激發學生學習物理的興趣。

在講述物理學史時還可以將科學家作為普通人的一面講給學生聽以引發學生的興趣。如麥克斯韋少年就出名，牛頓、愛因斯坦學生時代卻并不出色；科學家也會犯錯誤，約里奧.居里夫婦把已經發現的中子錯誤解釋為伽瑪射線；著名科學家的身份又是也很普通的，比如愛因斯坦是專利局職員；莫爾斯是畫家；亞當斯、勒維利是學生和天文愛好者；歐姆是中學教師。法拉弟、焦耳、瓦特都是自學成材。這些科學家不畏艱險，不慕利祿，不怕權威，追求真理的高尚品質，對培養學生實事求是的科學態度、獻身科學的探索精神起著潛移默化的作用。

2． 物理學史的滲入有利于培養學生的科學思想方法 物理學之所以被人們公認為一門重要的科學, 不僅僅在于它對客觀世界的規律作出了深刻的揭示，還因為它在發展、成長的過程中, 形成了一整套獨特而卓有成效的思想方法體系。例如：觀察和實驗、類比和聯想、猜測和試探、分析和綜合、佯謬和反證方法、科學假設方法等等。

物理學最基本的研究方法是：假說——實驗——理論（或新假說）。科學家在研究問題時，一般根據以往的觀察、實驗或各種實驗得來的知識進行推斷，得出初步的結論，這就是“假說”。為了驗證假說是否正確，需要進一步“實驗”，如果大量的實驗結果證明假說是正確的，這種“假說”就上升為“理論”；否則，就要被修改、補充或放棄，這就是科學發展的一般規律。

第三篇：淺談物理學史和中學物理教學相結合的意義

淺談物理學史和中學物理教學相結合的意義

石

釗

(陜西師范大學物理學與信息技術學院, 陜西 西安710062)

摘 要: 在新課程背景下國家已經對我們的中學物理教學提出了許多新的要求。在此形勢下，已經有許多專家和學者喊出了將物理學史融于物理教學當中的口號，并且做了很多這方面相關的研究，但這些研究大都比較寬泛。本文在前人研究的基礎上主要采用文獻資料收集法和理論歸納總結法等研究方法就物理學史和物理教學相結合的意義這一方面做了一下綜合的論述，主要包括以下幾點內容：當前課題的研究狀況；關于二者相結合的理論分析；二者相結合在具體實踐中的作用。

關鍵詞: 物理學史;物理教學;意義 引言

新課程標準的實施引發了我們對物理教學的思考，我們要在以前傳統教學的基礎上不斷改革創新而引入新的教學理念，而將物理學史和物理教學相結合的教學思想則正是物理教學改革中值得廣大教師借鑒和學習的寶貴思想，希望這一思想能給你的物理教學帶來幫助。當前物理學史和物理教學相結合的研究現狀

2.1 國外研究情況

物理學史和物理教學相結合的研究早在四十年代的時候就已經開始了，在當時的校長、著名的教育家科南特的領導下，哈佛大學對大學生的通識教育引進了“科學事例的歷史”。蘇聯衛星上天以及科學技術的迅猛發展促使美國在六十年代進行課程改革，向傳統教學發起了挑戰，興起了“新物理運動”。從1952年到1970年在美國自然科學基金會的資助下，由美國哈佛大學的科學史教授霍爾頓和一些教育學家、中學教師及科學史家參與了“哈佛物理教學改革計劃”，完成的“哈佛規劃物理”提出了這樣的教學原則：教材必須現代化，必須反映最新科學成就，要讓教師和學生以物理學家認識物理世界的本來面目去認識物理世界，獲得認識世界和進行科學研究的能力和方法。由哈佛大學教授霍爾頓等人編寫的中學《規劃物理教程》和大學文科教材《物理科學的概念和理論導論》等，采取了用歷史的觀點統一闡述物理學內容的嶄新形式，引進了大量的物理學史資料，促進了物 理教育的革新。這些具有明顯人文取向的物理教程，成為美國有重要影響的物理教材之一，并在美國被比較廣泛地采用。盡管對物理學史融入物理教學的問題上仍有不同的聲音，但是不管從英美以及其他國家的教改計劃，還是從人們一般的認識來說，將物理學史與基礎科學教育相結合可以說已是一種教育改革的必然趨勢。

2.2 國內研究情況

國內關于這一課題的研究起步較晚。我國廣大物理教育工作者對于這一課題的認識和研究主要可以從以下幾點來闡述： 2.2.1 對物理學史重要性的認識

1982年中國科技史學會在北京召開了第一次物理學史討論會，會議就物理學史教學進行了專門討論。1985年，在昆明市召開了“全國高師物理學史討論會”擬定了《物理學史普及工作座談會》就明確提出了“用物理學史改進物理教學”的重大問題。1999年中國物理學史學會在北京和杭州，為北京市和浙江省100多位中學教師講授“物理學史引入物理教學”知識并普及物理學史知識（講習班共7天）。各地在師范院校和教育學院工作的物理學史工作者利用暑假中學繼續教育學班講授物理學史知識，普及面達700人次[1]。這表明廣大物理教育工作者充分認識到物理學史在物理教學中的重要作用。2.2.2 物理學史引入物理教材的實施情況

中學物理教材引入的物理學史內容大致分以下幾類:1.科學方法的介紹;2.科學家的生平、趣事、學派爭論、假說、佯謬等;3.重要實驗、規律、概念發現的過程及產生的歷史背景;4.科學領域建立的歷史背景及其評述;5.我國古代的科學技術與物理文化。中學物理教材中涉及歷史內容共有88處，涉及我國古代物理文化76處，合計169處，其中高中物理教材(人教版全日制普通高級中學教科書2002年第2版)有29處，占總數的17.7%，且側重于第1,2類介紹，其中第3類的內容中歷史事件更完整。而新課程標準實驗教材必修1和必修2（人教版普通高中課程標準實驗教科書2004年5月第1版）中共有15處，其中側重于1、2類內容的介紹，而且對科學方法的介紹更為突出[2]。由此可看出高中主要是對學生進行認知領域目標的培養，同時兼顧學生情感領域目標的培養，這是符合高中教學的特點，符合青少年學生心理和思維發展規律的，是正確的。雖然新教材已加強了物理學史的內容的廣度，但我認為在教學中還是沒有完全把物理學史的教育和物理教學相結合起來。

2.2.3 物理學史引入物理教學的教學方法的探討

在上述背景下，有的教育工作者開始探討中學物理教學中物理學史和物理教學相結合的方法，典型的有：

2（1）蔚文江提出的“用模擬科學認識過程的方法”進行物理教學。他認為，在教學過程中，要把書本知識轉化為學生自己的知識，主要是解決科學認識過程和學生學習的認識過程兩者之間的矛盾，而教師的任務就是具體的實現二者的統一。“模擬科學認識過程的方法”的基本設想是：教師在了解科學認識的過程、掌握豐富的物理學史料、把握教材內容和學生心理的基礎上，將物理學史融入教學中，注重分析科學發現和科技發明思路，善于把學生推到若干年前，讓他們在當時的背景下遵循前人的思路來學習[3]。

（2）青島大學師范學院物理系教授雷肇基提出的“面向21世紀專業教學、物理學史與教學科研相結合教學法”。他提出的教學法由“專業教學內容，物理學史，科學方法論”三個方面構成。其實施方式為：課堂教學，科研學習園地，學術報告或講座，物理學史和科學方法論試題庫，期末考試和問卷調查[3]。

當然在此基礎上，后來的研究者也都提出了許多不同的教學方法，但都還沒有形成各自的體系和得到大家廣泛的認識，他們的觀點還有待繼續深入下去。總的說來，我國的物理學史和物理教育相結合的研究起步較晚，與國外同類研究相比還存在一定的差距。物理學史和物理教學相結合的理論分析

很多的專家和學者也都意識到了將物理學史與物理教學相結合的必要性。為了能夠從本質上驗證物理學史和物理教學相結合的重要性，于是大家開始尋找理論依據的工作，通過查閱資料和文獻現大致將理論依據歸納為以下兩種，應該也是最具說服力的兩種觀點。

3.1 皮亞杰發生認識原理與庫恩科學發展理論 3.1.1 皮亞杰發生認識原理

皮亞杰是瑞士心理學家和哲學家，他于1970年出版了他的巨著《發生認識論原理》，提出了認知發展理論。為了探討認識發展規律，他進行了數十年的兒童心理研究，得出著名的兒童認知發展階段論。皮亞杰認為：兒童的認知發展可分為如下四個階段：（1）感知運動階段（0-2歲）——兒童思維的萌芽，（2）前運演階段（2-6歲）——表象或形象思維，（3）具體運演階段（7-10歲）——初步的邏輯思維，（4）形式運演階段（11-15歲）——抽象的邏輯思維[4]。任何兒童的智力發展都必須經歷以上四個階段，而且是依次經歷這四個階段。每個階段都對應著一定特點的認知結構，低級認知結構向高級認知結構的發展是經過“同化”與“順應”的矛盾運動而完成的。

認知發展理論的重要概念是：圖式、同化、順應、平衡。所謂圖式是人類用以對環境做出理智的適應和組織的認知結構。所謂同化是指兒童把新的知覺要素或刺激整合到原有的認知結構中。但是，當新的知覺要素或刺激不能整合到原有 的認知結構中去的時候，兒童必須在下面兩者中選擇：一是創造一個新的認知結構；二是修改原有認知結構。目的是整合新的知覺要素或刺激，這就是順應。同化使認知結構的細節更豐富、更準確，順應完成認知結構的變化與發展。同時，二者之間的平衡也是必要的。在皮亞杰看來，人的認識的發生、發展過程也就是人的認識結構平衡——不平衡——平衡的過程。認知結構從低級向高級發展的過程如圖1所示：

圖1 發生認識原理[5]

3.1.2 庫恩科學發展理論

庫恩是美國著名科學哲學家，他從科學發展的實際歷史中揭示科學發展的真實過程，勾畫出“一種可以從科學研究的歷史記載本身浮現出來的科學觀。”在《科學革命的結構》和《必要的張力》兩部代表作中，庫恩以科學史的研究為基礎，系統地提出了一種新的科學發展觀，開創了科學哲學發展史中一個新的學派——歷史學派。

庫恩的科學發展模式如圖2所示：

圖2庫恩科學發展[5] 在前科學階段，各種學派假說之間競爭激烈，沒有統一的為大家共同接受的觀點。競爭的結果是某一種假說戰勝了其它各種假說，上升為“范式”。范式是在常規科學時期，科學共同體所信奉的，以某個自然科學領域的理論為中心的觀念體系，包括對該理論中的定理、定律、概念的解釋，實驗和理論的研究方法以及與此相適應的哲學觀念。到了常規科學階段，科學的發展處于相對穩定狀態。科學共同體在范式的指導下去解決范例，并試圖解釋遇到的新問題，這時會發生兩種情況：一種是范例的學習和對新問題的解釋使科學共同體成員不僅掌握了范式，而且在一定程度上使范式的細節更準確；一種是遇到的新問題不能用范式來解釋，這稱為反常。當反常的情況越來越普遍的時候，就會引起科學共同體成員中的部分成 員對范式的懷疑，當然危機也就開始出現了。至此科學革命的鐘聲就要敲響了。我們只需稍微把圖2改一下，就可得出科學發展理論的圖景，如下面的圖3所示：

圖3 科學發展理論[5] 圖2和圖3比較起來，圖3不僅考慮了科學革命的發生，同時也考慮了科學發展的連續性和相對穩定性。任何新的理論、新的概念都是對舊理論、舊概念的揚棄。科學發展是階段性和連續性的統一。

3.1.3 認知發展理論和科學發展理論對教學的啟示

當然，中學生的認知結構和兒童的認知結構不完全相同，兒童的認知結構一開始是非常簡單的，而中學生的認知結構從一開始就具有相當水平的數學邏輯特征。但是如果我們做這樣的假設，即當中學生運用已掌握的理論解釋新刺激時，認為該理論處于較低認知階段的位置，那么中學生的認知過程就可以用圖1來表示了，比較圖1和圖3可以看出，中學生的認知發展和科學發展存在十分相似的過程。

盡管皮亞杰發生認識論告訴我們的僅是認知發展的規律，沒有告訴我們怎樣發展認知，但是如果我們聯想到教育的本質之一：教育要與人的身心發展規律相一致，那么我們就可以得出如下啟示：教育實踐要與科學發展的規律保持基本上的一致。這正是物理學史與物理教學相結合的強有力的理論證據之一。3.2 教育重演論與建構主義學習理論 3.2.1 教育重演論

我國物理教育研究者喬際平先生在《物理心理教育學》一書中指出，“兒童的認識發展也驚人地重復著人類的認識史”。人類研究物理學的過程與學生的學習物理概念的學習過程有著內在的相似性，可以說學生物理概念的學習的過程是人類研究物理學的過程的重演。

教育重演論認為，“現代學生的學習過程是對人類文化發展過程的一種認知意義上的重演，即現代人的認知發展是對其祖先認知水平長期演化過程的濃縮”，只有在相應的文化背景中學習，才能構建合理的知識體系。從這個角度講，物理學史是必需的，它是物理教學必不可少的有機組成部分。教育重演論為物理學史 與物理教學相結合的做法提供了直接的理論依據。

因此，物理教學不光要教授物理知識，更要把相關的物理學史的背景介紹給學生，使其產生“身臨其境”的感覺。比如在“慣性定律”的教學中，由于日常生活中沒有那種不受力的狀態，學生難以在腦海里構建相應的物理情境，若能呈現歷史上對這個問題的不同觀點，通過亞里士多德到伽利略再到牛頓這根主線，讓學生“重演”這段物理思想的形成，可以幫助他們排除錯誤的認識。3.2.2 建構主義學習理論

學生從一出生就開始接觸五彩繽紛的世界，從而形成個體對外在世界的看法和觀點，這些看法和觀點就是我們所說的前科學概念或生活概念。學生所擁有的前科學概念中的一部分建立在直覺基礎上，雖不能稱為科學概念，但并非完全錯誤。它對形成和促進學生的科學概念有積極的意義，但有時會極大地阻礙學生有關科學概念的建立，嚴重影響物理概念教學的質量。學生關于科學概念的學習過程可以用建構主義學習理論給以解釋。學生從前概念到科學概念的轉變實質上是一種“范式轉換”。

建構主義學習理論認為，學習者以個人原有的認知結構為基礎，持續地與外在經驗世界互動，進而構建出個體對自然界的理解，并賦予外在世界獨特的意義[6]。同樣，再物理學習的歷程中，學習者不斷地修飾、建構自己的概念類型、模從建構主義的視角看，物理學史可以是很好的“腳手架”。科學發展過程中有式，使之符合科學共同體對物理概念的解釋。

大量從“心理經驗”躍遷到“邏輯經驗”的“原創型”事例，介紹這些事例，能夠幫助學生降低兩種經驗之間的“落差”，有利于知識的建構。物理學史在物理教學中的具體實際作用分析

4.1對學生的作用 4.1.1 知識與技能方面

可以幫助學生深入理解物理概念，糾正錯誤觀念。在物理基本概念和規律的教學中，如果滲透一些概念逐漸建立的歷史背景和過程，使概念形成的現實性、邏輯性和歷史性相結合，更有利于學生對知識全面正確的理解和建構。歷史上科學家在形成物理概念、認識物理規律的過程中所遇到過的困難、所產生過的錯誤想法、所做出的一些錯誤判斷等，學生在學習過程中也往往容易產生類似的情況。如果教師熟知物理學史，就會預測到學生可能出現的問題和可能遇到的困難，同時正視具體的難點，除了引導學生在實驗的基礎上進行正確的思維外，讓學生踏著歷史的足跡，從認識發展的歷史中知覺到自身的錯誤觀念，建構起正確的物理概念和規律。

可以促使學生認識實驗在物理學中的地位和作用。縱觀物理學史，沒有一個 理論的產生與發展不是建立在實驗的基礎上，而每一次物理學發展所經歷的理論上的大綜合和大統一，都伴隨著實驗技術與實驗思想的進步。在物理教學中，應該結合教學內容介紹物理學史上一些有重大意義的物理實驗，不但要說明實驗的背景、條件、手段、方法和過程，而且更要闡明這些著名實驗的設計思想和研究處理問題的方法、闡明實驗與理論的關系以及實驗所做出的重大歷史貢獻；使學生認識到物理實驗是物理學研究的最重要的工具，物理實驗對物理理論的產生、發展和驗證都有決定性的作用，從而深切理解實驗在物理學中的地位和作用；同時也有助于增強學生的實驗設計意識，提高學生對實驗現象的科學洞察力和對實驗結果的分析能力，從而減少物理實驗中的失誤。

有助于學生了解物理學的基本觀點和思想。物理教學不僅要使學生掌握物理概念和概念間的聯系即規律，還要結合物理學的發展史引導學生了解物理學的基本觀點、基本思想及其變革。在教學中結合物理學史，讓學生了解這些物理學基本思想和觀念產生的歷史背景，以及這些物理學基本觀念和思想的歷史變革過程，使學生每在學習一個新的物理理論的同時，逐步改變自己陳舊的思想觀念和思維方法，從而實現從整體上把握物理世界圖景、深刻領會物理學思想的真諦。

可以讓學生了解物理學的發展歷程及其與方方面面的聯系。《高中物理課程標準》明確指出，物理教學要讓學生了解物理學的發展歷程，了解物理學與其他學科之間的關系。物理學的發展與哲學、數學、天文學等學科都具有密切關系，在教學中介紹這些相關的歷史案例，有利于使學生認識到物理學知識及其發展與其它學科知識有著密切的聯系。4.1.2 在過程與方法方面

物理學史與教學相結合有助于學生進行科學方法和科學思維的熏陶。物理學的研究思想和方法是在物理學發展過程中，在物理學家長期的科學實踐中，逐步摸索、積累、形成和發展起來的，是人類智慧的結晶。它已經滲透到許多學科的研究中去，成為現代科學研究和處理問題的重要思想和方法。學生了解和掌握這些思想和方法，對于今后從事任何研究和工作，對于解決和處理各種問題，都是很有用的，是終生受益的。而這些方法的傳授與學習，只有緊密地與物理學史結合起來，才不流于形式、成為空洞無物的條款堆集，而是有聲有色的活例。在物理教學中適當結合物理學史，展現物理學發展中有代表性的科學家探索知識的思維過程，使學生了解前人是用什么樣的方法研究和探索發現新的規律和理論的，從中領悟物理學的研究方法。

可以使學生全面理解科學的探究本質，學習物理學家在研究中所采用的科學方法。物理學發現的歷史也就是物理學探究的歷史，物理學史中的探究過程所充滿的艱巨性和創造性、洋溢的科學精神、滲透的科學思想和方法，啟示我們在物 7 理教學中要突出探究這一重要理念。

有助于使學生形成正確的知識相對觀和發展觀。傳統的物理課堂教學脫離物理學發展實際、將物理教育等同于物理知識傳授、忽視物理知識相對性的物理教學，對學生和社會的發展都產生了不利影響，同時抹殺了學生的創造性，壓抑了學生的懷疑精神、批判精神和創新精神。4.1.3 在情感態度與價值觀方面

失敗與成功并存、邏輯與非邏輯思維并用的豐富多彩的畫面，物理學家的生平事跡、高尚情操、成功與挫折、智慧與幽默、分歧與爭論，物理學思想與方法的演變，都可以調動學生的情緒，喚起他們強烈的好奇心和奮發向上的激情，引起濃厚的興趣和積極的思考。將物理學上一些重大知識的發現歷程滲透到教學中，讓學生自己“參與”物理知識的發現過程，體會科學發現的樂趣和心理上的滿足。這樣，我們就能在物理教學中培養并不斷發展學生學習物理乃至整個自然科學的興趣和信心。

促進學生養成科學態度和科學精神。科學態度是指從事科學活動應具有的穩定的行為傾向，包括：嚴謹認真一絲不茍、獨立思考追求新知、不怕困難勇于實踐等。隨著社會的發展，科學態度已經成為現代公民科學文化素質的重要組成部分，遷移到社會活動的各個領域，能否用科學態度來對待和處理問題，可以成為判斷人才素質高低的一個重要標準。科學精神是從事科學實踐和科學工作的意識、思維活動和一般心理狀態，即應當具備的基本精神，它包括客觀精神、理性精神、實證精神、合作精神、懷疑批判和創新精神。科學精神是科學素質的重要組成內容。科學精神教育對于學生從事科學活動、使用科學方法、實現科學目標都有極其重要的意義。在物理教學中，學生科學態度的形成和科學精神的養育，一方面要在平時的學習過程中養成，另一方面，物理教學要讓學生與科學家零距離接觸，走進物理學家的精神世界，讓學生從中感受科學態度和領悟科學精神，因此在教學過程中適時地引入一些科學家的光輝言行、孜孜不倦的工作態度、高尚品格以及豐富的個性，這些介紹都會給學生留下深刻的印象。

有利于培養學生的人文精神和愛國主義精神。物理學史是以人類與物理世界對話的歷史為對象的，所以它融合了與物理學有關的自然科學以及與人類思想，社會歷史發展有關的文史哲的多學科知識。正是這種特性，決定了物理學史在實施科學教育與人文教育結合中的特殊作用。人文精神是“愛”的精神，熱愛科學，熱愛科學事業，熱愛自己的祖國。增強學生的社會責任感，使他們“學會關懷”。人文精神還體現為團結、合作、民主的精神。教學中將這些物理學史內容與物理知識相融合，其中蘊涵的科學家充滿人文主義的態度和精神將激起學生心靈的震

激發學生對科學的好奇心和探究欲。物理學發展史是一幅理論與實驗交叉、8 動。

幫助學生樹立科學世界觀和人生觀。在物理教學中滲透物理學史對于學生樹立科學的世界觀和人生觀很有幫助。比如可以通過物理學史實例向學生反復闡明偶然與必然的關系，指導學生正確看待機遇、讓學生真正懂得“機遇偏愛有準備的頭腦”的道理，使他們明確今天的準備正是為了明天抓住機遇；要有哲學頭腦，要充分發揮自己主觀的能動作用，增強自覺性，當時機來臨時能夠抓住機遇。例如倫琴發現X射線和貝克勒爾發現放射性、奧斯特發現電流磁效應、錢三強發現重核三分裂以及某些科學家的挫折和失誤，分析其偶然性與必然性、機遇的得失、經驗與教訓，并聯系當前的學習和今后的發展，讓學生們樹立向科學進軍的決心和信心。滲透物理學史知識也有助于學生正確人生觀的樹立，教學中以科學家的實際經歷作為素材,讓學生自己去吸取經驗，領會他們的思想感情，能夠理解為什么這些科學家會有克服困難的勇氣和毅力,懂得是什么促使他們獻身科學，真正做到心悅誠服，并以他們為榜樣，學習他們的精神并在自己的實踐中努力照著去做。4.2 對教師的作用 4.2.1 深化和拓寬知識面

一方面，教師懂得一些史料，知道一些知識的誕生年代、背景以及一些科學研究方法，可以拓寬教師的視野。由于物理學的課程基本上是按邏輯體系講述的，而物理學史則是按歷史順序編排，在橫向聯系的基礎上再加上一些縱向聯系，使教師的知識立體化，知識體系更完備。教師通過收集史料，加深了對知識的進一步理解，實際上這也是一次再學習的過程，對知識的深化和拓寬都起到十分重要的作用。

另一方面，教師通過研究和學習物理學史，可以進一步認識到物理學史在物理教學中的作用，自覺的將物理學史應用于物理教學的實踐，充分發揮物理學史在高中物理教學中的作用。4.2.2 提高自身的教學研究能力

通過學習科學家研究問題、處理問題的方法，教師可以提高自身的教學研究能力。通過物理學史中優秀科學家成功的事例的介紹，使人們獲得某種啟示，從而達到“益人心智”的作用。比如，科學大師是怎樣選擇、抓住新課題，從而把握科學發展新動態，發現新規律、新現象;他們是怎樣設計新實驗，從而取得決定性實驗結果。通過物理學史的學習，使教師從前人的活動中吸取經驗與教訓，「以便在需要時參考借鑒，從而在實踐中少走彎路，以提高教學研究能力。總結

將物理學史和物理教學相結合的口號絕不是憑空提出來的，無論是從理論上 還是實踐上都是有充分的依據的，感謝廣大物理教學工作者的辛勤努力，本文對前人的研究只是作了一些歸納總結的工作，對于這個課題的研究仍然需要深入下去，如果能夠將這一思想很好的用于實踐必然會對物理教學的效果產生很大的積極作用。研究感受

第一次真正著手寫論文，面對本文的課題，開始真的很茫然，畢竟自己沒有這方面的教學實踐經驗，但是通過大量的閱讀和查閱資料，我開始在前人研究的基礎之有了一點自己的體會，于是歸納總結了一下別人和自己的東西寫出了這篇論文，希望對后來的研究者有所幫助，更望大家批評指正。

[參考文獻] [1] 杜玉娟.新課程背景下物理學史和高中物理教學相結合的研究與實踐[D].遼寧師范大學, 2009.2～3.[2] 侯新杰 趙紅枝.物理學史與物理教學相結合的情況分析及改進建議[J].教育導刊, 2006,(04): 44～45.[3] 鄭衛之.中學物理教學中滲透物理學史教育的研究[D].山東師范大學2009.4～5.[4] 莫雷.教育心理學[M].北京:教育科學出版社, 2007.56～60.[5] 楊如意.物理學史在高中教學中的融合[D].華中師范大學, 2006.3～4.[6] 王較過, 李貴安.物理教學論[M].西安: 陜西師范大學出版社, 2009.76～79.[7] 唐一鳴.物理教學藝術論[M].南寧: 廣西教育出版社, 2002.196～221.[8] 何維杰, 歐陽玉.物理思想史與方法論[M].長沙: 湖南大學出版社, 2001.23～34.[9] 張憲魁.物理科學方法教育[M].青島: 青島海洋大學出版社, 2000.77～81.[10] Schwab, J.J.The Concept of the Structure of a Displine [M].Giroux, H, A，Penna: Mccutchan Publishing Corporation, 1981.12～24.[11] Jeanne Appelget.Teaching the History of Science to Students with Learning Disabilities[J].Intervention in school and clinic, 2002(5): 6～8.What the physics is relevant to the high school physics

Shi Zhao(College of Physics and Information Technology , Shaanxi Normal University , Xi′ an

710062 , Shaanxi , China)Abstract: The nation has already put forward many new requests to physical teaching in our high school under the new course background.Under this situation, there has been many experts and scholar shouted to melt a physics history among the physical teaching of slogan, and do a lot of related research of this aspects, but these studies are mostly general.This text fore the person studies of foundation up mainly adopted the cultural heritage data collections method and theory to induce to tally up the meaning that the method combines together to the physics history and the physical teaching to do the treatise that synthesizes all of a sudden, mainly includes the following content: the current research status of the subject;about their combining theoretical analysis;combining the role in practice.Keywords: Physics history;Physics teaching;Significance

致

謝

在收集整理材料、構思、撰寫和反復修改后，本文終于定稿付梓。“飲其流者懷其源，學有成時念吾師”。此時此刻，我最想感謝的是我的導師王成會。這篇論文是在王成會老師的精心指導和大力支持下完成的。在論文的選題、資料查詢及其寫作思路過程中，王老師給予我無私的幫助和細心的指導。王老師多次詢問研究進程，并為我指點迷津，幫助我開拓研究思路，精心點撥、熱忱鼓勵，可以說這篇論文凝聚了她大量的心血。王老師以其平易近人的人格魅力、嚴謹求實的治學態度、高度的敬業精神、踏踏實實的工作作風對我產生了重要的影響。在此，我謹向尊敬的王老師表示誠摯的謝意！

大學本科的四年里，老師們的諄諄教誨使我受益匪淺，他們淵博的知識使我羨慕不已。在學習文化知識的同時，老師們那嚴謹的治學態度和做人風范也使我受益頗深，這是我的一筆巨大的精神財富，在我以后的人生道路中起到積極的指導作用。在即將離開母校的日子里，我在王老師的指導下完成了這篇論文，一方面把它作為一次檢驗自己專業知識水平的機會，另一方面也是獻給辛勤培育我的老師們的一份禮物！

還要感謝我的同窗好友們。三年的學習中，我有幸結識了一群品學兼優的 同學，使我得到不少鼓勵和幫助，讓我多了一份濃濃手足之情。在此，我對他 們表示深深的敬意和謝意！

另外，我在撰文過程中，參閱了國內外諸多相關文獻，在此特作說明并向 作者致謝！

感謝辛勤養育我的父母，求學期間他們的鼓勵、關愛和支持給予我前進的 無窮動力。

師恩永存，友誼長青，親情無價。我惟有以更大的熱情投入到今后的學習

和工作中，不斷追求卓越，以為回報。

石 釗

2010年4月

第四篇：淺談物理學史在教學設計中的作用

淺談物理學史在教學設計中的作用

江蘇省沙溪高級中學

唐耀東

情感態度價值觀是新課程要實現的三維目標之一，這個目標與前二維的知識與技能、過程與方法比較起來似乎有點虛，然而這個目標卻是為了改變傳統的教學過程中過分注重基礎知識與基本技能的教學，造成了學生主體性的缺失、情感性的缺失，“高分低能”、“有才無德”等現象的產生就是傳統教學弊端，為了讓學生選對做人的方向，為了讓學生學會終身學習，情感態度價值觀這個目標是必須的貫徹的。

物理教學中，物理學史的穿插教學是必須的，如果能在課堂教學中有機整合物理學史，是貫徹落實情感態度價值觀目標的有效途徑之一。下面通過一個具體的例子來談談。

物理學上能量守恒定律是三個科學家獨立發現的，首先是德國的邁爾醫生，在講授能量守恒定律這堂課時，把邁爾醫生的發現，嘗試設計成故事的形式講給學生聽，并通過幻燈片的播放展現。

在西方，大約從公元4世紀開始有一種放血的治病方法，德國醫生邁爾隨船隊在印度尼西亞爪哇島的航行中，當他為一些患病的水手放血治療時，他發現這些德國同胞靜脈里的血是鮮紅鮮紅的，起初他還誤以為是切錯了動脈。于是激起他深入思考，血液所以是紅的，是因為里面含有氧，氧在人體內燃燒產生熱維持人的體溫，這里正是赤道附近，氣候炎熱，人的體溫并不需要用許多氧去維持，血里的氧消耗不多，靜脈管里的血液自然就還是鮮紅鮮紅的。機會永遠光顧有準備的頭腦，醫生邁爾從童年時期就一直注意到當時許多人進行永動機的實驗都以失敗而告終，這些使他猜想“機械功根本不可能產生于無”。邁爾進一步思考身體內食物轉化為熱量以及身體能夠做功這個事實，從而得出結論，熱和功是能夠相互轉化的。在1841年9月12日他給友人的信中最早提及了熱功當量。他說：“對于我的能用數學的可靠性來闡述的理論來說，極為重要的仍然是解決以下這個問題：某一重物（例如100磅）必須舉到地面上多高的地方，才能使得與這一高度相應的運動量和將該重物放下來所獲得的運動量正好等于將一磅0℃的冰轉化為0℃的水所必要的熱量。”

1842年3月，邁爾寫了一篇短文《關于無機界的力的看法》并發表于《藥劑學和化學編年史》。機械的熱功當量在這篇文章中得到第一次說明。文中說：“人們發現，一重物從大約365米高處下落所做的功，相當于把同重量的水從0℃升到1℃所需的熱量。”隨后他參加了各處的物理學術會議，介紹他的能量是不生不滅的發現。邁爾說 “你們看，太陽把能量灑向地球，地球絕不會讓這些能量浪費掉，植物吸收陽光到處生長著，并生成各種化學物……”由于是一個醫生講的物理，內容是物理中從來沒有過的新思想，下面聽眾議論紛紛，有人說 “這純粹是胡扯，是瞎猜，沒有根據？”有人就是不愿意相信醫生邁爾能說物理，有人甚至說：“看來他是瘋了。”邁爾氣極了，大聲抗議：“什么叫瘋子？瘋子是不常規想事、做事，但不尋常規的人不一定都是瘋子。哥白尼、布魯諾、伽利略、不是都打破了常規，都曾被人稱為瘋子嗎？可是歷史會證明他們思想是正確的”

“哈哈，原來你是想做哥白尼啊！”

“你還是當一個醫生吧，先治治自己的精神病吧！”會場上一片哄笑。心理承受能力偏弱的邁爾醫生被世俗的冷嘲熱諷和頑固保守逼瘋了------然而，真理終究是真理，如金子總會發光的，和邁爾同時代的英國啤酒匠焦耳，1843年發表了論文《論水電解時產生的熱》與《論電磁的熱效應和熱的機械值》。特別在后一篇論文中，焦耳在英國學術會議上宣稱：“自然界的能是不能毀滅的，那里消耗了機械能，總能得到相當的熱，熱只是能的一種形式。” 焦耳與邁爾關于能不能毀滅，做功與傳熱等效的思想幾乎不謀而合。雖然有物理學家對此懷疑，然而頑強的焦耳不斷改進測量方法，提高測

量精度，最后經過幾百次的實驗得到了一個被稱為“熱功當量”的物理常數，自然界的能量守恒終于被人類認識。

焦耳自幼身體虛弱，只是家庭經濟條件較好，他父親為他提供了一個家庭實驗室，因此他一心讀書研究，別人對他不理解，他卻越挫越勇，最后閃閃發光的真理向他招手了------故事講完后，師生交流發言。

師：邁爾醫生發現赤道邊上病人的血鮮紅鮮紅的，沒有讓這個特別的發現輕易溜走，而是深入思考研究直到發現能量是守恒的，我們要向邁爾學習什么？

參考答案：我們都要和邁爾醫生一樣有一顆好奇心，擁有一顆對自然敏感、敬畏之心，尊重事實，勇于開拓。

師：邁爾從偶然發現鮮紅鮮紅的血，到能夠揭示能量不生不滅，能量守恒，是因為邁爾撞大運嗎？我們從中能學會什么？

參考答案：邁爾不是撞大運，他的成功是他長期關心科學的結果，如他從小以來一直關注永動機。他的探索體現著一種科學精神，邁爾的貫穿于科學活動之中的基本的精神狀態和思維方式是值得我們學習的。

師：邁爾故事里的一些人的冷嘲熱諷、頑固保守，為了避免這些負面因素我們應當學會如何面對？

參考答案：對自己未知的事物應當妄加評論，肯定和否定都必須借助科學的方法，盲目地嘲笑別人，說明了自己的無知。我們每個人應當學會尊重，尊重是一種科學的態度，尊重是科學的開始。

師：邁爾在冷嘲熱諷中倒下，焦耳卻越挫越勇，我們應當這樣經營好自己？

參考答案：首先我們自己必須有永恒光明的心，淡化功利意義上的成功，對探索過程中的錯誤和失敗要重視和珍惜，從失敗中學會彌補我們自身的不足，煩惱就是智慧，在煩惱中悟道。我們永恒光明的心要始終相信：我盡志了，我生無悔。每一次成功或者失敗都是造物主賜給我們的生命財富。

第五篇：物理學史對中學物理教育的重要作用

論

文

物理學史對初中物理教育的重要作用

楊建華

物理學史對初中物理教育的重要作用

摘要：

物理學史是研究物理學發展歷史的科學，它不僅真正地記載了物理科學形成發展的歷程，而且解釋與分析了歷程的形成背景與規律，不僅包含物理科學知識體系逐漸成熟發展的過程，也包含科學家們的探索、追求真理的事實與故事，包含著豐富的“教書育人”因素。在物理教學中滲透物理學史，以其學科內容的特點以及所具有的豐富的教育因素，不但可以培養學生好的科學態度，而且可以培養學生創造能力，同時還可以培養學生正確的科學思想和方法。在素質教育中發揮“教書育人”的獨特功能，使學生的科學素質得到全面的培養，效果顯著 關鍵字：物理教學 物理學史 素質教育

正文：

把物理學史引入物理教學正越來越成為國際上物理教學改革的引人注目的課題。物理教育工作者日益深刻地認識到物理學史對提高物理教育水平的重要作用。在向素質教育轉軌的今天，探索通過引入物理學史，對學生進行正確的理論思維和研究方法等方面的教育，幫助學生形成辯證唯物主義世界觀基礎，尤其必要

物理學史教育是通過傳授物理學史方面的知識，培養學生科學意識、科學精神及科學方法等多方面品質的過程。物理學史教育是中學物理教學中的重要部分，尤其在當前大力推進素質教育，進而對發展中學生綜合素質提出了更高的要求，物理學史的教育成功則更加明顯。因此，在高中物理教學中引入物理學史教育具有非常重要的意義。誠然，中學物理教學中不可能進行完整的學史教育，只有從中選取很少部分內容。盡管如此，它仍具有多方面的教育功能，主要有以下幾個方面： 1． 體會物理方法

開闊物理思路

通過知識教育滲透物理方法教育固然重要。但是正像每一種物理方法都是其局限性樣，這種進行物理方法教育的方法也存在著不足。中學物理的絕大多數知識是已經建立起嚴密邏輯體系的經典物理學知識，教材無論如何刻意組織內容和教師無論怎樣注意滲透方法，絕大多數情況下也只能涉及邏輯的方法，對于知覺、靈感、信念等非邏輯色彩的但具有創造性的思維方式很難涉及到，而且考慮到教學效率問題，對于經典物理學的內容，我們有可能也有必要盡可能地簡化知識的教學過程。這樣，知識的教學過程就很難充分反映出方法的各個側面。比如說我們通過洛倫茲力的教學傳授假說方法，教學過程中很難將假說需要根據實驗結果不斷地修正和完善，最后發展為理論的特點反映出來。對于這一問題我們可以求助于歷史教學來解決。這里所說的“歷史教學”并不是讓學生把物理學史當作一門課程來學習，而是指給學生開設歷史講座，在教材中插入有關歷史的閱讀材料等，重點在于分析一些重要概念、規律、假說、模型的形成和發展過程。

物理教學是教學雙方通過各種教學手段相互促進、制約的一個特殊過程。如同其他學科一樣，凡一個公式的導出、一個定律或定理的建立，及至每道習題的分析演算，都有它固定的邏輯思維過程和數學推演程序。我們現在當作物理教本上的內容是前人長期探索研究的結晶。隨著科學發展和人類進步，對物理教科書基礎知識的表訴方法和思想方法也愈益顯現出其先進性、適用性和強烈的時代感。根據教材編排特點，分單元講解分析其發展史不僅有助于學生了解各概念、定理、定律的來龍去脈和科學知識的運動過程，而且有助于學生按已有的形式和體系來理解和把握物理知識，從而逐步掌握正確的科學思維方法。例如，在講到“力”的概念時，從古希臘的亞里士多德到伽利略、牛頓，循著為人的研究歷程，從而加深學生對力的概念的理解；在講“電磁感應”的時候，以奧斯特發現電流的磁效應為線索，向學生介紹人類對磁及電和磁關系的認識過程，通過講解安培、法拉弟、等人在揭示電磁關系工作中的艱辛努力和所取得的成果，使學生在有了對電磁發展總體認識的基礎上加深對教材的理解和對左、右手定則、法拉第電磁感應、等關鍵點的把握。

物理學史上可用以體會物理方法開闊學生物理思路和擴大知識視野的例子是舉不勝舉的。依據同一目的，我們對物理學史上曾經產生過的一些有意義的設想和懸而未決的重要課題也有向學生大體介紹的必要。如陳景潤攻歌德巴赫猜想的雄心壯志就萌生于中學時代一位高明的數學教師在講課中提及的“額外”一言。在物理學史中，向這樣的問題也是不乏其例的。

2． 調動學生的非智力因素，提高教學效果

目前中學物理教學改革的關鍵就是在教學過程中最大限度地調動學生學習的主動性和積極性，使他們接受知識的被動地位轉變為自己發現和獲取知識的主動地位。教學過程是師生共同活動的過程，教學活動的本質就是教師通過合理的方式把以教材為主體的知識傳授給學生并達到培養學生能力、發展學生智力的目的。在智力水平相近的情況下，非智力因素對學習起著決定性的作用。只有當學生產生濃厚的興趣和強烈的情感時，才能對物理這門學科產生親切感和廣泛的好奇心，才能產生持之以恒的巨大的驅動力，其智力因素才能得到充分發揮。因此，激發學生的學習興趣，養成愛學習物理的習慣，對發展學生的智力和能力產生定向推動和激勵作用，從而提高學習效率。學生的興趣不是天賦，青少年時期受環境（家庭、社會、學校）影響很大，尤其受到老師影響最深。這就要求我們在教學中不僅要把日常生活、生產勞動中發生的現象、問題與教材緊密聯系起來，使學生認識到學習物理的現實意義；還須把歷史引入教學中，把科學理論的建立、科學發現的過程、科技發明對人類社會發展的貢獻用生動事例展示給學生。學生有好奇心理，他們對科學家刻苦自學、潛心探究的軼事倍感興趣。諸如，伽利略在教堂里面對擺動的吊燈注目凝視；牛頓由蘋果落地聯想到萬有引力；阿基米德在澡堂中頓捂浮體規律；愛迪生坐在雞窩里“孵蛋”等等不脛而走的故事，即使教師不作介紹，學生們也是略知一二的，我們在教學中未嘗不可以運用類似的史料來讓科學家“現身說法”，以在物理現象與學生的學習興趣之間連通一根思維的導線。比如：在講述磁現象時，我們就可用孩提時代的愛因斯坦在看過父親拿來的一只羅盤后，便喚起他自幼即欲探索自然奧秘的興趣，以之誘導學生透過物理現象尋求其本質規律。又如，1820年奧斯特所做的著名的電流磁效應實驗，在過去很長一段時間內被誤傳為一次“偶然的機遇”，其實這正是奧斯特在統一自然力思想的啟迪下孜孜以求的必然結果。若無濃厚的興趣和堅強的毅力是難以成功的，此例同樣能給予學生以深刻的啟發和教益。這種寓史于教、史教相融、啟而后發的教學方法顯然是應當加以提倡的。

3． 科學態度的培養

科學態度是現代公民必備的基本素養，是健全個性的重要組成部分，對學生將來參加社會生活具有很重要的意義。

培養學生的科學態度，要依據態度形成的規律，注意結合學校培養目標、課程目標與內容特點以及學生的實際情況選擇適當的方法來進行。教師在日常的教學中，結合知識教學介紹物理學家的有關事跡，讓他們知道科學態度無論對于科學家自身能否取得科學成就，還是科學事業的發展，都具有重要的意義。要使學生明確認識到科學的概念和原理都是建立在實踐基礎之上的，科學家在觀察、實驗時，必須以實事求是、認真細致的態度對待，任何模型、假說、猜想都必須經受事實檢驗。科學家的任何一個發明、創造以及他們所做出的貢獻，既體現了他們批判地繼承了前人的科學研究成果的繼承精神，又體現了他們大膽創新、勇于探索、堅持實踐、刻苦鉆研、精益求精的科學精神和事實求是的科學態度。

如法拉第歷經10年的反復實驗最終發現了電磁感應定律；我們熟悉的愛迪生是從一個只讀過3個月小學的失學者成長為世界發明大王的，后人曾評價愛迪生成功的基礎是百分之一的靈感加上百分之九十九的汗水，是努力奮斗、堅持不懈的結果。因為嚴謹的科學態度是成功決定因素。4． 激發情感 創造才能

情感指的是人的內在體驗，學生的喜怒哀樂愛恨等都在不同程度上影響著創造力。積極的創造情感是學生創造未來的力量。愛因斯坦曾經說過：“提出一個問題往往比解決一個問題更重要，提出的新問題、新可能，從新的角度去看舊的問題，卻需要有創造性的想象力，而且標志著科學的真正進步。”物理教學中創造欲的激發，使學生產生“我為什么就不行呢？”“我為什么就不能把事情做好呢？”等諸多為什么，我們的教學就會產生一種新的效果，同時也就可以鞭策學生做出超一般的成績來。

才能就是知識和能力。要形成創造才能，學生需要吸收更多的知識信息，而且掌握的知識愈多，產生新的創造構想的可能性就愈大，成功的概率就愈大。現代科學技術不僅空前發展，而且不斷進行大分化、大綜合，要獲得創造性成就，僅靠書本上有限的或局部性的知識是遠遠不夠的，因此，在教學中教師可把前人學習的經驗、物理學精華乃至他們發現問題、解決問題的精神教授給當代青少年，讓他們在踏進物理學領域時有捷徑可走，不讓其在狹隘范圍內學習，不漫無目的地涉獵，而是把別處閃光的東西“移植”到物理教學中去，研究物理，發展物理。

物理學史上有這樣的一段記載：丹麥天文學家第谷雖然已看出托勒密和哥白尼學說的共同點都以觀察積累的行星位置為依據及其數據的不精確，并且他自己持之以恒地對行星運動進行了三十年之久的長期觀察，積累了大量的第一手感性材料，但是他長于感性認識，短于理性思維，更受地心說的羈絆，因而未能最后揭開行星運動規律所籠罩的一層面紗。當第谷的這些耗盡畢生心血的成果落在他那個善于理性思維的學生開普勒之手時，揚長避短，感性認識和理性思維珠聯璧合，最終他揭示了行星運動的本質——發現行星運動三定律。無怪愛因斯坦要作出如此深刻的斷論：“開普勒的驚人成就，是證實下面這條真理的一個特別美好的例子，這條真理是：知識不能單從經驗中得出，而只能從理智的發明同觀察到的事實兩者的比較中得出。” 5． 提高道德修養

在推進素質教育中，加強思想品德教育是一項重要任務，因此，品德教育應滲透到各科教學中。在物理教學過程中，由于眾多物理學史料中有很多品德教育素材，將品德教育與知識教育有機結合，能夠更好地發揮物理學史的思想品德教育功能。

在物理學發展史中，許多科學家為人類的利益作出了無私的奉獻：諾貝爾、卡文迪許終身未婚；為“上帝之火”——雷電的研究，富蘭克林多次被擊昏；居里夫人忍受清貧之苦，喪夫之痛，在探索道路上所表現出百折不撓的毅力等等，這些科學家的故事對學生有特殊的感染力，教學效果非常明顯。

物理學史還有助于對學生進行愛國主義教育。我國是世界四大文明古國之一，在物理學的理論和實踐上有著輝煌的成就。例如，在理論著作方面，《墨經》中對力學、光學的論述；《天工開物》中關于簡單機械的記述；《夢溪筆談》對磁角的論述；《論衡》中關于簡單電現象的記述；《考工記》中關于工程技術、聲音傳播的記載等在當時都是遙遙領先于世界各國。在實用技術方面，更是舉不勝舉。眾所周知的四大發明；周代已用圭表來確定季節，用漏刻來記時；春秋戰國時期隨著冶制鐵手工業的興起和鐵制工具的使用，簡單機械的制造技術已有所發展；秦漢時期，東漢的張衡設計制造了漏水轉渾天儀、地動儀等。教學中結合教材內容，介紹我國在物理學方面對世界的杰出貢獻，可以使學生了解祖國古代燦爛文化，激發他們的民族自尊心、自豪感和愛國熱情，有助于樹立為振興中華奮發的志向。

物理學是一門以實驗為基礎的自然科學，它有著系統而嚴謹的理論體系。如果物理知識是一次能源，那么物理史則是二次能源。換言之，物理學給人以知識，物理學史則給人以智慧。中學物理教育的任務主要是傳授物理知識和技能，培養學生自己學習、自己發現問題與獨創性解決問題的能力為主。物理學史教育在教學過程中的角色是起到輔助作用，能很好的幫助教師調動課堂氣氛，使之達到更好的教學效果，但它不是教學的全部，也不是教學的重點。故教師在利用物理學史教學時要權衡教學的主次，在適當的場合讓學生知道那些受人欽佩的偉大物理學家們那種刻苦鉆研、勤于思考與實踐的感人毅力，勇于探索、又善于探索的超人本領，以及實事求是、嚴肅認真細致的科學情操和熱愛祖國、愿為人類的科學事業獻身的高貴品質等到底是如何形成的。通過研究物理學家的科學思想、言行、科研成果等，挖掘出所蘊涵的科學智慧！