物理学史教育的意义

新课程背景下加强高中物理历史教育的意义作者：侯文立(山西省晋中市高中物理三班)评论/意见数量：0/35出版日期：2008-07-15 13:445:44高中物理课程标准明确规定，高中物理教学旨在进一步提高学生的科学素养，从知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三个方面培养学生，使学生能够学习高中物理。高中物理课程标准明确指出，高中物理教学的目的是进一步提高学生的科学素养，从知识和技能、过程和方法、情感态度和价值观三个方面培养学生，使学生通过高中物理学习逐步发展科学方法、科学态度、科学思维习惯和科学世界观，引导学生了解科学技术的区别，科学技术对社会的影响， 和技术对环境的影响，强调理解和理解科学的本质，科学与人文的关系，培养学生的社会责任感。可见，高中物理教学应使学生经历科学探究的过程，了解物理学的研究方法，了解物理学的发展历史，从物理学的发展过程中理解科学事业的本质特征，认识物理学对经济社会发展的贡献，深刻理解物理学与人类生存的关系以及科学发展对人类精神世界的影响，逐步形成科学态度和科学精神。物理学史体现了人类探索和逐渐理解物理世界的现象、特征、规律和本质的过程。它加强了高中物理的物理学史教育，展示了物理学家探索历史上物理世界奥秘的艰辛历程，用喜悦、困惑、惊喜和哲理感染学生，将物理知识的逻辑发展与物理知识的历史发展有机结合起来。物理教学过程被设计为一个“固化的文化激活”的过程，它将文化交流和学习转化为历史创造者和今天的文化学习者之间的对话，使学生能够理解物理学家所了解的世界，建立物理学的历史意识，并在获得物理知识的同时提高学生的科学素养。阅读历史使人明智。英国哲学家培根在400多年前提出了一句名言“知识就是力量”。现代自然科学一步一步向世界展示了这句名言的真理。这位哲学家还提出了一句关于知识的名言：“读史使人明智。”对于现在的高中生来说，他们已经吸收了科学知识，知道科学在学校教育中是有用的，但是他们没有吸收科学思想和科学精神。在学习科学知识的同时，他们可能不再对周围的科学感到惊讶甚至漠不关心。然而，就在此时，如果能引导学生回顾科学史，因为读史使人明智，理解科学史可能使科学时代的学生在学习和接受科学知识的同时接受科学思想和精神，从而变得深思熟虑和有远见。学生们经常从一些科学家的小故事中开始理解科学的历史，比如阿基米德发现了洗澡盘中的浮力定律。牛顿发现了苹果落地时的万有引力。瓦特在发现水壶的盖子被开水弄歪后发明了蒸汽机。奥斯特在课堂实验中意外移动了一个小磁针，发现了电流的磁效应.这种科学传奇的确让孩子们向往科学的神奇世界，但对高中生来说却未必有多大帮助。相反，这也不利于对科学理论的透彻理解，因为这些传说强调科学发现的简单性、偶然性和机遇性，而学生们忽视了科学发现的真实历史条件和科学工作的极端艰辛。物理学史可以告诉学生物理思想的逻辑和历史过程，让学生了解物理本身。只有理解物理学家在探索物理世界时所具有的科学思想、科学素质和科学精神，并以此对待他们的工作、生活和科学研究，形成科学情感、态度和价值观，我们才能真正理解物理知识。2.理解物理概念的历史起源物理知识主要指物理概念和定律，核心是物理概念。在物理教学中，教师更重视从观察和实验中获得的事实依据，为物理概念的建立提供必要的感性认识。然而，学生仍然会担心一些新概念和新概念的不理解。这时，如果我们能在此基础上增加一些有关物理学发展的相关史实，让学生了解这些物理概念逐渐形成的历史，并将逻辑性与历史性结合起来，将更有利于学生对概念的全面、正确的理解和理解。例如，关于惯性的概念，调查发现，虽然一些学生可以倒着理解，但他们仍然不能掌握它，并利用它来分析和解释生活中与惯性有关的现象和问题。如果我们从概念的历史出发，从亚里士多德的“强迫运动定律”，到伽利略的“理想斜面实验”，到笛卡尔的“惯性原理”，最后到牛顿的“第一运动定律”，在回顾惯性概念的形成过程时，学生头脑中的概念会无意识地发生变化，从而纠正原有思维中的错误。这比直接从现象和概念开始要生动和令人印象深刻得多。另一个例子是关于匀速变化的概念。在教学中，意大利物理学家伽利略对速度变化的研究史可以渗透其中。他认为最简单的速度变化应该是一致的。如何计算匀速变化？伽利略考虑了两种可能性：一种是位移的速度变化是一致的，即“任何相同位移的速度增量是相同的”，加速度A= V/ S描述速度变化的速度；另一个是速度的变化随时间是一致的，即“速度的增量在任何相等的时间内都是相同的”，它描述了速度变化的加速度a=v/t。他立即发现第一个假设是错误的：假设物体在下落第一段距离后获得了一定的速度，那么当下落距离加倍时，速度也应该加倍。如果是这样的话，一个物体通过两个距离的时间和它通过一个距离的时间是一样的。也就是说，似乎没有必要花时间通过第二段距离，这显然是荒谬的。这一介绍显然加深了学生对加速度概念的理解。3.弥补传统物理教学的人文缺陷传统的物理教学注重传授具体的科学知识，强调向学生传授越来越多的具体知识。教学的大部分精力集中在培养学生的技能上，科学知识应该是静态的、教条的和工具性的。所谓“教条式的上课规则、课后规则、家庭使用规则和考试规则”是这种教育的真实写照。然而，高中新课程改革在理念上发生了很大的变化，例如，从关注方方面面到增加知识，再到更加注重学生探究能力的培养，再到更加注重人文因素的渗透和反思。在学习中注意激发学生的情感；强调质量，努力改变学科标准，强调从生活到物理，从物理到社会。物理学是以自然物质的运动和变化规律为研究对象的自然科学。它在培养人的人文精神方面有很好的优势。正如美国物理学家和物理教育家拉比所认为的：“只有通过整合科学和人类，我们才能期望达到与我们的时代和我们这一代相称的智慧的顶峰。”高中物理教育中人文思想和色彩的渗透成为科学家和科学史之间的桥梁。科学发展史是科学家奋斗的完整历史。通过学习，学生可以像居里夫人一样理解祖国的感情。认识到科学家和其他人之间合作的重要性；熟悉定量、定性、审美等思维方式；形成独立思考、分析和解决问题的能力；在科学研究中实现兴趣和意志的品质是非常重要的.这些对于受教育者发展、归纳和形成自己的“模式”都是非常重要的。同时，他们可以学习科学知识，并在历史和客观上进行创新。对现有知识的历史调查可以将发现的本质置于一个更真实的背景中，从而使学生能够得到许多超越定律和公式的启示。“由于物理学史为科学和技术引入了人文视角，我们不仅仅关注科学本身的具体知识，而是把它放在更大的社会和文化背景中来研究科学和技术的相互作用和影响。这些关键点的引入使我们对科学的性质、功能、性质和方法、对社会的影响、哲学意义以及科学技术与社会的关系有了更深刻的理解。4.增强学生的怀疑精神和批判精神物理学发展的历史向我们展示了这样一个真理：有条件的和怀疑的思维，即试图根据发展、变化和联系的思想来判断和检验所有科学假设和科学理论，而不是迷信权威，是科学不断发展的动力。然而，在实际的物理教学中，面对新的概念、新的术语、新的公式和新的规律，学生们逐渐形成了这就是真理的观念，学会并记住它。随着时间的推移，历史和进化的科学理论被神圣化和教条化了。学生不知道这个理论从何而来，为什么会这样。这种以灌输为目的的教学无意识地剥夺了学生的怀疑和批判精神，使大多数学生对科学家和科学理论永远怀有一种崇敬之情。这种情绪抑制了学生发现和提出问题的热情，从而抑制了学生的科学精神和创新能力。在物理学的发展过程中，有许多历史事实向我们表明，物理学家的批判精神是物理学发展的动力。例如，伽利略对亚里士多德的怀疑和批判推翻了错误的落体定律和强迫运动定律，获得了惯性定律，为牛顿力学的建立奠定了理论基础。爱因斯坦放弃了牛顿对空间和时间的绝对观点，提出了相对论。普朗克否定了能量是连续的传统观点，提出了量子理论.在物理教学中渗透这些物理学批判性发展的精彩例子，可以帮助学生形成独立思考的习惯，提高他们提出科学问题的智力和才智，让他们的思想沉浸在好奇心中，永远不要挡住怀疑的眼睛。在物理教学中渗透物理学史教育还可以使学生深刻理解物理理论的发展变化过程，体验科学理论不是一成不变的，而是不断发展和演变的。任何物理理论都不能被认为是最终的和完美的，因为它的内容的有限性总是与可以观察到的无限多样性相反，并且人们在一定条件下对物理的理解只能是近似的和相对的。这种辩证唯物主义真理观的自觉教育，可以澄清学生对物理知识的绝对和僵化的理解，防止学生无限制地机械地应用物理定律和公式解决问题。5.培养学生的科研方法物理学的思想和方法是在物理学的发展和物理学家长期的科学实践中逐渐探索、积累、形成和发展起来的。它们是人类智慧的结晶。它已经渗透到许多学科的研究中，成为现代科学研究和问题处理的重要思想和方法。理解和掌握这些思想和方法对学生将来从事任何研究和工作以及解决和处理各种问题都非常有用。这是终身受益。物理方法包括科学抽象和逻辑思维方法，如分析与综合、归纳与演绎等。与物理原理相关的基本方法，如应力分析、统计平均、能量守恒等。物理研究的常用方法包括观察和实验、物理模型、理想实验、物理类比、物理假设等。物理教育史应渗透到物理教学中，物理知识教学应与物理学史相结合。在演示物理学家探索物理知识的过程中，学生可以理解物理的研究方法。例如，伽利略通过逻辑推理和实验方法发现了自由落体定律，并通过理想斜面实验方法获得了惯性定律。牛顿用实验观察和归纳法研究光的色散，用数学方法和综合方法得出万有引力定律和力学三定律。库仑定律和欧姆定律是通过类比得到的。爱因斯坦用直觉思维和理想的实验方法创造了相对论等等。通过展示物理学家们揭示自然的奥秘和他们艰难的探索过程，学生们可以感受到科学发现的震撼和兴奋，他们用有效的方法一步一步揭开了真理的面纱，并从参与意识中获得科学方法论思想的启迪和升华。6.全面理解科学探究的本质物理发现的历史也是物理探究的历史。物理学史上的探究过程充满了难度和创造性，渗透着科学精神，渗透着科学思想和方法。它启发我们在物理教学中突出探究的重要理念，在教学过程中渗透物理学史，让学生了解探究过程的曲折和乐趣，从而提高学生对科学探究的能力和理解。理解科学的本质特征，培养他们的科学素养，这种对自然的理性态度可以鼓励人们积极探索自然。从过程的意义来看，科学的本质是探索，不断追求真理，纠正错误，不断创新。在物理教学中，要改变“重科学结论，轻探究过程”的模式，提倡以学生的探究活动为主线的探究学习，使学生认识到科学知识必须依靠探究，才能像科学家进行科学探究一样学习科学，理解科学探究的真谛。英国学者伯纳德(Bernard)指出：“如果一个学生不能以某种方式亲自参与科学发现的过程，他肯定无法完全理解现有科学知识的全貌。”学生和科学家的探究思维本质上是一样的。学生在科学学习中的探究和科学家在自然界中的科学探究具有相似的特征。他们都必须经历问题、假设或推测、证据收集、解释、评估、沟通和提升。“科学家在寻求知识，而学生的探究在寻求知识。“由于学生所拥有的知识有限，研究性学习所产生的新知识可能只为学生自己，而在学习中收集经验数据的过程可以获得并更多地利用他人的帮助，从而使学生能够理解物理学史中典型的探究实例，这有助于他们学习学习和做研究的方法，从而在形成探究习惯的同时获得探究的思维工具。7.正确理解物理学家的形象物理学是一门讨论物质结构和运动基本规律的学科。因此，物理教学往往注重科学的物理属性，而忽视科学的人性，这意味着物理教学只能看到事物而不能看到人。这种教育忽视了科学家的正确形象，将导致学生不再关心社会、他人、道德和艺术，而愿意做一个对世界漠不关心、对人类漠不关心、缺乏同情心的人，只做一个狭隘领域的技术工人。事实上，真正的科学家不仅增加了人类对自然的了解，还传播了独立思考和有条不紊怀疑的科学精神。他们还传播合作、友爱和宽容的精神，这在人类生活中非常宝贵。他们是最人道的。因此，物理教学应该让学生与物理学家零距离接触，进入物理学家的精神世界，让学生理解科学精神。科学家的光辉言行、高尚品格和丰富人格将对学生产生深远影响。科学发展史是科学家奋斗的完整历史