高中物理新課程中加強物理學史教育的意義
❶ 如何挖掘物理學史的教育功能
物理字史的教字來是物理教字的一源瑣重螢內容,本文通過列舉一些物理學史上的實例.揭示了物理學史在物理教學中的教育功能。這些對於激發學生學習的積極性.培 養學生的科學素養.提高學生的創新能力.幫助學生掌握科學的學習和探究方法。形成樸素的唯物觀和方法論.提高教學質量.具有重要的意義.
❷ 怎樣應用物理學史進行科學方法教育
現代物理教育觀認為,知識是學生發展的載體,在教育教學過程中,最重要的不是學生學到了多少知識,而是對科學的親近感,是掌握探索客觀世界、進行科學研究的基本方法。物理學科的教學,應該把科學知識的傳授和自然科學一般研究方法的訓練很好地結合起來。
在中學物理教學中涉及到的自然科學的一般研究方法,主要有觀察、實驗、抽象、理想化、比較、類比、假說、模型、數學方法等等。在物理課堂教學中,充分利用物理學史對學生進行自然科學的一般方法的訓練是一個重要的途徑。現舉兩例加以說明。
一、利用物理教材中介紹的典型實驗進行方法教育
物理學史上不少著名的實驗,如庫侖扭稱實驗、盧瑟福-粒子散射實驗、查德威克發現中子的實驗等,限於設備,目前一般中學不能演示,但在教材里還是寫上了。教材這樣做,除了考慮到它們是重要規律,理論基礎,並且有助於發展思維,還考慮到可以使學生從這些具體實例中領會物理實驗的一般方法。例如,每個實驗都包括提出實驗任務,確定實驗方法並研究如何實現,對得到的實驗資料進行邏輯加工得出結論等階段;實驗的每個階段都跟理論緊密交織著,都要用已有的理論來指導;科學儀器能幫助人們克服感覺器官的局限,使感性認識更加客觀、精細、准確,因而科學儀器的設計,使用對實驗的成功起重要(有時甚至是決定性的)作用。
在課堂教學中,我們就要充分認識到這些著名實驗的方法教育功能,要捨得化一些時間和功夫向學生介紹這些實驗以及與這些實驗相關的歷史背景,使學生能從物理學史中得到震撼,感受物理學實驗方法的魅力。
例如,庫侖扭秤實驗的教學,課本上只是簡單地向學生展示了該實驗的裝置,並做了簡要的介紹,這一實驗背後的許多知識學生是無從知道的。早在庫侖進行扭秤實驗的三十年前(即1755年),富蘭克林就發現在帶電的金屬空腔中懸吊一個帶電的小球時,帶電小球不受力的現象,為了解釋這一現象,他請別人幫著分析和演算,首先得出了電荷之間的相互作用力與電荷之間的距離平方成反比的假說。這個假說是否正確?是否應寫成F∝1/r(2+δ)的形式?為了驗證這一關系,1769年,羅賓遜採用直接測量的方法對兩個點電荷之間的作用力進行了測定,發現當兩個電荷帶同種電荷時,測出的δ值大於零,當兩個電荷帶異種電荷時,測出的δ值小於零,δ值的數值約為0.06左右,因此他推測δ的值應為零。1785年,庫侖通過扭秤實驗,做出δ≤4×10-2。在此之前的1772年,卡文迪許採用測電荷的方法,給兩個同心且相連的金屬球充電,達到一定的電壓後,斷開兩球之間的連線,將一個球移到無限遠處放電,通過測量另一個球的帶電量來驗證平方反比定律。他做出的結果是δ≤2×10-2。1864年,麥克斯韋改進卡文迪許的方法,通過測帶電球的電位的方法,一下子將δ的測量值提高到δ≤5×10-5的量級。從此之後,關於δ值的測定都是由麥克斯韋的實驗出發,加以改造,來提高測量的精度。目前最精確的測量是由三個物理學家在1980年完成的,測得δ≤10-19。
為什麼要進行如此長達二百多年的測量?為什麼達到10-19的數量級後還不肯罷休?那是因為所有的電磁學的規律都是由平方反比規律為前提建立起來的,在近代物理中也有很大的關系,包括光子的靜止質量是否為零。盡管目前的測量說明電荷之間的相互作用十分趨近平方反比規律,在平時的物理學習中完全可以這樣使用該規律,但從科學的角度看,我們離平方反比定律還有一定的距離,甚至可能就是因為這一點距離,導致物理理論的重大影響。當我們在課堂教學中向學生介紹這些物理學家一步步的實驗設計以及其中包含的豐富的科學研究的方法時,當我們向學生介紹為什麼科學家要千方百計地進行δ值的精確測定時,學生必定會產生心靈上的震撼,這是簡單的說教和照本宣科所產生的效果不能比擬的,科學品德教育也有機地滲透在物理學史的學習之中。
二、利用物理學史揭示典型的物理方法
例如唯象的方法、模型的方法,是物理學研究的重要方法之一,特別是研究物質結構類的課題時,常用此法。在學習原子結構的知識時,就要充分研究歷史原子結構的發現歷史,並通過教學使學生能通過對學史的學習體會物理學的典型方法。其中主要的物理史料有:
1897年,發現電子之後,英國的J·J·湯姆遜就認為電子應該是原子的一部分。
1901年,法國的皮蘭在一次講演中,曾提到過「原子的結構有可能具有行星式結構」,這是一種直覺的猜測,所以也沒有引起人們的注意。
1903年,湯姆遜提出了「均勻模型」,也稱「葡萄乾麵包模型」。這一設想認為正電是一個均勻球體,而電子則均勻地分布在正電球體中。
1904年,日本的長岡半太郎認為電子是個實體,帶正電的物體也是個實體,兩者應該分開,受麥克斯韋的論文《論土星環的穩定性》的影響,提出具有土星式結構的假說。
1909年,盧瑟福的兩位助手蓋革和馬斯登,在盧瑟福的指導下,做了a粒子散射實驗,發現了一個重要的現象,就是大角度散射,有的a粒子的散射角可超過90度。實驗結果,發現8000個a粒子中只有一個粒子發生大角度散射。這個結果用以前的唯象模型都無法解釋。蓋革與馬斯登為此請教了導師盧瑟福,盧瑟福立即意識到,要解釋這一大角度散射的結果,只有正電集中在一個很小的范圍內,由於庫侖靜電斥力,才能使a粒子產生大角度散射。於是在1911年,盧瑟福提出了「原子的有核模型」,認為正電集中在核里,電子繞核運動。
1913年,蓋革與馬斯登通過實驗證明了盧瑟福提出的模型是對的。
從上面這一非常簡要的回顧中,可以清楚地看出,當研究物質結構類課題時,模型方法是個很重要的方法,它往往很直觀,可以讓人們想像出來。在應用模型方法時,一開始往往都是唯象的,根據某一個或某些現象,憑研究者的直覺、想像,有時還採用類比的方法,藉助於其他學科其他分支學科中對某些問題的結論或圖象,描繪出作者想要給出的圖象、模型,用數學來處理有關問題,能解釋一些現象,並能做出預言,那麼這一假說就走上唯理的道路,使之上升為理論。
物理學史在物理教學中有著十分重要的作用,即使在學生基本的科學研究的方法的培養方面,其作用也遠不止以上兩點。
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論文摘要和關鍵詞。
2、論文摘要應闡述學位論文的主要觀點。說明本論文的目的、研究方法、成果和結論。盡可能保留原論文的基本信息,突出論文的創造性成果和新見解。而不應是各章節標題的簡單羅列。摘要以200字左右為宜。關鍵詞是能反映論文主旨最關鍵的詞句,一般3-5個。
3、目錄。既是論文的提綱,也是論文組成部分的小標題,應標注相應頁碼。
4、引言(或序言)。內容應包括本研究領域的國內外現狀,本論文所要解決的問題及這項研究工作在經濟建設、科技進步和社會發展等方面的理論意義與實用價值。
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6、結論。論文結論要求明確、精煉、完整,應闡明自己的創造性成果或新見解,以及在本領域的意義。
7、參考文獻和注釋。按論文中所引用文獻或注釋編號的順序列在論文正文之後,參考文獻之前。圖表或數據必須註明來源和出處。
❹ 物理學史在通識教育中的作用
在通識教育中有目的的滲透物理學史是完全必要的,也是切實可行回的,物理學史的教育答可以激發青年學生學習科學知識的熱情;可以促使學生領悟科學的思維和科學的研究方法的重要性,可以有利於培養學生的創新意識和創新能力,可以感染學生,使他們從小具有追求真理、永不退縮為科學獻身的精神。
❺ 如何搞好高中物理教學中的物理學史教育
物理學史是研究物理學發生、發展的歷史,是介紹物理學概念、定理、定律等發展與變革,以及人類對自然界各種物理現象的認識史。它不僅記述了物理實驗與理論的發展過程,而且記述了物理學家的活動。
根據《課標》編寫的各種版本的高中物理課本,都不同程度地在內容上增加了很多歷史知識,主要呈現在「科學足跡」、「科學漫步」、「STS」等欄目中。
一、掌握物理學史的教學方法
(一)滲透法:所謂滲透法就是把與物理課程相關的物理學史知識恰當地穿插在物理課堂中來逐步開展物理學史教育的方法。
滲透法可以緩解學習者的學習疲勞,激發物理學習的熱情,可以使學生在心理上和情感上接近科學,增加物理學對學生的親和力,開拓學生的視野,使學生更具有洞察力;還可以使他們以一種移情的方式設身處地體驗以往科學家的探究過程,促使他們主動學習和建構知識,並形成嚴謹的科學態度。
例如在探究產生感應電流的條件時,先提出問題「電流能產生磁場,那麼磁場能否產生電流呢?若能產生,條件是什麼?」接著介紹歷史上安培、科拉頓、法拉第等科學家相繼提出的利用磁生電的方法。在歷史材料基礎上,讓學生討論、提出幾種產生感應電流的猜想:①將導線放在磁場中就能在導線中產生電流;②導體在磁場中運動能在導線中產生電流;③磁體運動,導體不動能在導線中產生電流;④導體和磁體都不動讓穿過閉合電路磁場發生變化能在導線中產生電流。然後全班學生進行分組進行實驗,根據事實得出結論:穿過閉合電路的磁通量發生變化,閉合電路中就有電流產生。還可以插入科拉頓在這方面的研究軼事:「科拉頓在法拉第發現之前,曾做過這樣的實驗,他把一個螺線管與電流計相連接,為了避免實驗時磁鐵對電流計指針的影響,他將電流計放在另一個房間。實驗時,他將磁鐵插入或抽出線圈以後,再跑到另一個房間去觀察電流計指針的變化,結果當然什麼也看不到了。」再讓學生思考科拉頓沒有成功的原因在什麼地方,「科拉頓的方法暴露出他實驗設計的不夠嚴密,如果當時他能安排一名助手在另一房間觀察電流計,那麼他將最先在這一領域取得突破。這一事例從反面告訴我們思考問題和設計實驗必修要科學周密,不能有任何疏忽。」適時、適當、適度地的進行課堂滲透是一種有效的進行物理學史教育的主要途徑。
(二)准歷史法:所謂「准歷史法」,就是在忠於歷史事實的情況下,按照歷史發展的順序將與教學內容相關的物理學史料進行組織後貫穿在教學過程中來達到一定教學目的教學方法。
1. 將物理學理論(教學內容)的歷史發展過程按問題起源—提出的工作假設—思辨以得出推論—實驗或思想實驗對推論進行檢驗—假設的修正及結論的推廣進行整理,以形成教學內容的「准歷史」過程。
2. 將學生對物理知識(教學內容)的一般認知過程,即對物理現象的觀察-提出問題-假設或猜測-實驗探索-結論及對認知過程的反思,整合到已組織形成的教學內容的「准歷史」過程中,形成具體的教學過程。例如,在學習牛頓第一定律時,先向學生提出問題:「根據生活中經驗,有力作用在物體上,物體才運動,沒有力的作用,物體就靜止,這種說法正確嗎?」然後讓學生討論形成自己的觀點(假設),再向學生闡述歷史人物對這個問題的思考,即亞里士多德及同時代的人也都有「物體受力而運動,不受力則停止」的認識。接下來,向學生闡明三百年前的物理學家伽利略認為這種認識是錯誤的,再向學生展現伽利略為推翻這一論斷而如何質疑、如何進行實驗驗證的?最後慢慢讓全班的立場都站到正確的或更具優勢的認識上,使學生經歷從錯誤到如何突破、再到正確認識的過程。再例如,在學習萬有引力定律時,可以按照教材展現的人類對行星運動規律的認識的過程,先提出是什麼原因使行星圍繞太陽運動的問題,然後引導學生追尋牛頓的足跡,重演歷史過程,動手和動腦,經歷「發現」萬有引力定律的過程,讓他們在萬有引力的簡潔公式中看到了宇宙的統一與和諧。
二、重視物理學史課程資源的開發和利用
讓學生真搜集整理物理科學發展資料,自主地了解物理發展的歷史,
可以定期舉辦物理學史講座,以靈活自主的選擇在自習課的時間,在教室里或者以開主題班會的形式進行。在講座過程中可以採用多媒體設施,播放一些科教系列片
三、提高教師物理學史教育的素養
教師只有對物理學史的內容有全面、深入的了解,才能對其作出合理取捨,設計出符合中學生思維和認識水平的教學方案,
教師還要特別關注物理學研究進程中出現的各種概念、學說、規律是怎樣建立的、怎樣形成的。
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物理學史作為闡述物理學發展歷程的學科,蘊涵著豐富的素質教育資源。正如我國著名物理學家錢三強曾經說過的:「物理學發展史是一塊蘊藏著巨大精神財富的寶地,這塊寶地值得我們去開墾,這些精神財富值得我們去發掘。如果我們都能重視這塊寶地,把寶貴的精神財富發掘出來,從中吸取營養,獲得效益,我相信對我國的教育事業和人才培養都會大有益處的。」如今,隨著物理學史知識和教學普及工作的深入發展,物理學史的教育功能已越來越受到國內外教育工作者的關注,將物理學史引入物理教學中也成為物理教育改革的重要舉措之一。但與此同時,物理學史教學也存在不少的困難和問題,在實踐層面上探索物理學史融入物理教學的行之有效的途徑仍是一個亟待解決的問題。
一、物理學史和物理教育融合的客觀依據
(一)傳統課程的弊端
現代認知理論認為,知識是價值負載的(value-laden)。施瓦布(J.J.Schwab)曾寫道:「任何給定時期的科學知識都並非建立在一切事實的基礎之上,而是建立在經過選擇的事實的基礎之上——而這種選擇是建立在探究的概念原則的基礎之上的。」因此,「科學知識的教學要跟產生該知識的研究過程聯系起來。」傳統的物理教學往往過於強調學科體系,過於專注於專業知識的系統傳授,不注重知識由此獲得的探究過程。這種課程嚴重阻礙了學生對學科實質結構的理解,更背離了科學教育面向真實科學的初衷。
物理學史集中體現了人類探索和逐步認識物理世界的現象、規律和本質的歷程。任何一個具體的物理知識或理論體系都是在眾多研究成果的基礎上建立起來的,常常需要科學研究者們幾十年甚至上百年的努力才能邁出有意義的一步。因此,物理學的發展史包含著豐富的認識論和方法論因素,以及物理思想和物理觀念深刻的變革。同時,物理學的發展過程還包含著豐富的情感體驗,體現著認識過程中理論與實踐、繼承與突破、理性與非理性的辯證統一,具有豐富的「教書育人」的教育因素。通過物理學史教學,讓學生不僅可以學到具體的科學知識,而且可以學到「科學的方法」,開拓學生的視野,使學生能更准確地理解科學概念,更好地理解科學的發展,更全面地認識到科學的整體性。從這個角度上看,物理學史應成為物理教學中不可缺少的組成部分。
(二)物理學史融入物理教學符合學生的認知規律
建構主義認為,學習是主體對知識主動建構的過程,學生是認知信息的加工者、認知結構的建構者,而不是外部刺激的被動接受者和知識的灌輸對象。教育重演論(Recapitulation theory of ecation)中也指出:「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。」教師是學生自主建構的幫助者、促進者和引導者,教師的主要作用是為學生的探索提供橋梁和階梯,誘導學生自己去分析問題、探究問題並獲取知識。
物理教師安排教學活動要從學生已有的認知結構出發,教學過程要力圖適應這一要求。物理學的發展規律與人的認知規律具有一致性,因而物理學史可以為教師把握好學生的認知規律提供很好的借鑒作用。「教學中的難點常常是科學發展史上難以攻克的科學難題;教學中的重點,也正是科學發展史上關鍵性的突破和物理學大師們偉大貢獻的精華之點。」物理教學從物理學史的角度入手,可以把文化的傳授和學習轉化成歷史上文化創造者與今天文化學習者之間的對話,讓學生在相應的文化背景中「身臨其境」,從而構建合理的知識體系,主動學習和建構知識。
二、促進物理學史和物理教學融合的教學原則
(一)適度的原則
物理教學的主要任務是使學生系統地掌握物理學知識,發展智力,培養能力,提高品德修養。物理學史引入教學是由於物理學史具有豐富的教育功能,引入時必須圍繞物理教學任務展開。目前的物理教材大多是按照邏輯體系編排的,側重於物理理論的知識結構;物理學史則主要是按照歷史發展的順序編排的,二者有一定區別。我們要把歷史的發展過程融入教學中,但不能用對物理學史的學習來代替對物理學本身理論的學習,不能在物理課堂上誇誇其談,舍本求末,走入本末倒置的歧途。物理學史引入教學一定要堅持適度的原則,這樣才能有效地發揮它的教育功能。
(二)貼近的原則
引入史料是為了更好地使學生理解物理知識,教學中要從學生的學習基礎出發,引入的史料必須深入淺出,盡量不含學生尚未掌握的概念和原理。將一些物理學史中學生無法理解的、深奧的推理過程灌輸給學生。這不僅起不到好的效果,反而會加重學生的學習負擔,無法真正發揮物理學史的教育功能。
(三)充分的原則
引入史料時不應只是僅僅把它作為活躍課堂氣氛的「糖衣」,將知識簡單地「故事化」「庸俗化」處理,這是對物理學史不負責任、沒有意義地濫用。一定要清楚引入的目標,有針對性地展開闡述,充分利用好引入的知識。
(四)靈活的原則
將物理學史引入教學中形式要靈活。靈活不僅包括引入的內容,也包括引入的時機和方式等。既可系統引入,也可分散引入;既可以在課堂上引入,也可以讓學生在課外查找資料;既可以圍繞知識點進行演繹,也可以針對知識面進行總結。總之,只有在有限的時間內做到重點突出、點面結合、詳略得當,才能達到最佳的效果。
(五)延伸的原則
在教學中引入史料時不應單純追求服務於課堂教學的某一知識點或面,而要將課堂上引入的史料作為一個切入點,營造一種「意味無窮」的教學心理境界,使學生帶著更多、更新的內容興趣盎然地進入新一輪的探索,把問題帶到課外,有利於學生養成「終身學習」的好習慣。
三、物理學史融入物理教學的具體方法
(一)利用物理學史引入新課,激發學生興趣
「興趣是最好的老師」,引入物理學史可以增強學生的學習興趣。上新課之前,可根據教學內容搜集有關史料作為預習材料,以圖文並茂、形象生動的表現手法展示給學生。在課堂上應盡快地把學生學習的積極性調動起來,吸引學生的注意力,形成探究的願望,潛移默化地使其學習動力得到加強。
(二)初學階段教學中穿插史料,幫助學生理解物理知識
學生學習新知識時引入的重點應放在幫助學生理解規律、降低學習難度上。可採取「演繹—對比」的方式將物理學史內容引入到理論的講解中來,即適時地從概念、規律中引出假說,然後演繹其發展體系,將歷史融匯到概念、思想或理論的提出和發展中,通過對各種假說異同的分析和比較,幫助學生理解規律。例如,在學習牛頓運動定律時,學生雖然在中學里學過也用過,但由於他們在中學里要應付考試,學習的重點一般都在做習題上,教學中一定要將學生的注意力吸引到理論本身上來。例如,可從慣性定律出發,引出其建立的曲折過程。從亞里士多德的「推動論」到中世紀時布里丹、阿爾伯特、奧里斯姆等人的「沖力理論」,到伽利略類似慣性原理的說法,到笛卡爾的慣性定律,再到牛頓將慣性定律以第一原理的形式正式確立下來。並在其間穿插介紹各種假說提出的歷史背景、存在的困難、新舊理論之間的矛盾等,通過比較它們之間的異同,可以幫助學生理解三大定律的內涵以及其作為力學體系基礎的重要作用,這樣客觀上可以起到幫助學生理解物理規律、減輕學習難度的作用。
(三)理解加深階段深化史料,抓住關鍵環節重點剖析
此時學生頭腦中對內容已有一定認識和理解,因此,重點可放在加強科學思維、方法教育方面。即對隱含在物理知識中的科學方法進行點撥、滲透,充分發揮物理學研究過程動態知識體系的價值。以畢奧—薩伐爾定律為例。18世紀牛頓力學的知識基礎使得人們開始猜測電力和磁力是否也像萬有引力一樣遵守平方反比定律。在磁力研究方面,英國科學家米切爾明確提出了「磁力按磁極距離的平方的增加而減少」的觀點。之後,畢奧和薩伐爾通過長直電流對磁極作用的實驗,得出電流對磁極的作用力與磁極到長直電流導線的垂直距離成反比的結果,後在法國數學家拉普拉斯的幫助下,通過數學運算,分析得出了電流元激發磁場的准確公式,即畢奧—薩伐爾定律。以上研究過程中恰當的類比、巧妙設計的實驗、適時引入的數學工具對規律的建立無不起著至關重要的作用。
(四)知識升華階段補充材料,啟發學生
此時重點應放在物理原理、思想和其在知識、哲學、世界觀等方面的應用上。一段知識的學習結束後,可以以歷史為線索,將內容梳理一遍,讓學生對知識體系及其發展史有個整體的認識,帶領學生從經典物理學的概念、思想方法、觀念等逐步過渡到現代物理學,這樣客觀上可以起到促進教學內容現代化的作用。讓學生充分了解到物理學作為自然科學基礎的意義所在,增強學習的興趣和信心;另外,將物理學大師們在探索世界奧秘道路上表現出的懷疑、求實、進取、創新、嚴謹、思辨、自強、愛國等優秀品質和科學素養對學生進行有效的強化和滲透,使學生從中受到熏陶和領悟,引導學生用物理學思想去指導學習、工作和以後的人生,培養創造性人才,這些從某種意義上講比學生學到知識本身更加重要。
比如電磁部分知識講完後,可以以電磁學的發展史為線索將內容概括總結一下。從公元前基本電、磁現象的發現,到1600年吉爾伯特將它們轉變為科學,到1750年米切爾、1785年庫侖分別提出電力、磁力服從平方反比定律將電、磁學帶入定量研究階段,到1800年伏打發明電堆使電學由靜電走向動電,再到1820年奧斯特發現電流的磁效應,打破了電、磁之間的界限。電磁相似性的發現帶動了19世紀二三十年代電磁學突飛猛進的發展。後來,安培對電磁作用力的研究、1831年法拉第發現電磁感應現象進一步證實了電磁現象的統一。到最後1865年麥克斯韋將法拉第的電磁近距作用和安培的電動力學規律結合在一起,概括出描述電磁規律的方程組,建立了電磁場理論,並預測了光的電磁性質,實現了物理學史上第二次大綜合。電磁理論為相對論的建立奠定了堅實的基礎。它為光速不變性提供了理論依據,愛因斯坦也正是在研究麥克斯韋電動力學的不對稱性時發現問題,進而建立狹義相對論的。相對論是現代物理學的基石,對物理學、天文學、哲學等的發展都起到了不可估量的作用。這樣帶領學生回顧之後,整個電磁學內容在學生頭腦中會成為一個脈絡清晰的整體,其間從經典知識到現代物理的過渡在歷史的引導下也顯得非常自然。科學家們工作的價值值得後人景仰,同時,科學家追求真理時表現出的堅忍不拔的意志、百折不回的決心、吃苦耐勞的品格和無所畏懼的獻身精神等也讓人為之贊嘆。這些會潛移默化地影響到他們科學的世界觀和人生觀的建立,使他們終生受益。
(五)充分發揮學生的積極能動作用,鼓勵學生自覺投身物理學史學習,豐富精神生活
物理課堂時間是有限的,教學內容也有一定的局限性。我們可以利用課外時間採取多種形式加強對學生的引導,激發他們的學習熱情。傳統教學中近現代物理知識涉及不多,但其中的革命性成果,如相對論打破了經典力學的時空觀,量子力學打破了可控測量過程的夢想等對於開闊學生思維是極其有益的,可以開設專題講座的形式介紹給學生。另外,開展專題討論活動,如我們在學校2006級計算機系班級中開展了「引入物理學史加強大學生科學素質培養教育」的活動。由教師為學生提供研究題目、參考內容和指導,要求學生撰寫相關的小論文。這樣既培養了學生搜集和整理資料的能力,也在一定程度上提高了他們研究問題的能力。
四、物理學史融入物理教學應特別關注的問題
(一)物理教師應把物理學史素養提高到基本素養高度上來
物理學史中整合了物理學科的知識體系,為教學提供了宏觀、中觀、微觀的背景。通過對物理學史的學習,可以幫助教師發現物理學發生、發展和演化的規律,揭示相應認識論、方法論的變革,並對物理學發展的基本趨勢產生一定的預測。教師只有對物理學有了整體的把握並用歷史的眼光去看待、組織教學內容,才能避免教學中知識的「片段化」。「學史可以明智」,對學生如此,對教師亦是如此。
(二)進一步探索適合二者結合的教學模式
我們現在採取的教學模式相對比較傳統,影響了物理學史教育功能發揮的效率。近年來,西方一些科學教育專家以建構主義為指導思想,倡導將科學史、科學哲學和科學社會學引入科學教育,形成所謂的HPS教育模式,將學生的觀念與科學史中科學家的觀念相互交融,建構科學觀念。為此,必須重構知識體系,將科學史、科學社會等知識引入課堂,從而實事求是地反映人們對自然科學活動和自然科學知識性質的新認識,呈現自然科學知識發展中的矛盾、競爭和斗爭,使學生對自然科學知識與社會的關系能有全面而深刻的認識。我們要借鑒國外這些先進的教育理念,進一步探索適合我國學生具體情況的教學模式。
物理學史應該成為物理教學不可分割的一部分,它可以極為有效地激發學生的學習興趣,使學生更好地掌握知識、發展能力和養成德行。