新课程理念下物理学史的教育价值

时间: 2013-01-12 栏目: 物理论文

  新课程理念下物理学史的教育价值
  
  许文
  
  新课程理念下的三维教学目标的确立是以社会的发展对人才的整体素质要求为根本依据的,以提高全体受教育者的基础教育水平为目的的全面发展教育。它要求受教育者在思想素质、文化科学素质、劳动技术素质、身心素质及健康个性等方面都得到全面发展。物理学史研究了物理学的发生、发展的规律,说明了物理学中的概念、定律和理论体系的产生、形成和发展的辩证思维过程。它蕴藏着丰富的物理素质教育内容,发掘物理学史的教育价值的潜能,可以铸造学生良好的非智力因素心理品质,激发学生的爱国主义热情,形成科学的思想方法,造就不断创新的科学精神,养成严谨认真的科学态度。
  
  一、铸造良好的非智力因素心理品质
  
  新课程理念下的物理教学,注重培养学生的非智力因素,铸造优良的心理品质。学习中良好的非智力因素包括学习动机、学习兴趣、学习方法和克服困难的坚强意志、坚定的信念、良好的情操等。物理教学可利用物理学中有关物理学史的知识来铸造学生良好的非智力因素心理品质,主要体现在以下几个方面:
  
  1.增强学习动机。学习动机可分为长远的间接动机和短近的直接动机。长远的动机与社会意义关联,是社会要求在人们头脑中的反映。教学中我们可以利用物理学家的一些典型事迹,来培养和增强学生学习的长远动机。如法拉第为实现“磁向电的转化”而艰苦探索十余年;焦耳为测定热功当量进行了四百多次实验,历尽二十多年;卡文迪许将自己一身献给科学事业,埋头实验室工作长达五十年之久等事迹。这些事例可以激发学生向这些科学家们学习,增强他们学习的内在动机,为科学的发展和人类社会的进步作出贡献。
  
  2.提高学习兴趣。爱因斯坦说过:“兴趣是打开科学大门的导师。”只有学生对学习产生了浓厚的兴趣,并使兴趣由外部向内部转化,才能产生学习热情和内在动机。但学习兴趣不是天赋的,是可以培养和提高的。我们在教学中应根据青少年的心理特征,善于不失时机地结合具体的学习内容,讲些趣味性的小故事,介绍物理学史中的有关名人和事。如学习“压强”时介绍帕斯卡裂桶实验和马德堡半球实验等,这不仅可以创造轻松愉快的教学环境,找到学习的兴奋点,形成持续的浓厚的学习兴趣,还可活跃学生思维,提高学习效率。
  
  3.造就优良心理品质。作为物理教师,我们可以充分利用物理学史中这方面的大量素材来教育学生,提高他们科学的人生观、价值观、改变他们人生的价值取向,培养他们科学的信念、坚定的意志,铸造他们优良的心理品质。如牛顿在晚年时做过许多光学实验,但他始终认为他做得还不够充分,对光的本质只提出了一些问题和假设,他希望“留给那些认为值得努力去把这个假设应用于解释各种现象的人们自己去思考”,教育学生学习牛顿这种永无止境、不断探索的科学精神;惠更斯对“泊松亮斑”的寻找,一定会激励学生敢于面对挫折,在逆境中奋发向上;伦琴对x射线的发现会启发学生对物理现象的细致观察与思考,领悟科学家们严谨的科学态度;布鲁诺为宣传哥白尼的“日心说”而受火刑,富兰克林冒着生命危险的“费城实验”,会使学生感到坚持真理,探求真理,献身科学的那种执着精神……这些具体生动的事例,一定会对学生起到潜移默化的作用,陶冶学生的情操,美化学生的心灵,促进他们优良的心理品质的同化与顺应。
  
  二、形成科学的研究方法
  
  在物理教学中,我们对学生进行这方面的史学教育,将有助于学生形成科学的思想方法和研究方法,促进知识与方法的正向迁移,优化认知结构,并形成一定的创造思维能力。这是素质教育中最关键、最主要的方面。
  
  物理学的思想方法主要有质疑与释疑、假设与验证、唯象与机理等。物理学的研究方法有观察、实验、抽象、逻辑、想象等。让学生了解物理概念的建立是人们为了认识和研究的需要,对感性材料进行比较、抽象、概括而形成的理性认识。如“磁通量”概念的形成,其中便蕴含了物理学家们的各种思想和研究方法。有创见的科学概念的提出,对物理学的建立和技术的发展有着十分重要的意义。伽利略建立的“加速度”的概念,不仅使人们明确了速度与加速度这两个长期混淆的问题,同时也为动力学理论的建立奠定了基础;爱因斯坦提出的“受激辐射”的概念,导致激光器的问世,使激光技术飞跃发展。物理学中许多规律的发现,一般都经历了这样的过程:问题→观察实验(或假说)→归纳、演绎(或实验验证)→物理规律。如伽利略对“自由落体运动”规律的研究,首先通过落体的佯谬思想进行实验,否定了亚里士多德关于物体越重下落越快的错误结论,然后运用数学工具得出初速为零的匀加速运动的位移s 与时间t 的关系满足“s/t2 = 常量”这个规律,进而用斜槽实验验证物体从光滑斜面由静止下滑符合这个规律,最后将斜槽实验的结果推广到斜槽倾角为90°时这个结论仍成立,得出“自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动”这个结论。如果我们在“自由落体运动”这节内容的教学中,顺着上面的这条思路来研究自由落体运动规律,无疑将会促进学生科学思想和研究方法的形成,同时也会点燃学生的创造性思维火花,提高创造思维能力。
  
  三、培养辩证唯物主义观点
  
  物理学史本身就是一部唯物主义与唯心主义斗争的历史。从它的发展过程来看,人们对组成物理学概念的形成、规律的认识和理论的建立是在生产实践和科学实验中逐渐形成和发展起来的。物理学的发展也是一个继承与突破交互作用的辩证过程,其中蕴含丰富的辩证唯物主义观点。
  
  1.对立统一观点。对立统一是宇宙间万物发展变化过程中所遵循的根本规律,这一规律揭示了事物内部所固有的双方矛盾运动,既对立又统一。如光的本性波粒二象性,实质上体现的是矛盾的统一性。对光的本性的认识过程也就是矛盾的运动过程。
  
  2.主要矛盾与次要矛盾观点。构成一定的物理现象和物理过程的因素往往会很多,其中起主要作用的因素是主要矛盾,起次要作用的因素是次要矛盾。在研究问题时,需要先摒弃无关因素,暂时抛开次要矛盾,集中精力抓主要矛盾。如理想物理模型的建立,万有引力定律的建立等。
  
  3.内因与外因的观点。事物的发展都有着内因与外因,且外因通过内因而起作用。如牛顿第二定律揭示了物体运动快慢的内因与外因;欧姆定律揭示了决定金属或电解液导电时电流大小的内外因。
  
  4.量变与质变观点。事物的发展首先表现为数量的变化,数量的积累,当量积累到一定程度时就会产生一个质的飞跃。如凸透镜成像时的各种情况,全反射现象的发生,光通过小孔直线传播产生小孔成像,如果小孔减小到一定程度时光就会偏离直线传播,发生小孔衍射现象。
  
  5.否定之否定观点。物理学中每一个重要突破都是以积累和继承为前提的,同时又包含着对旧观念和旧理论的批判与扬弃。如人们对光的本性的认识就经历了一个曲折发展,螺旋上升的过程;人们对原子结构的认识,就是几代科学家以前人的研究成果为基础,进行否定之否定,不断地修正和补充的结果,也是集体智慧的结晶,其中包含着敢于否定自我和不断创新的精神。
  
  教学中我们可以结合有关物理学史,向学生渗透辩证唯物主义思想,有助于培养学生辩证唯物主义世界观,学会用辩证唯物主义观点去分析和处理问题,把他们塑造成为一个自觉的辩证唯物主义者,从而达到全面提高学生素质的目的。
  
  物理教师要重视和发掘物理学史的素质教育价值功能,合理地实施物理学史教育。在教学形式上,除了课堂教学中结合具体的学习内容实施物理学史教育外,此外还可以进行物理学史专题讲座,组织学生课外参观、演讲、举办物理学史小刊物和物理学史知识竞赛等多种方式。在教学手段上,可充分利用现代教学媒体如录相、电影、电脑、网络等。对学生进行物理学史教育,可提高学生的整体综合素质,以适应未来社会对高素质人才的挑战。
  
  (作者单位:华中科技大学附属中学)