略谈物理学史对学生的教育意义
物理学是人类社会实践的产物,它的每一个基本概念、定律和理论都有其萌芽、形成和发展的曲折历程。在现行教材中虽然有“sts”等教学辅助材料,但物理学家们曲折、顽强和激动人心的创造过程常被严密的理论、精美的逻辑体系的面纱遮盖起来,学生只能通过一些定律和公式前所冠科学家的名字,模糊地猜测到一点历史的端倪,使得学生认为科学研究和科学创造难以企及,并使学生对概念
和定律的透彻理解增加了难度。为提升物理教学的趣味性和启发性、发展学生的科学思维和培养学生的创造力,须把物理学史的内容更多地引入课堂,使学生在历史的考证中得到教育和启迪。
一、物理学史可以培养学生的创新意识
公元1582年,年轻的伽利略在教堂里看见一个大吊灯因风吹而摆动不止,这种司空见惯的现象却突然引起了他的深深思索。因为他注意到:灯的来回摆动所需要的时间是一样的。他将灯的摆动与自己的脉搏跳动作了比较,发现摆动的周期与振幅无关,也就是常说
的等时性。发现这一规律后,他很快就考虑应用它。在以后的很多实验中,他都利用摆的等时性来测量时间和运动,并发明了一种脉
搏计,用来测定病人的脉搏跳动情况。在他晚年的时候,还苦心设计单摆时钟。在伽利略去世不久,另一位科学家根据他的理论制造出了带钟摆的时钟。从此,人类用沙漏、水漏、日晷计时的时代告别了。现代社会是高节奏高效率的社会,随着科技的发展,各式各样的电子钟、石英钟、原子钟不断被发明。当我们拥有精确计时的时候,
不应该忘记为此作出巨大贡献的伽利略以及他在比萨教堂开始的创新意识、创新思维和作出的创造性的劳动。
由伽利略的事迹和计时器的变革可以看出,事事有学问,时时有学问;事事能创新,时时能创新。因此创新意识是要注重培养的。创新的目的在于为人类服务,远大崇高的理想为创新提供了行动指南。所以,丰富深刻的物理学史是取之不尽的宝藏,是活生生的教科书,要充分挖掘用来培养学生的创新意识。
二、物理学史可以提高学生的学习兴趣
上课时,“遇到”某位科学家,教师可以择其要绩讲述。如:在讲“光的本性”时,简单介绍十七世纪以牛顿为首的“微粒说”和惠更斯的“波动说”。这两种学说在当时进行了激烈的论战,当时参战的还有著名的笛卡尔、格里马尔和胡克等。这一场战争打破历来光学研究沉闷的局面,把光学引上了发展的光明大道。考虑到牛顿在学术界的权威,“微粒说”曾占优势。终于在一百多年之后,实验让双方的手握到一块,原来光具有波粒二象性。
另外,许多物理定律的由来,是科学家们仔细观察自然现象、冥想苦思而创生的。牛顿由苹果落地,结合大量天文数据分析,得出了万有引力定律;爱因斯坦夜观天象,进行了大量的“理想实验”,才提出了“狭义相对论”……通过这些介绍,让学生体会到成功不是一蹴而就的,而是要付出艰辛的劳动才能获得。在讲述这些物理学史的时候,常常能调节课堂气氛,强化学生对有关知识的记忆,从而更好地激发他们的学习兴趣。
三、物理学史可以培养学生的学习品质
在物理学习过程中,学生往往会出现一些不良习惯。如:观察不仔细、计算错误;对概念的判断、推理理想化等。针对这些情况可以适当地讲述历史故事,以培养他们严谨的学风和良好的学习品质。1844年,焦耳通过水压毛细管实验,测出热功当量值;1847年又通过重物带动液体中的浆产生摩擦热的实验测出热功当量值,而且都与现在的公认值很接近。但他还是不满足,不断改进实验方法,又连续干了30年,前后做了400多次实验,最终确定了热功当量值。此值的得来,是科学家孜孜不倦、艰苦探索的结果。仅此,难道不能给那些粗心大意、马虎了事的学生以深刻的教益吗?
总之,课内外的一些物理学史知识,不仅可以使学生们领略到物理学发展的轮廓、科学家们艰辛的探索历程,而且可以激发他们创新的意识,提高学习的兴趣,培养严谨的学习态度和科学的思维方法,进而进一步提高学生的创造力。
作者单位:江苏南通市通州区石港中学
