物理学史在少数民族地区高中物理教学中的作用

赵永才

少数民族地区的教育受区域、经济、师资等各方面的条件限制，对于新课程标准的理解应用尚处于尝试阶段。尤其是本地教师外出交流学习的机会比较少，在课堂教学中使用传统教学法的教师还比较多。

我们知道传统的教学法具有记忆性和被动重复性，权威性和专制性，封闭性和终结性，以及教条性。这种灌输式的教学方式，片面追求高考升学率，使学生失去了许多宝贵的东西：变得现实死板，失去了青少年应有的激情与梦想；变得消极沉重，失去了积极向上不畏险阻的进取精神；认为学习最苦最累，失去了学习的能力和良好的学习习惯，失去了少年的天真活泼和开朗乐观的品质。

《高中物理新课程标准》在课程实施上注重自主学习，提倡教学方式多样化，让学生积极参与、乐于探究、勇于实验、勤于思考。通过多样化的教学方式，帮助学生学习物理知识与技能，培养其科学探究能力，使其逐步形成科学态度与科学精神。

在情感态度与价值观中有六条要求，涉及探索自然规律的艰辛和喜悦；参与活动的热情；坚持真理、勇于创新和实事求是的科学态度和科学精神；团队意识；关注热点；有振兴中华的使命感和责任感。

结合少数民族地区的现状，为了更好地理解、应用新课程理念，我觉得在少数民族地区的物理教学中，恰当地运用物理学史可以起到很好的作用。下面我谈谈自己的几点看法。

一、体验探索自然规律的艰辛和喜悦

通过实验可以发现新事实，探索新规律。伽利略的斜坡实验为研究力学规律提供了重要依据。库仑定律的验证，欧姆定律的建立，奥斯特发现电流的磁效应，法拉第电磁感应定律的建立，从光的色散到光谱学的建立等等，说明了实验是认识规律的基本途径。世纪之交的三大发现（X射线，放射性，电子）开拓了新的领域，把物理学推向了一个新的阶段。实验，只有实验，才是物理学的基础。

实验是检验理论的客观标准。麦克斯韦的电磁场方程组优美对称，但直到二十多年后他预言的电磁波被赫兹的实验验证后才成为举世公认的电磁波理论基础。卡文迪许测出了万有引力常量，使牛顿的万有引力定律从理论走向实际应用。

因实验而获得诺贝尔物理学奖的科学家很多。从1901年伦琴发现X射线，贝克勒尔发现天然放射性，居里夫妇发现并研究放射性元素钋和镭，到1990年，在90年中一共有140位获奖者，其中因实验而获奖的共有94人，占67.1%，这一数字从另一个侧面说明实验的重要性。

为什么他们一生致力于科学研究，耐得住寂寞，能忍受各种极端条件呢？爱因斯坦说：“追求客观真理和知识是人的最高和永恒的目标。”他还说：“每个人都有一定的理想，这种理想决定着他的努力和判断的方向。就在这个意义上，我从来不把安逸和快乐看作生活目的的本身……这种伦理基础，我叫它猪栏的理想。”

物理学发展史是一幅理论与实验交叉，失败与成功并存，逻辑与非逻辑并用的丰富多彩的画面，将物理学史引入课堂，可以让学生知道科学的发展并非直线，从日常生活中研究现象，经过失败也可以取得成功，从中能够让学生知道探索自然规律的艰辛和喜悦。

二、使学生掌握学习和科学研究的方法

1. 科学推理法

伽利略对自由落体运动的研究。为了推翻亚里士多德的物体下落的速度与质量成正比这一观点，伽利略设想了一个简单的理想实验，运用逻辑推理，批判了亚里士多德的理论。

伽利略借助于几何学的推导，经过实验，得出沿斜面下滑的物体做匀加速直线运动，自由落体运动也是这样的，并且下落的速度与质量无关。这种科学推理方法带来了经典物理学的真正发展。这个过程可以归纳如下：

对现象的一般观察——提出假设——运用数学和逻辑进行推理——实验检验——形成理论。

2. 类比法

牛顿的万有引力定律，用公式表示为F=GMm/r2。而库仑定律的表达式为F=KQq/r2。据史料记载，库仑就是受牛顿万有引力定律的启发，事先就有这种思想框架，并且当时实验的偏差是比较大的。

可见，库仑在研究电力和磁力时，把它们与万有引力类比，事先建立了相互之间的作用力与距离的平方成反比的概念。实际上，整个静电学的发展，都是在借鉴和利用万有引力理论的已有成果的基础上取得的。

在物理教学中，平抛运动与类平抛运动，运动的合成与分解、力的合成与分解以及矢量的合成与分解，匀速圆周运动与天体的运动等等，处处都可以看出类比法在教学和学习方法上带来的高效快捷，其实物理概念的引入有许多都是通过类比法来理解的。

三、培养学生的科学态度和科学精神

波兰的天文学家哥白尼推翻了古希腊学者的“地心说”，建立了“日心说”，他认为行星和地球绕太阳做匀速圆周运动，只有月亮环绕地球运行。哥白尼使人类来到了牛顿物理学的门前。但是，开普勒对第谷二十多年来天体的精确观测资料进行计算，发现火星轨道有8分的偏差。他认为这不是第谷的观测误差，也不是自己四年的计算偏差，由此他判断行星和地球绕太阳运行的轨道可能不是圆的。于是他改用卵形曲线，最后用椭圆轨道，结果发现椭圆轨道与观测资料完全一致。这8分角度的差异，引起了天文学的全部革新。

马赫对牛顿的绝对时空观进行了批判，爱因斯坦把他称为“相对论的先驱”。

物理学发展史中许多史实都说明了每一次对物质世界认识的重大突破都是新观念对旧观念的批判和扬弃。

学生接受这种思想对于成长具有重大的作用。科技须要创新，创新除了具备完整丰富的知识外，还要敢于向权威质疑。物理学家为我们作出了表率，榜样的力量会帮助我们冲破旧观念的束缚，取得更多更广的科研成果，造福人类。而恰当有效地在课堂中渗透物理学史可以达到这一目的。

四、有助于学生从小树立和谐共处的团队精神

卢瑟福对学生在学业上帮助、生活上照顾，桃李满天下，他是一位杰出的学科带头人，也是学生的良师益友，被誉为“从来没有树立过一个敌人，也从来没有失去一位朋友”的人。他的学生和助手有好多人获得了诺贝尔奖。他的助手索迪1921年获得诺贝尔化学奖，威尔逊1927年获得诺贝尔物理学奖；他的学生中波尔、查德威克、科克拉夫特、瓦斯顿、卡皮茨获得诺贝尔物理学奖，阿斯顿获得诺贝尔化学奖。玻尔曾经深情地称卢瑟福是“我的第二个父亲”。这种师生情深、共同进步的例子数不胜数。

物理学史中的这些师生、母女、父子、兄弟在道德情操与科技上都取得巨大成功并造福于人类的事迹告诉学生，一定会引起学生道德上的共鸣，进而引发学生在各方面的良性转变，使他们学到知识，学会做人，学会与人和谐相处。

五、培养学生的爱国主义情怀

历史上，中国人取得了举世公认的成绩。四大发明有口皆碑。1954年，在长沙出土了战国时期的天平和砝码。战国时，庄子记载了声音的共振。东汉时已应用虹吸管引水，《后汉书》上记载这种虹吸管为“渴鸟”。

战国时， 墨子给出了力的定义，说：“力，刑（形）之所以奋也。”也就是说，力是使物体运动的原因，他把使物体运动的作用叫做力。我国古代伟大的思想家用形象思维代替逻辑思维来定义科学概念，现代的科学家也只能甘拜下风了。

《墨经》中有八条有关几何光学知识，涉及到影、小孔成像、平面镜、凹面镜、凸面镜成像，还说明了焦距和物体成像的关系，这些论述比古希腊欧几里得的光学记载早几百年。

对于磁现象，公元前四世纪成书的《管子》中就有“上有慈石者，其下有铜金”，并且很早就将磁现象用于指明方向，用于医疗。发现地磁偏角的第一个人是宋代的沈括。

看看近几年的高考试题，有关物理学史的选择题几乎每年都出现。这说明对物理学史的讲解也符合高考的要求。

综上所述，在课堂上恰当地运用物理学史符合新课程标准的要求，也符合高考的要求，同时还能够让学生体会探索科学道路的艰辛与乐趣，让他们热爱科学、坚持真理，由此学到的与人、与社会、与自然和谐共处的人生观将使其一生受益无穷。

恰当地运用物理学史，也要求教师对于古今中外的物理学史要有比较广泛的了解，平时要多收集、整理相关资料。