刍议物理学史对提升高中学生科学素养的作用及策略

杨树刚

(甘肃省临夏中学 731100)

一、运用物理学史提升高中生的科学素养具有理论基础

教育重演论(Recapitulation theory of education)的基本原理是：第一，一个人的教育发展是一个过程.进入高一级的教育阶段一定是以通过了低一级的教育阶段为前提，阶段不可跳跃或颠倒.第二，现代学生的学习过程是对人类文化发展过程的一种认知(Cognitive)意义上的重演，即现代人的认知发展(Cognitivedevelopment)是对其祖先认知水平长期演化过程的浓缩.教育重演论还进一步指出，为了符合学生的认识规律，学习内容应该放在一定形式的文化背景之中.从这个角度讲，教育重演论为物理学史的引入提供了理论支持，物理学史已经成为物理教学必不可少的有机组成部分.

物理教学既要传授给学生物理知识，更要把相关的历史背景介绍给学生，让学生能够在物理学史的背景下对物理知识进行“重演”.物理学史还可以帮助学生释疑解难.那些在物理学史上就被争论过的物理问题，往往也会是学生学起来有困难或容易出错的问题，在教学中，教师引导学生了解物理学史上科学家认识世界的方式，让学生进行心理上的“重演”，有利于促进学生对这些疑难问题的真正理解.

二、物理学史对提升学生科学素养的作用及策略

1.科学家是学生求学、求知的精神领袖

物理学发展离不开无数科学家的辛勤工作的结果，科学家在探索未知世界过程所体现的人格魅力，是学生做人、做学问非常好的榜样，要求教师在教学过程中，传授物理知识的同时，对于相关科学家在探索知识中所体现出的科学精神做一讲解，达到对学生素质全面提升.

伽利略不畏权威，对亚里士多德观点进行挑战，得到物体运动不需要力维持；牛顿对自己在物理学上所做出的贡献，谦虚的说：我是站在巨人的肩膀上，牛顿从落下的苹果砸到他头上获得了灵感，最终发现了万有引力定律；开普勒对研究数据8分角度偏差不放过，最终得出开普勒三定律，从而对行星运动有了比较正确的描述；奥斯特对电与磁间存在联系信念的坚定，加之不懈的努力，最终以著名的奥斯特实验向世人证明了电与磁间存在联系，从而揭开了电磁学的新篇章；法拉第经过无数的失败，呕心沥血10年，最终发现了电磁感应现象，总结出电磁感应定律；电磁场理论建立人麦克斯韦，小时候被老师及同学们看成丑小鸭，但他并不在乎，专心致志学习自己的数学，画一些只有自己才能看懂的几何图形，最终靠自己的成绩，使老师及同学们认识到他是只聪明的白天鹅；爱因斯坦的一生，取得了很多成就，但他从不满足于现状，不但向科学前沿进军，他对统一场论的坚信及不懈努力就是很好的说明.这些伟大的科学家所体现出的以上人格魅力会对学生探究科学知识造成不可估量的促进作用.

2.课堂中融入科学家的探究科学的方法可以提升学生科学素养、开启智慧

科学方法在物理知识获得中起到重大的作用，物理教师在教授知识的同时，对学生进行前辈们科学方法的讲授，也是非常重要的方面.比如伽利略理想斜面实验，将摩擦力这一次要因素去除，从而获得了物体运动不需要力来维持；质点、点电荷理想化模型的提出，使我们在研究具体问题时，忽略物体本身的大小，从而给问题解决带来方便；物理学解决问题主要方法：根据现象大胆提出假说，假说回到实践中去，若能经得起实践的考验，并且还能在此理论指导下对未知进行预言，最终得到检验是正确的，这一假说就被人们所接受，上升到理论的层次上来.物理学在研究问题时控制变量法，即当要研究三个量间的关系时，我们可固定其中一个量，来研究另两个量间关系，从而将三量间的关系找到，牛顿第二定律就运用此法找到了力、质量、加速度三者间的关系，理想气体状态方程也运用此法找到气体压强、体积、温度三者间的关系.比值法对物理概念下定义，速度定义、加速度定义、电流强度定义、电场强度定义、磁场强度定义这些定义是物理学知识最为基本的根基，对学生不论是物理知识的理解掌握还是今后从事科学研究都有很大的帮助.

总之，物理学在发展过程中所积累的方法，在某种程度上比物理学知识本身更为重要，因为教师的教最终是为了不教，只有使学生掌握了获取知识方法，才能实现学生自学能力提高，真正达到不教的目的.

3.课堂中融入物理学史能更好地激发学生探究物理的兴趣

一般来说，中学生有强烈的好奇心和自尊心，希望家长和社会把自己当大人看待，希望自己能独立去解决一些问题，因而创设一个生动活泼、自觉主动的学习环境是很重要的.将历史引入到教学中来，让学生自己参与物理知识的发现过程，体会科学发现的乐趣，获得心理上的满足，这样我们就可以在物理教学中培养并不断发展学生学习物理学乃至整个自然科学的兴趣和信心；另外，科学发展史是一幅理论与实验交叉、失败与成功并存、逻辑与非逻辑思维并用的丰富多彩的画面，将历史引入到教学中来，可以向学生展示一些科学家的失败和失误以及不同学派间的争论等，从而打破传统的逻辑教学给学生留下科学发展是直线前进的印象，打破学生对科学家的迷信，最终提高学生学习和将来从事科学研究的兴趣和信心；第三，在物理教学中，将历史上物理学的重要发现促进科技发展的事例有选择地介绍给学生，比如，牛顿万有引力定律使人造卫星得以上天；法拉第、麦克斯韦的电磁学，使电动机、电视机的出现成为可能，革新了人们的生活：原子物理和核物理研究，使人类获得了一种新能源—核能，等等.使学生认识到物理学的重要价值，激发他们学习物理的兴趣.

4.课堂中融入物理学史培养学生的科学态度和科学精神

实事求是的科学态度和脚踏实地的工作作风是任何一个科研工作者必须具备的品格.比如，教师在讲授《行星的运动》这一节课时，可以讲授一下第谷的科学事迹：第谷花费了30多年用简陋的仪器观察恒星；爱迪生为了寻找合适的材料做灯丝失败近8000次：居里夫妇历尽苦难从400吨矿渣、1000吨化学药品和800吨水的混合物中提取1克镭；欧姆在经济状况和实验条件极差的情况下研究电压、电阻、电流三者的关系.通过这些事例告诉学生：科学工作乃至各种工作都需要实事求是、严格要求、决不弄虚作假的科学态度，和任劳任怨、不怕吃苦、脚踏实地的工作作风.

总之，在高中物理课堂教学中，教师能够有效的融入丰富多彩的物理学史，会影响他们学习科学家的科学精神和科学态度，能有效的提高他们学习物理的兴趣和科学探究精神和能力.