王較過，王娟

（1.陜西師范大學物理學與信息技術學院；2.教育部陜西師范大學課程中心，陜西西安710062）

物理教學必須根據(jù)三維目標的要求，使學生在知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀等方面獲得全面發(fā)展。那么，在物理教學中如何實現(xiàn)三維目標便是值得我們大家關注的問題。雖然實現(xiàn)物理教學三維目標有很多策略與方法，但筆者認為，物理學史對實現(xiàn)新課程的整體目標發(fā)揮著不可替代的功能。物理學史反映了物理學概念、定理、定律等醞釀、產(chǎn)生和發(fā)展的過程，體現(xiàn)了物理學家們不畏艱辛、堅持真理的精神，同時包含了物理學家們在研究中所采用的研究方法等，教學中滲透一些物理學史是物理教學中實現(xiàn)三維目標的一個重要措施之一。

在物理教學中滲透相應的物理學史，有助于學生對物理知識的理解和把握，對學生的動手能力、實驗能力的培養(yǎng)有很好的促進作用，有利于學生認識到科學探究的意義，促使學生學習物理學家們的科學探究等重要研究方法，有助于激發(fā)學生學習物理的興趣，形成堅持真理、勇于創(chuàng)新和實事求是的科學態(tài)度，有助于學生形成與他人合作的精神等重要作用。由此可見，物理學史對物理教學的三維課程具體目標（以下簡稱三維目標）有重要的意義，本文就物理學史對三維目標的促進作用做以探討。

1 介紹物理學史有利于學生知識的獲得以及技能的培養(yǎng)

在物理教學過程中，對物理學史的相關介紹可以將有關的物理知識以歷史故事的方式呈現(xiàn)給學生，使學生意識到物理實驗是物理學研究的重要工具，是物理實踐活動必不可少的手段，進而使物理知識形成的現(xiàn)實性、邏輯性和歷史性相結合，這樣便有利于學生對物理知識有個全面正確的理解和建構，有助于培養(yǎng)學生的實驗技能和動手能力。

1.1 有助于學生對物理知識的理解和把握

通過物理學史的學習，有助于學生了解具體的概念、定理、定律的來龍去脈和具體的發(fā)展過程，可以使學生對該知識有更深層的理解和掌握。在物理教學中學生難以理解的其實恰恰是物理學史中常常難以攻克的問題［1］，是歷史上物理學家們對此問題進行激烈爭論、進行探討的問題。在教學中如果適當?shù)膶v史上物理學家們在形成物理概念、認識物理規(guī)律的過程中所遇到過的困難、所產(chǎn)生過的錯誤想法、所做出的一些錯誤判斷等呈現(xiàn)在學生面前，讓學生對這些觀點進行對比和分析，找出正確的結論和觀點。這樣，學生便會從這些歷史發(fā)展中感受到自身的錯誤觀念，知道自己的結論錯在何處？錯的原因何在？進而可以促使學生從更深層的角度來思考和理解問題，便有助于達到知識目標的要求：使學生能夠對知識靈活運用，而不再是簡單的記住一些概念、公式和定律，并且有助于學生自己以后對知識進行鞏固。例如，在講到牛頓第一定律時，可以從古希臘的亞里士多德的觀點——必須有力作用在物體上，物體才能運動，沒有力作用時，物體不能離開原來的位置而運動，且運動的速度隨力的增大而增加［2］；然后到伽利略時代，伽利略根據(jù)斜面實驗所得出的結論來進行推論，得出觀點——物體在不受外力作用的情況下將沿原來的運動方向無限地繼續(xù)運動下去，說明了并不需要一個力來維護物體的運動；最后再到牛頓——他根據(jù)伽利略等人的實驗結論，并進行總結和研究，得出一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)，除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)。在物理教學中我們將上述三種觀點呈現(xiàn)給學生，使學生自己進行分析和判斷，到底哪種觀點是錯誤的？錯誤的原因在哪？最后可以幫助學生循著偉人的這條研究歷程，使他們對力的發(fā)展過程有較深刻的了解，從而加深學生對力的概念的理解。同時通過這個歷程的介紹，使學生對力的作用效果會有全新的認識——力是改變物體的運動狀態(tài)或形變的原因，而不是維持物體運動的原因。通過物理學史的教學，使得學生對力的作用效果有很好的掌握，進而否定了自己根據(jù)日常生活經(jīng)驗所得的錯誤結論。

1.2 促使學生動手能力、實驗能力的形成

物理是一門以實驗為基礎的自然學科，任何定律、定理、公式的得出都是物理學家們經(jīng)過大量實驗驗證、推理、總結出來的精華。通過對物理學史的介紹可以幫助學生學習物理學家們不斷重復無數(shù)次實驗，精益求精的精神以及嚴密的推理能力，進一步培養(yǎng)學生的實驗能力和動手能力等。不論是社會的進步還是科技的發(fā)展，都需要不斷的發(fā)現(xiàn)問題和提出問題。發(fā)現(xiàn)問題后我們緊接著就要著手來解決一些問題，這便需要很好的動手能力。物理教學應提倡自主、合作、探究等教學方式，而這些教學方式的實施需要學生具有很好的動手能力和實驗能力。由于物理學史極富動手能力、是無數(shù)實驗累積的案例［3］，物理教師在教學中，通過對其介紹，有助于學生實驗能力、動手能力等形成。例如，在學生學習電磁感應時，可以讓學生思考既然奧斯特提出電能生磁，那么磁是否能生電？這時學生可能會產(chǎn)生各種各樣的回答，這時可以適當?shù)囊胍恍┪锢韺W史內容，即當時物理學家們對磁能生電的觀點的看法。法拉第在多次重復了奧斯特所作的電流磁效應的實驗后，并收集了各種電磁實驗的資料，仔細分析思考，他確信：由磁肯定能生電。為了能驗證自己猜想的正確性，法拉第堅持了長達約10年的實驗研究。日復一日的實驗，失敗一個接著一個，但他并沒有否定自己的猜想，不斷的進行思索和總結，想了許多辦法來改進實驗。直到1831年10月17日，他將磁鐵棒迅速地插入到繞有銅絲的圓管中時，突然出現(xiàn)了他想要的實驗現(xiàn)象——電流計的指針擺動了一下，緊接著他又將磁鐵棒從銅線圈中抽了出來，檢流計的指針又擺動了一下。反復的實驗都顯示了相同的現(xiàn)象，在磁鐵棒插入或從線圈中抽出的瞬間，電流計的指針都會擺動。最后他通過總結，得出結論：磁產(chǎn)生電是需要條件的：磁鐵或線圈是相對運動的，便會有電流產(chǎn)生［2］（P221－225）。通過這些物理學史知識的介紹，可以使學生領悟到實驗對物理學的重要性，進而對學生、實驗能力、動手能力以及創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)起到重要的作用。

2 滲透物理學史有利于學生學習探究過程以及領悟正確的物理研究方法

物理學的研究思想和方法都是在物理學發(fā)展過程中逐步形成的，是物理學家們經(jīng)過長期的科學探究，逐步摸索、積累、形成和發(fā)展起來的。在物理教學中滲透相應的物理學史，可以向學生展現(xiàn)有代表性的物理學家們探索知識的過程，使學生了解前人是用什么樣的研究方法來探索發(fā)現(xiàn)新的規(guī)律和理論，從中可以使學生領悟正確的研究方法，有助于對學生科學探究過程的培養(yǎng)。

2.1 有助于學生學習物理研究方法

《物理課程標準》將物理方法的傳授作為一個重要的目標，物理學的思想和研究方法是伴隨物理學的發(fā)展而建立起來的，是科學家長期的實踐中逐步探索、積累和形成的，只有通過物理學史的引入，使得物理概念和規(guī)律的發(fā)現(xiàn)過程進一步重現(xiàn)，有助于學生了解物理學家認識和發(fā)現(xiàn)定律和定理的一些基本的物理方法。例如，在歐姆定律的教學中，應適當?shù)慕榻B一些歐姆定律的發(fā)展過程。在當時那個年代，人們對電流、電壓以及電阻等概念還不清楚，就根本談不上對其進行精確的測量和研究。歐姆對導線中的電流進行了深入的研究，認為電流與傅立葉熱導規(guī)律中的熱流很相似，均受某種驅動力的影響（即現(xiàn)在所稱的電動勢）。此后進行了長期的實驗，準備了截面相同、長度不同、同材料的導體，依次將各個導體接入電路中進行實驗，然后改變條件反復操作，最后歐姆根據(jù)實驗數(shù)據(jù)進行總結和歸納，得出電流大小與導線長度、電路兩端的電勢差、導體的橫截面積、導體的材料有著密不可分的關系，為現(xiàn)代歐姆定律的形成打下很好的基礎。還有惠更斯將聲和光進行類比后，提出光的本性也是一種波動；德布羅意將實物與光進行類比后，首創(chuàng)出物質波概念等。通過這些物理學史的介紹，可以培養(yǎng)學生學習物理學家進行研究常用的類比法、推理法、對稱法等思維方法，這些方法的學習都是啟人智慧，發(fā)人深思的［4］。學生學會了這些科學方法，在以后的物理學習中利用這些方法來進行更好的學習和研究，這樣可以使得學生學習起來會輕松很多，更主要的是會少走很多彎路。

2.2 促使學生學習科學的探究過程

縱觀所有成功事物的發(fā)展過程，我們可以看出，任何事物的成功，如果沒有一個良好的過程作為基礎，是不可能取得好的結果。同時，物理新課程大力提倡探究式、自主式以及合作式等教學方式，縱觀這些教學方式可以明確看出，它們都改變了原來教師講、學生被動聽的學習過程，而是注重了學生自身的參與過程，從此我們可以看出：物理新課程的實施不僅僅關注學生學習的結果，更注重到學生學習過程的重要性。對于物理學史來說，它是從歷史維度揭示了物理學的發(fā)展過程，讓學生對以前的整個研究過程有相當?shù)牧私馐俏覀兘虒W中不可缺少的一部分，最主要的是學生通過物理學史的學習可以學習物理學家的研究過程，為自己的學習和以后的研究做一個很好的鋪墊。例如，麥克斯韋關于電磁波的發(fā)現(xiàn)過程，可以適當?shù)慕o學生介紹他創(chuàng)立電磁場理論的步驟和過程：1855年在論文《論法拉第力線》中提出“渦旋電場”的假設；1862年在論文《論物理力線》中提出“位移電流”的假設；在前兩個假設的基礎上，麥克斯韋提出了電磁場理論——變化的電場可以產(chǎn)生磁場，同時變化的磁場可以產(chǎn)生電場，兩者是相互聯(lián)系，相互激發(fā)，形成變化的電磁場并在空間傳播，進而形成電磁波；赫茲從1886年到1888年進行了一系列實驗，產(chǎn)生了電磁波，并證實了電磁波與光波具有類似的性質，進而證實了麥克斯韋理論猜想的正確性［2］（P229－238）。從這些資料我們可以看出：麥克斯韋和赫茲兩人經(jīng)歷了猜想、設計實驗、進行實驗、分析實驗等探究過程最終驗證了麥克斯韋電磁場理論以及電磁波的存在。從這些物理學史資料可以看出，適當?shù)奈锢韺W史的引入，有助于學生探究過程的形成，能夠使學生意識到學習過程、學習的態(tài)度決定著最終的學習效果。

3 滲透物理學史有利于對學生情感的熏陶，科學態(tài)度與價值觀的培養(yǎng)

物理學發(fā)現(xiàn)的歷史也就是物理學探究的歷史，在這個不斷的探究過程中充滿了成功與挫折、分歧與爭論，物理學家們堅持真理、不畏犧牲的科學態(tài)度以及量變與質變、否定之否定的辯證唯物主義世界觀與價值觀。在物理教學中滲透物理學家的生平事跡、高尚情操等可以調動學生的情緒，引發(fā)他們的好奇心與求知欲，引起濃厚的學習興趣，同時可以培養(yǎng)學生學習物理學家良好的科學態(tài)度以及正確的價值觀。

3.1 有利于激發(fā)學生學習物理的興趣，培養(yǎng)學生的愛國情感，增進學生之間的友誼

興趣作為學好一門課程的前提和基礎，中學生正處于青春期，他們的興趣更加集中，而且興趣與奮斗目標有著直接的聯(lián)系，所以在高中物理教學中，更應關注學生興趣的激發(fā)［5］。同時由于物理學科的抽象性以及相對其他學科具有一定的復雜性，很多學生對物理具有一些畏懼心理。因此，激發(fā)學生學習物理的興趣顯得尤為重要。通過物理學史的引入，可以讓學生感覺自己參與了整個物理現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)、知識理論的形成過程，使他們有一定的成就感，同時通過鼓勵與表揚使他們獲得心理上的滿足，這樣對學生的物理興趣的培養(yǎng)以及信心的形成具有不可忽視的作用。比如，在講萬有引力定律時，我們可以結合人類對行星運動規(guī)律的認識：托勒密的地心宇宙哥白尼的日心說——第谷堅持不懈的精確觀測——開普勒理性的數(shù)學計算——開普勒的三大定律——最近幾年宇宙飛船的成功發(fā)射——對外星球的不斷探索。通過這些相應的知識的介紹，再加上學生強烈的好奇心，這樣可以使得學生認識到物理學的重要價值，激發(fā)他們學習物理的興趣［6］。

我國作為一個歷史悠久的文化古國，對物理的認識也是十分悠久的。在物理教學內容中，適當?shù)?、有選擇引入有關我國的物理學史，有利于學生樹立民族自豪感和自信心，激發(fā)學生對我們國家的熱愛，肩負起強烈的社會責任感，對學生進行愛國主義教育有著不可忽視的作用［7］。例如，早在春秋戰(zhàn)國時期，以《墨經(jīng)》和《考工記》為代表的古代典籍中就大量記載了對物理現(xiàn)象的認識和應用，尤其是《墨經(jīng)》中對力學和光學方面的探索，當時就給出了杠桿定律的定性表述和光學方面的基本規(guī)律，完全可與阿基米德的杠桿定律和歐幾里德的幾何學相媲美。還有從先秦兩漢開始，到隋唐五代這1200多年間，我國的古代物理學都取得了較大的發(fā)展，如：漢代的透光鏡、銅鏡，東漢張衡制造的水運渾天儀和候風地動儀，后漢畢嵐制造的龍骨水車等［8］，都在全世界的科學史上留下了光輝的一頁。而且我國古籍《尚書緯·考靈曜》中關于相對性概念的敘述“地恒動而人不動，譬如人在大舟中閉牖而坐，舟行而人不覺?！毕啾荣だ躁P于封閉船艙內發(fā)生的力學現(xiàn)象的一段描述至少早1500余年。通過這些史學資料的介紹，可以使學生了解我國在物理學方面的偉大發(fā)現(xiàn)，有利于對學生民族自豪感和愛國主義情感的培養(yǎng)，使得學生具有振興中華的使命感與責任感，有為我國物理學方面的發(fā)展做出貢獻的意識。

任何一個概念的形成，每一個定律的建立，所有重大的科學發(fā)現(xiàn)，都是經(jīng)過一代乃至幾代人的艱苦探索匯聚，利用許多人的研究成果才得以完成和總結出來的。如果將這部分物理學史資料引入課堂，以強化學生們的合作意識，有利于培養(yǎng)學生之間的合作精神，建立和諧的人際關系。只有具有一定的團隊精神和協(xié)作精神，才能在將來的工作環(huán)境中發(fā)揮更大的作用［9］。例如，牛頓萬有引力定律的得出，試想一下，如果沒有哥白尼“日心說”理論的基礎，沒有第谷堅持長期如一日精確的測量，沒有開普勒不斷的嘗試和復雜的計算，沒有伽利略的不懈努力等等，沒有以前這些科學家們的不斷付出和努力，牛頓難道有可能得出萬有引力定律嗎？縱觀所有的物理方面發(fā)現(xiàn)和物理定律的建立，都是經(jīng)過幾十代人甚至幾百代人的艱苦努力和不懈的堅持才得以完成的。同時，新課改提倡合作式的教學方式，要求學生之間應多進行合作與交流。而這些物理學史資料的引入，可以強化學生之間的合作意識，培養(yǎng)他們善于與他人之間的相處與交流，敢于堅持自己的觀點，勇于修正錯誤，從而可以增進相互之間的友誼，進而建立和諧的人際關系和培養(yǎng)良好的團隊精神。

3.2 有利于培養(yǎng)學生科學的態(tài)度

物理學史集中體現(xiàn)了人類探索和逐步認識物理世界的歷程，科學家的成就不是一蹴而就的［10］。同時，《普通高中物理課程標準（實驗）》明確要求，在物理教育中應培養(yǎng)學生實事求是、尊重科學、堅持真理、勇于創(chuàng)新的科學態(tài)度。物理教師在教學中，適當?shù)南驅W生介紹有關科學家們不畏權威、堅持真理、實事求是的科學態(tài)度，對學生良好科學態(tài)度的培養(yǎng)有很好的教育作用。例如，在學習開普勒三大定律時可以向學生適當?shù)慕榻B哥白尼的日心說以及第谷？布拉赫有關天文學方面精確的測量。16世紀的哥白尼等發(fā)動了天文學領域的一場革命，創(chuàng)立了“日心說”，他們認為行星和地球繞太陽做勻速圓周運動，只有月亮環(huán)繞地球運行，這個理論沉重地打擊了被羅馬教廷所推崇的“地心說”，準確的解釋了行星逆行等許多現(xiàn)象。然而，哥白尼的“日心說”在當時卻遭到反動教會的殘酷迫害，闡述“日心說”的不朽著作《天體運行論》，在剛公開出版時就被教皇宣布為“邪說”，并被列為禁書。繼哥白尼之后，布魯諾等人為了捍衛(wèi)、宣傳哥白尼“日心說”而壯烈地獻出了自己的生命，成了科學史上的兩大慘案［11］。到了17世紀，伽利略利用望遠鏡進而證明了日心說理論的正確性。哥白尼去世三年后，第谷·布拉赫出生了，在他的一生中，他把全身心的精力都投入了行星位置的測量中，在當時科學不發(fā)達的情況下，他幾十年如一日、認真地、反反復復的測量，測量出的結果將天體位置的誤差減小到2，并且他的觀測結果為哥白尼的日心說提供了很好的基礎，為以后開普勒的三大定律提供了很好的數(shù)據(jù)基礎。從上述這些資料我們可以看出，通過這些物理學史的引入，可以幫助學生認識到任何成就都不是一蹴而就的，而是需要他們堅持真理、實事求是、甘于奉獻等科學態(tài)度。

3.3 有助于學生辯證唯物主義世界觀的形成

物理學發(fā)展的歷史表明：物理學的發(fā)展與人類哲學理論的發(fā)展有著極為特殊的密切關系?；仡欀袑W物理教學內容，物理概念、物理定理和定律都充滿了辯證唯物主義內容。所以說，物理教師在自己的教學中，有意識地用辯證唯物主義觀點去分析物理學發(fā)展史，進而闡明物理概念、規(guī)律。同時應結合物理學特點，進行物質第一性、物質的運動性和對立統(tǒng)一、量變與質變、否定之否定規(guī)律的教育，可以使學生從中領會其中所包含的辯證唯物主義觀點［12］。同時，辯證唯物主義作為自然界、人類社會和思維發(fā)展最科學的思想，是正確且科學的世界觀。例如，人類對原子模型的認識，由湯姆遜的“棗糕式”模型，到盧瑟福的“核式結構模型”，再到玻爾的原子量子化模型，再到電子云模型等。在整個發(fā)展過程中，棗糕式模型能夠解釋一些事實，但很快就被盧瑟福的散射實驗結果否定，然而“核式結構”卻跟經(jīng)典的電磁理論相互矛盾，進而到波爾的原子量子化模型，但在解釋一些復雜的原子光譜上遇到很大的困難，直到現(xiàn)在的電子云模型才得以完善。在原子核模型教學中，通過這些物理學史的介紹，我們可以使學生意識到“實踐是檢驗真理的唯一標準、否定之否定”［13］等辯證的唯物主義觀點，并且可以使學生體會到只有唯物主義才是真正科學的世界觀，而且人類認識客觀世界是永無止境的，需要我們不斷的用辯證的唯物主義思想來進行研究，這就要求學生要具有辯證唯物主義世界觀。

4 結論

由以上我們可以看出，物理學史的引入有利于學生在知識與技能方面、過程與方法方面、情感態(tài)度與價值觀這三方面具體目標的實現(xiàn)。所以，物理教師在教學中，要適當?shù)南驅W生介紹一些物理學史，對學生應對社會和未來的挑戰(zhàn)奠定了很好的基礎，為學生的終身發(fā)展起到很好的鋪墊作用，從而保證我們新課改的實施落到實處。

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