敖琳春

摘 要： 物理學史是物理學知識體系中的一個重要的、必不可少的組成部分。作者以天體運行規(guī)律的發(fā)現(xiàn)過程中的豐富史實為例，探討如何發(fā)掘物理學史的獨特的教育功能。

關鍵詞： 天體運行規(guī)律 物理學史 教育功能

概述：天體運行規(guī)律的發(fā)現(xiàn)史可以說是物理學家們追求真理的奮斗史。從遠古的人們對天地宇宙的種種猜測和無數(shù)先輩的刻苦研究，到最終找到天體運行的明晰的規(guī)律，其間經(jīng)歷了不知多少代人的艱辛。歷經(jīng)曲折的兩千多年，其間不斷呈現(xiàn)思辨、矛盾或斗爭，無不體現(xiàn)出科學家們對真理追求的執(zhí)著，為科學事業(yè)的自我犧牲精神。

一、有利于培養(yǎng)學生堅韌不拔的意志與執(zhí)著求實的精神

波蘭偉大的天文學家哥白尼在17世紀初確立日心說，雖然哥白尼的學說是進步理論，但由于這個新的學說違背了統(tǒng)治者所謂的教義，它的傳播受到了教會瘋狂的阻攔；1600年，在羅馬的鮮花廣場上，著名的意大利學者布魯諾因堅持真理，始終高舉哥白尼旗幟而被殘忍地燒死；就連被譽為近代科學之父的伽利略也因捍衛(wèi)和宣傳哥白尼的日心說，受到羅馬教皇殘酷的迫害和折磨，300年以后的1979年，羅馬教廷才為他公開平反昭雪。盡管如此，反動力量的壓迫永遠不能真正把人類追求真理的道路堵死，許多科學家在研究和推進日心說時不畏強權，前仆后繼；開普勒對哥白尼的學說產(chǎn)生了濃厚的興趣與探究的熱情，他在第谷的對火星的極大豐富的觀測資料的基礎上，致力于對火星軌道及其運行規(guī)律的研究；經(jīng)過多年細致而又深入的刻苦研究，他終于發(fā)現(xiàn)了行星及行星的衛(wèi)星運行規(guī)律——開普勒三大定律。直至這時，太陽系的空間形態(tài)才被基本澄清。

萬有引力的發(fā)現(xiàn)過程經(jīng)歷了一段相當漫長的歷史時期，為了研究萬有引力，牛頓克服了重重困難與阻礙，歷經(jīng)21年的長時間跨度，期間付出了大量的心血。遺憾的是，由于引力常量極其微小，當時的大多數(shù)科學家都認為沒有測出的可能，因此在牛頓的萬有引力定律被發(fā)現(xiàn)之后的長達一百多年的時間跨度里，這一定律都沒有充分發(fā)揮價值。直到天才的卡文迪許通過其被史上稱為最完美的實驗裝置——扭秤，才成功地測定引力常量G，使得萬有引力定律定量應用得以實現(xiàn)。

從萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)中，我們可以體會到，一個科學規(guī)律的發(fā)現(xiàn)或一套科學理論的建立，是不可能一蹴而成的。萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)不是作為“蘋果落地”時上帝賜予天才物理學家牛頓的“靈感”，而是物理學家在長期的科學實踐中逐步摸索、積累、形成和發(fā)展起來的，是人類智慧的結晶。只有歷經(jīng)這樣的過程后，才能找尋到具有突破性的科學思維及科學方法。物理學史中的這些感人事跡，會促使學生樹立正確的人生觀與價值觀，也會促使學生把求真、求上、求實和造福人類作為自己的人生目標。

二、有利于培養(yǎng)學生科學的思維方法

在物理教學工作中，我們常有這樣的體會，在學習一些新的不理解的物理概念時，若能了解這些物理概念逐步形成的歷史，則有利于學生實現(xiàn)各學科知識間的融合與滲透，而最終形成統(tǒng)一的知識體系，這對學生以后在新的科學上的突破或者發(fā)現(xiàn)有至關重要的意義與價值。1601年第谷先生臨終前將畢生心血——其夜以繼日觀測到的大量天文數(shù)據(jù)贈予了學生開普勒，開普勒不負恩師所托，通過大量篩選、計算，將龐大而又繁雜的數(shù)據(jù)轉化為簡單的數(shù)學公式，表達為清晰明了的圖像曲線，于1609—1619年建立了關于行星運動的三個定律。正是因為開普勒的開創(chuàng)性的思維方法，才發(fā)現(xiàn)了開普勒三定律。開普勒行星運動定律的提出，體現(xiàn)了科學研究的實質，從而使近代科學的開路先鋒——天文學真正成為一門精確科學；開普勒行星運動定律蘊藏偉大的萬有引力定律，在其推導過程中同樣體現(xiàn)了科學研究的精髓——嚴密的邏輯推理。

三、有利于鼓勵學生勇于挑戰(zhàn)權威，敢于思維創(chuàng)新

科學史上的任何一步進展，無不是科學家打破陳舊學說并引進新思想的結果。哥白尼研究天文學時，他所處在的時期，神學占領統(tǒng)治地位，為了鞏固自己的統(tǒng)治地位，教會極力維護地心說，而不管其是否正確。哥白尼不顧教會的反對與迫害，依然堅定繼續(xù)他對天文學、行星體系等問題的研究。歷經(jīng)長期的天文觀測與不懈的探索，創(chuàng)立了比地心說更為科學的宇宙結構體系，他的理論體系把原有考察天體運動的參考系，從地球轉換到太陽，使人們認識到清眼所見到的事物有時不一定都是真實的，并首次認識到，不僅可以從簡單的直觀，而且可以通過抽象的邏輯方法研究自然世界。

如果沒有勇敢地拋棄落后的陳舊觀念，沒有創(chuàng)立新思維，就不會有開普勒三定律發(fā)現(xiàn)，也許這一發(fā)現(xiàn)還將推遲若干年。在開普勒的研究初期，他認為火星做勻速圓周運動，但他發(fā)現(xiàn)太陽的真實位置不是他所假定的圓心。他假定火星的運行軌道是偏心圓，花了大量的時間尋找這個偏心圓的圓心所在；即使做出了很大努力，也沒能得到令人滿意的結果。

物理教學培養(yǎng)的直接對象是人，而不是科學本身。只有培養(yǎng)出富有科學精神、熱愛真理并追求真理、具有創(chuàng)造能力、具有頑強意識的人，科學才能得到發(fā)展。皮亞杰說過：教育的目的是要造就有創(chuàng)造、發(fā)明和發(fā)現(xiàn)能力的人，不是要培養(yǎng)對前人的工作的只會作出簡單重復反應的人。以物理學史為襯托的物理教學并不是要使物理教學重蹈歷史覆轍，而是要抽取歷史中最精粹的部分，結合并對比現(xiàn)代科技，歷史地、現(xiàn)實地啟迪學生的思維，培養(yǎng)學生的能力。

綜上所述，從天體運行規(guī)律的發(fā)現(xiàn)史中，我們可以看到并充分意識到，物理學史的教育功能的獨到之處及融入史料的教學方式的優(yōu)越性，這種教學方法的功效是使用其他方式用成倍的時間都無法換來的。在物理教學中，滲透這些物理學家質疑、批判、創(chuàng)新的物理學史，對于培養(yǎng)學生的質疑、批判精神和創(chuàng)新能力大有裨益。

參考文獻：

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