葉智彬，吉萍洪

摘要：物理學(xué)史作為物理學(xué)上非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，在物理課程教育當(dāng)中具有重要的地位。然而，由于當(dāng)今應(yīng)試教育制度的發(fā)展，物理學(xué)史在物理學(xué)教育當(dāng)中始終是一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)。如何引導(dǎo)并運(yùn)用好物理學(xué)史便成為當(dāng)今物理教育教學(xué)研究的一個(gè)重中之重。本文將首先通過(guò)對(duì)當(dāng)今物理教材當(dāng)中的物理學(xué)內(nèi)容進(jìn)行反思，總結(jié)出當(dāng)今教材的不足，隨后再根據(jù)所得經(jīng)驗(yàn)分別從課內(nèi)與課外兩個(gè)不同的環(huán)節(jié)對(duì)物理學(xué)史引入方法進(jìn)行分析，得出最優(yōu)化的結(jié)論。

關(guān)鍵詞：物理學(xué)史；物理學(xué)；物理教育

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2014）30-0134-03

一、概念的界定

物理學(xué)史：本研究中的物理學(xué)史，主要指的是物理學(xué)產(chǎn)生和發(fā)展的歷史，主要涉及物理學(xué)發(fā)展過(guò)程中的事件、人物（科學(xué)家），也包括物理學(xué)概念或理論形成過(guò)程的一般陳述。具體地說(shuō)，它研究物理學(xué)概念、物理學(xué)理論和物理學(xué)思想的產(chǎn)生、演化過(guò)程及其發(fā)展規(guī)律，考察物理學(xué)家的生平、成就、思維方式及研究方法上的特點(diǎn)，探究物理學(xué)家科研上的成敗原因，研究歷史上物理學(xué)發(fā)展中不同觀點(diǎn)和理論之間的紛爭(zhēng)與融合，考察物理學(xué)發(fā)展的內(nèi)部邏輯、外部動(dòng)力和相互關(guān)系，研究歷史上物理學(xué)與社會(huì)發(fā)展之間的關(guān)系等。

二、關(guān)于中學(xué)教材中物理學(xué)史內(nèi)容的反思

物理學(xué)史教育的意義不在于簡(jiǎn)單地介紹歷史知識(shí)，而在于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和人文素養(yǎng)。物理學(xué)史進(jìn)入教科書面臨的首要問(wèn)題是內(nèi)容的選擇，并非所有與課程內(nèi)容相關(guān)的物理學(xué)史都有必要進(jìn)入教科書。教科書的容量終歸有限，而科學(xué)史的內(nèi)容紛繁復(fù)雜，如何在物理教科書有限的空間內(nèi)挖掘出科學(xué)史豐富的內(nèi)涵呢？既要針對(duì)教材中的不同內(nèi)容選取與其相關(guān)的物理學(xué)史內(nèi)容，又要考慮能夠?yàn)閷W(xué)生所接受和具有促進(jìn)學(xué)生深入理解物理學(xué)的作用。為此，我們翻閱了不同版本的中學(xué)物理教材，均存在對(duì)物理學(xué)史的選取或表述不當(dāng)?shù)牡胤?，以下幾點(diǎn)是我們現(xiàn)在中學(xué)物理教材中存在的關(guān)于物理學(xué)史的表述引入不足之處：

1.片面呈現(xiàn)物理學(xué)史?，F(xiàn)有高中教材對(duì)亞里士多德不全面的闡述，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)亞里士多德形成了片面的認(rèn)識(shí)。例如，必修1中的牛頓第一定律，粵教版教材中寫道：兩千多年前，古希臘學(xué)者亞里士多德從日常經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，得出一個(gè)結(jié)論：力是維持物理運(yùn)動(dòng)的原因。學(xué)生實(shí)際上都有疑問(wèn)：對(duì)于空中飛行的物體，似乎很容易與這一結(jié)論矛盾，難道亞里士多德就沒(méi)有考慮過(guò)這么簡(jiǎn)單的情形？查看亞里士多德相關(guān)書籍發(fā)現(xiàn)，他對(duì)拋射體的解釋是：在拋射體的后面形成了虛空區(qū)域，由于自然界懼怕虛空，于是就有空氣立即填補(bǔ)了這一虛空區(qū)域，因而形成了推力?？梢钥吹剑瑏喞锸慷嗟碌耐评砣匀皇菄?yán)謹(jǐn)?shù)?，在?dāng)時(shí)來(lái)看，這是一種嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖詧A其說(shuō)的理論，也是基本符合客觀事實(shí)的，并非學(xué)生想象的那樣的愚蠢。

2.只凸顯研究的艱辛，不提研究的快樂(lè)。如，粵教版教材中寫道：1820年4月，丹麥物理學(xué)家?jiàn)W斯特發(fā)現(xiàn)一枚放在通電細(xì)長(zhǎng)鉑絲導(dǎo)線附近的小磁針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，這正是他多年企盼證實(shí)的電流能產(chǎn)生磁場(chǎng)的效應(yīng)！1822年，法拉第在日記中寫下了“由電產(chǎn)生磁，由磁產(chǎn)生電”的大膽設(shè)想，并由此開(kāi)始了長(zhǎng)達(dá)十年的艱苦探索。教材中一再?gòu)?qiáng)調(diào)研究的艱辛漫長(zhǎng)，避而不談研究中的樂(lè)趣，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)物理學(xué)的研究產(chǎn)生恐懼感，望而卻步，認(rèn)為物理學(xué)的研究都是要經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)艱辛的過(guò)程，不利于培養(yǎng)學(xué)生探索物理學(xué)的興趣。

3.只呈現(xiàn)歷史上我國(guó)的光輝成就，避而不談需要反思的方面。例如，粵教版在圓周運(yùn)動(dòng)中介紹了我國(guó)祖先的牛力齒輪翻車、紡車；在萬(wàn)有引力定律實(shí)踐拓展中指出，我國(guó)古代在天文學(xué)方面曾取得光輝的成就，查閱資料，其實(shí)不然，有夸大事實(shí)之嫌。而在能源的利用與開(kāi)發(fā)一節(jié)講到：2003年8月14日下午至15日晚發(fā)生在美國(guó)東部的大停電時(shí)間，通信、交通一片混亂，工廠停產(chǎn)，許多人有家不能歸，還造成了六十多億美元的經(jīng)濟(jì)損失。然而當(dāng)我們查閱新聞資料時(shí)，實(shí)際情況卻不是這樣，美國(guó)也沒(méi)有這么悲慘。教材中提到我國(guó)時(shí)一味地寫好，而寫到國(guó)外時(shí)，就強(qiáng)調(diào)國(guó)外如何的糟糕、悲慘，向不好的方面敘述，導(dǎo)致學(xué)生形成片面認(rèn)識(shí)，成為井底之蛙，不能正確認(rèn)識(shí)世界，片面地認(rèn)為我國(guó)很優(yōu)秀了。

4.只注重學(xué)科內(nèi)的物理學(xué)史，沒(méi)有展現(xiàn)出個(gè)人、社會(huì)與物理發(fā)展的相互影響。教材中多數(shù)物理學(xué)史只是就物理說(shuō)物理，并沒(méi)有提及研究的社會(huì)背景，以及社會(huì)與個(gè)人之見(jiàn)的相互關(guān)系。例如，選修3-3熱力學(xué)第二定律，只是提到克勞修斯和開(kāi)爾文的表述，并沒(méi)有提到當(dāng)時(shí)的時(shí)代背景。19世紀(jì)以來(lái)，蒸汽機(jī)得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，如何進(jìn)一步提高蒸汽機(jī)的效率，成為人們非常關(guān)注的問(wèn)題。1824年，法國(guó)年輕的工程師卡諾，總結(jié)了研究成果，闡明了熱機(jī)工作的原理，找出熱機(jī)不完善性的原因，并指出熱機(jī)的效率僅僅取決于熱源的溫度差?？藙谛匏乖谄浠A(chǔ)上提出了熱力學(xué)第二定律。實(shí)際上，近代自然科學(xué)歷史的最初篇章，就是用堅(jiān)持科學(xué)真理的自然科學(xué)家的生命和獻(xiàn)血寫成的。例如，布魯諾完全拋棄了太陽(yáng)是宇宙中心的觀點(diǎn)，認(rèn)為宇宙是無(wú)限的，更有力地沖擊了宗教關(guān)于宇宙有限、人類中心、地球中心的觀點(diǎn)，被陰謀騙回意大利，被宗教裁判逮捕下獄，并被活活燒死在羅馬鮮花廣場(chǎng)。

5.只注重呈現(xiàn)科學(xué)家個(gè)人，沒(méi)有體現(xiàn)團(tuán)體。翻閱教材發(fā)現(xiàn)，高中教材中出現(xiàn)的科學(xué)家基本上都是個(gè)人的努力成果，而實(shí)際上，當(dāng)代科學(xué)研究往往以研究團(tuán)隊(duì)的形式，圍繞某個(gè)主題開(kāi)展系列研究，這種思想需要在高中就予以適當(dāng)?shù)臐B透。而教材中卻很少提及。例如，高中提及的麥克斯韋、發(fā)現(xiàn)電子的湯姆孫、盧瑟福、勞倫斯等，都是歷任英國(guó)劍橋大學(xué)卡文迪許實(shí)驗(yàn)室的主任，在歷任主任的帶領(lǐng)下，一百多年的發(fā)展中，卡文迪什實(shí)驗(yàn)室共有25位獲得了諾貝爾獎(jiǎng)，成為了科學(xué)的搖籃。

6.只介紹靜態(tài)的物理研究成果，不介紹物理發(fā)展的脈絡(luò)。例如，關(guān)于電磁學(xué)的內(nèi)容，涉及到電場(chǎng)、磁場(chǎng)、電路、電磁感應(yīng)、交變電流等，各內(nèi)容在歷史上是怎樣的一個(gè)先后順序，教材并沒(méi)有進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹。實(shí)際上，利用物理學(xué)史的發(fā)展順序，將內(nèi)容重新理順一次，既加深了對(duì)物理發(fā)展的認(rèn)識(shí)，又加深了學(xué)生的印象。endprint

7.科學(xué)本質(zhì)重視不夠。從當(dāng)前文獻(xiàn)資料與及一些調(diào)研資料中分析可知，目前中學(xué)物理對(duì)物理學(xué)史的科學(xué)重視不夠，其中又包括科學(xué)知識(shí)本質(zhì)、科學(xué)方法本質(zhì)與科學(xué)事業(yè)本質(zhì)三個(gè)層面。①科學(xué)知識(shí)本質(zhì)不夠重視，如教科書介紹和解釋了公認(rèn)的科學(xué)理論，并舉例說(shuō)明了這些理論的許多或全部運(yùn)用，教學(xué)時(shí)又用示范性的觀察和實(shí)驗(yàn)作證明，從而給學(xué)生這樣一種暗示，書中所描述的各種規(guī)則定律和理論已經(jīng)完美地表述了科學(xué)內(nèi)容，學(xué)生毫不懷疑地接受這些科學(xué)真理，將來(lái)從事科學(xué)研究時(shí)感到?jīng)]有必要證明所使用的每一個(gè)概念都合理，也不會(huì)積極開(kāi)辟和確立新的研究領(lǐng)域。②科學(xué)方法本質(zhì)不夠重視，如當(dāng)提到物理學(xué)研究時(shí)，學(xué)生認(rèn)為只有采用控制變量法的研究才是真正的研究。當(dāng)提到物理學(xué)研究時(shí)，學(xué)生認(rèn)為只有采用真實(shí)實(shí)驗(yàn)的研究才是真正的研究。③科學(xué)事業(yè)本質(zhì)不夠重視，例如，馬德堡半球?qū)嶒?yàn)，教材中并沒(méi)有提及實(shí)驗(yàn)的實(shí)施者格里克的故事，也沒(méi)有提及實(shí)驗(yàn)的背景。在17世紀(jì)那個(gè)時(shí)候，德國(guó)有一個(gè)熱愛(ài)科學(xué)的市長(zhǎng)，名叫奧托·馮·格里克.他是個(gè)博學(xué)多才的軍人。他從小就喜歡聽(tīng)伽利略的故事；愛(ài)好讀書，愛(ài)好科學(xué)；1646年他當(dāng)選為馬德堡市市長(zhǎng)。但無(wú)論在軍旅生涯中，還是在市府內(nèi)，他都沒(méi)停止科學(xué)探索。1654年，格里克聽(tīng)到托里拆利的事，又聽(tīng)說(shuō)還有許多人不相信大氣壓；還聽(tīng)到有少數(shù)人在嘲笑托里拆利；再聽(tīng)說(shuō)雙方爭(zhēng)論得很激烈，互不相讓，針?shù)h相對(duì).他對(duì)此很抱不平。為此，他自掏腰包，竟花費(fèi)了4千英鎊，在公眾面前演示了馬德堡半球?qū)嶒?yàn)。

三、物理學(xué)是在課堂教學(xué)的應(yīng)用

1.在中學(xué)教學(xué)中引入物理學(xué)史的必要性。在中學(xué)物理教學(xué)中適當(dāng)滲透物理學(xué)史教育，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)可以起到事半功倍的作用。通過(guò)物理學(xué)史在課堂上的滲透，引導(dǎo)學(xué)生體驗(yàn)物理先驅(qū)們?cè)谔骄课锢硪?guī)律時(shí)的思考過(guò)程，適當(dāng)讓學(xué)生自己思考和設(shè)計(jì)驗(yàn)證物理規(guī)律的實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生更好地融入課堂學(xué)習(xí)當(dāng)中，體驗(yàn)思考探究過(guò)程中的樂(lè)趣和真理探究過(guò)程的曲折性。適當(dāng)?shù)貙W(xué)習(xí)一些物理學(xué)史還可以加深對(duì)物理概念的理解，更好地掌握物理規(guī)律。另外，現(xiàn)在的物理教學(xué)受升學(xué)率和高考兩大指揮棒的影響，中學(xué)物理教師的教學(xué)理念就落在提高學(xué)生的學(xué)科接受能力以及做題能力上，教學(xué)重點(diǎn)無(wú)可厚非地放在一些考綱上著重要求或是涉及的知識(shí)點(diǎn)上。因此，在中學(xué)教學(xué)中，教學(xué)方法主要是通過(guò)不斷地在著重要求的知識(shí)點(diǎn)上做類似的題目來(lái)讓學(xué)生明白解題的方法，這樣的教學(xué)方法或許的確會(huì)對(duì)應(yīng)試有很好的效果，但枯燥而單一地做題卻不利于學(xué)生對(duì)物理學(xué)產(chǎn)生興趣，但是如果能在平時(shí)講題的過(guò)程中適當(dāng)?shù)厣婕耙恍┪锢韺W(xué)史的內(nèi)容，不僅能活躍課堂氣氛，而且還能夠激起學(xué)生對(duì)物理學(xué)的興趣，甚至讓部分學(xué)生走上物理研究的道路。而最重要的一點(diǎn)是，對(duì)于大部分學(xué)生來(lái)講，學(xué)習(xí)物理學(xué)只是他們中學(xué)學(xué)習(xí)課程中的一門必不可少的必修課，到了社會(huì)之后可能除了能用一些基本物理規(guī)律解釋一些簡(jiǎn)單的物理現(xiàn)象之外就不會(huì)有太大的直接用處了，那對(duì)于這部分學(xué)生來(lái)講，中學(xué)物理學(xué)習(xí)的最大意義是讓他們學(xué)習(xí)物理學(xué)中的思想，而物理學(xué)史中蘊(yùn)含著豐富的物理學(xué)思想，對(duì)學(xué)生們足以產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。如何在中學(xué)物理學(xué)教育中引入物理學(xué)史？為了不給學(xué)生增加太多負(fù)擔(dān)，應(yīng)主要采用課堂中穿插的方式，側(cè)重于讓學(xué)生了解物理學(xué)史的內(nèi)在價(jià)值而不盲目地追求教學(xué)的廣度，以教師為主導(dǎo)，以學(xué)生為主體，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考。

2.穿插科學(xué)家的故事。這種物理學(xué)史的運(yùn)用方式比較靈活，不會(huì)占用太多的上課時(shí)間，可以視時(shí)間還有課堂氣氛進(jìn)行有效、靈活的安排。簡(jiǎn)單地介紹一些科學(xué)家的成長(zhǎng)經(jīng)歷，研究中的比較有趣的故事，一些研究中提出的新的思想可以引起學(xué)生的興趣，活躍課堂氣氛。而適當(dāng)?shù)亟榻B近代物理學(xué)史的內(nèi)容可以讓學(xué)生了解一些他們還不知道的東西，引起他們的好奇心，引起他們對(duì)未知物理學(xué)的興趣。

3.以比較完整的物理學(xué)史貫穿知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)。這種引入物理學(xué)史的方式雖然比較能調(diào)動(dòng)學(xué)生的思考與討論，但由于其耗時(shí)較長(zhǎng)，同時(shí)也要考慮學(xué)生的理解能力、知識(shí)儲(chǔ)備不足等條件的限制，不能過(guò)多地開(kāi)展，每個(gè)學(xué)期大概只能視情況開(kāi)展一到兩次左右的教學(xué)，所以也應(yīng)當(dāng)選取比較經(jīng)典的部分如牛頓第一定律、自由落體等課程開(kāi)展。

四、物理學(xué)史在課外的應(yīng)用

除了在課內(nèi)講課時(shí)能涉入物理學(xué)史的內(nèi)容，我們還能在課外針對(duì)物理學(xué)史進(jìn)行有針對(duì)性的活動(dòng)，以此與課堂上的物理學(xué)史教育形成相互補(bǔ)充，從而彌補(bǔ)課堂上對(duì)物理學(xué)史教育的不足或缺陷。在實(shí)踐中，經(jīng)過(guò)我們的討論，總結(jié)出以下幾種較為切實(shí)可行的物理學(xué)史課外教育實(shí)踐方法。

1.充分利用和挖掘教科書內(nèi)容在課堂上開(kāi)展物理學(xué)史滲透教育。課本作為物理學(xué)史教育的主渠道，課本中具有較多的物理學(xué)史內(nèi)容，但大部分都是蜻蜓點(diǎn)水，欲言又止，因而我們可以在原有的基礎(chǔ)上對(duì)課本的物理學(xué)史進(jìn)行更多的補(bǔ)充和延伸，以此來(lái)幫助學(xué)生了解物理學(xué)史的內(nèi)容。

2.開(kāi)發(fā)與開(kāi)設(shè)物理學(xué)史校本課程。因如今大多數(shù)學(xué)校都有本校的特色校本課程，因而我們?cè)趯?shí)踐中開(kāi)發(fā)出物理學(xué)史校本教材，以選修課的形式開(kāi)設(shè)物理學(xué)史選修課程。

3.編輯物理學(xué)史小冊(cè)子。學(xué)校的物理學(xué)科組可以針對(duì)物理學(xué)史的內(nèi)容定期進(jìn)行資料的收集和整理，編制一本物理學(xué)史的特色小冊(cè)子派發(fā)給學(xué)生，讓學(xué)生對(duì)物理學(xué)史有較為系統(tǒng)的了解，同時(shí)作為補(bǔ)充，學(xué)校還可以針對(duì)小冊(cè)子進(jìn)行如讀書筆記征文比賽之類的補(bǔ)充性比賽，以此激發(fā)學(xué)生對(duì)物理學(xué)史與物理學(xué)學(xué)習(xí)的興趣。

作者簡(jiǎn)介：葉智彬（1992-），男，廣東佛山人，本科在讀，研究方向：中學(xué)物理教學(xué)。endprint