渗透物理学史教育培养学生的“三科”

渗透物理学史教育培养学生的“三科”内容提要：本文主要介绍了在物理课堂上适当讲授物理学史，来培养学生的科学方法、科学思想、科学精神“三科”关键词：科学素养、科学方法、科学思想、科学精神物理学是研究物理现象及其规律的一门自然科学。物理学史研究物理学发展过程、描述物理学发展历史，包括物理思想、物理概念、物理规律的发展过程。记载和反映了物理学逐步创新和完善、融合了与物理学有关的自然科学及科学社会知识，是一门自然科学、人文科学、思维科学等多门科学渗透、交*有机结合的综合学科，具有知识传授和创新能力培养的双重功能。面对21世纪对人才素质的要求，学校教育必须重视培养真正能在受教育者身上起作用的素质。物理学史以其独特的内容及丰富的教育因素，在素质教育中可以发挥特殊的作用。把物理学史融入到物理教学中，具有多方面的积极作用，有助于提高学生学习物理的兴趣，培养学生的创新素质、科学素养。所谓科学素养是科学知识、科学方法、科学思想、和科学精神融为一体。在物理课堂上，教师在传授物理知识（科学知识）的过程中，如何渗透物理学史培养学生的科学方法、科学思想、和科学精神，将“三科”与科学知识融为一体。科学不仅是事实的揭示、规律的发现、科学知识的形成，而且也是科学思想、科学方法和科学精神的形成与发展。下面从几方面谈谈我的认识和体会：一.讲解物理学史让学生从中吸取其精髓科学家的科学方法掌握科学方法要比单纯地掌握科学知识重要的多，这也是当前新课程改革积极倡导的，这里的科学方法不是指如何解题的“解题方法”，而是提出、解决问题的方法，是“科学发现”与“科学创新”的方法。陶行知先生曾说:“我认为好的先生不是教书，不是教学生，乃是教学生学。”因此，教学生学会科学的思维方法是整个教学活动的根本宗旨。在众多的物理学史中，有很多的事例可以让学生体会。如在学习自由落体运动时，介绍伽利略用归谬法驳斥了亚里斯多德关于“重的物体比轻的物体落得快”的错误观点。他设计了“冲淡重力”的实验，即著名的斜面实验，在多次观察了从同一高度下落的轻重不同物体的下落情况，并结合数学演绎他大胆猜想自由落体运动是匀加速运动。他的研究方法可以概括为:观察假设猜想数学演绎实验验证修正推广。伽利略实质上使用了把实验和逻辑(数学)结合起来的方法。牛顿非常重视实验在科学研究中的作用，他的成功在于创造性地把实验和数学结合，数理和逻辑结合，归纳和演绎结合，并运用分析和综合的方法把它们构筑成一个科学方法体系。在介绍牛顿第二定律实验史实中，可向学生介绍实验条件设计中的科学方法控制变量法，实验环境的等效法平衡摩擦法，实验数据处理的科学方法图像法;在介绍布朗运动实验史实中，可向学生介绍研究微观世界的重要方法利用宏观信息探讨微观机制，提出假说，运用数学和逻辑的手段得出特殊推论，通过物理或思想的实验对推论进行检验，对假设进行修正和推广等。让学生掌握方法举一反二、触类旁通才是教师的最终目的。二.通过介绍物理学史诱发学生的科学思想一部物理学史就是一部物理先驱创造、发明的历史物理学家质疑、求变和科学思维方法无一不对学生产生深刻的影响;物理学家运用各种科学方法，攀登科学之颠的足迹，都可使学生受到形象、生动、具体的科学思想教育。在伽利略之前，对于物体的运动，人们普遍抱有亚里斯多德的观点。认为物体运动在于外力的推动，一旦外力停止作用，物体静止，所以力是维持物体运动的唯一原因。这个似是而非的论断，欺骗了世人2000多年，直到引起伽利略的怀疑为止。伽利略这样想：有人推动一辆小车在路上，小车并不立即停止，还会再走一段路。如果路面平滑这段路还会更长些。为了证明他的这一想法，他设计了一个著名的实验，即用一个表面非常光滑的斜面上滚下第二个非常光滑的斜面，实验表明所达到的高度几乎和它开始滚下时的高度相等。于是他紧紧抓住这个线索不放，并由此巧妙地设计了一个理想实验。伽利略断定金属球在两个斜面上高度的微小差异是由于摩擦引起的，摩擦力越小，差异越小。他进一步推想，在完全没有摩擦力的情况下，不管第二个斜面的倾斜度多么小，金属球在它上面总要达到在第一个斜面上开始滚下时的高度。如果第二个斜面的倾斜度完全消除了，变成水平面之后，则金属球将以恒定的速度在无限长的平面上永远不断地运动下去。从上面案例中可以看出，伽利略所假想的没有摩擦的实验条件是永远不可能实现的，而且客观上无法造出一个无限长的平面供小球运动。因此，这一实验只能在伽利略的思维中进行而不能在实现中进行。我们把这类实验称为思想实验。不同的学生可从中体会科学家的思想过程，结合自己的知识结构去内化自己的科学思想，不断去创新。在教学中运用这些史料，将有利于鼓励学生形成问题意识，让他们自觉地从同质信息中提升出新的见解或者从异质信息中发现新问题，进而有所突破，发展学生的创新思维水平。三.运用物理学史培养学生的科学精神科学精神是科学的精髓，主要包括:实事求是，怀疑一切既定权威；相信理性，追求知识，注重可操作程序；热爱真理，憎恶一切弄虚作假行为；遵循公正、普遍、创新等准则，科学精神重在求真务实，探究万物之理爱因斯坦把科学家分为终极关怀型、功利型和智力愉悦型，其中前者正是科学精神的典范。如何帮助学生养成科学精神，是科学教育的重点。物理学史能在其中发挥重要作用，这一点在当今国际科学教育领域已经形成共识。如目前在国际上逐渐流行的、旨在培养科学精神的HPS科学教育(history-philosophy-socioloyofscience)就强调科学史在科学教育中的应用一部科学史，就是科学精神形成、发扬的历史，其在物理教学中的渗透，可以让学生对科学家的精神产生“欣赏性认识”，这有助于学生科学精神的形成。适当介绍我国古代和现代物理学家的成就，可鼓励学生学习科学家热爱科学、善于创新的精神以及追求真理、献身科学的素质。如中国古代物理学史上出现了不少杰出人物，做出了很多辉煌的成就，曾在当时世界上占领先地位，使我们中华民族毫无愧色地屹立于世界民族之林。例如，我国东汉时期的科学家张衡、北宋时期的科学家沈括、清朝物理学家郑复光等，他们自幼好学、刻苦钻研、不畏权势、不避风险，毕生从事于科学事业;还有，意大利科学家伽利略曾受过无理审判”，但他没有被征服，仍然从事科学研究，终于完成了力学和运动两种科学的问答这部著作。1980年一个有世界著名科学家组成的委员会重新审理伽利略案件”，为沉冤300年的伽利略昭雪，这说明真理是不可抗拒的;居里夫人为研究钋，被放射性元素损害了健康;哥自尼学说的热情宣传者布鲁诺自1592年被宗教裁判所逮捕，连续8年受尽了毒刑拷打，但他始终不放弃对科学真理的信仰，1600年被活活烧死在罗马百花广场，为科学真理英勇献身。课堂上巧妙运用物理学史，在激发学生的责任感和进取心的同时，彻底改变了对物理知识死记硬背的现象，提高了学习效率。但是，引用物理学史料应当谨慎小心，绝不能将道听途说作为立论依据，“信口开河”地将一些名人轶事作为史实在教学中“发挥”比如，在万有引力定律的教学中常常会用到“牛顿看到苹果落地，得到万有引力定律”的例子，如果未能免于流俗地将其故事化、庸俗化，而没有揭示简单现象背后的深邃思想过程，那么就是对物理学史不负责任的、没有意义的滥用。不能把物理学史的应用停留在讲几个故事以吸引学生注意力的简单层面，通过物理学史在教学中的渗透，要让学生了解科学发现的过程与方法，更好地促进对知识、技能的掌握，同时在情感、态度、价值观方面进行潜移默化的影响。在物理教学过程中，要充分挖掘物理学史的教育功能，有助于培养学生的科学素养科学知识、科学方法、科学思想、和科学精神。为21世纪输送优秀的科技人才。3 / 3文档可自由编辑打印