詮釋物理教學(xué)使用物理學(xué)史體現(xiàn)美的價(jià)值

1、詮釋物理教學(xué)使用物理學(xué)史體現(xiàn)美的價(jià)值 摘要物理學(xué)是自然科學(xué)的重要組成部分，整個(gè)物理學(xué)的發(fā)展史就是一部美學(xué)的發(fā)展史。它充分展現(xiàn)了物理公式和規(guī)律、表達(dá)形式、時(shí)間和空間、研究問題的手段和方法探究過程的簡單、對稱、和諧、統(tǒng)一美。在高中物理教學(xué)中，適時(shí)給學(xué)生進(jìn)行物理學(xué)史的教育，使學(xué)生在美的感受中愛學(xué)、樂學(xué)物理知識，對其健全的人格的形成，更好地實(shí)現(xiàn)新課程提出的三維目標(biāo)，很有意義。 關(guān)鍵詞物理學(xué)史物理學(xué)美價(jià)值 中學(xué)物理教育不僅要對學(xué)生進(jìn)行物理知識的教育，還應(yīng)在教學(xué)過程中對學(xué)生進(jìn)行審美教育。物理學(xué)的發(fā)展史集中體現(xiàn)了人類探索和認(rèn)識客觀世界的現(xiàn)象、特性、規(guī)律和本質(zhì)的歷程。物理學(xué)史告訴人們，每一個(gè)物理概念和規(guī)律的形

2、成，都是匯集著許多人艱辛的努力，常常需要幾十年乃至上百年的努力，才能邁出有意義的幾步。物理學(xué)美不僅體現(xiàn)在物理知識的形式上、內(nèi)容上、結(jié)構(gòu)上、物理學(xué)的研究方法上，而且體現(xiàn)在科學(xué)探索的過程中，體現(xiàn)在物理學(xué)家們的非凡的想象力，探索精神和高尚的思想品德上;通過物理學(xué)史展示物理學(xué)家求真、求美的過程，讓學(xué)生感受科學(xué)家探索未知世界的過程，感受他們尊重自然、尊重客觀意志的“真”，體會他們推動發(fā)展的動機(jī)的“善”，不屈不饒的科學(xué)精神，高尚的人格，堅(jiān)強(qiáng)的毅力等，達(dá)到以美感人，以美育人的目的，引導(dǎo)學(xué)生自己去追求和創(chuàng)造物理美，并將美的認(rèn)識轉(zhuǎn)化為追求美的自覺行動。 一、通過物理學(xué)史，感受經(jīng)典實(shí)驗(yàn)的美妙，體會科學(xué)方法美 科學(xué)

3、方法是人類智慧的結(jié)晶，是人們在認(rèn)識和改造世界的實(shí)踐活動中總結(jié)出來的正確思維和行動方式。物理學(xué)史證明科學(xué)理論的重大突破，必然伴隨著新的科學(xué)方法的誕生。在物理學(xué)史上有很多精美的物理實(shí)驗(yàn)，不但在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)上極具創(chuàng)造性，而且實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)上非常具有新穎性和實(shí)驗(yàn)技術(shù)上具有藝術(shù)性，經(jīng)過艱辛的過程，通過長時(shí)間的努力，克服無數(shù)困難，才做出物理學(xué)上的重大發(fā)現(xiàn)或技術(shù)上的偉大發(fā)明。在教學(xué)中充分展示這些精湛優(yōu)美的實(shí)驗(yàn)可以使學(xué)生發(fā)現(xiàn)和體驗(yàn)物理實(shí)驗(yàn)的精彩和美妙。例如:引力常數(shù)的測量，在牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力定律一百年后，卡文笛許設(shè)計(jì)出扭秤實(shí)驗(yàn)，通過三次巧妙放大，將力的測量變換為力矩的測量;又將力矩的測量轉(zhuǎn)變?yōu)槭⒔z轉(zhuǎn)動角度的測量;

4、再將轉(zhuǎn)動角度的測量轉(zhuǎn)變?yōu)楣恻c(diǎn)移動距離的測量。這一精妙設(shè)計(jì)終于獲得了歷史性的突破，測出了這一微小的引力常量。著名的伽利略“斜面圓球滾動實(shí)驗(yàn)”，就給人一種簡潔的美，它的美體現(xiàn)在對實(shí)物形態(tài)實(shí)驗(yàn)的超越，使實(shí)驗(yàn)條件、實(shí)驗(yàn)過程在思維中以理想化的方式表現(xiàn)出來，通過猜想、設(shè)計(jì)、推理，由有限個(gè)實(shí)驗(yàn)歸納出一般的結(jié)論，沒有考證所有可能的情況。講述這段物理學(xué)史，使學(xué)生了解到伽利略開創(chuàng)了把物理實(shí)驗(yàn)與科學(xué)思維相結(jié)合的物理學(xué)研究方法，是人類思想史上最偉大的成就之一，而且標(biāo)志著物理學(xué)的真正開端。伽里略在物理學(xué)史上占有重要地位。被后世譽(yù)為“近代科學(xué)之父”，這不僅與他在科學(xué)上的偉大成就有關(guān)、而且與他在科學(xué)方法上的革命性轉(zhuǎn)變分不開

5、。正是由于他在科學(xué)方法上的創(chuàng)新、引導(dǎo)自然科學(xué)走上了正確的道路。 二、通過物理學(xué)史，感受科學(xué)家的精神美、人格美、毅力美 在物理教材中涉及到許多中外著名物理學(xué)家。他們生平大量動人的事跡，尤其是不怕挫折的拼搏精神、愛國奉獻(xiàn)的敬業(yè)精神和相互協(xié)作的精神都是部絕好的美育教才，能激起學(xué)生心靈的震動。教學(xué)過程中，若能讓學(xué)生了解物理學(xué)家勇于探索，實(shí)事求是的科學(xué)精神;以苦為樂，頑強(qiáng)拼搏的不屈精神;只圖貢獻(xiàn)，不求索取的奉獻(xiàn)精神;堅(jiān)持真理，并為捍衛(wèi)真理不怕犧牲的獻(xiàn)身精神等。這無疑是最理想、最成功的情感教育。 物理學(xué)史表明，物理學(xué)大廈并不都是成功者創(chuàng)造的，它是成功者與失敗者共同創(chuàng)造的。焦耳為準(zhǔn)確測得各種情況下熱功當(dāng)量值

6、，歷經(jīng)40年，進(jìn)行了400多次實(shí)驗(yàn)。法拉第“磁生電”經(jīng)過十年的研究;居里夫人為了從瀝青鈾礦中提煉出純凈的鐳，經(jīng)過近一千三百五十個(gè)日日夜夜的奮戰(zhàn)，從8噸鈾瀝青礦渣中提煉出0.12克純氯化鐳，開普勒在困境中還是堅(jiān)持對行星運(yùn)動的研究，從大量的觀測數(shù)據(jù)中，花了近十年的時(shí)間，計(jì)算出了行星運(yùn)動的三大定律等等;愛迪生為了尋找一種合適的燈絲，試用了一千六百多種材料。所以愛迪生說:“失敗也有我需要的”。還有許許多多的物理學(xué)家，他們堅(jiān)持不懈地探索的科學(xué)精神和獻(xiàn)身科學(xué)、捍衛(wèi)真理的感人事跡，光輝的言行和高尚的品格，為人處世和愛國主義的熱情，無不顯示了物理學(xué)家的精神美。因此在教學(xué)中引入物理學(xué)史的實(shí)例，通過講述這些物理學(xué)

7、史來培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)肅認(rèn)真、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和銳意進(jìn)取、百折不撓、不斷創(chuàng)新的科學(xué)精神，激勵學(xué)生以科學(xué)家在創(chuàng)造偉大業(yè)績所表現(xiàn)的人格力量為楷模，樹立科學(xué)的世界觀和人生觀，確立為科學(xué)真理而獻(xiàn)身的崇高品質(zhì)。 三、通過物理學(xué)史，激發(fā)學(xué)生科學(xué)審美情趣和提高對科學(xué)美的審美能力 自然界本身是一個(gè)簡單、和諧、統(tǒng)一的整體，作為描述和揭示自然現(xiàn)象和規(guī)律的物理科學(xué)也應(yīng)是簡單、和諧和統(tǒng)一的?！岸鄻咏y(tǒng)一”是人類追求的永恒主題。整個(gè)物理學(xué)史，在某種程度上也可以說是物理學(xué)大師們?yōu)榻⒔y(tǒng)一的物理理論的奮斗史，也是物理學(xué)家追求美的歷史。牛頓為追求天體運(yùn)動和地面物體運(yùn)動的完美統(tǒng)一發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律;焦耳為追求熱與功的完美統(tǒng)一測出了熱功

8、當(dāng)量;法拉第為追求電和磁的完美統(tǒng)一發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象;愛因斯坦為追求時(shí)間與空間的完美統(tǒng)一發(fā)現(xiàn)了相對論、為追求質(zhì)量與能量的完美統(tǒng)一發(fā)現(xiàn)了質(zhì)能方程等等。作為支撐經(jīng)典物理大廈的牛頓運(yùn)動定律，在宏觀低速領(lǐng)域，實(shí)實(shí)在在地展現(xiàn)其簡潔和完美;而作為現(xiàn)代物理大廈支柱的相對論和量子力學(xué)，又從更廣闊領(lǐng)域描繪了一幅極其簡潔的物質(zhì)組構(gòu)和運(yùn)動的生動圖像。科學(xué)的美，還體現(xiàn)在科學(xué)技術(shù)的巨大進(jìn)步上，海王星與冥王星的發(fā)現(xiàn)、人造衛(wèi)星的升空、原子彈的制造等等，這些無不叫人驚嘆科學(xué)的偉大。在物理教學(xué)中滲透科學(xué)家追求科學(xué)完美的典型事例能促進(jìn)學(xué)生對科學(xué)美的認(rèn)識轉(zhuǎn)化為對科學(xué)美的追求。 四、利用物理學(xué)史，激發(fā)學(xué)生的愛國熱情 物理學(xué)史是一部科

9、學(xué)文明的發(fā)展史，在物理教學(xué)中，結(jié)合教學(xué)內(nèi)容介紹我國古代在物理學(xué)方面對世界的卓越貢獻(xiàn)和我國現(xiàn)代物理學(xué)相關(guān)技術(shù)的飛速發(fā)展及成就，這既能使學(xué)生了解祖國燦爛輝煌的文化，培養(yǎng)學(xué)生民族自尊心和自豪感，又能增強(qiáng)學(xué)生的民族自信心，激發(fā)學(xué)生愛祖國愛民族的熱情;介紹物理學(xué)的前沿知識，了解當(dāng)前我國現(xiàn)代物理學(xué)相關(guān)技術(shù)與世界科技發(fā)展存在的差距，這樣不僅能使學(xué)生開闊眼界，領(lǐng)略了知識的巨大力量和科學(xué)技術(shù)的日新月異，還能使學(xué)生感受物理學(xué)美和人類智慧美。從而激發(fā)學(xué)生的求知欲，喚起學(xué)生的時(shí)代責(zé)任感與使命感，有勇氣肩負(fù)祖國賦予的使命，樹立為提高我國科技水平而勤奮學(xué)習(xí)、刻苦鉆研、勇于探索、獻(xiàn)身科學(xué)的信念。 例如，我們講述“聲波”時(shí)，

10、就要講講北京天壇絕妙建筑;在學(xué)習(xí)“原子和原子核”時(shí)，就應(yīng)提到在現(xiàn)代物理前沿領(lǐng)域所作的巨大成就的李政道、楊振寧、丁肇中等科學(xué)家;在講“超導(dǎo)”時(shí)，應(yīng)介紹我國在超導(dǎo)材料方面所做出的巨大貢獻(xiàn);我們在講述“天體運(yùn)動”時(shí)，不能不介紹“神五”、“神六”、“神七”“嫦娥一號”的發(fā)射，介紹我國航天技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展，介紹平均年齡只有三十歲的航天人。學(xué)生會為自己的祖國感到自豪，為這樣一群年輕人而感到自豪。這不但能激起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、民族自豪感、使命感和責(zé)任感，還能激發(fā)學(xué)生愛國熱情，報(bào)國之心。 五、通過物理學(xué)史，滲透概念形成的歷史背景和過程，挖掘美育因素 在物理學(xué)史上，每一個(gè)科學(xué)上的新發(fā)現(xiàn)，都為后繼者提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)

11、和啟迪。中學(xué)物理中一些概念、定律和理論建立的過程凝練、升華了科學(xué)思維方式和科學(xué)研究方法，也包含了豐富的育人因素，展示這些科學(xué)過程有利于學(xué)生對知識全面正確的理解和建構(gòu)，讓學(xué)生得到前輩科學(xué)家科學(xué)思維和研究方法滋養(yǎng)，認(rèn)識到物理學(xué)每前進(jìn)一小步，都伴隨深刻的物理思想和觀念的變革。使學(xué)生受到生動的情感、態(tài)度、價(jià)值觀的熏陶和感染，有利于健全人格的培養(yǎng)。例如:人們對原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識，就經(jīng)歷了一個(gè)發(fā)現(xiàn)、認(rèn)識、否認(rèn)、再認(rèn)識過程。J·J·湯姆生發(fā)現(xiàn)電子后，曾提出關(guān)于原子的“棗糕式模型”。1910年，盧瑟福建議用a粒子轟擊金箔片。實(shí)驗(yàn)表明a粒子能穿透很薄的金箔片。這一實(shí)驗(yàn)事實(shí)使湯姆生棗糕模型遇到了無

12、法解決的矛盾。因a粒子是失去兩個(gè)電子的氦原子，猶如一塊掉落兩顆棗子的小棗糕，小棗糕打在大棗糕上，氦原子無論速度多么大，也很難想像它能穿透出去。但是1908年盧瑟福用a粒子轟擊原子時(shí)，有大約八千分之一的幾率被反射回來。這一事實(shí)使盧瑟福驚奇，他說:“這是我一生中最不可想像的事，真如用一枚重型炮彈轟擊一張卷煙紙，而炮彈竟然被卷煙紙彈回來又打中了我自己一樣的不可思議?！?。盧瑟福用不同金屬箔片進(jìn)行了多次實(shí)驗(yàn)，并經(jīng)過三個(gè)多星期的認(rèn)真思考，指出湯姆生的原子模型不會使a粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)。盧瑟福以豐富的想象力提出，原子是一個(gè)很“空”的，中間是一個(gè)很小但質(zhì)量很大的硬核。盧瑟福在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上經(jīng)過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐评?，提出了原子的“核式結(jié)構(gòu)模型”。 在物理教學(xué)中應(yīng)該反映這種高潮迭起波瀾壯闊的發(fā)展過程，使學(xué)生的科學(xué)思維和科學(xué)方法得到啟迪，讓學(xué)生從知識的完善和演變中認(rèn)識它的條件性和局限性，使凝固的物理知識變得生動，學(xué)習(xí)仿佛是一次與科學(xué)創(chuàng)