物理学史在大学物理教学中的功能
王乐 长江大学工程技术学院
摘要:从三个方面论述了在进行大学物理教学时,要重视传授物理学发展的历史,在教学过程中将历史事实、基本概念和其形成的过程史溶于一体进行教学,以培养学生的物理思想、科学精神和创新能力,提高教学质量。
关键词:物理学史;大学物理;物理思想;创新能力
物理学是研究物质的基本结构、相互作用以及最基本运动规律的学科。物理学的研究对象具有很大的普遍性,它的基本理论渗透自然科学的所有领域,应用于生产技术的各个部门,它是自然科学的许多领域和工程技术的基础。以物理学基础知识为内容大学物理课,它所包括的经典物理、近代物理和物理学在科学技术上应用的初步知识等都是一个工程技术人员所必备的,因此,大学物理课是理工科各专业学生的一门重要的必修课。开设大学物理课的作用,一方面在于为学生较系统地打好必要的物理基础;另一方面使学生初步学习科学的思想方法和研究问题的方法。而大学物理与中学物理在教学上有很大的区别,如:高中物理重视实验,而大学物理却重视理论;中学物理内容少课时长,大学物理内容多而课时少等等,以至于进入大学后,部分学生对物理兴趣越来越淡。针对此情况,物理教学中的主导者——物理老师应该引起足够的重视。笔者认为将物理学史纳入物理教学中已成为大学物理教学中不可或缺的手段。
1.在物理教学中引入物理学史,有助于培养学生的物理思想物理是物理学家表达对世界看法的一种手段,从古代到现代,纵观物理学的发展,历经的是哲学的否定之否定原则。在其漫长的发展过程中,形成了一整套的思维方法,我们把它叫做物理思想。这段历史是一批非常宝贵的财富,它告诉了我们现代人,在现在如何去进行物理研究。不仅我们老师要知道如何去研究,还要将这种思想传递给学生,让他们通过物理学史的学习,了解物理成果的来历,形成一种批判性的探求真理的素养。例如,伽利略通过思想实验否定亚里士多德关于“重的物体先着地”的结论;在讲“电磁感应”时,可以通过介绍法拉第如何发现“磁生电”及法拉第对“什么引起定向电荷的运动”的思考,引入了产生动生电动势的非静电力为洛伦兹力;物理学家通过抽象与概况,建立了质点、刚体、点电荷等物理模型来区别物理现象中的主要因素和次要因素。笔者认为,在物理教学中,将这些物理学史插入到物理课堂中,培养学生的这种物理思想,比学习物理学知识本身还要重要,这不是仅仅在教授物理知识,而是在教学生做学问的态度和专业素养。
2.在物理教学中引入物理学史,有助于帮助大学生更好地理解和掌握物理学知识
如果要牢牢的掌握物理知识,只有追溯各种物理理论的形成背景和过程,了解到他们是根据什么现实问题和实际原形被提出来的,又出现哪些矛盾并解决而得到修正和发展,经历了什么重要发展阶段,为什么有目前的结论,才能更加深刻理解所学理论的实质,而且也会在应用上得心应手。对于物理学中的各个基本概念、定律和理论,只有对历史情况了解的越具体,对现状的理解才会越深刻。例如在给学生讲解“惯性定律”时,由于日常生活中没有不受力的实例,学生难以在脑海里构建相应的物理情景,但如果能在教学中引人历史上关于此问题的认识过程,通过从亚里士多德到伽利略的关于“斜面与球的思想实验”再到牛顿的归纳总结这根主线,让学生清楚认识这段物理思想的形成过程,学生就会排除错误思想。因此在物理课堂中介绍物理学史,学生会比较清楚的知道某个知识点的本源形式及其发展情况,并
留下深刻的印象,从而为下一步的学习打下坚实的基础。
3.在物理教学中引入物理学史,有助于培养学生的创新能力
独立思考和判断的一般能力,首先表现在对知识的怀疑、批判,物理学史上大量事实表明,不拘泥于传统理论和观念,不迷信权威和书本,是科学创造的思想前提。在科学本身的矛盾已经显现出来时,谁能首先同束缚科学发展的传统观盘决裂,勇于提出新思想、新见解,谁就可能抢占到科学发展的前沿阵地,做出突破性的发现。当前大学教育的一个非常突出的弊端就是对学生创新能力的培养不足,而物理作为科学发展的基石,其对学生的影响是不言而喻的。在以往的教学中,我们总是在强调学生分析问题和解决问题的能力,而很少有老师注重学生提出问题的能力,也就是说我们的学生在绝大多数时间内都在被动的接受知识,而没有去思考为什么,这在一定的程度上遏制了学生批判性、创新性思想的形成。在课堂上适当引入物理学史,是培养学生创造力的一种有效措施。物理学的发展史本来就是一部创新史,每一次的物理成果的创新,都极大的带来了社会的进步,例如,牛顿从“苹果落地”的现象所展开的遐想[1]:重力必定会延伸到极远的月球上,迫使它作环绕地球的轨道运动由此导致了牛顿的“月地检验”,进而又把引力思想扩大到一切天体和一切物体,概括出“万有引力”的概念,最终将整个力学体系统一起来,形成第一次工业革命的理论基础;麦克斯韦从经典的弹性介质出发,推导出电磁场的传播速度,并大胆预测了电磁波的存在及传播理论,导出了经典的麦克斯韦方程组,成为人类进入了无线电时代的理论基础。在教学中引入这些历史,一方面可以为学生树立了一个良好的学习榜样,另外一方面,也在潜移默化的培养学
生提出问题、分析问题、解决问题的能力。
结语
社会的发展史与进步史就是一部物理学的发展史,同样地,个人的全面发展也离不开物理学的教育。由于物理学史在大学物理课程中的重要作用,笔者认为各高校理工科专业培养方案的制定者,一定要本着对学生负责的态度出发,重视物理学史在教育
过程中的作用,这样更有利于学生在今后的学习过程中掌握科学的研究方法,提高自己的专业素养,培养创新的能力。
参考文献:
[1]赵凯华,罗蔚茵.新概念物理教程•力学[M].北京:高等教