1、學(xué)號20075040030本科論文學(xué) 院 物理電子工程學(xué)院 專 業(yè) 物理學(xué) 年 級 2007級 姓 名 王燦 論文題目 淺談物理學(xué)史教學(xué)在科學(xué)素質(zhì)教育中的作用指導(dǎo)教師 馮一兵 職稱 講師 2011年5月26日淺談物理學(xué)史教學(xué)在科學(xué)素質(zhì)教育中的作用學(xué)生姓名：王燦 學(xué)號：20075040030單 位：物理電子工程學(xué)院 專業(yè)：物理學(xué)指導(dǎo)老師：馮一兵 職稱：講師1 引言物理學(xué)是自然科學(xué)的帶頭學(xué)科，是當(dāng)代技術(shù)發(fā)展的最重要的基礎(chǔ)。代寫論文物理學(xué)在其發(fā)展中所形成的基本概念、基本理論、基本方法、基本實(shí)驗(yàn)手段，已經(jīng)成為其它自然科學(xué)重要概念的基礎(chǔ)和研究手段。物理學(xué)的每一個(gè)新思想、新發(fā)現(xiàn)，都會(huì)推動(dòng)其它科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步

2、，并往往孕育新學(xué)科的產(chǎn)生。物理學(xué)史作為物理學(xué)科的一個(gè)分支，與物理學(xué)的其它分支不同，它不是以講授知識的理論和現(xiàn)狀為目的，而是從物理發(fā)展的歷史角度出發(fā)，從縱的方面闡述從物理萌芽開始經(jīng)過漫長的歲月，怎樣發(fā)展為現(xiàn)代物理的歷史過程即物理怎樣產(chǎn)生、發(fā)展和繁榮起來的過程的系統(tǒng)闡述?？茖W(xué)素質(zhì)由科學(xué)知識、科學(xué)意識、科學(xué)方法等要素組成?？茖W(xué)知識是指反映客觀世界的，在漫長的歷程中不斷豐富和發(fā)展的知識體系?？茖W(xué)意識是對科學(xué)本質(zhì)及價(jià)值的正確認(rèn)識，對科學(xué)的信任、依賴、追求等積極的態(tài)度?？茖W(xué)方法主要指科學(xué)思維方法，它在一定程度上具有方法論的意義，大多蘊(yùn)含在科學(xué)探索的過程中。由于這些要素，都是在科學(xué)認(rèn)識和發(fā)展過程中逐步顯現(xiàn)出

3、來的，因而對這些要素的認(rèn)識也只有建立在對科學(xué)及科學(xué)發(fā)展過程深入了解的基礎(chǔ)上，才能逐步形成并加深，當(dāng)然也就與物理學(xué)史密不可分。下面從幾個(gè)方面介紹物理學(xué)史教育對于提高科學(xué)素質(zhì)的作用。2 科學(xué)知識的掌握普遍認(rèn)為，掌握科學(xué)知識不等于記住有關(guān)內(nèi)容的理論、事實(shí)、定義、結(jié)論、公式和計(jì)算方法，還必須理解知識的深刻本質(zhì)和豐富的內(nèi)涵。現(xiàn)有的物理知識都是在人類與物理世界的長期對話中，經(jīng)過無數(shù)的曲折與反復(fù)，抽象、概括而獲得的。對現(xiàn)有知識的歷史考察，可以把發(fā)現(xiàn)的本質(zhì)放在更真實(shí)的背景下，使學(xué)生真正懂得它們的本質(zhì)，并得到超出定律和公式的許多啟示。如熱力學(xué)第二定律和熵的概念在物理學(xué)中是最難懂的部分，歷史上圍繞著它們有過不少疑

4、慮和詰難。這印證了教學(xué)中的難點(diǎn)，也正是科學(xué)發(fā)展史上難以攻克的科學(xué)難題。在講授中1，結(jié)合l9世紀(jì)末期針對熱力學(xué)第二定律所提出的“吉布斯佯謬”和“麥克斯韋妖”的介紹，揭示其深刻的物理思想的根基，必然會(huì)引起學(xué)生們的興趣和思考，對這些詰難產(chǎn)生過程的了解可以大大深化對熱力學(xué)第二定律和熵的概念的理解和深化。3 科學(xué)方法的學(xué)習(xí)物理學(xué)家勞厄說：重要的不是獲得知識，而是發(fā)展思維能力。教育無非是一切已學(xué)過的東西都遺忘掉的時(shí)候，代寫畢業(yè)論文所剩下來的東西?？梢?，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力也應(yīng)是科學(xué)素質(zhì)教育的重要任務(wù)和目標(biāo)。科學(xué)史家霍爾頓所說2，科學(xué)發(fā)現(xiàn)沒有唯一的方法。因?yàn)槊恳豁?xiàng)研究并不是只有一種方法，而且每個(gè)科學(xué)家在運(yùn)

5、用這些方法時(shí)也都有明顯的個(gè)人特點(diǎn)。科學(xué)方法的教育不可能教給學(xué)生一套固定的，必然可以保證導(dǎo)向成功的方法。因此，學(xué)習(xí)前人的方法，與其說是為了掌握具體的方法本身，倒不如說是為了積累前人科學(xué)思維的經(jīng)驗(yàn)，是為了進(jìn)行科學(xué)思維的訓(xùn)練。思維訓(xùn)練比起給學(xué)生一些具體的科學(xué)方法來，可能是更為重要的。通過物理學(xué)史教學(xué)具體深入地剖析若干物理學(xué)發(fā)現(xiàn)的案例，詳細(xì)了解科學(xué)大師們科學(xué)創(chuàng)造的思路，可以使人受到熏陶，發(fā)展思維能力，并從中掌握一些更為具體有效的科學(xué)方法。物理學(xué)史表明，每次重大物理理論突破總是帶來了方法論的重大發(fā)展。正如英國著名物理學(xué)家波恩在接受諾貝爾獎(jiǎng)時(shí)所說：“我榮獲1954年的諾貝爾獎(jiǎng)與其說是我的工作里包括了一個(gè)自

6、然現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，倒不如說是那里面包括了一個(gè)自然現(xiàn)象的新思想方法基礎(chǔ)的發(fā)現(xiàn)?！痹偃?，奧斯特電生磁現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，法拉第場概念的提出，伽利略的理想實(shí)驗(yàn)，愛因斯坦提出相對論，牛頓建立經(jīng)典力學(xué)體系，麥克斯韋建立電磁場理論，普朗克提出量子說等等，無不顯示出非凡的想象力和獨(dú)特的科學(xué)研究方法。只有通過物理史教育，才能挖掘科學(xué)方法的豐富寶藏，從而使學(xué)生學(xué)會(huì)科學(xué)方法。運(yùn)用物理模型認(rèn)識物理客體、發(fā)現(xiàn)規(guī)律、分析處理和解決實(shí)際的物理問題，是物理學(xué)研究常用的方法，也是物理教學(xué)中不可缺少的手段。物理學(xué)史中有大量的例子，如質(zhì)點(diǎn)、剛體、簡諧振動(dòng)、單擺、理想氣體、理想熱機(jī)、力線和場、原子核結(jié)構(gòu)等等模型，許多模型的建立還有一個(gè)歷史演變

7、的過程和不斷發(fā)展的趨勢。許多實(shí)際的物理問題的解決，往往要通過建立物理模型而找到解決的途徑。因而，物理學(xué)史教學(xué)中運(yùn)用物理發(fā)現(xiàn)案例教學(xué)，以培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用科學(xué)方法解決物理問題的能力，從而達(dá)到更好的掌握科學(xué)方法的目的。4 科學(xué)意識的培養(yǎng)物理學(xué)是研究物質(zhì)運(yùn)動(dòng)一般規(guī)律和物質(zhì)基本結(jié)構(gòu)的科學(xué)，是自然科學(xué)的重要組成部分，人類只有尊重事實(shí)、尊重規(guī)律，才能獲得進(jìn)步。認(rèn)真、嚴(yán)謹(jǐn)、無私、實(shí)事求是、不容半點(diǎn)虛假，這就是科學(xué)的態(tài)度。例如，被贊譽(yù)為“上帝的鞭子”的泡利3，毫無例外地對一切都打上一個(gè)問號。他不講憐憫，不動(dòng)感情，言語犀利尖刻，使別人有時(shí)難以承受，但他對科學(xué)的態(tài)度卻令人敬佩。他認(rèn)為在解決問題的方法上，如果論證不夠簡潔

8、、充分和合乎邏輯，則沒有任何意義。他的科學(xué)著作是長期積極思考的產(chǎn)物，在思考過程中一次又一次推敲論據(jù)，如果沒有達(dá)到他那極端嚴(yán)格的要求就決不罷休。不僅如此，泡利在追求真理的過程中勇于承認(rèn)錯(cuò)誤并修正錯(cuò)誤。1957年他和海森伯合作試圖完全從對稱性原理出發(fā)解決物理學(xué)所有問題，并很快取得不少結(jié)果。次年他在美國做報(bào)告時(shí)發(fā)現(xiàn)這個(gè)新理論存在很大問題，于是他立即寫信給海森伯，表示他不相信這個(gè)理論了。后來，當(dāng)海森伯仍堅(jiān)持并宣傳這個(gè)理論時(shí)，泡利當(dāng)即反對。這種堅(jiān)持真理，勇于否定自己的態(tài)度正是所有有成就的科學(xué)家成功之所在。物理學(xué)史上不乏此類事例?？茖W(xué)思想的顯著特征是創(chuàng)新。沒有創(chuàng)新，就沒有科學(xué)研究；缺乏創(chuàng)新，就不能對客觀事

9、物的認(rèn)識發(fā)生革命性變化，從而不能對社會(huì)發(fā)展和人類進(jìn)步產(chǎn)生深刻影響。玻耳茲曼和吉布斯在麥克斯韋之后開創(chuàng)性地將統(tǒng)計(jì)思想徹底地引人物理學(xué)，用以揭示具有數(shù)量巨大，高度復(fù)雜的系統(tǒng)的規(guī)律，這樣就突破了牛頓因果決定論思想方法的局限，創(chuàng)立了統(tǒng)計(jì)物理學(xué)，并孕育了百年之后產(chǎn)生的系統(tǒng)學(xué)科，極大地增進(jìn)了人類新思維的發(fā)展。湯姆孫曾經(jīng)說過：“在能夠?qū)茖W(xué)做出的一切貢獻(xiàn)中，觀念的突破是最偉大的?！苯锢韺W(xué)正是在沖破牛頓不變時(shí)空觀而創(chuàng)立；勞厄成為因發(fā)現(xiàn)晶體衍射現(xiàn)象而獲諾貝爾獎(jiǎng)的得主之一，他只是提出了想法，并未做出實(shí)際發(fā)現(xiàn)；近年來，超導(dǎo)方面的諾貝爾獎(jiǎng)，并未給發(fā)現(xiàn)最高超導(dǎo)溫度材料的人，卻發(fā)給了觀念和想法的提出者，原因也在于此。5 結(jié)論科學(xué)既是一種人類的知識體系，又是人類認(rèn)識世界的一種方式和探索過程。教學(xué)實(shí)踐告訴我們，物理學(xué)史教育有助于完備知識、活躍思維、增強(qiáng)膽識、錘煉品格、鍛煉意志?？梢?，物理學(xué)史教育在提倡素質(zhì)教育的今天更是迫切需要的，同