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浅议物理学史在物理教学中的作用_物理专业毕业论文

发布时间:2014-10-18 来源:人大经济论坛
物理学史是研究人类对自然界各种物理现象的认识史,它的基本任务就是描述物理概念、定律、理论和研究方法的脉络,揭示物理学观念、方法和内容的发生、发展的原因和规律性。研究学习物理学史,不仅会为物理教学注入新的活力,还有利于激发学生学习物理、攀登科学高峰的积极热情。 一、可以了解物理学的本来面目,消除对物理的神秘感 在物理教学中,我们主要是引导学生学习前人已经获得的理论知识。教学中的物理知识都是人们经过多次整理而形成的严密的理论逻辑体系。因此,我们在教学中只重视对知识本身的讲解,而对于一些概念、规律产生的历史事实很少问津。有的物理教师虽然试图引进一些史料,但讲的不够准确,常见的错误有:牛顿因为观察苹果落地而发现万有引力定律、瑞利-金斯定律的失败引导着普郎克提出量子论等等。这些神话使得学生对物理知识的来源、理论体系的形成等都产生很神秘的感觉,往往会认为各个物理学概念、原理和定律的获得等只是历史上的某些科学伟人们的灵感创造出来的,是历史的巧合和偶然的机遇,对于一般人而言根本就不能及的,这种认识是十分错误的,进而也会阻碍学生创造思维的发展。事实上对于熟悉科学创造历史过程的人都知道,任何一个物理知识的获得,都必须要经历一个动态的过程,即从低级到高级,从感性到理性,从片面到全面,从粗糙到严格的产生、发展和演变的过程,而根本就不是任何天才的脑袋偶然地创造出来的。 经过对这些物理史的本来面目的了解和熟悉,学生们就会慢慢学着具体理解任何一个重要概念、定理和理论的获得,都是经过试探-除错的多次选择而得到一个动态的历史过程。在物理教学中,我们可以通过必要的历史回顾,促使学生们了解物理学的各种原理、定律的实验基础,了解各种模型所依据的客观事实的原形,了解各种假说、观点和物理思想的演变。虽然讲述时用的时间不多,但可以使学生了解物理概念、规律、原理产生、形成和发展的过程,这种做法不仅会消除学生对物理知识来源的神秘感和错误认识,还可以培养学生的创造性思维能力。 二、了解物理学的发展性和近似性,克服对物理知识的僵化认识 在物理教学中,教师不应单纯向学生传播知识,而应向学生揭示物理学的发展规律,了解物理概念、规律的局限性和近似性。但是,教学中常常对此重视不够,在一味追求知识的严密性和精确性的面目下,容易使学生思维单一,认识僵化,使他们感到物理难学,没有兴趣,只能机械的搬用公式,这种对知识绝对化、僵化的理解,影响了学生发展思维能力的发展。 事实上,在物理学的发展史中,经常发生着各种情况的理论变迁,具体表现为:以比较正确的认识代替错误认识,例如以热之唯动说代替热质说;以比较全面的认识带替片面的认识,例如用光的波粒二向性代替波动说和微粒说;以更加深入的认识代替表面认识,例如由宏观热力学发展到统计力学;以更加普遍精确的认识代替局部的、近似的认识,例如相对论和量子力学的建立,揭示了牛顿力学的局限性等等。这些都生动表明,没有任何一个物理理论可以被看作是最终完美的,它是在不断发展的,人们在一定条件下获得的物理学认识只能是近似的、相对真理。 随着物理学的发展,其各部分理论的局限性从各个方面暴露出来,它的各个基本概念和规律无一例外都在发生修正和变化。人类对光的本性认识所经历的发展历程就是最好的例证。人对光的认识发展过程,说明在物理学发展中,一个理论替代另一个理论,但没有一个理论是终极真理。可见,在物理教学中,必须结合教学内容,用物理学史说明它的发展性、近似性,说明物理学虽然不但向人们揭示出许多自然的最后答案,但任何物理概念、规律都有其发生发展的过程,都有其近似性,决不可以把它们当作无条件、永恒的东西加以绝对化。因此,在教学中讲明一部分知识的客观真理性之后,也要花一些时间讲它的发展性,近似性,长期坚持下去就会使学生在对知识的理解和运用上,变被动为主动,变僵化为灵活,使学生感到物理中充满了无穷乐趣,并不难学,有利于创造性人才的培养。 三、了解物理学家的研究方法,加强对物理学研究方法的认识 物理学家的研究方法都是有自己独特的创造性思维,特别是处在前沿和十字路口的物理学家们。他们的方法有时真让人意料不到,并不都是观察实验的方法、数学的方法、归纳推理的方法、演绎的方法。如伽利略在研究自由落体运动时,首先提出一个落体佯谬的理想实验,从亚里士多德的重物下落比轻物快的原理中导出了重物下落比轻物慢的悖论,从而否定了亚里士多德的理论,接着他就用假说,逻辑推理和实验验证的方法得出了正确的落体定律,在这里,伽利略熟练地应用了理想实验方法, 逻辑推理和实验验证的科学方法,这些方法成了科学创造的奇妙工具。正如爱因斯坦所说:没有一个概念能够无歧义地从试验中逻辑地推导出来。法国物理学家拉普拉斯曾说过:认识一位举人的研究法,对于科学的进步并不比发现的本身更少用处,科学研究的方法通常是极富兴趣的部分。物理概念、规律我们要学,但同时还要探索其研究方法,这就需要研究物理学史才能掌握其精华,才是最有意义的学习。只知道定律的内容只是第一步,而知其方法才是认识的第二步,而且这第二步认识发生了质的飞跃。所以说,把物理学史和物理教学相结合是非常重要的,不仅起到开发学生智力,训练学生思维的重要作用,而且能使学生从物理学史中认识物理。
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