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1、浅论物理学史在中学物理教学中的重要性试周刊2010年第53期浅论物理学史在中学物理教学中的重要性管泽勇(攀枝花市第九中学,四川攀枝花617000)摘要:在过去的物理教学中.很多教师认为给学生传授物理知识.使学生能应用物理知识解决问题,就算完成了教学任务.达到了教学目的,而忽略了物理学史的教学.物理学史不仅能使学生增长见识.而且能培养学生的综合素质.作者根据在教学中的体会,谈谈物理学史在教学中的重要性.关健词:物理教学物理学史作用物理学史是研究物理学辩证发展过程规律的一门学科,它研究物理学各种重要的概念,定律与理论的酝酿,产生和发展的过程,研究在从一个时期向另一个时期的过渡中,引起物理学概念,研
2、究方法和研究领域发生变化的原因.因此.物理学史蕴藏着巨大的财富.如果我们在教学中善于挖掘和利用.它将会对我们的教学产生意想不到的效果:引人物理学史能够提高学生学习物理的兴趣.让学生了解物理知识的发生,发展过程和科学研究的基本方法,理解科学的本质.加深对物理学知识本身的理解,激发创造性思维,培养科学能力,情感态度和价值观,使学生树立正确的科学态度.同时注重学生科学和人文的双重发展.有利于培养学生健全的人格.等等.所以,在物理教学中,必须重视物理学史的教学.1.从物理规律发展的曲折性.培养学生质疑创新的精神.我国着名物理学家钱三强在给郭奕玲,沈慧君编着的物理学史的序中谈道:科学上没有平坦的大道.l
3、2科学经历的本是一条非常曲折,非常艰难的道路,但是教师在教学的时候是将已有的知识系统归纳,形成简明扼要的理论体系呈现给我们的学生.在应试教育,以及学生学习科目众多,学习任务繁重的条件下,这似乎是必要的.但是这样的教学方法,往往会使学生对科学概念的产生和发展引起误解,以为什么结论都可用数学推导出来一切来得都很简单,从而失去对观察而后实验的兴趣.因此.我们应该在教学过程中增加一些物理学史的内容,让学生知道一个物理定律的发现或建立,往往是许多科学家长期,艰辛工作的结果,使他们不仅能够掌握知识.而且具备对现有的知识的重新认识并提出质疑,挑战和创新的精神.比如.研究自由落体运动.在l6世纪以前,亚里士多
4、德的运动理论占据统治地位:物体下落的速度与物体重量成正比.他的理论基本上是错误的.但由于这一理论是由直接经验总结得出的,同时又和宗教联系在一起,因此在之后2000多年的时间里.被认为是神圣之言,不可怀疑.要反驳亚里士多德的观点,不仅涉及到具体的运动学问题,而且涉及到宗教立场,自然哲学等问题.在这场思想革命中,伽利略作出了重要的贡献.可见,物理规律的建立是曲折的,需要学习者具有质疑创新精神.而要让学生具备这样的精神,最好的方法就是让他们受到这段物理学史熏陶.2.介绍物理学史.提高学习兴趣.爱因斯坦说过:有许多人之所以爱好科学,是因为科学给他们以超乎常人的智力上的快感,科学是他们的特殊娱乐.他们在
5、这种娱乐中寻求生动活泼的经验和雄心壮志的满足._3_丁肇中教授在实验室仪器旁一守就是几天几夜.当有人问他苦不苦时.他的回答是:一点也不苦.正相反,我觉得很快乐.因为我有兴趣,我急于要探索物质世界的秘密.可见,好奇心,兴趣和事业心,三者有着密切的联系.传统的教学重视知识的传递,却往往忽视了对学生学习欲望的培养,不利于学生的终生学习.物理学史恰好可以弥补其不足.物理学史是一幅理论与实验交叉,失败与成功并存,逻辑与非逻辑思维并用的丰富多彩的画面,物理学思想与方法的演变,物理学发展跳动的脉搏,都可以调动学生的情绪.唤起他们强烈的好奇心和奋发向上的激情,引起浓厚的兴趣和积极的思考.例如,在光的干涉一节课
6、中就有戏剧性的事例:就在微粒说与波动说互不让步之时,新的突破出现了,在法国科学院的一个征文竞赛中,一个不知名的法国年轻工程师菲涅尔向组委会提交了一篇论文.在这篇论文里,菲涅尔采用了光是一种波动的观点,并以严密的数学推理,极为圆满地解释了光的衍射问题.评委会成员之一泊松并不相信这一理论,对它进行了仔细的审查,结果发现当把这个理论应用于圆盘衍射时,阴影的中间将会出现一个亮斑.这在泊松看来是十分荒谬的:影子中间怎么会出现亮斑呢?这差点使得菲涅尔的论文中途夭折.但菲涅尔及其支持者在关键时刻坚持要进行实验检测,结果发现真的有一个亮点奇迹般地出现在圆盘阴影的正中心,位置和亮度与理论吻合得相当完美.(它被误
7、导性地称之为泊松亮斑)这是物理学史中将反对者的观点转化为支持自己的证据的典型事例.充满了趣味性.物理学史记载了人类揭开世界奥秘和令人兴奋的探索历知和解决问题.在讨论中,学生可以将观点用概念图表达出来.以引导和激发讨论.在探究式课堂教学中,学生以小组为单位进行讨论是非常普遍开展的一种学习方式,但会出现问题.在讨论式教学中教学效率不高的现象是普遍存在的.要改变这种情况,教师必须将学生的注意力全部集中到讨论的中心话题上来.这正是概念图的优势.同时,利用适合的软件.教师还可以及时记录下讨论结果,体现集体思维的成果.(四)有利于教学活动的不同阶段的教学评价.例如.教师通过观察学生设计概念图的构图过程.了
8、解其学习进展和内心思维活动的情况,以便给出及时诊断,改进教学.这样,概念图就是形成性评价的有效工具.同样,概念图也可以作为总结性评价的工具,它与传统的试题测试相比的优点在于为教师和学生提供的考试结果不仅仅是一个抽象的分数.而是学生头脑中关于知识结构的图示再现.教师和学生可以清晰地了解学生学习的状况,从而有效地帮助学生认识自我.五结论概念图为教育教学改革注入新的活力,它以直观形象的方式进行表达和思考,非常接近人的自然思维过程.概念图极大地提高了人们的理解和记忆能力,它对于逻辑思维和创造性思维都有巨大帮助.通过使用概念图,学生不再被动地去设法记下教师的每句话和阅读一串串长长的句子,而是积极地对关键
9、字词进行加工,分析和整理,对知识进行系统化,并和教师积极地对话.另外,它还非常有利于开发学生的空间智能参考文献:1蔡铁权,姜旭英编着.袁运开主审.新编科学教学论2夏志芳主编.必修课教与学地理.177孽物理概念的内涵和外延及其教学策略徐雷f无锡高等师范学校,江苏无锡214187)摘要:本文举例说明了物理概念教学中理清概念的内涵和外延的重要性.以及在教学中存在的一般问题.探讨了相关的教学策略.关键词:物理概念内涵外延教学策略一,物理概念的内涵和外延例谈通常认可的形式逻辑学着作中对概念的内涵和外延的描述是:概念的内涵,就是指反映在概念中的对象的本质属性或特有属性,人们常常称之为概念的含义.概念的外延
10、,就是指具有概念所反映的本质属性或特有属性的对象.人们常常称之为概念的适用范围.概念的外延可以是在客观世界中不存在的事物.内涵是概念质的方面,它说明概念反映的对象是什么样的;外延是概念量的方面,它说明概念反映的对象有哪些.概念的内涵和外延相互依存,相互制约.概念的内涵,外延的确定性,是指在一定条件下,概念的涵义和适用范围是确定的,不能任意改变或混淆不清.概念内涵,外延的灵活性,是指在不同条件下,随着客观事物的变化和人们认识的不断深化,概念的涵义,适用范围是可以变化的.任何概念都是确定性和灵活性的统一.否认确定性,会犯相对主义和诡辩论的错误,否定灵活性,会犯形而上学的错误.下面举例来说明什么是概
11、念的内涵和外延.在课堂上.假如教师向学生提问力的概念,大部分学生可能会回答:力是物体对物体的作用.但是也很可能有一部分学生回答:像重力,弹力,摩擦力这样的就是力.这里面,通常我们所认为的力的概念物体对物体的作用实质上只是力这个概念的内涵,而重力,弹力,摩擦力等是力这个概念的外延.为了便于读者理解,再举一例:机械运动这个概念的内涵是物体的空间位置随时间的变化,其外延是匀速直线运动,变速直线运动,抛体运动等所有的机械运动具体形式.通常教师要学生背诵概念,主要是希望学生指出概念的内涵而并非外延.在少数情况下,学生背诵的是概念的外延.如关于机械能的定义在高中阶段一般认为是:动能和势能统称为机械能.像这
12、样的定义我们给它们起一个名字叫做描述性定义(关于定义的具体问题将在后文详述).其实,在高中教学中我们通常所说的诸如力是物体问的相互作用这样的说法说的是概念的内涵,我们讲的描述性定义说的是概念的外延.但是这里就存在一个问题.就是一些教师在教学的时候更关注于概念的内涵,而忽略了概念的外延也是概念的重要组成部分.也就是说,一些教师将概念等同于概念的内涵,在这样的思想的影响下,其对概念的教学就会是不全面的.比如,如果上例中的教师单纯地判定像重力,弹力,摩擦力这样的就是力这个答案是错误的话.那么就会导致学生将概念的内涵与外延割裂开来.这显然是不利于学生学习概念的.恰当的做法是在概念教学中坚持内涵与外延并
13、重,教给学生关于概念的完整知识.关于概念内涵和外延的确定性和灵活性.需要说明的一点是,形式逻辑只研究概念的内涵和外延的确定性.灵活性是辩证逻辑所研究的问题.高中物理概念教学一般只涉及到概念外延的灵活性.其中,最典型例子就是质点这个概念.因为是否把一个物体看成质点与所研究的问题有关.所以质点的外延到底包括哪些物体也就不能够确定了.这就是概念外延的灵活性.二,相关教学策略1.在概念教学中讲授内涵和外延的知识,并让学生加以程.中学生的好奇心强,同时又有强烈的自尊心,希望自己能独立地去解决一些问题.如果我们能抓住学生这一心理,在教学中经常穿插一些物理学史的材料,为学生创设一个生动活泼,自觉主动的学习环
14、境,将物理学上一些重大知识的发现历程融人到教学中,让学生自己参与物理知识的发现过程.一个自然奥秘破释了,义一个新的难题提了出来,在这种好奇心永无休止的满足中体会科学发现的乐趣和心理上的满足.这样,我们就能在物理教学中培养并不断发展学生学习物理乃至整个自然科学的兴趣和信心.3.介绍物理学家高尚的品德.让学生树立正确人生观,价值观和科学态度现在新课程实行三维目标.其中要求让学生建立乐观的生活态度,求实的科学态度,宽容的人生态度.使学生内心确立起对真善美的价值追求,以及人与自然和谐和可持续发展的理念.教师要培养学生正确的人生观,价值观,物理学史起着重要的作用.在教学过程中,给学生讲讲物理学家为真理而
15、献身的事例,这对培养学生的道德情操是最有效,最有感染力的一个好方法.比如,在讲法拉第电磁感应定律时,给学生说说法拉第的高尚品德:法拉第成名之后,他依然像当年那个学徒工那样对科学一往情深,而对金钱和地位不屑一顾.他热情地给普通群众主办通俗科学讲座,希望科学能像当年在他心中引起崇高的理想那样教育下一代青年人.国王要封他爵位.他也拒绝了.l9世纪50年代英俄交战时,英国政府曾请法拉第领导研究178毒气,被法拉第断然拒绝.他临终前要求葬礼尽量简朴.不要立纪念碑.再比如说.伟大的物理学家牛顿.有人问他是怎么样发现万有引力定律的,他回答说:靠不停地思考.他思考时达到了废寝忘食的地步.据回忆,当年他住在剑桥
16、大学三一学院大门口附近.在哈雷访问过他后之数月里.他的行为怪异:他想去大厅吃饭,却转错了弯,走到了大街上.忘了为什么要出来,于是又返回到居室;在大厅里蓬头散发,衣着不整,坐在那里走神,饭菜放在桌前,也不知道吃;学院同事往往在校园散步时看到沙砾地面上有奇怪的图形.谁也不懂.都绕道而行.原来牛顿在全身心地思考天体问题.除此之外.在中学物理课堂中引人物理学史还有其他很多作用,因此我们要重视物理学史的作用,充分利用这一知识宝库.但要做好这个工作并非易事,因为我们本身没有受过物理学史引入课堂的学习和培训,同时对物理学史知识知道得很少,更不用说作出比较好的引人了.因此我们需要做大量的资料搜集和消化工作,不断自我提高,这样才能把它做好参考文献:1申先甲.物理学史教程.长沙:湖南教育出版社,1987,第l版.2.2郭奕玲,沈慧君.物理学史.清华大学出版社,1993,第l版.7.3爱因斯坦文集(第l卷).商务印书馆,1997:2.
