1、學號20075040030本科論文學 院 物理電子工程學院 專 業 物理學 年 級 2007級 姓 名 王燦 論文題目 淺談物理學史教學在科學素質教育中的作用指導教師 馮一兵 職稱 講師 2011年5月26日淺談物理學史教學在科學素質教育中的作用學生姓名：王燦 學號：20075040030單 位：物理電子工程學院 專業：物理學指導老師：馮一兵 職稱：講師1 引言物理學是自然科學的帶頭學科，是當代技術發展的最重要的基礎。代寫論文物理學在其發展中所形成的基本概念、基本理論、基本方法、基本實驗手段，已經成為其它自然科學重要概念的基礎和研究手段。物理學的每一個新思想、新發現，都會推動其它科學技術的進步

2、，并往往孕育新學科的產生。物理學史作為物理學科的一個分支，與物理學的其它分支不同，它不是以講授知識的理論和現狀為目的，而是從物理發展的歷史角度出發，從縱的方面闡述從物理萌芽開始經過漫長的歲月，怎樣發展為現代物理的歷史過程即物理怎樣產生、發展和繁榮起來的過程的系統闡述。科學素質由科學知識、科學意識、科學方法等要素組成。科學知識是指反映客觀世界的，在漫長的歷程中不斷豐富和發展的知識體系。科學意識是對科學本質及價值的正確認識，對科學的信任、依賴、追求等積極的態度。科學方法主要指科學思維方法，它在一定程度上具有方法論的意義，大多蘊含在科學探索的過程中。由于這些要素，都是在科學認識和發展過程中逐步顯現出

3、來的，因而對這些要素的認識也只有建立在對科學及科學發展過程深入了解的基礎上，才能逐步形成并加深，當然也就與物理學史密不可分。下面從幾個方面介紹物理學史教育對于提高科學素質的作用。2 科學知識的掌握普遍認為，掌握科學知識不等于記住有關內容的理論、事實、定義、結論、公式和計算方法，還必須理解知識的深刻本質和豐富的內涵。現有的物理知識都是在人類與物理世界的長期對話中，經過無數的曲折與反復，抽象、概括而獲得的。對現有知識的歷史考察，可以把發現的本質放在更真實的背景下，使學生真正懂得它們的本質，并得到超出定律和公式的許多啟示。如熱力學第二定律和熵的概念在物理學中是最難懂的部分，歷史上圍繞著它們有過不少疑

4、慮和詰難。這印證了教學中的難點，也正是科學發展史上難以攻克的科學難題。在講授中1，結合l9世紀末期針對熱力學第二定律所提出的“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，必然會引起學生們的興趣和思考，對這些詰難產生過程的了解可以大大深化對熱力學第二定律和熵的概念的理解和深化。3 科學方法的學習物理學家勞厄說：重要的不是獲得知識，而是發展思維能力。教育無非是一切已學過的東西都遺忘掉的時候，代寫畢業論文所剩下來的東西。可見，培養學生的科學思維能力也應是科學素質教育的重要任務和目標。科學史家霍爾頓所說2，科學發現沒有唯一的方法。因為每一項研究并不是只有一種方法，而且每個科學家在運

5、用這些方法時也都有明顯的個人特點。科學方法的教育不可能教給學生一套固定的，必然可以保證導向成功的方法。因此，學習前人的方法，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思維的經驗，是為了進行科學思維的訓練。思維訓練比起給學生一些具體的科學方法來，可能是更為重要的。通過物理學史教學具體深入地剖析若干物理學發現的案例，詳細了解科學大師們科學創造的思路，可以使人受到熏陶，發展思維能力，并從中掌握一些更為具體有效的科學方法。物理學史表明，每次重大物理理論突破總是帶來了方法論的重大發展。正如英國著名物理學家波恩在接受諾貝爾獎時所說：“我榮獲1954年的諾貝爾獎與其說是我的工作里包括了一個自

6、然現象的發現，倒不如說是那里面包括了一個自然現象的新思想方法基礎的發現。”再如，奧斯特電生磁現象的發現，法拉第場概念的提出，伽利略的理想實驗，愛因斯坦提出相對論，牛頓建立經典力學體系，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特的科學研究方法。只有通過物理史教育，才能挖掘科學方法的豐富寶藏，從而使學生學會科學方法。運用物理模型認識物理客體、發現規律、分析處理和解決實際的物理問題，是物理學研究常用的方法，也是物理教學中不可缺少的手段。物理學史中有大量的例子，如質點、剛體、簡諧振動、單擺、理想氣體、理想熱機、力線和場、原子核結構等等模型，許多模型的建立還有一個歷史演變

7、的過程和不斷發展的趨勢。許多實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，物理學史教學中運用物理發現案例教學，以培養學生運用科學方法解決物理問題的能力，從而達到更好的掌握科學方法的目的。4 科學意識的培養物理學是研究物質運動一般規律和物質基本結構的科學，是自然科學的重要組成部分，人類只有尊重事實、尊重規律，才能獲得進步。認真、嚴謹、無私、實事求是、不容半點虛假，這就是科學的態度。例如，被贊譽為“上帝的鞭子”的泡利3，毫無例外地對一切都打上一個問號。他不講憐憫，不動感情，言語犀利尖刻，使別人有時難以承受，但他對科學的態度卻令人敬佩。他認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。他的科學著作是長期積極思考的產物，在思考過程中一次又一次推敲論據，如果沒有達到他那極端嚴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錯誤并修正錯誤。1957年他和海森伯合作試圖完全從對稱性原理出發解決物理學所有問題，并很快取得不少結果。次年他在美國做報告時發現這個新理論存在很大問題，于是他立即寫信給海森伯，表示他不相信這個理論了。后來，當海森伯仍堅持并宣傳這個理論時，泡利當即反對。這種堅持真理，勇于否定自己的態度正是所有有成就的科學家成功之所在。物理學史上不乏此類事例。科學思想的顯著特征是創新。沒有創新，就沒有科學研究；缺乏創新，就不能對客觀事

9、物的認識發生革命性變化，從而不能對社會發展和人類進步產生深刻影響。玻耳茲曼和吉布斯在麥克斯韋之后開創性地將統計思想徹底地引人物理學，用以揭示具有數量巨大，高度復雜的系統的規律，這樣就突破了牛頓因果決定論思想方法的局限，創立了統計物理學，并孕育了百年之后產生的系統學科，極大地增進了人類新思維的發展。湯姆孫曾經說過：“在能夠對科學做出的一切貢獻中，觀念的突破是最偉大的。”近代物理學正是在沖破牛頓不變時空觀而創立；勞厄成為因發現晶體衍射現象而獲諾貝爾獎的得主之一，他只是提出了想法，并未做出實際發現；近年來，超導方面的諾貝爾獎，并未給發現最高超導溫度材料的人，卻發給了觀念和想法的提出者，原因也在于此。5 結論科學既是一種人類的知識體系，又是人類認識世界的一種方式和探索過程。教學實踐告訴我們，物理學史教育有助于完備知識、活躍思維、增強膽識、錘煉品格、鍛煉意志。可見，物理學史教育在提倡素質教育的今天更是迫切需要的，同