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物理教科书引入物理学史内容的类型

作者: admin 分类: 物理论文 发布时间: 2015-01-17 10:42 ė323次浏览 6评论关闭

物理教科书引入物理学史内容的类型


      教科书选取的物理史料,不纯粹是介绍物理学史,主要从培养人才、提高素养这一角度来考虑的,

物理教科书引入物理学史内容的类型

。与以前相比,新课程教科书所引用的物理学史资料明显增多了。我们也发现国外许多优秀的物理教科书所引用的物理学史资料确实很丰富,但它的成功不是数量和篇幅。有的教科书机械地引用不少与学科内容联系甚少的史料,盲目地堆砌史料,篇幅占据不少,反而使人有臃肿之感,这也是我们所反对的。我们研究发现,优秀教科书的成功之处在于它有目的地、适当地选材,使之与物理学科的内容有机地融为一体;它应该对物理学发展的逻辑和教科书的系统性之间的关系作认真而系统的研究,在一个比较明确的指导思想下组织教材的编写,切实地把学习放到物理学发展的历史长河中来介绍和展现;教科书中提到的历史信息,有人物、有事实、有分析,既要引人人胜,能激发读者的强烈求知欲和浓厚的知识兴趣,又要严肃确切,能使读者明了物理学发展的规律及物理现象发现的方法。我们分析了一些国内外物理教科书中引述的物理学史资料,发现大致有以下几种类型的学史资料进入教材。


    1、科学家语录


    人教版高中物理新课程教科书,在引言及每章内容的开头,均引用一条学者或科学家的语录,例如在必修1中,引言部分引用了庄子的话“判天地之美,析万物之理”,概括了物理学的研究特征;在第一章“运动的描述”开头则引用了亚里士多德的话“不了解运动,就不了解自然”,不但揭示了本章的内容及其重要性,而且也说明了近代物理学的产生和发展是从对运动现象的研究开始的。


    教材中也恰当融入了科学家的名言妙语,例如在讲述万有引力定律时,恰当融入牛顿的名言和科学家对牛顿的评价等。用简单的一两句话,勾勒出即将学习的物理知识、方法及其科学家的科学思想和科学精神,向读者作了极浓缩的介绍,不仅是知识和方法的传递,更是心灵的唤醒,回味无穷。


    2、物理原理及定律的发现过程


    新课程教科书往往在引入历史的叙述中介绍原理、定律,把本来比较抽象的内容,讲述得绘声绘色。例如,在人教版物理新教材必修2第六章“万有引力和航天”中,专辟“行星的运动”和“行星和太阳的引力”两节,并在第一节课后插入材料“人类对行星运动规律的认识”,共约占7个版面,5000多字,比较详细地介绍了开普勒的工作以及牛顿得出万有引力定律的过程,在第三节才正式提出万有引力定律。作者将万有引力发现过程做了历史性的概括,并把它写入书本,目的是解决“我们是如何知道我们所知道的东西的”这个问题,它常常教给我们许多不亚于最终答案所教给我们的东西。


    3、物理原理、定律发现的方法


    通过一些历史上著名的论证、实验等,介绍一些科学研究方法。例如,在人教版物理新教材必修1第二章第五节“伽利略对自由落体运动的研究”,介绍伽利略的科学方法,系统地阐述了伽利略从“逻辑的推理”、到“猜想与假说”、再到“实验验证”的科学实验方法。’


    我们认为,教科书在这方面的引入还可以加强,既可以系统地展现某些重要的科学方法,也可以潜移默化地介绍其他一些科学方法。例如介绍惯性时,可以专门阐述一下伽利略通过对“从一条正在航行的船的桅杆顶上落下的一石块总是落在桅杆脚下”的分析,认为在船上无法判定船是否在动。类比之下,地球上“一个落体的竖直路径”也不足以判定地球是静止不动的论断,这个例子很精彩,它给出了一个类比的论证方法。科学方法的介绍应该自然地融人到教科书的内容中,做到深浅结合、详略得当。


    4、阐述某些发现在历史中的地位


    对教科书中的一些发现、发明在历史中的地位作一定的介绍,不就事论事,而是与它的科学价值联系起来。例如,爱因斯坦对伽利略创立的科学研究方法的评述:“伽利略的发现以及他所用的科学推理方法是人类思想史上最伟大的成就之一,而且标志着物理学的真正开端”;杨振宁对《自然哲学的数学原理》的出版的评述:“如果一定要举出某个人、某一天作为近代科学诞生的标志,我选牛顿《自然哲学的数学原理》在1687年出版的那一天”等。阐明这些科学发现带来的社会发展和技术进步对人类发展的影响,引导学生从中汲取多方面的教益。


    5、佯谬的介绍


    有意识地介绍一些历史上的佯谬借以帮助学生扩大眼界、去伪存真。个别例子还可以向学生灌输外推的方法。例如在伽利略对自由落体运动的研究中介绍“重物和轻物下落快慢”的佯谬;在量子论的“测不准原理”中,可以介绍一则古希腊著名哲学家兹诺的佯谬:兹诺面对着“一个物体可以既在某一点又在走过那点”的概念,发生了很大的困惑,竟断言“如果一个物体在运动,那就不能说它在任何地方。”将这一点与测不准原理联系起来,认为上述概念可以从完全不同的基点上来看,即“我们没有能力去把一个运动的位置和速度都测得任意精确”。这种分析既精彩又深奥,确实可以使学生的思想豁然开朗,并由此引起极大的科学兴趣。


    6、对基本物理定律或理论体系的评述


    引证一些专家对物理学的某一定律、某一课题甚至理论体系的评述,特别是对一些具有里程碑式的重大物理学发现、发明及成果的评价,以启发学生从更高的角度把握这些定律、原理的内在逻辑性,或理论体系的系统性。例如,在学习能量守恒定律时,教科书可引入对其历史地位的评述:“能量的转化与守恒定律揭示了自然科学各个分支之间惊人的普遍联系,是自然科学内在统一性的第一个伟大的证据,找到了各种现象的一种公共量度—-能量。它是19世纪中叶物理学上最重要的发现,是自伽利略和牛顿之后朝向科学的统一迈进的很重要的一步,并成为全部自然科学的基石,成为检验一个理论是否正确的基本准绳之一,成为辩证自然观的自然科学基础”。评述不但可以在各章的开头引入,也可以在各节的开头、正文或旁批旁注中引入。


    7、科学家的生平


    教科书除了引入科学家的科学发现之外,还应该以各种形式适当介绍一些重要科学家的生平、工作经历及其遭遇、科学思想和重要贡献等等,使学生正确了解科学家的形象,领悟科学家的科学精神,也增加了教材的可读性。


    8、各物理学派、假说间的争议,


    展现历史上一些学派、假说问的争议,例如,对运动和力的关系的认识过程;对热本质和光的本性的认识过程;对原子和原子核的探索等等。通过展现人类认识进程中的历史争论,使学生感受到科学是一个开放的、不断发展的系统,是一个永远不会完结的过程。


    9、我国科学技术与物理文化


    适当引入我国古代和现代的科学技术发展。例如我国古代科学家在磁学和光学方面的贡献,我国现代航天技术的发展历程,杨振宁、李政道、丁肇中等著名学者在物理学发展中的贡献。使学生们认识到,我们中华民族同样可以立足于世界科学之林,增进学生的民族使命感和责任感,培养学生的事业心和爱国主义情怀。此外,应教育我们的学生,立足于国内,为社会主义祖国辛勤工作,所以有必要在教材中多宣传我国一些在物理学史有一定贡献的科学家。特别是那些长期为社会主义祖国的科学事业奋斗的物理学中的人物和事例。另外,我们还可以将“相关的趣味性或幽默故事”、“科学家像、图表和原始数据”等史实材料融人教科书。


    从上述所概括的各类历史资料,大体上可以看出,教科书引入物理学史时应该有一种指导思想,即通过物理学史的引述,给学生一个比较完整的物理学发展的线索,树立历史上著名人物、著名事件的形象或典范,不仅使学生了解科学知识本身,而且使学生了解这些科学知识是如何得来的,从而为使学生具备获得新的科学知识的能力、提供一条可行的路径,实现全面提高学生的科学和人文素养。我国物理教材还要进一步提高质量,结合我国物理教学的实际情况,科学地选择物理学史料,有目的地收集到教科书中,使之成为内容比较充实、引人人胜的、有利于能力培养的教科书,是一个重要的途径。

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