学生听了我的介绍后,对人类计时的历史有了一定的了解,知道了各类计时工具及其精确度,提高了学习打点计时器的兴趣,为下一步的教学工作带来极大的便利。
在讲授“伽利略对自由落体运动的研究”时,我先让学生查阅资料,全面了解亚里士多德和伽利略的生平以及对科学发展的贡献。亚里士多德是古希腊最伟大的、百科全书式的科学家,亚里士多德对世界的贡献无人可比。不幸的是亚里士多德的物理理论有严重的局限性,他认为数学对描述地面现象没有什么价值,另外,他强调直接的,定性的观察是形成理论的根据。简单的定性观察使亚里士多德在生物研究中取得了很大的成就。但是,事实表明,只是认识到数学推导和精细测量的价值之后,物理学才真正得到发展。伽利略的成功之处在于他对物理规律的论证非常严格,他创立了对物理理象进行实验研究并把实验的方法与数学方法、逻辑论证相结合的科学研究方法。此外,伽利略还创立了理想实验法,他设计的实验虽是想象中的,但却是建立在可靠的事实的基础上。把研究的事物理想化,就可以更加突出事物的主要特征,化繁为简,容易于认识其规律。伽利略的这一自然科学新方法,有力地促进物理学的发展,他因此被誉为是“经典物理学的奠基人”。
我让学生查阅资料,了解伽利略是如何用实验验证自己的猜想,在实验中遇到了哪些困难,又是如何解决的。学生接到任务后,都很感兴趣,分别行动,查阅了资料,并创造性地排演了一部科学小品,让同学们在娱乐中学到了物理学史知识,领会了物理学发展的艰难和伽利略的过人之处,提升了自身的科学素养。
物理学史能告诉我们物理学思想的逻辑行程和历史行程,它的渗入不仅有助于学生了解各概念、定理、定律的来龙去脉,而且有助于学生逐步掌握正确的科学思维方法,造就一个强大的头脑。例如,在教学“牛顿第一定律”时,从古希腊的亚里士多德,到伽利略、牛顿,循着伟人的研究历程学习,从而加深学生对力和运动关系的理解;在教学“电磁感应”的时候,以奥斯特发现电流的磁效应为线索,向学生介绍人类对磁以及电和磁关系的认识过程。通过讲解安培、法拉弟、愣次和麦克斯韦等人在揭示电磁关系工作中的艰辛努力和所取得的成果,使学生在有了对电磁发展总体认识的基础上,加深对教材的理解和对左、右手定则、法拉弟电磁感应定律、愣次定律等关键点的把握。物理学史知识的渗入可以引导学生不单纯地接受教师传授的知识,而是形成一种探索与研究的习惯,对任何知识细节自觉地追根朔源,凡事都问个为什么,去发现和认识在一个问题从产生到解决的过程中,真正创造了些什么,应用了那些科学方法,从而可以在这种不断学习,不断探索,不断研究的过程中学会物理科学思维方法。
科学精神作为科学教育的重要方面,愈来愈受到人们的重视,这不仅是因为它与科学知识、方法、技能与能力有着密切的关系,具有独特的教育价值。如在原子物理教学中,介绍一些着名科学家的故事:居里夫妇在极其简陋的条件下,从几吨矿渣中找到了几克镭;在α散射实验中,卢瑟福和他的学生共记下了十万次以上的闪光,终于发现了个别被金原子核弹回的α粒子,并以严密的论证提出了原子的核式结构学说等。这些优秀事例,都体现了科学研究的艰辛和科学之美。
现在许多中学生生活条件优越,几乎没有受过什么挫折,不懂得美好生活和科技成果的来之不易。面对这样的学生,教师在物理学史中可以找到很多正面素材加以教育。如焦耳为了探索“热”与“功”之间的数量关系,在1840年到1879年间,做了几百次实验,才测出了精确的热功当量值。法拉第为了找到“磁生电”的方法,整整花了十年时间。教师要通过教育使学生充分认识到:人对自然规律的认识是一个迂回曲折的过程,是一代又一代的科学家经过精心观察、实验和复杂、艰巨的创造性劳动,付出了巨大的代价才取得的,一项科学成就的取得不是一蹴而就的。
物理教学中一定要重视培养运用科学方法解决物理问题的能力。着名科学家巴甫洛夫曾说过:“有了良好的方法,即使是没有多大才干的人也能作出许多成就。如果方法不好,即使是有天才的人也将一事无成。”
总之,在物理教学过程中要充分挖掘物理学史的教学功能,以物理史实为背景,创设适当的教学情境,让学生了解历史,进入历史,这样既能使教学内容丰富多彩,富有感染力,又能启迪学生的智慧,提高学生的科学素质,培养学生的创新能力。
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