物理学史载培养科学探究能力中的价值

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1、物理学史载培养科学探究能力中的价值　科学探究是物理学的本质特征之一；新课程倡导物理教学以科学探究为中心的新理念，正是体现物理学的本质与促进学生科学素养发展相统一的要求，也是国际物理教育发展的共同趋势。那么，何谓科学探究呢？现代教育科学使用的“科学探究”一词往往具有两个层面上的含义：一是科学探究活动，二是科学探究技能。探究技能是对学生能力方面的要求，是完成科学探究活动的基础与保证。一个有科学素养的探究者，必然要具有以下探究能力：根据情境提出问题的能力；根据问题和条件，提出解决问题的假设的能力；根据假设和条件，设计验证方法的能力；观察与分析能力；收集与处理

2、信息能力和概括结论的能力以及与伙伴合作和交流的能力。探究能力在人的一生发展中所起的作用是不言而喻的，正如物理学家劳厄说的：“重要的不是获得知识，而是发展思维能力。教育给予人们的是当一切已学过的东西都遗忘掉的时候所剩下来的东西。”①对于物理课程学习而言，“剩下来的东西”便是科学过程和科学方法，即科学探究的能力。　　物理学史本质上是一门历史科学，它以人类与物理世界对话的历史为研究对象，融合了与物理学有关的自然科学以及与人类思想、社会历史发展有关的文史哲的多学科知识，是一门自然科学、人文科学、社会科学、思维科学紧密交叉渗透的综合学科。通过描述物理学家探索科学

3、的成功与失败、喜悦与懊悔、曲折与反复、分歧与争论，使受教育者科学思维得以训练，精神上受到感染，意志得到磨炼，正确理解人与社会、自然的关系，从而使心智得到和谐发展由于物理学史其内容的特点及它所具有的丰富教育因素，决定它在培养学生科学探究能力中发挥独特的功能。　　一、引物理学史，提高观察和分析问题能力　　物理学是一门以实验为基础的科学，观察和实验既是研究物理学的基本方法，也是学习物理学的基本方法。物理学史描述了许多科学家善于从不被人注意的一些平常现象中，细心地观察与思考的事例。比如德国著名物理学家伦琴在一次实验中，偶然发现离包有黑纸的阴极射线管不到1米处的

4、一块亚铂氰化钡做成的荧光屏发出闪光，他没放过这一个细小的现象；正是他这种观察能力、分析能力使他最终发现了X射线。在他之前，1800年哥尔茨坦曾发现过这种现象，他却以此来论证他的错误观点；1887年克鲁克斯曾发现过未知射线使他的底片变黑，他却以为是底片的质量问题，并把底片退还给厂家；1894年汤姆生在测阴极射线的速度时，也做了观察到X射线的记录。他当时却没有功夫专门研究这一现象，只在论文中提了一笔。还有英国牛津大学的物理学家斯密士也观察到了X射线……②。学生在了解物理学史知识的过程中便可以认识到注意观察和认真进行实验是学好物理学的关键。因此，在今后的学习

5、中就要有目的地观察，亲自动手实验，逐步培养勤观察、勤思考的习惯，这种能力的培养在今后的工作中将受益无穷。　　二、引物理学史，培养科学非逻辑思维能力　　学习物理学既要使学生受到严格的逻辑思维的训练，又要使他们不把思维模式化、固定化；物理学史的特殊性恰能具有这样的功效，通过物理学史的学习能进行非逻辑的反常思维训练。在通常的物理教学中，向学生讲述的多是科学研究中理性的逻辑的方法，而在实际的科学发现中，科学家们的创造工作却常常带有浓烈的非理性，非逻辑的色彩，敢于突破前人的传统观念，常常是突破性发现的必要条件。物理学史中的大量事例，都可以揭示出科学创造的这一本质

6、。例如，当安培提出分子电流假设时，人们还根本不了解分子的电结构；“电子”也是70多年后才发现的。泡利在提出“中微子”假设以及麦克斯韦的电磁波理论等等这些重要发现并不是经验事实必然的逻辑结果。正是由于许多带有革命性的概念和理论本身就不是从已有的理论中逻辑的推演出来的，那么以纯粹的逻辑方式来讲授，不仅学生难以接受，而实际上也是不可能的。只有把它放到认识的历史长河中去，讲清它们的来历和脉络，并做出辩证的分析，才能使学生理解和接受。学习物理学史，正是一种科学思维的训练，通过介绍人类揭开物理世界奥秘的探索历程，使学生获得思维方式的某种升华。　　三、引物理学史。培

7、养质疑精神和提出问题的能力　　在物理教学中，为了培养学生提出科学问题的能力，仅仅像通常所做的那样从内容的衔接上提出问题是远远不够的，必须从真实的物理学认识发展的历史进展中，展示物理学探索过程中问题背景的演化，阐明重大物理学问题产生的历史条件及其所导致的深远后果。科学史上大量事例表明，不囿于传统理论和观念，不迷信权威和书本，是科学创造的思想前提。众所周知，在爱因斯坦之前，洛伦兹和彭加勒已经走到相对论的大门口，只是由于未能摆脱绝对时空观的束缚，才没有最终迈入相对论的门槛。正是由于爱因斯坦抛开了“绝对运动”和“静止以太”的观念，并深刻地审察了“同时性”概念的

8、物理学根据，才创建了狭义相对论，引起了人类时空观的巨大变革。同样，1956年，当精确的实验结果