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物理学史在科学素质教育中的作用(1)

2017-11-15 01:50 摘要：物理学史对科学意识、科学方法、科学思想、科学精神等科学素质教育方面有着无可替代的重要作用，是当前推行素质教育和创新教育所不可缺少的一个重要方面。

关键词：物理学史；科学素质教育；物理教育

物理学是自然科学的带头学科，是当代技术发展的最重要的基础。代写论文物理学在其发展中所形成的基本概念、基本理论、基本方法、基本实验手段，已经成为其它自然科学重要概念的基础和研究手段。物理学的每一个新思想、新发现，都会推动其它科学技术的进步，并往往孕育新学科的产生。物理学史作为物理学科的一个分支，与物理学的其它分支不同，它不是以讲授知识的理论和现状为目的，而是从物理发展的历史角度出发，从纵的方面阐述从物理萌芽开始经过漫长的岁月，怎样发展为现代物理的历史过程——即物理怎样产生、发展和繁荣起来的过程的系统阐述。科学素质是由科学知识、科学意识、科学方法、科学思想、科学精神和科学预见等要素组成。科学知识是指反映客观世界的，在漫长的历程中不断丰富和发展的知识体系。科学意识是对科学本质及价值的正确认识，对科学的信任、依赖、追求等积极的态度。科学方法主要指科学思维方法，它在一定程度上具有方法论的意义，大多蕴含在科学探索的过程中。科学思想是符合客观事实的思维活动的结果。科学精神是指科学家进行科学探索的积极心理状态，其核心是实事求是的工作态度、探索创新的思想。科学预见则是指人们在正确认识客观规律的基础上对事物发展趋势的科学推测和判断。由于这些要素，都是在科学认识和发展过程中逐步显现出来的，因而对这些要素的认识也只有建立在对科学及科学发展过程深入了解的基础上，才能逐步形成并加深，当然也就与物理学史密不可分。物理学史教育对于提高科学素质主要有以下几方面的作用。
1 掌握科学知识
普遍认为，掌握科学知识不等于记住有关内容的理论、事实、定义、结论、公式和计算方法，还必须理解知识的深刻本质和丰富的内涵。现有的物理知识都是在人类与物理世界的长期对话中，经过无数的曲折与反复，抽象、概括而获得的。对现有知识的历史考察，可以把发现的本质放在更真实的背景下，使学生真正懂得它们的本质，并得到超出定律和公式的许多启示。如热力学第二定律和熵的概念在物理学中是最难懂的部分，历史上围绕着它们有过不少疑虑和诘难。这印证了教学中的难点，也正是科学发展史上难以攻克的科学难题。在讲授中[1]，结合l9世纪末期针对热力学第二定律所提出的“吉布斯佯谬”和“麦克斯韦妖”的介绍，揭示其深刻的物理思想的根基，必然会引起学生们的兴趣和思考，对这些诘难产生过程的了解可以大大深化对热力学第二定律和熵的概念的理解和深化。
2 学习科学方法
物理学家劳厄说：重要的不是获得知识，而是发展思维能力。教育无非是一切已学过的东西都遗忘掉的时候，代写毕业论文所剩下来的东西。可见，培养学生的科学思维能力也应是科学素质教育的重要任务和目标。科学史家霍尔顿所说[2]，科学发现没有唯一的方法。因为每一项研究并不是只有一种方法，而且每个科学家在运用这些方法时也都有明显的个人特点。科学方法的教育不可能教给学生一套固定的，必然可以保证导向成功的方法。因此，学习前人的方法，与其说是为了掌握具体的方法本身，倒不如说是为了积累前人科学思维的经验，是为了进行科学思维的训练。思维训练比起给学生一些具体的科学方法来，可能是更为重要的。通过物理学史教学具体深入地剖析若干物理学发现的案例，详细了解科学大师们科学创造的思路，可以使人受到熏陶，发展思维能力，并从中掌握一些更为具体有效的科学方法。物理学史表明，每次重大物理理论突破总是带来了方法论的重大发展。正如英国著名物理学家波恩在接受诺贝尔奖时所说：“我荣获1954年的诺贝尔奖与其说是我的工作里包括了一个自然现象的发现，倒不如说是那里面包括了一个自然现象的新思想方法基础的发现。”再如，奥斯特电生磁现象的发现，法拉第场概念的提出，伽利略的理想实验，爱因斯坦提出相对论，牛顿建立经典力学体系，麦克斯韦建立电磁场理论，普朗克提出量子说等等，无不显示出非凡的想象力和独特的科学研究方法。只有通过物理史教育，才能挖掘科学方法的丰富宝藏，从而使学生学会科学方法。运用物理模型认识物理客体、发现规律、分析处理和解决实际的物理问题，是物理学研究常用的方法，也是物理教学中不可缺少的手段。物理学史中有大量的例子，如质点、刚体、简谐振动、单摆、理想气体、理想热机、力线和场、原子核结构等等模型，许多模型的建立还有一个历史演变的过程和不断发展的趋势。许多实际的物理问题的解决，往往要通过建立物理模型而找到解决的途径。因而，物理学史教学中运用物理发现案例教学，以培养学生运用科学方法解决物理问题的能力，从而达到更好的掌握科学方法的目的。