浅谈物理学史在大学物理课堂教学中的作用

（广西医科大学基础医学院，广西南宁

530021）

摘要：物理学史是人类探索和认识物理学现象、规律发展的历史，对形成科学素养、人文素养方面有着无可替代的重要作用。在大学物理学的教学过程中，引入物理学史料不仅能够促进学生对科学本质的理解，也能够培育学生科学的思维和创造力，对活跃大学物理学课堂教学具有重要的意义。

关键词：物理学史；科学素质教育；物理教育中图分类号：G642.0

文献标志码：A

文章编号：1674-9324（2020）04-0352-02

物理学是自然科学中的基础学科，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，已经成为其他自然科学重要概念的基础和研究手段。物理学不仅具有科学知识的价值，更是具有思想文化价值。物理学中的每一个新的现象、新的发现和新的思想都会推动其他科学技术的进步，往往会孕育出新学科的产生。物理学史是物理学科的一个分支，它是研究人类对自然界各种物理现象和规律的认识历程[1]。从物理发展的历史角度出发，物理学史研究的是物理学发生和发展中的规律，及其物理学概念、科学思维发展和变革的过程。它以时间、人物、重大科学事件为序，讲述科学家们在对自然界各种物理现象和规律的认知过程，进而发展为现代物理的历史过程———物理怎样产生、发展和繁荣起来的过程的系统阐述。

一、引入新知识，激发学生的学习兴趣教学的目标包括认知领域、情感领域和动作技能领域三个方面。认知领域是指包括有关知识的回忆或再认以及理解能力和技能的形成等。情感领域主要涉及一个人的情感、态度、兴趣和价值观。动作技能涉及骨骼和肌肉的使用、发展和调适，主要通过职业培训、实验课、体育课等科目进行学习与掌握。教师的首要任务，就是要调动学生对所学课程的兴趣，进而才有可能获得强烈的求知欲。在教学过程中，抓住学生的注意力是保证教学质量的关键。正如爱因斯坦所言：

[2]“兴趣是最好的老师。”学生兴趣高涨，注意力必然集中，教学的目标更容易达成。学习效果的好坏与学习者的态度、情感以及责任心是密切相关的。很显然，如果将物理课程演变成枯燥的理论公式推演课程，势必

使课堂气氛沉闷，让学生失去学习兴趣，造成情感领域的缺失，进而影响到认识领域和动作技能领域的形成。因此，情感领域中的一些非智力因素对教学目标的实现是非常重要的。

物理学史记载了科学家们揭开世界奥秘的令人兴奋的而又心酸隐秘的过程，这是其人文教育重要的一面。求索多源自好奇。课堂上，教师如何在有限的时间内抓住学生的好奇心理，使课堂教学不再沉闷，是教学改革中面临的重要问题。引入物理学史料能够有效解决这一问题。在大学物理教学课堂上适当穿插一些物理学史料就能激发起他们浓厚的学习兴趣，收到很好的效果[3]。物理学史概括了人类探索自然、认识自然、改造自然过程中对物理现象和本质的探索和求知过程，囊括了力学、热学、光学、电磁学以及现代物理知识。

物理规律的建立是从现象—问题—求证的思辨过程。例如讲授库仑定律时，引入物理学史可以让学生充分了解库仑定律发现的历史过程。1785年，库仑利用扭秤实验证实电力之间满足平方反比规律，人们将其称之为库仑定律。后人为了纪念库仑就把电量的基本单位定为库仑。事实上，在库仑之前就有不少科学家对电力之间关系展开了研究。例如：富兰克林的空罐实验发现电荷只分布在表面，普利斯特里重复了该实验，并且提出电力满足平方反比的规律，不过并没有引起太多的关注。英国爱丁堡大学的罗宾逊，认为电力服从平方反比律，并且利用杠杆实验获得指数n=2.06，从而开启了电学测量的精确研究。不过，他的

收稿日期：2018-12-07

基金项目：本研究受到广西高等教育本科教学改革工程立项项目资助（2017JGA155）

作者简介：袁建辉，男（汉族），湖北麻城人，广西医科大学基础医学院物理教研室副研究员；俞师，女（汉族），湖北麻城人，广西医科大学人文社会科学学院讲师；彭雯琦，女（汉族），广西南宁人，广西医科大学基础医学院物理教研室助教；陈斯颖，女（汉族），广西南宁人，广西医科大学基础医学院物理教研室技术员。

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2020年1月第4期教育教学论坛EDUCATIONTEACHINGFORUMJan.2020No.4这项成果直到1801年才发表。1772—1773年，英国的卡文迪许，做了双层同心球实验，第一次精确测量出电作用力与距离的关系，发现带电导体的电荷全部分布在表面而内部不带电。进一步分析，他得到了指数系数n=2.002的结论。

二、巩固新知识，构建物理学知识框架体系

物理学史的真正意义在于为科学的本身服务，有助于教学，能够帮助学生尽快地掌握现有的知识框架体系。从物理学的发展体系可以看出，大致可以分为力学、热学、光学、电磁学和近现代物理。物理学的发展和人们的认知水平密切相关。早期的物理学普遍具有唯心主义的特征，例如亚里士多德认为质量重的物体比质量轻的物体下降快，白光是最为纯洁的光，物体的运动需要力的维系。经典的物理学体系是以牛顿为代表的科学家建立起来的，体现在物理学的方方面面。之后，科学家们纷纷转型，向着新的领域发展，诞生了热力学与统计力学、光学、电磁学以及近现代物理体系。

科学的任务是探索未知科学，可以在获取知识的能力上反映出来。仅仅掌握了物理学有关内容的理论、事实、定义、结论、公式和计算方法，并不等于理解了物理知识的深刻本质和丰富的内涵。现有的物理知识都是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。对于物理学中的基本概念、定律和理论，只有了解它们是在什么样的背景下被提出的，经历了哪些变革，如何从抽象的现象之中建立模型，并通过逻辑推理得到求证，最终被人们所接纳，才能够真正理解物理学中的基本概念、定律和理论，才能够更好地构建各知识框架体系。例如光的本质学说。光是微粒还是波一直争论了一百多年。牛顿认为光的本质是微粒，通过类比很容易解释光的直线传播、光的反射和光的折射，但是无法解释光的干涉和衍射。惠更斯提出光的波动学说，能够很好地解释光的反射、光的折射、光的干涉和衍射，但是却无法解释光的吸收问题。后期量子理论被建立，爱因斯坦提出了光的波粒二象性学说，认为光既是粒子也是波，具有双重性质，针对观测事物的不同展现出不同

的属性。

三、以史育人，培养学生的科学素养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的。物理学是一门实证学科。发现规律仅仅是第一步，所建立起来的规律要能够经得起生活的验证，否则就成了伪科学。物理学的建立过程并不是一帆风顺的，它需要无数科学家严谨治学、执着追求。因此，科学素养对于人生成长、科学发展是至关重要的。物理学史上大到学科分支的建立，小到基本概念以及定律理论的建立与完善都是经历过曲折的，甚至是漫长的思维辩证建立起来的。在物理学不断突破、逐渐发展完善过程中，物理学家们对不同物理现象本质的抽象概括、对各种物理模型及物理定律的构想建立和完善等所表现出的科学方法，对学生学习物理知识、解决现实物理问题、建立合理的逻辑思维有着积极而不可替代的影响。爱因斯坦曾说过：“发展独立思考和独立判断的一般能力应当始终放在首位，而不应当把获得专业知识放在

[4]首位。”

总而言之，物理学史有利于学生巩固和加深理解已学过的物理知识，便于在教学中抓住物理学的来龙去脉和渊源，增加学习的主动性与自觉性，提高学习兴趣与教学质量，培养学生的创新精神。因此，在大学物理学的教学过程中，引入物理学史料不仅能够促进学生对科学本质的理解，还能够培育学生科学的思维和创造力，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。

参考文献：

[1]宋晓丽.浅谈物理学史在大学物理教学中的作用[J].科学之友,2008,10(30):151.

[2]方延玲.浅谈物理学史在大学物理教学中的作用[J].实验科学与技术,2007,5(4):83.

[3]陈惠敏,门卫伟.大学物理教学中穿插物理学史料的作用及方法探讨[J].新疆师范大学学报:自然科学版,2010,29(2):100-104.

[4]申先甲,李艳平,刘树勇,等.谈谈物理学史在素质教育中的作用（续）[J].大学物理,2000,19(12):37-39.

OntheRoleofPhysicsHistoryintheClassroomTeachingofCollegePhysics

YUANJian-hui,YUShi,PENGWen-qi,CHENSi-ying

(SchoolofBasicMedicineSciences,GuangxiMedicalUniversity,Nanning,Guangxi530021,China)

Abstract:Thehistoryofphysicsisthehistoryofhumanbeings'explorationandunderstandingofphysicalphenomenaandthedevelopmentoflaws,whichplaysanirreplaceableroleintheformationofscientificliteracyandhumanisticeducation.Inthecourseofcollegephysicsteaching,theintroductionofphysicshistoricalmaterialscannotonlypromotestudents'understandingofthenatureofscience,butalsocultivatestudents'scientificthinkingandcreativity,whichisofgreatsignificancetotheactiveclassroomteachingofcollegephysics.

Keywords:Physicshistory;sciencequalityeducation;physicseducation

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