物理实验教学引入物理学史的探索与实践

摘 要：物理实验教学改革在不断深化，并取得了一定成绩，但也存在很多问题。要真正搞好物理实验教学，还需要进一步的研究和探索。物理学史由于具有其独特的教育功能，因此在物理实验中适当引入物理学史，对解决存在的问题和提高学生实验能力有非常重要的作用。

关键词：物理；实验教学；物理学史

1. 引言

物理实验是学生进入大学后，接受系统实验方法和实验技能训练的开端，是对学生进行科学训练的基础，也是培养学生实验能力和科学素质的重要途径。物理学史由于其独特的教育功能，将其引入物理实验教学，对提高教学水平，加强学生实验能力和综合素质培养具有独特的、不可替代的重要作用。近年来，物理实验教学改革在不断深化，并取得了一定成绩，但也存在很多问题。要真正搞好物理实验教学，还需要进一步的研究和探索。物理学史由于具有其独特的教育功能，因此在物理实验中适当引入物理学史，对解决存在的问题和提高学生实验能力有非常重要的作用。

2. 物理实验教学中存在的问题

2.1 过分强调实验技能和结果，忽视实验的物理思想背景和探究过程

由于过分强调所谓实验技能的训练，机械地进行仪器使用、实验方法、步骤、数据的记录处理，得出符合理论的结果，学生做完实验后对实验了解依然很少。每个实验都只是一个孤立的实验而已，不能充分挖掘实验的根源和实质，不能达到培养学生举一反三解决实际问题的能力。而许多物理实验，具有丰富、精彩的物理背景，揭示了解决问题的途径和方法，这些思想和方法已经超越了具体实验而具有普遍的指导意义。

2.2 忽视实验教学的重要性

物理实验教学得不到足够的重视，主要是没有从思想上认识到实验是物理学的基础和物理实验教学对培养学生的重要性。教育主管部门、学校管理者、教师及学生都不同程度地存在重理论轻实验的现象。在教学中，物理实验不能单独设课，只能依附、从属于理论课，因此存在实验课时严重不足等问题。

2.3 实验兴趣不足，实验效果不佳

由于实验内容偏重于经典性验证实验，与现代科技和生活实际严重脱节，仪器设备陈旧落后，教学方法单一，所以不利于激发学生的学习兴趣和学习热情。学院扩招后，生源基础的多样化，表现为学生实验水平相差很大，且实验技能差距明显，学生又不愿意做实验，有相当一部分学生存在严重畏难厌学情绪，实验教学的效果不佳，从而影响学生的实验能力和综合素质的提高。

3. 物理实验教学引入物理学史的必要性

3.1 物理学史

物理学是研究物理现象及其规律的一门科学。物理学史研究物理学发展的过程，描述物理学发展的历史，包括物理思想、物理概念、物理规律的发展过程，记载和反映了物理学逐步建设和完善的历史，融合了与物理学有关的自然科学、人文科学、社会科学、思维科学等多门科学，是一门渗透、交叉有机的综合学科，具有传授知识和培养实践能力、创新能力的多种作用。

3.2 将物理学史引入物理实验教学的依据

物理学史是物理教学中重要组成部分，作为物理教学中重要内容的实验教学，同样需要物理学史的介入。物理学史引入物理实验教学不仅满足了素质教育和创新教育的客观要求，同时是培养学生创新能力和综合素质的有效途径。物理学家除了他们的科学发现以外，其高尚的道德情操和人格，是培养高素质人才所必需的内容。他们的科学思想、科学方法和科学研究精神以及丰富的人文精神，是进行素质教育不可缺少的素材。物理实验教学中的难点正是物理学史上物理学家攻克的难题，其重点是物理学家实验研究的关键性、突破性问题的成果。物理学以实验为基础，某种程度上物理学史就是物理实验的发展史。通过引入物理学史能使学生了解物理学的基本概念、规律、原理形成和发展的实验基础，学习科学的实验思想和方法，了解物理实验探究经历，能增加学生实验的主动性、积极性和创造性。

4. 物理实验教学引入物理学史的探究方法

4.1 提高对物理实验重要性的认识

伽利略的单摆和斜面实验为研究力学提供了重要依据，欧姆定律和电磁感应规律的发现是通过大量实验得出的。物理学史雄辩地说明了没有物理实验就没有物理学的发展和人类的现代文明。

4.2 培养学生的实验兴趣，激发学生的求知欲

如何激发学生的实验兴趣，是物理实验教学的重要任务。通过学习物理学史，使学生认识到正是物理实验的突破和飞跃，才推动了化学、生物学天文学的发展和新兴交叉学科的诞生，促进了技术进步。可以说没有物理实验就没有20世纪人类的文明。例如进行万有引力实验时，可以结合人造卫星的设计和发展；进行自由落体实验时，结合伽利略的比萨斜塔实验。使学生感受到物理实验充满了生机和乐趣，具有实际应用价值和广阔前景。

4.3 学习物理实验的思想和方法

在教学实际中，结合物理学史给学生展示科学家在物理实验中的思想和方法，对学生进行具体的科学思想和方法教育，以促进学生的实践和创新能力培养。物理实验中建立的许多理想模型、理想过程，运用了观察和实验、类比和联想、猜测和试探、分析与综合、反正和科学假设等方法。像法拉第发现电磁感应现象，奥斯特发现电磁效应，惠更斯用电桥测电阻，理想斜面实验等都十分精妙，都可以开拓学生思路。使学生深刻体会到运用科学思想和方法去发现真理的重要性，用获得的实验思想和方法去解决实际问题。

4.4 培养学生的求实创新和团结协作精神

在进行有关光学实验时，介绍波动说和微粒说的发展过程，两者最终统一在爱因斯坦的波粒二象性中，说明物理规律要依实验事实为依据。在实验过程中要认真研究各个方面和各个环节，不能捏造、修改数据。对实验中的错误操作和异常现象进行具体分析。只有尊重事实，才能有所发现，这些对学生的实践能力的提高和全面素质的培养都有积极作用。物理学史表明很多物理成就的取得都是物理学家团结协作的典范，麦克斯韦和法拉第共同建立了完整的电磁场理论，开普勒结合前人测量的大量数据总结出以他自己名字命名的三个定律。大学物理的综合性和设计性实验，需要学生像物理学家一样，发扬团结协作的精神，才能很好地完成实验。

4.5 培养学生勇于实践和为科学献身的精神

物理学史充分体现了物理学家探索物理世界的艰辛和不怕困难的精神。例如焦耳测量热功当量用时34年，大量的数据和实验方法为热功当量提供了确凿的依据；爱迪生为寻找灯丝材料经历8000多次失败；法拉第“转磁为电”经历了10年反复实验，在1831年8月29日发现了电磁感应的第一个效应；为弄清产生雷电现象的实质，富兰克林冒着生命危险做了震惊世界的“费城实验”，证明其与摩擦起电是同一种电。这些生动的事实都有利于培养学生在科学实验中不畏艰险、勇于实践的精神。

4.6 运用物理学史，能培养学生的逆向思维能力

逆向思维在众多的物理定律和规律的建立与发现中，乃至物理学和整个科学技术发展中， 都起到了非常重要的作用。物理学家因其逆向思维活动的独特和新颖，从而使其创造性活动成为物理学发展史上的璀璨明珠。例如，牛顿根据开普勒提出的行星运动三大定律，经过逆向思维，从而提出行星为什么这样运动， 通过严密的推理论证、分析归纳，找到了天体运动的原因，同时，还发展和总结出了辉煌科学史册的万有引力定律。因此，在教学中引证物理学史可使学生感受到逆向思维的效能， 培养其灵活自觉地运用这一思维方法的习惯， 从而提高其思维能力。

综上所述， 由物理学史引入实验课堂的作用，我们可以看到在倡导创新教育的今天，把物理学史引入物理实验教学中，是培养创新型人才的重要途径。不仅可以激发学生学习的兴趣，调动他们学习的主动性，也有利于培养学生的正确的世界观和人生观以及具备进行科学研究所必需的科学素质。

参考文献

[1] 张勇.物理学史引入物理实验教学的研究[J].实验科学与技术，2007，5（4）：73-75.

[2] 蔡志凌.物理学史在培养科学探究能力中的价值[J].物理通报，2005，（11）：50-52.

推荐访问:物理学 引入 实验教学 探索 物理