摘要：物理学史是科学发展史，物理学史会把科学家在探索过程中的智慧之光带给学生，从而激发他们献身科学。本文通过对物理学史的深入挖掘，体现出其在新课标下的教育价值。
关键词：物理学史；兴趣；实验教学；人生观；教育价值
中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2013）2（S）-0014-3
《高中物理课程标准》明确提出，高中物理的课程目标是旨在提高全体学生的科学素养，从“知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观”三个维度来培养学生。而物理学史对实现新课程的三维目标发挥着不可替代的功能。物理学史体现了人类探索和逐步认识物理世界的现象、特性、规律和本质的历程，在物理教学中通过展现历史上物理学家探索物理世界奥秘的艰辛历程。可以让学生从物理学发展的历史中领悟到科学的本质、人性、思想、方法和精神，从而全面提高学生的人文素质、科学素质、创新素质和思想素质。因此应该重视物理学史在新课程改革中的应用，充分发挥物理学史的现代教育价值。
一本物理教科书实际上就是一部物理学发展史的缩影。在新课标下的物理教学中加强物理学史教育，展现历史上物理学家探索物理世界奥秘的艰辛历程，以其中的欢乐、困惑、惊奇和哲理去感染学生。把物理知识的逻辑展开与物理学认识的历史发展有机结合起来，将物理教学过程设计成“凝固的文化激活”的过程，让文化传播和学习转化成为历史上的创造者与今天的学习者之间的对话。让学生以物理学家认识世界的本来面目去认识世界，确立物理学的历史意识，这将是一件很有意义的工作。
1 激发学生学习物理的兴趣。树立勇于探索的献身精神
将科学理论的建立，科学发现的过程，科技发明对人类社会发展的贡献用生动事例展示给学生。并通过了解物理学家的生平、各学派间的争端以及尚未解开的物理课题来激发学生学习物理的兴趣，让学生从中学到物理学家严谨的科学态度和科学的思维方法，不断提高自身的科学素质、养成良好的学习习惯。
例如伽利略在教堂里面对摆动的吊灯注目凝想；阿基米德在澡盆中顿悟浮体规律；爱迪生坐在鸡窝里“孵蛋”；少年时代的爱因斯坦陷入“追光”问题的深思……等等传说，我们在物理教学中未尝不可运用类似的史料来让科学家“现身说法”，这对新课的引入、重点难点的突破、后进学生的激励都是大有裨益的。比如，在讲述磁现象时，我们就可用孩提时代的爱因斯坦在看过父亲拿来的一只罗盘后，便唤起他探索自然奥秘的好奇心、“打破砂锅问到底”的求知精神，以之诱导学生透过物理现象，寻求其本质规律。又如。1820年奥斯特所做的著名的电流磁效应实验，在过去很长一段时间内被误传为一次“偶然的机遇”。其实，这正是奥斯特在统一自然力思想的启迪下孜孜以求的必然结果。若无浓厚的兴趣和坚强的毅力是难以成功的，此例同样能给学生以深刻的启发和教育。
2 读史使人明智，激发爱国热情
英国哲学家培根的名言：“读史使人明智。”对于现在的高中生，在学校教育中他们吸收了科学的知识，但常常没有体会到科学的思想和精神，而无法体会科学的真谛和魅力，对科学的学习表现为无动于衷。所以若能引导学生回顾科学的历史，在学习和接受科学知识的同时接受科学的思想和精神，从而变得深思熟虑、深谋远虑。
我国是世界四大文明古国之一，在物理学的理论和实践方面有着辉煌的成就。例如，在理论著作中，《墨经》对力学、光学的论述；《天工开物》关于简单机械的记述；《梦溪笔谈》对磁角的论述等在当时都是遥遥领先于世界各国，就是在今天仍有参考价值。在实用技术方面，更是不胜枚举。指南针、地球仪、浑天仪、船闸、石拱桥、火箭等，都是我国最早发明的。还有中国古籍《尚书纬-考灵曜》中关于相对性概念的叙述“地恒动而人不知，譬如人在大舟中闭牖而坐，舟行而人不觉。”就早于伽利略关于封闭船舱内发生的力学现象的一段描述至少约一千五百余年。又如，高一学生学过牛顿三大定律后，深为牛顿的惊人成就所拜服，倘若物理教师能针对学生的这种赞佩心理而引出远在两千年以前墨翟所著《墨经》一书中早有“力，形之所以奋也”（形，指物体，奋就是加速的意思），“力，重之谓”（物体有重量，是力的表现之一）等论述，即令学生叹为观止，强烈的民族自豪感将油然而生。介绍我国在物理学方面对世界的杰出贡献。可以使学生了解祖国古代灿烂文化，激发他们的民族自尊心和自豪感。以我们祖先在物理学方面的真知灼见，以及解放后我国物理学突飞猛进发展的伟大成就对学生进行开导，兼而能收到爱国主义教育，振奋民族精神之效。在我国古代文明的智慧宝库里，关于这方面的史料是异常丰富的。
3 展示实验设计操作技巧，重视实验在物理学中的地位和作用
物理学是以实验为基础的科学。纵横物理学史，每一个理论的产生与发展都是建立在实验的基础上，而每一次物理学发展所经历的理论上的大综合和大统一，都伴随着实验技术与实验思想的进步。在物理实验教学中，要说明实验的背景、条件、手段、方法和过程，更要阐明实验的设计思想和研究处理问题的方法、阐明实验与理论的关系以及实验所做出的重大历史贡献，使学生认识到物理实验是物理学研究的最重要的工具，是物理实践活动的最重要的手段，领悟到物理实验对物理理论的产生、发展和验证都有决定性的作用，从而深切理解实验在物理学中的地位和作用。
例如电磁感应现象的教学，教师可提供给学生一些实验器材。将教学过程设计成为学生自主设计实验方案、自主选择器材进行实验、自主寻找产生感应电流的条件，让他们像科学家那样去思考、探究和遭受曲折，同时适当介绍物理学史上的曲折历程使学生领悟探究过程的艰辛和电磁感应现象的本质。奥斯特发现电流的磁效应不久，安培、科拉顿和法拉第等科学家都相继提出了利用磁产生电的设想，但他们开始都未意识到这是个“动态”效应。安培认为，只要在导体附近有一强电流或强磁体，导体中就会感应出电流，他进行了实验但没有成功。法拉第在很长一段时间内的想法与安培的想法大致是一样的，他做的许多实验都失败了。直到1881年8月以后，才意识到这可能是一种“动态”效应，终于发现了电磁感应现象。而克拉顿在法拉第发现之前，曾做过这样一个实验：他把一个螺线管与电流计相连接，为了避免实验时磁铁对电流计指针的影响，他将电流计放在另一个房间。实验时，他将磁铁插入或抽出线圈以后，再跑到另一个房间去观察电流计指针的变化，结果当然什么也看不到了。他哪里知道，就在他从一个房间跑到另一个房间的过程中，电流计的指针早已恢复原状了。在教学中引导学生对上述历史探究过程的再探究，学生对电磁感应现象的“动态”效应的理解就更为深刻了。
4 追寻科学家的足迹。获取研究的方法
物理学的思想和方法是在物理学发展过程中，在物理学家长期的科学实践中，逐步摸索、积累、形成和发展起来的，是人类智慧的结晶。它已经渗透到许多学科的研究中去，成为现代科学研究和处理问题的重要思想和方法。学生了解和掌握这些思想和方法，对于今后从事任何研究和工作，对于解决和处理各种问题，都是很有用的，是终生受益的。
例如伽利略通过逻辑推理和实验方法发现了自由落体定律、利用理想斜面实验的方法得到了惯性定律；牛顿用实验观察方法和归纳方法研究光的色散现象、运用数学方法和综合方法得到万有引力定律和力学三定律：库仑和欧姆分别运用类比研究方法得到了库仑定律和欧姆定律：爱因斯坦运用直觉思维和理想实验方法创立了相对论等等。通过展现物理学家揭开自然界之谜和艰难的探索历程，使学生感受到他们用有效的方法一步一步地掀开遮蔽真理的神秘面纱的那种科学发现的震撼与激动，从身临其境的体验感知中，获得科学方法论思想的熏陶与升华。
5 了解物理学发展过程，学会批判继承和发展创新
物理学发展的历史向我们昭示了这样一条真理：有怀疑的思考，即力求以发展、变化、联系的思想为标准来裁决和审视一切科学假说与科学理论。不迷信权威，这是科学能不断向前发展的动力。然而在现实的物理教学中，在纷至沓来的新概念、新术语、新公式、新定律面前，学生逐渐形成了这样的观念：这就是真理，学习它、记住它。久而久之，历史性的、进化着的科学理论被神圣化、教条化。这种以灌输为目的的教学不自觉地剥夺了学生的怀疑和批判精神，致使大多数学生对科学家和科学理论永远怀着一种崇敬心情。这种心情扼杀了学生发现问题、提出问题的积极性，从而抑制了学生的科学精神和创新能力。
在物理学发展的进程中，有许多史实向我们表明，物理学家的批判精神，是促使物理学向前发展的动力，如伽利略对亚里士多德的怀疑和批判，推翻了错误的落体定律和强迫运动定律，得出了惯性定律，为牛顿力学的建立打下了理论基础；爱因斯坦抛弃了牛顿的绝对时空观，得出了相对论；普朗克否定了传统的能量是连续的观点，得出了量子论……在物理教学中渗透这些物理学批判性发展的精彩事例，能促使学生养成独立思考的习惯，提高善于提出科学问题的灵性和聪慧，使他们的思想沉浸在好奇之中。没有任何一个物理学理论可以被看作是最终完美的，因为它的内容的有限性总是和可能观察到的无限丰富多样性相对立，人们在一定条件下对物理学的认识只能是近似的、相对的。这种有意识地对学生进行辨证唯物主义真理观的教育。能清除学生对物理学知识绝对化、僵化的理解，也可以防止学生不加限制地机械搬用物理定律、公式去解决问题，培养学生的创新意识。
6 弥补传统物理教学的人文缺陷，教导学生树立正确的人生观、价值观回报社会
在传统的物理教学中，注重的是知识的传授和技能训练，所谓的“上课教条条、课后背条条、回家用条条、考试考条条”，就是这种教育的真实写照。而新课程改革在观念上更注重知识面的拓展，注重学生探究能力的培养，关注将人文的因素渗透到其中。美国物理学家和物理教育家拉比认为：“只有把科学和人文融为一体，我们才能期望达到与我们时代和我们这一代相称的智慧的顶点。”
物理学的发展与哲学、数学、天文学等学科都具有密切关系。在物理学的发展历程中，如果没有对数。开普勒难以建立开普勒三定律；没有微积分，牛顿就难以得到万有引力定律；没有统计学，无法发展分子运动论；奥斯特是受康德哲学的启发，坚信电力和磁力有共同的根源，才发现了电流的磁效应等。在教学中介绍这些相关的历史案例，有利于使学生认识到物理学知识及其发展与其它学科知识有着密切的联系。
物理学的发展对社会经济的发展也产生巨大影响。特别是近代以来历次物理学重大进展通过技术革命为中介转化为生产力，从而推动了社会经济发展，并最终引发社会革命。从蒸汽时代到电力时代、电子和原子能时代以至现今的信息时代的生动历史，更会使学生深刻了解科学技术的巨大社会功能。同时，也要让学生了解科学技术进步所带来的负面效应，如环境污染、生态失调、自然资源过度消耗以及最初以杀人武器出现的原子弹等等，体会到科学技术的“双刃剑效应”。
居里夫人和她的女儿长期从事核物理研究，将自己毕生的精力奉献给了科学事业和自己的祖国，并三次获得了诺贝尔奖，最后均因长期接触放射物质而死于白血病，因而人文精神也可以说是一种献身精神。人文精神还体现为团结、合作、民主的精神，曾任卡文迪什实验室主任的汤姆孙总是把他所知道的和所能想到的全部告诉助手和学生，甚至把他自己设计的方案无代价的给予学生，在他任期内共培养了84位物理学教授，27名英国皇家学会会员，诺贝尔奖获得者7人。教学中将这些物理学史内容与物理知识相融合，其中蕴涵的科学家充满人文主义的态度和精神将激起学生心灵的震撼。
物理学发展史是一幅理论与实验交叉、失败与成功并存、逻辑与非逻辑思维并用的丰富多彩的画面，是一部跌宕起伏、曲折前进的英雄乐章。物理学家的生平事迹、高尚情操、成功与挫折、智慧与幽默、分歧与争论，物理学思想与方法的演变、物理学发展跳动的脉搏，都可以唤起学生强烈的好奇心和奋发向上的激情，引起浓厚的兴趣和积极的思考。物理学史将会把科学家在探索过程中的智慧之光带给学生，从而为科学而献身。
参考文献：
[1]刘筱莉，仲扣庄.物理学史[M].南京：南京师范大学出版社，2003.
[2]李艳平，申先甲.物理学史教程[M].北京：科学出版社，2003.
[3]胡南奇.谈谈美国科学教育发展和高等院校教学与教材的情况（上）[J].大学物理，1984，（5）：6.
[4]高文武.简论思想实验[J].自然辩证法通讯，1982，（5）：53.
[5]黄亚萍.奥斯特的预想与电磁效应的发现[J].自然辩证法通讯，1982，（3）：63.
（栏目编辑 赵保钢）