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基于物理学史提高人文素养

2019-09-10杨尊荣张丽

高考·上 2019年1期
关键词:物理教师物理学史人文素养

杨尊荣 张丽

摘 要:传统的物理教学以知识传统的物理教学注重知识的传授和技能的培养,本文提议物理教师应多关注教材之外的物理学史,列举物理学史关注的三个方面,以教师的自身学识来影响和提高学生人文素养。

关键词:物理学史;物理教师;人文素养

笔者一直有个观念,社会的进步和发展只有遵循历史的规律,才能使社会的健康稳步前进。而物理作为一门自然学科,是一门以客观的物质世界为研究对象,默默的推动着社会的科技生产力的发展,但平时的物理教学更多的是注重了物理知识的传授,尽管教材中也加入了极少的物理学史篇章,例如必修1中的《伽利略对自由落体运动的研究》。笔者认为教材有关物理学史不足之处,物理教师可以用自己的学识予以弥补,把物理学和物理学家讲述的更加丰富多彩,把物理教学做成真正的“物理教育”,让学生成为具有物理人文情怀的高品位人,而不是只会解题。通过万方数据库查询关键词“物理学史”,共搜索到4168条结果,阐述的主要观点如下:⑴物理学史反映了物理学概念、定理、定律的酝酿、产生和发展的过程,蕴含了物理学家们研究物理的方法;⑵物理学史有很好的教育功能,是培育核心素养的重要教学资源;⑶通过国内外教材对比,阐述物理学史考察的差异性。

由以上阐述,不可否认物理学史的重要教育功能,为了提高教育效果,笔者认为物理老师应该多阅读书籍,多了解物理学趣史,关注物理发展的人文情怀,才能游刃有余的发挥其功能。说得通俗点,物理课堂上八卦些物理学史的趣闻,即能提高学生的听讲兴奋点,也能使学生认识到物理学家也是“食人间烟火”的凡夫俗子,拉近与物理伟人的距离,进一步激发学生去闯闯“最近发展区”。以下是笔者发现物理学史中三个比较有趣的方面,淺陋拙知,盼能成砖,引来良玉。

1.物理学史中三个有趣的方面

1.1鲜为人知的师承关系

牛顿说是站在巨人肩膀上才,,即是牛顿谦虚,也是实情。物理学的发展本身就是前赴后继,不断接力,科学才会不断更新,社会才不断进步。物理理论的发展不乏很多有趣的物理学师承关系,举原子结构理论发展为例如下。

1897年英国物理学家汤姆生在对阴极射线的研究中发现了电子,于1904年进一步提出“枣糕模型”的原子结构,这种无核模型是汤姆生企图解释元素化学性质发生规律性变化而反复思考得出的。1906年,汤姆生的学生卢瑟福做了著名的a散射实验,本想用实验验证导师理论的正确性,原子枣糕模型对a散射实验的期望是a粒子基本基本保持原来的方向穿越金箔,但是在散射实验的观测中,发现有一部分a粒子的偏转角度很大,甚至有很少的粒子完全反弹了回来。正电荷平均分布的原子枣糕模型不能解释实验事实,经过周密的思考后于1911年大胆地提出原子核式结构模型。但卢瑟福仍没有摆脱宏观物体运动的框架,无法解释原子内的稳定性和光谱规律性等问题。1912年波尔在卢瑟福的实验室进修期间,首先把普朗克的量子化观念应用到原子结构研究中,解决了卢瑟福原子模型在稳定性方面的困难,提出了定态和跃迁的概念,于1913年正式提出“波尔模型”,成功地解释了氢原子光谱的实验规律。汤姆生、卢瑟福、波尔师生三代创建的原子结构模型虽被后人“科学演变”,但他们对科学发展的贡献仍“功不可没”,在科学发展的历史上谱写了光辉的一页。

以上信息百度皆可查询,教室讲解时以“长江后浪推前浪”的师承关系展开教学逻辑,想必学生对物理知识的前后逻辑理解也是很有帮助的。

1.2中国的物理学家也有很著名

高中物理教材的编写中涉及到对物理发展有突出贡献的物理学家大体有:伽利略倡、牛顿、开普勒、奥斯特、法拉第、洛伦兹、爱因斯坦等。直到选修3-5中有关康普顿效应的描述中,笔者才欣喜的发现这样的文字:“中国留学生吴有训测试了多种物质对X射线的散射,证实了康普顿效应的普遍性。”这时笔者突然意识到整个高中的物理学基本都是国外的物理学家为主,很少有中国物理学家的身影。笔者在爱国热情的刺激下,以吴有训为开端查询到了更多中国物理学家的做出的突出贡献。接下来把我所知的分享如下。

吴有训,清朝光绪二十三年(1897年)出生,中华民国五年(1916年)入南京高等师范学校学习,中华民国十年(1921年),吴有训以优异成绩考取江西省官费留学,赴美入学习。中华民国十二年(1923年),与康普顿教授一起从事X射线散射光谱研究。中华民国十七年(1928年)八月,任清华大学教授,物理系主任、理学院院长。中华民国三十四年(1945年)十月,任中央大学(今南京大学)校长。1977年,吴有训在北京地安门东大街的家中去世,终年八十岁。他的突出贡献有两点:⑴验证康普顿效应的普遍性,曾有人提出这一实验现象应为:康普顿-吴有训效应。但吴有训公开拒绝这一提法;⑵1926年回国投身国内物理学的研究。开创中国物理研究先河,吴有训关于X射线的气体散射问题的研究,是一个重要标志。

在吴有训的学生中,不得不提到无锡钱氏的钱伟长,有趣的是吴有训,最初并不同意让钱伟长转学物理,因为他的理科基础太差,建议充分发挥文科方面的特长,同样为强国做贡献,而钱伟长认为攻读物理系才能强国,钱伟长考入清华研究院,师从吴有训,在吴老师的指导下,进行过一整年的X光衍射实验工作。吴教授的为人、治学对钱伟长的一生都有深不磨灭的印象。

近代有中国的物理学家的身影,其实古代也有很多物理学专著,我查阅近代物理学史中,还提及到康熙皇帝对西学很有研究,放在现代妥妥的一枚学霸。

2.结束语

以上是笔者平时阅读中发现的比较有趣的物理史实,定有疏漏,但鉴于读史使人明智的信念,若物理教师平时能注重物理学史的积累,对自身是一种提升;对学生物理知识的掌握理解也有帮助。笔者相信教学时适当融入趣史,关注物理学史的人文情怀,在增加学习趣味性同时,也会让师生的人文素养和科学素养都得到提高。

参考文献

[1]刘树勇等著.中国物理学史近现代卷.[M].南宁:广西教育出版社,2006.8

[2]苑增智.真正的快乐爱因斯坦传.[M].南京:江苏凤凰文艺出版社,2015

[3]王永元.挖掘物理学史进行科学探究.[J].物理教师,2014,(10):12-14

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