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恰当运用物理学史,做好中职物理教学

2020-06-12甘肃省徽县职业中等专业学校邵明霞

亚太教育 2020年4期
关键词:伦琴斜面物理学

甘肃省徽县职业中等专业学校 邵明霞

我国中职教育的目的是培养应用人才和具有一定文化水平及专业知识技能的劳动者。与普通高中教育相比较,职业教育更加重视的是学生实践技能和实际工作能力的培养。中职物理是中职学校开设的基础课程,中职物理知识的学习,在培养学生综合职业能力、提升学生科学素养方面发挥着重要作用,能够为学生学习专业课程打下良好基础。同时,又关注职业岗位和当前的就业形势需求,为中职学生的终身学习奠定基础。

物理学史研究的是人类对自然界各种物理现象的认识史、物理学发展的基本规律、物理学概念和思想的发展及变革。

物理属于严格的精密科学,是一门很有趣的学科。但是对于中职学校的学生而言,由于物理课程并非专业核心课程,再加上他们在初中的物理基础普遍比较差,学生们普遍感到学习困难,对该门课程学习的兴趣,积极性并不高,这就突出了培养学生学习兴趣的重要性。物理学史的运用可以激发学生的兴趣,使其发自内心地积极主动地学习。同时,通过真实的历史、实际的资料、生动的情景把学生引向历史场面,让他们思考、体会、增长见识,加深对物理学知识的理解,从中得到教益,受到鼓舞,形成喜好、热爱、追求、自觉的探索和勇于创新以及顽强面对困难的良好品格。

比如,在讲授万有引力定律时,可以先介绍广为传播的苹果落地的故事:在牛顿年少时期,有一天,他在农场里休息时,一颗熟透了的苹果落下来,恰好砸到了他的头上。牛顿没有因为被苹果砸到而生气,而是思考:“苹果为什么要向下落,而不是向上飞呢?”后来,当他成为物理学家后,他仍然没有放弃对这个问题的探索和研究,他经过不断研究,终于发现了万有引力的存在,进而归纳总结形成理论。牛顿的成功一方面是靠他不懈的努力,另一方面是靠他对知识的渴望。这个故事的引入,可以激起学生对牛顿的兴趣,进而学生就会主动地去学习探究有关万有引力的知识。

比如,讲惯性定律时,可以穿插讲述亚里士多德的观点:物体只有在外力的不断作用下,才能保持运动,一旦这个外力停止作用,物体就会停止运动。而伽利略巧妙地设计了斜面运动实验。这个斜面运动实验是(如图1 所示)两个成一定角度的斜面AO 和BO,让小球从固定的AO 斜面滚下,发现小球上升到BO 斜面的高度,几乎与AO 斜面开始滚下处等高,且与BO 斜面倾斜度无关;若将BO 斜面水平放置,从AO 滚下的小球将以恒定不变的速度永远滚动下去。这一发现有力地推翻了亚里士多德的观点,证明了“需要外力的不是运动本身,而是运动状态的改变需要有外力来实现”,为近代力学奠定了基础。同时向学生说明,这个实验是在无摩擦的理想情况下进行的,因而是一个“理想实验”。后来由牛顿将这个结果总结为“惯性定律”。再适时地向学生介绍理想实验的概念及其作用、适用范围等。

图1 伽利略关于斜面运动的插图

在以上两个例子中,结合物理学史,既激发了学生的学习兴趣,增加了传授知识的趣味性,同时还通过知识讲授,对学生进行了科学方法的教育,达到一举两得的效果。

法拉第发现电磁感应的历史,对学生养成顽强面对困难的品格很有启示和帮助。法拉第曾经做过文具店学徒,他从小热爱科学,刻苦自学,后来做了化学家戴维的助手。其后,由于不断努力,他被任命为英国皇家研究所实验室主任。他在整理电磁学文献时,为了验证各种学说的正确性,亲自做了许多实验。在实验过程中,他发现了电磁旋转现象,经过他的继续反复实验研究,在1831 年,终于发现了电磁感应现象,定性地归纳总结出了电磁感应现象。这个史实说明,法拉第发现电磁感应现象不是偶然的机遇,而是他一贯追求真理的必然结果。他的实验日记里多次记录了不成功的尝试,但他的信念始终没有动摇,顽强的意志跃然纸上。在他的不断努力下,最后终于取得了突破性的进展。

伦琴则为学生树立了客观科学态度和严谨作风的典范。1895 年11 月8 日,伦琴在研究阴极射线的实验工作中,一个突发事件吸引了他的注意。在漆黑的房间里,放电管是用黑纸包严的,他发现,在距离他一米之内的小桌上,用亚铂氰化钡做成的一块荧光屏突然发出了闪光,他觉得非常奇怪,就把荧光屏移动到较远处,继续试验。他又采用不同的物品,反复试验。经过反复试验,他发现,从放电管里发射出了一种穿透力很强的射线。为了进一步确证这一射线的存在,并且尽可能了解它的特性,伦琴用了6 个星期,深入地研究这一现象。最后在1895 年底,伦琴终于确认了X 射线的存在。X 射线被发现是有其必然性的,正是由于高速电子打到靶子上,才激发出这种高频辐射,故而即使不是伦琴,也一定还会有别人可能作出这一发现。然而,伦琴之所以能抓住这一机遇,是和他一贯的客观科学态度、严谨作风分不开的,他作出这一发现也就是必然的了。

在物理学史上,还有许多一心为国、不为名利、不求回报、为国家做出巨大贡献的科学家。我国的钱学森就正是这样的例子,他毅然放弃了美国给予他的优厚的待遇,冲破重重阻挠,回到祖国,为国效力。他参与研制了“两弹一星”,并为我国的航天事业做出了巨大的贡献,有“中国导弹之父”“中国航天之父”的美誉。这个可以作为培养学生爱国情怀的题材,对学生进行爱国主义教育。

在物理学史中,这样的例子不胜枚举,无一不使我们受到教益、得到启示、开阔眼界、吸取营养、学到方法、找到榜样。恰当运用,结合到中职物理教学中,可以激发学生兴趣,树立其学习榜样,进而加深其对物理知识的理解,使其在掌握必要的物理基础知识和基本技能的同时,从中受到教益,受到鼓舞,养成客观科学、一丝不苟的态度和严谨作风,形成自觉探索、勇于创新、顽强面对困难和热爱祖国的良好品格,从而帮助学生提高其科学文化综合素养,达到中职物理教学的目的,为中国的素质教育做贡献。

当然,在引用物理学史的时候,要做到恰当运用。在叙述物理学家的经历、发现和思想时,要做到真实准确;同时,还要考虑课时限制,在选用史料题材时,要选择有教育影响意义的题材,也就是要精选出最典型的、最具榜样性的题材,加以提炼,穿插到教学过程中,为我们的教学增色,为学生树立学习的榜样,从而使中职物理教学变得不再枯燥。

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