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一、物理学史与物理教育融合的客观基础
(一)传统课程的弊端
现代认知理论认为知识是有价值的。J.J.Schwab曾写道:“任何给定时期的科学知识都不是基于所有的事实，而是基于选定的事实——而这种选择是基于所探索的概念原则。”因此，“科学知识的教学应该与产生这种知识的研究过程相联系。”传统的物理教学往往过分强调学科体系，过于注重专业知识的系统传授，而忽略了从中获取知识的探究过程。这种课程严重阻碍了学生对学科实体结构的理解，甚至背离了科学教育面向真正科学的初衷。
物理学的历史体现了人类探索和逐步认识物理世界的现象、规律和本质的过程。任何具体的物理知识或理论体系都是建立在众多研究成果的基础上的，科研人员往往需要几十年甚至上百年的时间才能迈出有意义的一步。因此，物理学的发展史包含着丰富的认识论和方法论因素，以及物理学思想和概念的深刻变革。同时，物理学的发展过程也蕴含着丰富的情感体验，体现了认识过程中理论与实践、继承与突破、理性与非理性的辩证统一，具有丰富的“教书育人”的教育因素。通过物理学史的教学，学生不仅可以学习具体的科学知识，还可以学习“科学方法”，开阔视野，使他们更准确地理解科学概念，更好地理解科学的发展，更充分地认识科学的整体性。从这个角度来说，物理学史应该成为物理教学中不可或缺的一部分。
(二)物理学史融入物理教学符合学生的认知规律。
建构主义认为，学习是主体主动建构知识的过程，学生是认知信息的加工者和认知结构的建构者，而不是外界刺激的被动接受者和知识灌输的对象。教育重演论也指出:“现代学生的学习过程是人类文化发展的认知重演，即现代人的认知发展是其祖先认知水平长期演变的凝结。“教师是学生自我建构的帮助者、促进者和引导者。教师的主要作用是为学生的探索提供桥梁和梯子，诱导学生自己分析、探索和获取知识。
物理教师要从学生已有的认知结构出发安排教学活动，教学过程要尽量适应这一要求。物理学的发展规律与人类的认知规律是一致的，所以物理学史可以为教师把握学生的认知规律提供很好的参考。“教学中的困难，往往是科学发展史上难以克服的科学难题；教学的重点也是科学发展史上的重点突破，是物理大师们伟大贡献的精华所在。”从物理学史的角度出发，物理教学可以将文化的教与学转化为历史上的文化创造者与今天的文化学习者之间的对话，让学生在相应的文化背景中“身临其境”，从而构建合理的知识体系，主动学习和建构知识。
二，促进物理学史与物理教学整合的教学原则
(一)适度原则
物理教学的主要任务是使学生系统地掌握物理知识，开发智力，培养能力，提高道德修养。物理学史引入教学是由于物理学史丰富的教育功能，必须围绕物理学的教学任务来进行。目前大多数物理教材是按照逻辑体系编排的，侧重于物理理论的知识结构；物理学的历史主要是按照历史发展的顺序来安排的，两者之间有所区别。我们要把历史发展过程融入到教学中，但不能用物理学史的学习来代替物理学本身理论的学习，物理课上也不能讲太多，不能本末倒置。物理学史引入教学必须坚持适度原则，才能有效发挥其教育功能。
(2)紧密性原则
引入史料的目的是让学生更好地理解物理知识。在教学中要从学生的学习基础出发，引入的史料必须简单易懂，尽量不包含学生尚未掌握的概念和原理。给学生灌输一些中学生在物理学史上无法理解的深奥的推理过程。这样不仅达不到良好的效果，反而会增加学生的学习负担，并不能真正发挥物理学史的教育功能。
(3)充足性原则
在介绍史料时，不能只把它们当作锦上添花来活跃课堂气氛，而只是简单地“讲故事”和“庸俗化”知识，这是对物理学史不负责任和无意义的滥用。一定要明确介绍的目的，有针对性地阐述，充分利用介绍的知识。
(四)灵活性原则
物理学史引入教学的形式要灵活。灵活性不仅包括介绍的内容，还包括介绍的时机和方式。可以系统引入，也可以分散引入；既可以在课内介绍，也可以让学生在课外查找资料；既可以围绕知识点进行推导，也可以从知识方面进行总结。总之，只有在有限的时间内，抓住重点，点面结合，细化得当，才能达到最好的效果。
(5)延伸原则
在将史料引入教学时，不能简单地追求某个知识点或某个方面为课堂教学服务，而是要以引入课堂的史料为出发点，营造一种意义无穷的教学心理境界，让学生以更多更新的内容进入新一轮的探索，把问题带到课堂之外，有利于学生养成“终身学习”的良好习惯。
第三，物理学史融入物理教学的具体方法
(一)利用物理学史引入新课程，激发学生兴趣。
兴趣是最好的老师。介绍物理学史可以提高学生的学习兴趣。在上新课之前，我们可以根据教学内容收集相关史料作为预习材料，生动形象地展示给学生。在课堂上，要尽快调动学生的学习积极性，吸引学生的注意力，形成探究的欲望，潜移默化地强化学生的学习动机。
(二)教学开始阶段穿插历史材料，帮助学生理解物理知识。
学生在学习新知识时，重点应该是帮助学生理解规律，降低学习难度。我们可以通过“演绎-比较”的方式将物理学史的内容引入到理论的解释中，即适时地从概念和规律中引出假说，然后推导出它们的发展体系，将历史融入到概念、思想或理论的提出和发展中，通过分析和比较各种假说的异同来帮助学生理解规律。比如在学习牛顿运动定律的时候，学生在中学的时候就已经学会并运用了，但是因为中学要应付考试，学习的重点一般都在做题上，所以在教学中一定要把学生的注意力吸引到理论本身上来。比如它建立的曲折过程，可以从惯性定律推导出来。从亚里士多德的“推理论”到中世纪布里坦、阿尔伯特、奥里斯的“冲量理论”，再到伽利略的类似惯性理论，到笛卡尔的惯性定律，再到牛顿以第一原理的形式正式确立惯性定律。同时，介绍了各种假说产生的历史背景、存在的困难和新旧理论之间的矛盾。通过比较它们的异同，让学生了解三大定律的内涵及其作为力学体系基础的重要作用，可以客观地帮助学生理解物理规律，降低学习难度。
(三)理解深化阶段深化史料，注重关键环节。
此时学生对头脑中的内容已经有了一定的认识和理解，所以重点可以放在加强科学思维和方法教育上。即激发和渗透物理知识中蕴含的科学方法，以充分发挥物理研究过程中动态知识体系的价值。以毕奥-萨伐尔定律为例。18世纪牛顿力学的知识基础让人们开始猜测电力和磁力是否像引力一样服从平方反比定律。在磁力的研究中，英国科学家米切尔明确提出了“磁力随磁极距离的平方增大而减小”的观点。之后，毕奥和萨伐尔通过长直流电对磁极作用的实验，得到了电流对磁极的作用力与磁极到长直流导体的垂直距离成反比的结果。然后在法国数学家拉普拉斯的帮助下，通过数学运算，得到了电流元激发的磁场的精确公式，即毕奥-萨伐尔定律。在上述研究过程中恰当的类比、巧妙设计的实验以及适时引入数学工具，都对定律的建立起着至关重要的作用。
(四)知识升华阶段的补充材料，启发学生。
这时候重点要放在物理原理、思想及其在知识、哲学、世界观上的应用。学习完一段知识后，可以以历史为线索对内容进行梳理，让学生对知识体系及其发展历史有一个整体的了解，引导学生从经典物理的概念、思维方法、观念逐步过渡到现代物理，客观上可以促进教学内容的现代化。让学生充分理解物理作为自然科学基础的意义，增强学习兴趣和信心；此外，更重要的是有效强化和渗透物理大师在探索世界奥秘中的优秀品质和科学素养，如怀疑、求实、进取、创新、严谨、思辨、自强、爱国等，使学生得到熏陶和理解，引导学生用物理学思想指导自己的学习、工作和未来生活，培养创造性人才。从某种意义上说，这些比学生学习知识本身更重要。
比如电磁学的知识讲完后，我们可以以电磁学的历史为线索来总结内容。从公元前1600年发现电和磁的基本现象到吉尔伯特转化为科学，到1750年米切尔和1785年库仑把电和磁带入定量研究阶段，到1800年伏打发明电桩，使电从静态走向动态，再到1785。电磁相似性的发现导致了电磁学在20世纪二三十年代的迅速发展。后来1831年安培电磁力的研究和法拉第电磁感应的发现，进一步证实了电磁现象的统一性。最终在1865年，麦克斯韦将法拉第的电磁近距作用与安培的电动力学定律相结合，总结出描述电磁定律的方程组，建立了电磁场理论，预言了光的电磁性质，从而实现了物理学史上的第二次大规模综合。电磁理论为相对论的建立奠定了坚实的基础。为光速不变提供了理论基础，爱因斯坦在研究麦克斯韦电动力学的不对称性时发现了问题，进而建立了狭义相对论。相对论是现代物理学的基石，对物理学、天文学和哲学的发展起到了不可估量的作用。这样，在带领学生复习之后，整个电磁学内容在脑海中就会变成一个脉络清晰的整体，从经典知识到近代物理的过渡也会在历史的引导下非常自然。科学家的工作价值值得后人钦佩。同时，科学家追求真理的坚忍不拔、百折不挠的决心、吃苦耐劳的品格和大无畏的奉献精神也令人钦佩。这些都会潜移默化地影响他们科学世界观和人生观的建立，使他们终身受益。
(5)充分发挥学生的积极作用，鼓励学生自觉投身于物理学史的学习，丰富他们的精神生活。
物理课时有限，教学内容也有一定的局限性。我们可以利用课余时间采取多种形式加强对学生的指导，激发他们的学习热情。传统教学中关于近代物理的知识并不多，但革命性的成果，如相对论打破了经典力学的时空观，量子力学打破了可控测量过程的梦想，对拓宽学生的思维极为有利，可以通过专题讲座的形式介绍给学生。此外，我们还在2006级计算机系班级开展了“引入物理学史加强大学生科学素质教育”等专题讨论活动。教师给学生提供研究课题、参考内容和指导，要求学生写相关的小论文。这样既培养了学生收集整理信息的能力，也在一定程度上提高了学生研究问题的能力。
四、物理学史融入物理教学应特别注意的问题。
(一)物理教师要把物理学史素养提高到基本素养水平。
物理学史整合了物理学的知识体系，为教学提供了宏观、中观、微观的背景。通过物理学史的学习，教师可以发现物理学发生、发展和演变的规律，揭示相应的认识论和方法论的变化，对物理学发展的基本趋势做出一些预测。教师只有对物理有整体把握，用历史的眼光看待和组织教学内容，才能避免教学中知识的“碎片化”。“学历史可以明智”，学生如此，老师也是如此。
(二)进一步探索适合两者结合的教学模式。
我们现在采用的教学模式比较传统，影响了物理学史教育功能的效率。近年来，一些西方科学教育专家以建构主义为指导，主张在科学教育中引入科学史、科学哲学和科学社会学，形成所谓的HPS教育模式，将学生的思想与科学史中科学家的思想相融合，构建科学思想。因此，有必要重构知识体系，将科学史和科学社会的知识引入课堂，真实地反映人们对自然科学活动和自然科学知识本质的新认识，呈现自然科学知识发展中的矛盾、竞争和斗争，使学生对自然科学知识与社会的关系有全面而深刻的认识。我们应该借鉴国外这些先进的教育理念，进一步探索适合中国学生具体情况的教学模式。
物理学史应成为物理教学中不可分割的一部分，能有效激发学生的学习兴趣，使学生更好地掌握知识，发展能力，培养德性。