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物理学史在高中物理教学中的贡献

时间:2021-04-10 人气:

  摘 要:中学物理教育教学实践的过程,是将理论分析与实践研究相结合,既注重了理论教学又关注到实践教学模式的改革和创新。物理教学主要以实验和理论教学为主体,在物理学历史发展的长河中,许多伟大的科学家为此做出了卓越的贡献,因此在教学中对物理学史的学习也尤为重要。对此,本文立足于高中物理教学的现实条件,首先分析物理学对人类社会发展的影响,接着阐释了对物理学史学习的重要性,最后分析了物理學史是在学科教学中的相关应用。
  关键词:物理教学;教学模式;改革和创新
  引言:科学,就其本质而言,通过不断地重新评估,重新定义其位置,以致它可以坐得更近,来争取真理的光辉理想。物理、运动和相互作用的研究,没有什么不同。就像勤奋的抄写员一样,物理学适当地适应了宇宙对故事的每次含糊的修正。在这里,我们认识到物理学史,有助于弄清这些存在的所有自然现象的古老故事。
  人们普遍认为,物理教学是一种复杂而跨学科的活动。在本质上有助于该活动的知识领域中,我们将其命名为物理学、科学史、科学哲学、认知科学和教育学。我们对这些领域中每个领域的贡献的本质的欣赏不断变化,这反映了我们对物理教学的认识的提升。根据教育研究来详细说明历史材料在高中物理教学过程中感知角色方面的变化,可以在物理学教学中渗透学科文化,使历史材料有新的鉴赏方式。
  一、物理学对人类社会发展的影响
  提倡使用物理学史的话语源远流长,始于Mach1和Duhem2,他们在一个多世纪前就断然地主张在物理学教学中采用所谓的历史方法(或遗传方法):合法、肯定和合理[1]。为学生准备好接受物理假设的有效方法是历史方法。追溯在最初勾画理论形式时经验物质所通过的转变;描述长期的合作,,通过这种合作,常识和演绎逻辑对该问题进行分析并对该形式进行建模,直到一个形式完全适合另一个形式,这是最好的方法,当然甚至是唯一的方法,可以为研究物理学的人们提供正确的方法 并清晰地看到了该科学的非常复杂且活泼的组织。
  科学和技术知识在很大程度上是文化决定的,并反映了在其中实践科学和技术的社会、宗教、政治,经济和环境状况。当前关于多元文化科学教育的辩论旨在研究科学在多大程度上决定了文化,科学是否超越了人类的差异,是跨文化、宗教和种族共同参与的来之不易的工具。科学与社会的相互关系可能具有民主、功利主义、文化和道德特征,这与托马斯和杜兰特关于促进公众对科学的理解的文献论点概述相一致。物理学似乎是一个枯燥无味的领域,仅限于在风化的黑板上弄碎白垩[2]。但是,正如我希望传达的那样,这个世界的人已经取得了一些不可思议的壮举。我相信物理学是它试图研究的最纯粹的科学。
  二、物理学史学习的重要性
  在物理学的研究中,历史常常被忽视,但是历史却通过时间的理论和主题的记录与科学探究有着内在的联系。整个历史中的科学人物通常也充当未来物理学家的榜样。疏通历史教科书似乎是推进科学的一种荒唐方式,但请考虑,历史涉及思想、理论和方程式,这些观念、理论和方程式成为未来改进的基础。对学生关于科学本质和科学与社会的相互关系的思想的研究属于学习的元认知范畴,它表明物理学的历史是解释这一领域学生替代思想的有用信息来源[3]。理解物理学史对物理学家和未来物理学家都可能有用的六个原因如下:
  (一)历史记录了思想如何随着时间发展和变化。
  亚里士多德(Aristotle)通过使用经验证据和对逻辑的依赖,深刻地影响了学术[4]。但是,他的一些理论也是错误的:他相信天体是由“以太”制成的,女人的牙齿比男人的牙齿少,鳗鱼是自发繁殖的。这些想法后来被使用亚里士多德的经验证据和逻辑方法反驳。
  (二)历史阐明了科学方法。
  伽利略是第一个通过对现象进行数学解释和实验证明的方法来量化科学。他甚至开发了几种仪器来进一步推进他的观察。伽利略鼓励科学工作是可衡量的,因此是可重复的,这后来成为科学方法的标志[5]。随着时间的流逝,科学家进一步开发了科学方法来增强科学结论的合法性。因此,历史可以洞悉当今公认的科学实践和过程是如何演变的。
  (三)历史从历史和文化的角度展示了物理学的人文方面。
  尼尔斯·波尔(Niels Bohr)于1921年在哥本哈根成立了尼尔斯·波尔研究所(Niels Bohr Institute),后来成为二战期间逃离德国占领区的科学家的避难所[6]。他不仅为自己的发现,而且为帮助拯救众多科学家的生命做出了巨大贡献,为物理学界做出了巨大贡献。玻尔(Bohr)指出,科学不仅限于实验室工作和方程式,还在于为全人类改善生活。在运用自己的物理学生涯和臭名昭著的过程中,玻尔做到了这一点,确实挽救了生命。
  (四)历史记载了物理学家之间的重大合作。
  欧洲核研究组织(CERN)是世界上最大、最先进的科学研究中心之一。只有通过多个国家之间的重大合作,CERN才有可能。时至今日,欧洲核子研究中心通过全球科学家的共同努力,继续为科学知识和新发现做出贡献,例如通过紧凑型介电螺线管(CMS)项目。这种合作对于科学的发展至关重要,因为它结合了不同人的才能,思想和观点,以实现共同的目标。整个历史中的合作示例表明,人们一起工作可以取得更多成就。
  (五)历史详述了物理学家的想法。
  阿尔伯特·迈克尔森(Albert Michelson)是物理学家,也是第一位获得诺贝尔科学奖的美国人。他以测量光速和进行迈克尔逊·莫雷实验而著称。他用来记录他关于光速的想法,计算和结论的笔记本可以洞悉他的思维过程和方法。他的笔记详尽详尽,显示了他在实验记录中的方法性[7]。
  (六)历史激发人们追求物理学并取得新的科学发现。
  由于罗伯特·奥本海默(J. Robert Oppenheimer)在曼哈顿计划上的工作,通常被称为“原子弹之父”[8]。奥本海默游说国际控制和限制核电。反对派政治家通过撤销他的安全许可进行报复,这实际上切断了他的政治影响力。尽管如此,奥本海默继续教授工作和提升他所相信的立场。奥本海默只是一个历史人物的例子,他提倡人们追求物理学,并证明逆境不应该阻碍科学工作。

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