物理学史在大学素质教育中的作用

摘要：物理学史是一门自然科学、人文科学、社会科学和思维科学相互渗透的综合科学，它包含了丰富的素质教育素材。把物理学史引入大学物理课堂中，有利于培养大学生的思想道德素质、科学素质以及人文素质，从而达到素质教育的目标。

关键词：物理学史；素质教育；作用

中图分类号：G633.7 文献标识码：A文章编号：1003-6148(2008)11(S)-0006-2

素质教育是当代教育的重要目标之一，作为大学生重要基础课之一的大学物理课也应该在素质教育中发挥其应有的作用。在这方面，物理学史以其独特的内容，架起了大学物理与素质教育的桥梁。物理学史以物理学发展为研究对象，融合了与物理学有关的自然科学和社会科学的知识，是一门自然科学、人文科学、哲学等多门学科相互联系、相互渗透的综合科学；把物理学史引入大学物理教学中，对提高学生的思想道德、科学素养及人文素质方面都有重要的作用。下面就从这三个方面分别阐述物理学史对素质教育的作用。

1 物理学史可以培养学生的思想道德素质

物理学史对大学生思想道德素质的培养是多方面的。首先，通过在大学物理课堂中引入物理学史，可以培养学生的爱国主义精神。众所周知，中国不仅有着辉煌灿烂的历史文化，而且在力、热、电、磁、光等物理学方面也有着突出的贡献。例如，早在春秋战国时期，墨子在《墨经》中就提到光的直线传播，并用它解释了小孔成像。此外，近代中国也有不少科学家对物理学做出了重大贡献，尤其在粒子物理方面。例如，1930年物理学家赵忠尧在美国加州理工学院作研究生时，通过正负电子对湮灭实验第一次捕捉到正电子；在60年代，我国科学家与国外科学家同时提出了核子的层子模型；杨振宁和李政道提出了弱相互作用中的宇称不守恒，并被吴健雄验证；丁肇中发现J/ψ粒子等等。通过在课堂中讲述这些物理学史知识，不仅可以活跃课堂气氛，而且可以激发学生的爱国热情和民族自豪感。

其次，把物理学史引入课堂，还可以培养学生的无私奉献精神。任何一位作出重大贡献的物理学家都具有对科学的执着与无私奉献的精神，通过在课堂中讲解一些相关典故，可以培养学生的科学精神。例如，在讲解发现天然放射性时，可以让学生了解居里夫人如何在丈夫不幸被马车撞死后仍继续研究，终于在1910年与德比恩一起分离出纯净的金属镭后，却因长期受放射线的照射而患上白血病的经历。又如，在讲解麦克斯韦电磁学方程组时，可以讲麦克斯韦晚年，在其学说没有人理解，妻子又久病不愈的双重打击下，仍继续从事实验室工作，从未中断，并且完成了宏伟巨著《电磁理论》，使他成为大家公认的继牛顿之后的最伟大科学家。

最后，通过物理学史教育，还可以培养学生的团结协作与团队精神。物理学中的许多显著成就是不少物理学家之间相互帮助、协作取得的。例如，法拉第是电磁学领域中的一位实验物理学家，而麦克斯韦具有高超的数学理论水平和逻辑推理能力， 他继承和发展了法拉第力线和场的概念，运用数学理论，把法拉第用来描绘场和力线、力管的定性理论迁移到定量理论，从而建立起电磁场理论的完整体系——麦克斯韦方程组。又如，由丁肇中教授领导的阿尔法磁谱仪实验是一个大型国际合作科学实验项目，包括美国、中国、意大利、瑞士、德国、芬兰等国家和地区的37个研究机构的物理学家和工程师参加，仅中国参加的科学家和工程师就不下200人，其目的是寻找太空中的反物质和暗物质，而这样的项目只有靠集体的力量才能完成。

2 物理学史可以培养学生的科学创造能力

把物理学史引入物理教学中,可以培养学生的科学创造能力。首先，因为要想具有良好的科学创造能力，必须有怀疑和批判精神，而这在物理学史上不乏其例。近代物理中的狭义相对论和量子力学都是建立在怀疑精神之上的。十九世纪末，处在顶峰的经典物理学却无法解释“物理学上空的两朵乌云”——迈克尔逊-莫雷的实验和黑体辐射。爱因斯坦和普朗克等物理学家勇于怀疑经典物理理论，提出了狭义相对论和量子力学。1956 年，当“τ-θ疑难”摆到物理学家面前时,我国物理学家杨振宁和李政道首先对从未被人怀疑过的宇称守恒定律提出了质疑,大胆提出了弱相互作用中宇称不守恒的假说。 

其次，还要敢于并善于提出科学问题，它体现在每项物理学的重大突破。从物理学史可以看出，几乎每一次重大的实验发现或理论突破，都是从敢于和善于提出新的科学问题开始的，正是随着科学问题的突破，物理学才获得了重大发展。例如，洛伦兹（1904年）早于爱因斯坦（1905年）提出了洛伦兹变换式，但科学界几乎一致公认爱因斯坦是相对论的创始人。原因在于虽然两人所得的公式是一样的，但他们对问题的提法却大不相同：洛伦兹的问题是如何在绝对时空观的框架里解决以太漂移问题；而爱因斯坦提出的问题则是如何使电磁学规律满足相对性原理。正是因为提出的问题不同，导致了洛伦兹理论的夭折，由此可见善于提出科学问题的重要性。在我们以往的教学中，经常提到“要培养学生分析问题和解决问题的能力”，而忽视了“提出问题的能力”。通过在课堂中引入物理学史可以加以弥补。

最后，还要富有想象力、洞察力和判断力，这些能力的培养都蕴涵在物理学史中。典型的例子如牛顿研究苹果落地，牛顿从苹果落地的现象想到引力必定会延伸到极远的月球上，迫使它作环绕地球的轨道运动。进而又把引力思想扩大到一切天体和一切物体，最后概括出万有引力的概念。另外，科学研究要有判断力。例如，当德布罗意提出的物质波概念传到苏黎世时，德拜就组织了一个报告会，并建议他的学生薛定谔作了关于物质波的报告。在报告后，德拜作了预言性的判断：“有了波，就应有一个波动方程。”就是在这个判断的启发下，薛定谔不久就提出了著名的薛定谔方程，成为量子力学的基本方程。一个正确的判断，开辟了一个基本理论的道路。

3 物理学史可以培养学生的人文素质

一位物理学家说过：“只有把科学和人文科学融合为一体，我们才能期望达到与我们的时代和我们这一代人相称的智慧的顶点。”由于我国长期以来的文理分科的教育模式，使物理教育与人文教育长期分离，这不但违背了科学的发展趋势，而且还限制了人才跨学科发展的潜力。物理学史由于其自身特点及其独特的内容，架起了物理学与人文科学之间的桥梁。下面从三个方面介绍物理学史与人文素质的关系。

首先，物理学史与哲学有着密不可分的关系。在物理学的发展过程中，许多物理学家也是哲学家，例如亚里士多德、帕斯卡以及培根等。他们以哲学思想作为物理学研究的方法论，又用物理学中的结论作为修正哲学规律的依据。物理学史本身就融合了哲学史，在整个物理学史发展过程中，始终贯穿着唯物主义与唯心主义的尖锐斗争，贯穿着辩证法与形而上学的激烈斗争，正是由于物理学的发展促使唯物主义最终战胜了唯心主义。

其次，物理学史是人类认识自然、改造自然的历史记录，是人类文明史的一部分。它通过对物理学发展的历史背景和发展规律的揭示，阐述重要概念、定律和理论的产生和发展过程，介绍人类对客观世界认识的演化与变革，论述重大物理理论突破对人类认识和社会发展的巨大影响，使学生深切感受“科学是第一生产力”，“是最高意义上的革命力量”。

最后，通过物理学史的学习能够使学生充分领会物理学在人类文明史上的巨大作用。这可以从人类的几次工业革命看出，第一次工业革命以蒸汽机为标志，第二次和第三次工业革命则分别以电的使用和计算机技术为标志，它们无不是物理学发展的结果。

总之，物理学史是人类认识自然和改造自然的科技发展史，它包含了无数物理学家的奋斗和创新的经历，也融汇了很多社会科学和人文科学知识。在课堂中适当地使物理学史与物理知识相结合，不但可以活跃课堂气氛，增强学习兴趣，还能实现素质教育的目标。

参考文献：

［1］赵凯华,罗蔚茵.新概念物理教程［M］. 高等教育出版社,1998.

［2］申先甲,李艳平,刘树勇.谈谈物理学史在素质教育中的作用［J］.大学物理，2000(11).

［3］郭奕玲，沈慧君.物理学史［M］．清华大学出版社．

［4］丁士章． 简明物理学史［M］．山西人民出版社．

［5］龚忠清，杨占营．物理学史在教育中的作用［J］．现代物理知识，2001．

(栏目编辑赵保钢)

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