物理學史的課堂教學

時間：2022-10-08 22:53:40 物理學畢業(yè)論文我要投稿

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物理學史的課堂教學

　　物理學史的課堂教學，下面帶來物理學史的課堂教學相關論文范文，歡迎閱讀。

物理學史的課堂教學

　　物理學史的課堂教學【1】

　　摘要：結(jié)合教材案例及課堂教學實例，探討新課程背景下的課堂教學中物理學史的合理運用。

　　為廣大教師在教學中更好地滲透物理學史的教育提供參考，以期提高課堂教學的生動性和有效性，為進一步深化人文主義教育搭建平臺。

　　關鍵詞：物理學史;課堂實踐;教育功能

　　《普通高中物理課程標準》要求：高中物理課程應體現(xiàn)物理學與文化、經(jīng)濟和社會互動發(fā)展的時代性要求，肩負提高學生科學素養(yǎng)，促進學生全面發(fā)展的重任。

　　作為貫徹這一指導思想的重要手段之一，物理學史在這方面可以發(fā)揮很大的作用。

　　隨著新課程的推進，越來越多的教學實踐和教育研究開始關注物理學史。

　　本文通過大量案例的運用介紹，探索滲透物理學史的課堂教學，希望可以起到拋磚引玉的作用。

　　一、在教學中滲透物理學史的必要性

　　物理學是人類社會生產(chǎn)實踐的產(chǎn)物。

　　隨著人類對客觀世界認識的不斷深入，物理學也經(jīng)歷了一個不斷積累發(fā)展的過程。

　　物理學中的每一個概念、定律和理論，都有一個萌芽、形成和發(fā)展的曲折過程。

　　但在傳統(tǒng)教學中，人類對物理學認識的歷史往往被忽視，學生只有通過具體的公式、定律或者單位中所冠的人名，才模糊地窺視到一點點歷史的端倪。

　　這樣的做法，既容易使學生把科學家當成具有“超人智慧”的圣哲，從而產(chǎn)生畏懼心理，又不能對物理學的深刻本質(zhì)了解透徹。

　　在教學中，如果能把物理學形成和發(fā)展的過程從大量歷史資料中整理概括出來，滲透在教學的各個環(huán)節(jié)，從知識層面講，可以更好地揭示物理發(fā)展的歷史足跡，概括出物理學研究的基本規(guī)律;從科學思維和情感態(tài)度與價值觀的角度來講，還可以增強物理教學的趣味性、思想性，進一步提高教學質(zhì)量，因而得到越來越多教師的肯定和運用。

　　二、教材中滲透物理學史的幾個典型案例

　　人教版教材非常重視“充分展現(xiàn)和利用物理學史”這一要求。

　　既有完整的章節(jié)介紹重大發(fā)現(xiàn)的來龍去脈，還通過“科學漫步”“信息窗”等欄目對代表人物、評價或意義作了補充說明。

　　使學生既學到了基本規(guī)律和概念，又不失興趣，得到多維度的素質(zhì)培養(yǎng)。

　　在這里試舉幾例：

　　1.伽利略對自由落體的研究

　　伽利略的運動理論，是經(jīng)典力學的開創(chuàng)性工作。

　　尤其是他對自由落體的研究更是其科學思想和方法的集中體現(xiàn)。

　　教材中用了完整的一節(jié)對這部分歷史作了詳盡的介紹。

　　從內(nèi)容上看，這一節(jié)主要分為三部分：一是介紹了時代背景，二是脈絡清晰地介紹了發(fā)現(xiàn)過程，三是對伽利略“科學實驗法”進行了總結(jié)和評價。

　　應該說一和二都寫得很精彩，推理邏輯嚴謹，文字表述生動。

　　然而真正出彩的還是第三部分，正如教材所言：“伽利略之前的科學躊躇于泥途荒灘，因而千年徘徊。

　　從伽利略開始，大師輩出，經(jīng)典如云，近代科學的大門從此打開了”。

　　比自由落體研究本身更可貴的，正是這一種“勇氣”和科學的方法態(tài)度，這對學生今后物理的學習乃至人生的發(fā)展都有深遠意義。

　　2.牛頓對萬有引力的研究

　　教材對萬有引力規(guī)律發(fā)現(xiàn)過程的描繪也是濃墨重彩。

　　這里重點談了兩個內(nèi)容：一是如何從開普勒定律發(fā)展到天體間力學的研究。

　　牛頓從自己提出的運動定律出發(fā)，結(jié)合開普勒定律，證實了天體間的力是相互的，從力學上解釋了開普勒定律。

　　二是進一步推廣這一規(guī)律，最終發(fā)展成萬有引力定律。

　　這里最重要的就是講述了經(jīng)典的“月地檢驗”。

　　牛頓勇于探索的魄力、膽識和驚人的想象力、對事物普遍意義的敏感性，造就了偉大的發(fā)現(xiàn)，也成就了自己經(jīng)典力學奠基人的地位。

　　通過這段歷史的回顧，給學生以這樣的啟示：物理學的重大理論的發(fā)現(xiàn)，不僅是簡單的實驗結(jié)果的總結(jié)，還需要直覺和想象力、大膽的猜想和假設，再引入合理模型、深刻的洞察力、嚴謹?shù)臄?shù)學處理和邏輯思維。

　　這必然是一個充滿曲折和艱辛的過程。

　　三、滲透物理學史的課堂實踐

　　1.牛頓第一定律的提出

　　作為經(jīng)典力學的兩大偉人，伽利略和牛頓都為經(jīng)典力學的建立作出了巨大貢獻。

　　在講述牛頓運動定律之前，回顧一下對受力和運動關系問題的探討，可以感受物理學史上的傳承和發(fā)展。

　　(1)亞里士多德認為必須有力作用在物體上物體才能運動，沒有力的作用，物體就要靜止下來。

　　(2)伽利略的觀點是：在水平面上運動的物體之所以會停下來，是因為受到摩擦力的緣故。

　　若沒有摩擦力，它的速度應該不增不減，球?qū)⒂肋h滾動下去。

　　隨即提出了物理學史上著名的理想實驗，對自己的觀點進行了證明。

　　(3)笛卡兒認為，如果沒有其他原因，運動的物體將繼續(xù)以同一速度沿著一條直線運動，既不會停下來，也不會偏離原來的方向。

　　(4)牛頓在大量前人研究的基礎上最終歸納出了牛頓第一運動定律。

　　在此處，為了培養(yǎng)學生的愛國熱情還可以介紹一下我國古代對這一問題的研究成果：早在兩千多年前的《墨經(jīng)》中就對力和運動的關系給出了正確的結(jié)論，書中指出：“力，形之所以奮也。”這里的“形”指物體，“奮”是指物體由靜到動，動而愈速。

　　所以，這句話的意思是：力是使“物體由靜到動、動而愈速”的原因。

　　2.介紹人類宇宙觀的發(fā)展

　　在“行星運動”這一節(jié)可以先介紹古今中外歷史觀的異同，一來引發(fā)學生的學習興趣，二來也能夠更好地理解開普勒定律。

　　(1)古代中國的宇宙觀

　�、偕w天說：是中國最早的宇宙觀，可能起源于殷周時期。

　　在《周髀》中有“天圓如張蓋，地方如棋局”的記載。

　　蓋天說的本質(zhì)就是“天圓地方”，并且認為天地相距八萬里。

　�、跍喬煺f：是中國古代影響最廣的宇宙觀，代表人物是張衡。

　　《渾天儀圖注》中寫道：“渾天如雞子，天體圓如彈丸，地如雞中黃，孤居于內(nèi)，天大而地小”。

　　渾天說的本質(zhì)觀點是：大地是球形的，地球是宇宙中心。

　�、蹠円拐f：是中國古代最先進的宇宙觀，它認為宇宙是廣袤無垠并且充滿氣的空間，日月星辰在其中運行，沒有任何幾何學的構(gòu)思。

　　晝夜說以無限的宇宙取代了有限的天球，是非常深刻的。

　　(2)古希臘的宇宙觀

　�、倜桌紝W派，認為地球像一個圓盤或圓筒浮在水上，地靜止不動。

　�、诋呥_哥拉斯學派，企圖用“數(shù)的和諧”來建立宇宙的理論。

　　他們認為球體是最完美的幾何形體，所以斷言宇宙是球形的。

　　其他天體也是球體，繞共同的球心作勻速圓周運動。

　　③柏拉圖學派，對畢達哥拉斯學派進一步發(fā)展，認為地球就是所有天體共同的球心。

　�、艿匦恼f，為了克服柏拉圖學派中遇到的問題，阿波羅尼提出了“本輪―均輪”結(jié)構(gòu)模型，后經(jīng)希帕克斯和托勒密的改進，最終形成了流行1400多年的“地心說”。

　�、萏栔行恼f，阿里斯塔克提出，地球不是宇宙中心，太陽才是。

　　地球每年繞太陽運轉(zhuǎn)一周，又每天自轉(zhuǎn)一周。

　　可惜他的看法不為當時的人們所理解，很快就被埋沒了。

　　(3)近代宇宙觀

　�、俑绨啄嵴J為宇宙與自然是最美的，而美的東西一定是簡單與和諧的，這與“80個輪上輪”顯然不一致。

　　他的眼光跳出了地心說，再次轉(zhuǎn)向日心說。

　�、诟绨啄犭m然提出了日心說，但一直不敢發(fā)表，直到臨死前才拿出來。

　　而布魯諾將它公開說了出來，為此被宗教裁判燒死在羅馬的鮮花廣場。

　�、鄣诠葘μ煳挠^測有著濃厚的興趣，他認為要建立科學的星體運動理論，必須先精確地掌握星體的位置。

　　為此第谷付出了畢生的心血，歷經(jīng)20余年編制了777個星體的位置圖表，至今仍有利用價值。

　�、荛_普勒是第谷的助手，他以數(shù)學的和諧性探索宇宙，在天文學方面作出了巨大的貢獻，提出了著名的“開普勒行星運動定律”。

　　通過這樣系統(tǒng)的介紹，為學生呈現(xiàn)了人類文明的發(fā)展進步，理清天文學的研究脈絡，對培養(yǎng)學生的人文主義情懷影響深遠。

　　總之，在課堂教學中如果能夠充分發(fā)揮物理學史的教育功能，不僅可以點綴物理課堂，使課堂教學生動活潑，還能帶給學生心靈的沖擊，提高他們的人文素養(yǎng)，這一手段在新課程背景下的課堂教學中乃是大有可為的。

　　大學物理學教學中的實證【2】

　　摘要：由于高考制度的改革，為了減輕中學生的學習壓力和負擔，部分省級單獨出題高考的單位，允許學生選學選考物理或不考物理，這使得許多新入學的大學生都沒有系統(tǒng)地學習過中學物理學知識。

　　這給大學物理學教學帶來了一系列的困難。

　　本文作者根據(jù)這一實際情況，在大學物理學教學過程中，結(jié)合現(xiàn)實生活和學生所學專業(yè)及周圍環(huán)境，大膽引入實證教學，通過真實的案例，展示物理學的基本概念與具體應用，活躍了課堂教學氛圍，加深了教學印象，使學生能在快樂中學習“枯燥”的概念，加深對基本理論的理解，促進學生對知識的掌握，收到了較好的教學效果。

　　關鍵詞：物理學;教學;實證;研究

　　一、受我國大學的擴招和高考制度的改革影響

　　由于現(xiàn)在我國大學的擴招和高考制度的改革，使得許多新入學的大學生都沒有系統(tǒng)地學習過中學物理學知識，例如，有些省市的高考，學生可以選考物理或其他科目中的一門課，由于物理學這門課對一般人來講比較難學，再加上高考時，物理學出題一般都比較難，因此，高考時，為了回避考物理學，有相當一部分同學就沒有選考物理學。

　　而當這部分沒有選學物理學的同學進入大學后，專業(yè)的需要又要求其在大學階段繼續(xù)學習物理學知識，導致大學物理教學的難度增加。

　　由于物理學知識的理論性較強，大學中的教學學時非常有限，加上學生水平參差不齊，對于中學沒有認真學習過物理學的同學來講，大學又沒法專門抽出時間為其單獨補充中學的物理學知識，這使得一部分學生在學習中感到很迷茫。

　　上課聽課時有一種云里霧里的感覺，摸不著頭腦。

　　而大學所學物理學理論的抽象性又增加了學生的學習難度，但作為大學教學，又希望所有學生都能學好，至少差距不要太大。

　　為此，結(jié)合學生的實際情況，我們在教學過程中，緊緊圍繞實踐和實證教學，結(jié)合現(xiàn)實生活，多講應用實例，提高學生學習物理學的興趣，并適當降低公式推導的難度，鼓勵同學們多利用業(yè)余時間學習、觀察、思考，收到了一定的效果[1-3]。

　　二、實證舉例

　　物理學知識是與現(xiàn)實生活緊密相關聯(lián)的，平時在課堂上，由于時間的限制，一般理論講解較多，而與實際生活緊密相關的實例的講解和列舉較少，為了幫助同學們理解，特別針對高中階段沒有學習過物理學，或者來自不要求學習物理學的省份的考生的理解，在這方面，我們做了有益的探索[4，5]。

　　隨著電子信息技術的不斷進步，移動電話得到了極大普及，大學生幾乎人手一部，走在校園里，學生個個都是機不離手，有的邊走路邊發(fā)短信或邊打電話，有的則是邊走路邊玩游戲，等等。

　　可以說學生是離不開移動電話了，如果幾分鐘不去看一眼，就好像缺了點什么，渾身不自在。

　　那么，在物理學教學中，我們就可以想辦法利用移動電話進行實證教學。

　　例如，在學習屏蔽和靜電屏蔽時，我們可以做這樣一個實驗。

　　將一部移動電話放入透明玻璃杯內(nèi)，蓋上蓋子，再撥打這部電話，你可以看到，玻璃杯內(nèi)的這部移動電話的指示燈在閃爍，說明電話接通正常。

　　將杯中的移動電話放入搪瓷(或金屬)杯中，蓋上蓋子，再撥打這部電話，你會聽到“你所撥打的電話暫時無法接通”之類的提示音，這說明移動電話的信號被屏蔽了，這時，我們再結(jié)合靜電屏蔽理論，講解電磁波的傳播規(guī)律，學生就更容易接受和理解記憶。

　　這比直接抽象地講解屏蔽的概念和理論更容易讓學生學到相關知識，可以有效地提高學生的學習興趣。

　　隨著科技的發(fā)展，電子信息產(chǎn)品種類越來越多，人們對電子產(chǎn)品的要求越來越高，電子產(chǎn)品的質(zhì)量指標固然很多，但干擾和抗干擾能力是極其重要的指標，這些與我們的生活緊密相關的知識與物理學理論也是緊密相關的。

　　例如，現(xiàn)代社會生活中，幾乎每個人都有多張銀行卡或類似的卡。

　　若將它們放在一起，或與移動電話等相距較近，就有可能會失去功能，這就提出了抑制和消除干擾的問題。

　　為了抑制和消除這種干擾，可以采用屏蔽的方法。

　　例如，將銀行卡之類的卡放在金屬盒中，或軟金屬做成的袋子中，例如，包裝香煙或飯店中有時做菜包裝用的錫箔，就能起到很好的屏蔽外界干擾信號的作用。

　　又如，臺式計算機的外殼，其六個側(cè)面，大部分是由金屬組成的，為什么?這是為了盡量減少外界信號對計算機內(nèi)部運算電路的影響，使計算機運行更加穩(wěn)定。

　　當然，也有不用金屬外殼的，那么，它的抗干擾性能就會大打折扣。

　　特別是工業(yè)部門、野外或用于軍事目的要求較高的計算機，在設計制造時，更加注意和強調(diào)外殼對信號的屏蔽隔離作用。

　　又如，當你打開電視機的外殼時，線路板上的一些零部件由一層金屬板封閉著，這說明，這部分零部件要求較高，不能隨便接受外界信號的干擾，否則信號很難正確傳遞，所以，要增加一層金屬板，隔離信號。

　　不了解的人，可能認為是為了好看等原因，實際上，這些都有深刻的物理學原理，都是可以應用物理學公式進行描述的。

　　這些都是為了與外界信號相互隔離的需要，為了盡可能減少外界信號的干擾。

　　仍然以打電話為例，在聲音嘈雜的環(huán)境中打電話，怎樣才能讓對方比較清晰地聽到你的聲音?很容易想到的是說話人提高嗓門，用物理學的語言來講，叫做提高輸入信號的強度。

　　但除了提高嗓門提高輸入信號的強度外，還有一項重要的手段，是絕大多數(shù)人忽略掉的，因為在你提高嗓門的時候，外界的噪聲并沒有減小，因此，對方對你的聲音只是有限地聽到大了一點點。

　　假設你在嘈雜的環(huán)境中打電話時，能夠適當用另一只手，形成一個比較密閉的半球狀球殼，使你的嘴巴和電話的拾音器都在這個半球狀的球殼中間，這時你再打電話，就會感覺到信號相當好。

　　為什么?因為你的形成比較密閉的半球狀的手，一方面阻斷了大部分外來的嘈雜的干擾信號(與空氣相比，嘈雜的干擾信號不容易透射過肌肉和骨頭這種介質(zhì))，另外，你的手形成的比較密閉的半球狀，自然也構(gòu)成了一個信號反射區(qū)，根據(jù)物理學中的波的反射原理，更有利于你的嘴巴發(fā)出的信號反射回電話的拾音器，所以，對方可以聽到更加清晰的聲音。

　　因為你在增加有用信號的同時，也減少了噪音的輸入，這就是物理學中的反射和透射原理的具體應用。

　　所以，處處留心皆學問。

　　物理學既是一門很抽象的、理論性很強的學科，同時又是一門與實際生活緊密相聯(lián)系的科學。

　　有相當一部分人認為物理學難學，所以，許多學生害怕學習物理學。

　　因此，作為物理學教師，要結(jié)合實際應用，多講物理的應用背景，鼓勵學生不斷聯(lián)系實際，勤于思考，老師再多舉應用實例，這樣，在教師和學生的共同努力下，就能更好地搞好物理教學，并將物理學知識更好地服務于社會實踐。

　　參考文獻：

　　[1]楊宏偉.強化實踐環(huán)節(jié)，促進研究性教學與素質(zhì)教育相結(jié)合[J].實驗技術與管理，2007，24(1)：14-16.

　　[2]楊宏偉.物理學[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2012.

　　[3]楊宏偉.物理教學中提高學生主動學習的措施[J].實驗室研究與探索，2010，29(3)：124-126.

　　[4]楊宏偉.對大學生科研訓練的實踐與思考[J].實驗技術與管理，2006，23(1)：15-16.

　　[5]周林東.實證主義與近代物理學[J].中國社會科學，1983，(5)：37-52.

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