Question

如何发挥物理学史的人文教育功能

Answer 1

一、物理学史对学生辩证唯物主义世界观的教育
　　标志着严格意义上的科学诞生的经典物理，是在冲破了宗教神学的桎梏，并以西方文化的逻辑化传统和实验验证思想取代了纯粹的思辨之后才建立起来的。从此以后在物理科学的每一次重大发展，总是与人类的思想观念相互作用、相互影响、紧密地联系在一起。这就使物理科学理论不可避免的体现某种自然观、社会观、科学精神和人文精神。
　　案例：光的本质
　　波粒二象性理论及其发展史就是培养学生辩证思想的极生动的素材。千百年来人类探索光的本性，到十七世纪形成了微粒说和波动说这两种对立的学说。由于具有崇高威望的牛顿支持微粒说，加上波动说本身的不完善和找不到强有力的实验依据，使以后的一百多年时间里一直由微粒说占据统治地位。直到杨氏双缝干涉实验的成功；惠更斯波动理论的建立，法拉第发现偏振光的振动而在磁场中发现旋转而揭示了光和电的内在联系；麦克斯韦建立电磁理论提出光的电磁说，赫兹用实验证实了电磁波的存在，把光的波动说发展到空前完善的地步，光的微粒说被逼进了死路。
　　恰恰是在把光的波动说推向顶峰的赫兹实验中，意外地发现了光电效应现象。进一步研究发现，波动说在光电效应规律中遇到了无法逾越的障碍。微粒说又抬头了，事物走向了反面。这时，爱因斯坦运用普朗克的原始的量子理论提出了光子说，解释了光电效应规律，并进一步科学地把光的微粒说和波动说归纳总结为对立统一的波粒二象性。
　　波粒二象性理论的发展过程是一个辩证的否定过程。光的波粒二象性同时对微粒说和波动说作了辩证的否定。它肯定了光有波动性和粒子性，又否定了波动性和粒子性的根本对立，波粒二象性理论正是在辩证的否定中得到了发展，其中有量的积累，有质的转变，旧理论的危机又孕育着新理论的诞生，科学不断发展到新的高度。
　　二、物理学史对学生科学精神的培养
　　在物理科学的发展过程中，科学内部存在着自我发展的推动力，这种推动力正是人类在科学活动中所形成的科学精神、科学态度、科学道德和科学思想的集中表现。物理科学中包含着丰富的科学品质培养因素，而且可以经过物理课程内化到受教育者身心之中。
　　案例：听“对话”，理解伽利略的逻辑推理
　　伽利略在1632年发表的名著《关于力学及局部运动两门新科学的交谈及实验验证》，通常被称为《两种新科学的对话》。这本专著不仅宣告中世纪的力学理论，也宣告支持这种理论的整个亚里士多德的宇宙论体系开始瓦解。书中的辛普利邱代表亚里士多德的观点，萨尔维阿蒂代表伽利略的观点，沙格列陀是一个不怀成见，心胸开阔，热衷于追求知识的人。首先请学生从亚里士多德的“重物先落地”的假设，用逻辑推理方法，试着得出否定的结论，然后利用多媒体，让学生听一听这三个人的对话并着重讨论下面几段：
　　萨： ……那么我们取一块大石头，例如它的速率是八和一块小石头，下落速率是四，将它们拴在一起，整个系统的下落速率应小于八。但是两块石头拴在一起要比以前的那个速率为八的石头大。因此，重物比轻物的运动速率要小一些，……。这样，你就看到了从你的重物较轻物下落得快的假设，我是怎样推出重物下落得更慢。
　　这里，萨尔维阿蒂证明了亚里士多德的落体理论自相矛盾。但是，辛普利邱却认为他亲眼看到的重物下落得比轻物快一些。
　　辛： 你的议论的确信令人钦佩，但是我仍不能相信鸟枪子弹和大炮炮弹下落一样快。
　　萨： 亚里士多德说：“一个100磅的铁球从100库比特高度落到地面时，1磅的铁球只落了1库比特。”而我说它们是同时落地。你做实验得出大球比小球落地时领先了两指宽。你不应该借口这两指宽的误差而宣扬亚里士多德的99库比特，也不应该只提我的这两指宽的误差，而对他那样大的误差缄默不言。
　　伽利略在这里很清楚地阐述了一个重要原理：即使是仔细地观察通常发生的自然事件，观察者也可能把注意力分散到一些实际是次要的现象上，从而让十分重要的规律性的东西从眼前滑过去了。伽利略认为这些物体落到地面的时间稍有不同，是由于空气阻力对大小不同，重量不同的物体的影响不同。懂得忽略什么和懂得考虑什么，在科学发展中几乎是同等重要的。对落体运动，伽利略的解释就是基于假定不存在空气阻力。
　　三、物理学史对学生科学价值观的教育
　　物理科学的形成和发展，荡涤着腐朽的宗教神学和落后的封建迷信思想，特别是由它引起的一次次工业革命显示着科学的巨大力量，使科学的观念日益深入人心，使科学成为人类认识自然、社会和思维的武器，然而以物理科学为代表的自然科学的发展并不全都如此美好。当人们看到极端功利的使用科学技术给人类生存环境造成种种危害时，不得不重新审视对科学技术的价值的认识。在物理文化日益深入到社会生产和生活领域时，人们逐渐认识了物理科学发展的两面性，并由此开始规范自己的物理科学活动和行为，树立正确科学价值观的同时也是学生形成人文关怀的过程。
　　许多科学家的一生致力于科研活动的同时，都表现出对人的价值和人的理想的极大重视，对人文精神的执著追求。处处重视人的价值，孜孜不倦地追求社会的和谐发展，是科学精神和人文精神结合的楷模。爱因斯坦在第二次世界大战期间，从人类的正义感出发，劝说美国总统罗斯福，抢在纳粹德国前研制出原子弹；当研制成功以后，他又从人类的良知和社会责任感出发，和原子弹之父奥本海默一起，联合反对使用原子弹，积极地从事阻止核战争的各项努力。事实上，爱因斯坦一生都在致力于和平事业。还有一些科学家苦苦寻求人生的理想，追求人生最高价值的实现，甚至不惜以牺牲自己的生命为代价。如布鲁诺为了坚持“日心说”，在罗马监狱被关押八年，并被宗教裁判所判处了最严厉的处罚——火刑。在临死前，只要亲吻伸到他唇边的十字架便可得救。但是他以他的生命捍卫了科学的真理，同时也实现了人生的最高价值。