物理学史在原子物理教学的作用.docx

物理学史在原子物理教学的作用科学精神是核心素养的重要组成部分，物理学史中蕴含了很多科学家在探究自然的过程中表现出来的求真、创造、奉献、批判和怀疑的科学精神和看法，在原子物理教学中结合物理学史的讲授一方面可以激发学生的学习兴趣，另一方面可以培育学生的科学思维能力和科学精神，对培育学生的核心素养具有特别重要的意义。我国有名的物理学家钱三强曾讲过：“物理学进展史是一块蕴藏着巨大精神财宝的宝地，这块宝地很值得我们去开垦，这些精神财宝很值得我们去发掘，假如我们都能重视这块宝地，把珍贵的精神财宝发掘出来，从中吸取养分，获得效益，我信任对我国的教育事业和人才培育都会是大有好处的。可见，物理学史是全人类的珍贵资源，它的价值远远大于物理理论或者讨论成果本身。物理学史不仅能够再现物理学进展的历史脚印，恢复基本规律的进展原貌，而且包含科了学家在探究和发觉自然规律过程中表现出来的求真务实、勇于探究和创造、敢于批判和怀疑的科学精神。假如我们在课堂教学中能够融入物理学史的介绍，就能够充分激发学生的学习兴趣，培育学生的科学思维能力；另外，用科学家的精神去感染和熏陶学生，关心学生树立正确的人生观，就能到达课程育人和培育学生核心素养的效果。一、核心素养之科学精神教育部提出了进展学生的六大核心素养包括：人文底蕴、科学精神、学会学习、健康生活、责任担当和实践创新。其中，科学精神被纳入到六大核心素养的行列中，它的重要性不言而喻，科学精神是一种追求真理、崇尚创新、敬重实践、弘扬质疑的理性精神，包含批判和怀疑精神、求真务实精神、探究和创造精神、奉献和人文精神等。它是科学进展的整个过程中每位科学家能坚持探究和发觉的精神支柱，也是衡量一个学者是否具有科学素养的重要指标，更是当代大学生应当具备的能力和品德。在教学中通过物理学史的介绍，不仅能让学生充分了解物理规律和理论的发觉历程，更能让学生们感受到每位1-23科学家身上散发出来的优良的科学精神，关心学生树立正确的物理学史观，对培育学生的科学精神具有重要的作用。二、物理学史在原子物理教学中的作用在原子物理教学中渗透物理学史，就是在授课过程中适当介绍与教学内容相关的物理讨论史实，具体可以介绍：问题的历史背景；科学家对于问题的探究过程；讨论结论、影响及历史地位；科学家的生平及趣闻轶事。通过历史背景的介绍使学生们了解整个问题的来龙去脉或者开展试验的出发点和目的；还原科学家探究问题的过程使学生能够体会科学家们探究的艰辛、精妙的构思与设计、求真务实的看法、虚心谨慎的品质、敢于质疑和创新的精神；讨论结论、影响及历史地位的介绍能够使学生感受到科学家们的辛勤付出对于科学理论的推动乃至人类社会的进展做出的巨大的奉献，并因为这些宏大的奉献受到了全世界的敬重和赞扬；科学家的生平及趣闻轶事能够使学生更加切近地了解每一位科学家的成长经受，他们在逆境中仍旧能够保持乐观的看法和主动向上的拼搏精神，这种经受和精神将会对学生学习和生活产生巨大的激励作用。所以物理学史的介绍对于原子物理教学的有效开展及学生核心素养的养成具有主动的促进作用，具体可以表如今以下三个方面。一有助于激发学生的学习兴趣。兴趣是求知的内在动力，学生假如对学习内容产生了兴趣，学习就会主动主动，学得轻松而高效。原子物理学涉及微观体系理论，部分概念比较抽象，导致学生理解起来存在困难，感觉乏味，久而久之学生就会丧失学习的兴趣和动力，不利于课堂教学的开展。假如教师在教学中能够准时地融入物理学史，介绍理论和模型建立的历史背景，就会使这些看起来很枯燥的理论和模型“活起来，等学生真正了解了它的前因后果后自然而然地就会对将要学习的内容产生深厚的兴趣，此时教师可以通过创设情境或者设置疑问进一步吸引学生，使学生迫不及待地想要去揭秘真相。例如在史特恩-盖拉赫试验的课前笔者会支配一个商量小组，给他们的问题是：为什么两位科学家共同完成了试验，却只有史特恩后来获得了诺贝尔奖？针对这个问题学生会对试验的背景、两位科学家的工作和奉献以及史特恩获奖的缘由进行充分地调研，当小组代表在课堂展示他们小组的调研成果后，其他同学就会被这个神秘的试验深深地吸引，渴望进一步学习试验的原理、结果和意义，这样便到达了激发学生学习兴趣的目的。二有助于培育学生的科学思维能力。科学的进展和完善是一个漫长的过程，全部的理论和规律都是许多科学家经过不断地归纳和完善，甚至推翻和重建，最终经过实践检验才得出来的，而教材中的公式只是最终公理化的结果，很大程度上掩盖了科学家们在探究道路上的艰辛。正如爱因斯坦所说“科学结论几乎总是以完成的形式出如今读者面前。读者体验不到探究和发觉的喜悦，感觉不到思想形成的生动过程，也很难清晰的理解全部状况。这时我们就需要为学生还原一下整个规律或者理论的发觉过程，关心学生更好的体会和了解这个规律发觉过程中的前辈们的思维历程。例如在介绍原子核式模型时，就要告知学生正确的原子模型是建立在许多物理学家的奉献之上的，当汤姆逊在发觉电子后，提出了他的“枣糕模型，而卢瑟福在进行粒子散射试验时发觉了大角散射现象，这个现象是“枣糕模型无法解释的，针对大角散射现象卢瑟福提出了原子具有中心核的设想，依据他的假设从理论上推导出了有名的卢瑟福散射公式，后来又用试验证明了公式的正确性从而确定了原子核式模型的存在。在当教师给学生介绍这些物理学史后，学生一方面可以体会到正确原子模型的建立过程特别地艰辛，凝聚着多名科学家的心血和汗水，另一方面会明白一个正确的模型或者理论的建立需要遵从试验事实，做到精益求精，并且要经得起实践的检验。最终，学生在学习过程中需要有想象力和推断力，例如当德拜听闻德布罗意的物质波概念后马上建议他的学生薛定谔做一个关于物质波的报告，并在报告后随口对薛定谔说：“有了波，就应当有一个波方程，就在这个推断的启发下，薛定谔不久后便找到了波动力学的基本方程薛定谔方程。三有助于培育学生的科学精神。科学精神是科学家们从事科学活动时表现出来的气质、境界、规范、观念等，教师通过介绍科学家的生平和趣闻轶事为学生展示科学家的科学精神，呼吁学生进行学习和发扬，便能到达课程育人的目的。实事求是是科学精神的核心，是指科学家们在从事科学讨论的过程中要敬重科学事实和试验结果。例如在介绍电子的发觉时，教师可以为学生介绍当时休斯托和考夫曼的工作及他们对于试验真相的处理，他们没有敬重试验事实，与宏大的发觉失之交臂，而汤姆逊在试验中秉承实事求是的科学看法，所以发觉了电子。勇于探究和创造是科学精神的动力，在原子核式模型解释原子稳定性和线状光谱问题遇到困难时，玻尔通过深入地思索与探究，创造性地提出了他的氢原子理论，这个理论是建立在三个假说的基础上的，这样的假说在当时并没有理论依据，甚至被许多人怀疑，但是玻尔坚持自己的观点并胜利地解释了氢原子和类氢离子的光谱，成为原子物理学的基本理论框架。批判和怀疑是科学精神灵魂，怀疑是人类理性思维的表现，是发觉缺陷，查找真理的必经之路，人类文明的进步许多都是从怀疑开始的，假如一味地听信前人提出的东西，科学就难以进步。卢瑟福是汤姆逊的学生，假如对老师提出的原子模型一味地盲从，那么正确的原子模型就不会被他所提出，正是卢瑟福具备批判和怀疑的科学精神加之对于试验事实的敬重，所以才推翻了汤姆逊的“枣糕模型而建立了原子的核式模型结构。除此之外，很多科学家勇于承认错误，能够保持谦逊的科学看法也是值得我们去学习的，例如在弗兰克-赫兹试验中，两位科学家起初始终坚持4.9V是汞原子的电离电势，这与玻尔理论不符，后来仔细搞清晰玻尔理论以后才认识到自己对于试验结果的错误会释，并且在诺贝尔奖获奖感言中提到“我们所做的一部分工作犯了很多错误，走了一些弯路，尽管玻尔理论已为这个领域开拓了笔直的通道。后来我们认识到玻尔理论的指导意义一切困难才迎刃而解，我们清晰地知道，我们的工作所以会获得广泛承认，是由于它和普朗克，特殊是和玻尔的宏大思想和概念有了联系。从中不难发觉，即使站在了最高的科学舞台他们仍旧能够承认自己所犯的错误，保持虚心谨慎的科学看法。物理学史对原子物理学教学而言是特别重要的构成内容，假如缺少了物理学史，那么原子物理学也就会变得不完好，教师在教学中适时地引入物理学史的介绍对激发学生学习兴趣、有效开展课程育人都具有特别重要的作用。“读史可以明智，从物理学的进展史让学生“感和“悟前人的科学方法和精神看法，到达自身创造性的进展，才是物理教学的最终目标。 赵亚儒 单位：宝鸡文理学院物理与光电技术学院本文来源：网络收集与整理，如有侵权，请联系作者删除，谢谢！第8页 共8页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页