摘 要 在教学中运用物理学史，不仅可以培养学生专业的物理知识，掌握科学研究的过程与方法，还有助于学生形成科学的情感、态度与价值观，从而提高学生的科学素养。教学中运用物理学史时坚持相关原则，可以有效提高学生的科学素养。
关键词 物理学史 物理教学 科学素养
中图分类号：G424 文献标识码：A
Discussion on Cultivating the Middle School Students" Scientific
Literacy by Applying Physics History in Teaching
WU Haiyuan, WANG Yunliang, CHEN Zongjin
(College of Physics and Electronic Engineering, Guangxi Teachers Education University，Nanning, Guangxi 530023)
Abstract With the history of physics using in teaching, it can not only cultivate students" professional knowledge of physics, master the process and methods of scientific research, but also helpful for the students to form the scientific emotion, attitude and values, so as to improve the students" scientific literacy. Adhere to the relevant principle in using physics history teaching, can efficiently improve students" scientific literacy.
Key words history of physics; physics teaching; scientific literacy
0 引言
中国科协中国科普研究所在2009年11月至2010年5月进行了第八次中国公民科学素养抽样调查，结果表明，2010年具备基本科学素养的公民比例达到了3.27%。这一比例比2005年的1.60%提高了1.67个百分点，比2007年的2.25%提高了1.02个百分点，但仅仅相当于或者还不及日本（1991年3%）、加拿大（1989年4%）、美国（1985年5%）和欧盟（1992年5%）等主要发达国家和地区20世纪80年代末、90年代初的水平。①“十一五”期间我国公民的科学素养水平有了明显提升，同时与发达国家相比差距也是显而易见的。
中学生作为公民的一部分，其科学素养水平的高低不仅影响现在我国公民科学素养的水平，而且直接影响着未来我国公民科学素养水平的高低。因此，在中学就加强对学生的科学素养进行培养，显得尤为重要。那么在新课程改革的背景下，中学生需要什么样的科学素养呢？而我们又能给与新形势下的中学生们一些什么样的科学素养呢？在物理教学中该如何提高中学生的科学素养，值得作为物理课程与教学论的研究者们深思。
1 培养学生科学素养离不开物理学史
“读史可以明智”。 教学中如果仅是单纯的讲述物理知识而忽略了历史，那么最终的结果也仅仅是学生掌握了单纯的物理知识，从而严重的影响了学生科学思维的发展，这样无异于杀鸡取卵。日常教学中当涉及有关物理学史方面的内容时，我们经常教给学生的是，什么地方、什么时间、什么人、做了什么，往往只重视是什么，而很少引导学生去研究当时当地该规律、知识是怎么样被提出的，问题是怎样被解决的。因此，学生不能了解先辈们是如何发展和创造知识的，也不能明白物理规律、定理之间的联系，这就不利于学生科学素养的培养。教育的过程是教书育人，包含教书与育人两个方面的内容。如果在教学的过程仅仅是教单纯的专业知识，那么学生就很难领悟物理学家所赋予的科学精神、态度与价值观，从而，学生也就只是一种有用的工具，仅是“半成品”，但是却无法成为一个全面发展的人。而物理学史是一块巨大的精神瑰宝，其在揭示物理学的发生发展过程而形成的知识、技能与方法，值得我们去研究与借鉴。融史于教，对学生科学素养的培养具有十分重要的意义。②
2 运用物理学史，培养学生的科学素养
物理学史是研究物理学产生和发展规律的科学，物理学史既提供了专业的物理知识，又有科学规律与方法的逐渐完善与深化，同时也结合了科学、技术和社会来进行融合，在千百年来的历史积淀中，也提升了我们的情感、态度和价值观，对人类社会的发展起到了不可估量的作用。
科学素养指在掌握一定科学知识并形成一定知识结构的基础上所形成的适应人类社会发展所需要的基本品质和能力。既掌握专业的科学知识与方法，又具有科学的探索与思维的中学生，才是一个具备了科学素养的中学生。③
作为学生科学素养培养的载体――物理学史，其在具体的教学中又是怎样来提高学生的科学素养呢？
2.1 物理学史可以为学生提供知识并促进技能的提高
我们知道，物理学史不仅是记录人类对物理概念与规律认识的过程，也是记录人类对这些物理概念与规律应用的过程。那么，在中学物理教学过程中，我们不仅需要要求学生认识物理概念与规律，还要要求学生掌握并且会进行简单的应用。唯有深刻了解物理学中基本概念与规律，并知道它们在历史中的产生、形成及演变，才能理解相关物理知识的内涵与外延。
物理学史中有许多让人耳熟能详的故事、与民生有千丝万缕联系的科技成果，比如马德保半球实验、奥斯特实验、阿基米德原理等等，这些内容不仅生动有趣，而且很容易让学生耳目一新，且还能产生深刻的印象，相关的知识模块也会在了解物理学史的乐趣中得以理解与识记。教学中融入物理学史的相关内容有助于优化学生的知识结构、加深理解和牢固记忆相关知识，即使一时遗忘，也便于联想。
2.2 物理学史可以培养学生的科学探究方法与能力
物理学的发展过程，也是人类认识自然与探索自然的过程。在认识与探索的过程中，人也在不断的发现物理现象、了解物理特性、寻求物理规律。在探索的过程中，物理学所蕴含的科学思维与方法是物理学家在长期的科学探索与研究中逐步积淀、发展起来的，是人类探索精神的瑰宝。因此在物理教学中导入与所要讲述知识点相联系的物理学史内容，讲述物理学家的科学思维、方法和实验探究能力，有意识地对中学生进行思维、方法、能力的教育和训练，是提高他们智力水平、培养科学能力、促进学生和谐发展的一条必不可少的途径。
物理学史的发展也给予了我们深刻的启示，纵观物理学史的发展过程，我们知道，物理学家们正确的科研方法与大胆创新的探索精神往往就是他们能够取得成功的关键。
2.3 物理学史可以培养学生的情感，有利于科学态度与价值观的形成
物理学史大约400年的历程，也体现着人类认识世界和改造世界的过程。在这个过程中，人类对物理现象也经历了从感性认识到理性认识的过程。总的来说，物理学史就是逐步人类认识和探索物理现象与规律的发展史。④在教学的过程中，我们不仅要认识到物理学史不仅包含着物理现象、物理规律的形成与发展，同时还要认识到物理学中所包含着的物理学家在研究与探索过程中的艰辛。比如爱迪生在研究电灯的30多年间，所用的灯丝都是很短时间就被烧断，为了解决这个问题，他前后用了7600多种材料来进行实验，孜孜以求，最终使灯丝的持续发亮时间得到了极大的改善。英国物理学家麦克斯韦在1864年到1873年间经过艰辛的努力，集前人之大成在电磁学领域做出了划时代的成就。他提出了电磁场和电磁波的概念，建立了麦克斯韦方程，并预言了光与电磁之间的联系。诸如此类例子，数不胜数。而科学家们艰辛的探索，在他们身上发生的故事，对于学生情感与价值观的激励，无疑会起到极大的鼓舞作用。
2.4 物理学史能促使学生认识科学技术与社会发展的关系
通过物理教学中运用物理学史内容使中学生正确认识物理学对人类、对社会的影响，理解人和社会、自然的关系。通过物理学史的学习也应该让学生看到，科学技术既能造福人类，但同时也会给人类社会带来负面的影响。物理学发展过程中产生的重大突破和取得的巨大成就在人类认识世界、探索世界的历程上所产生的令人震惊的冲击以及在社会发展史上所引起的举世瞩目的技术革新，是中学生应该有所了解的内容。从18世纪第一次科学技术革命时的蒸汽机时代到19世纪以电力电气、电子技术广泛应用为标志的第二次科技革命，再到20世纪中叶计算机出现、航空技术快速发展的第三次科技革命，以至现今的数字信息技术时代，这些生动的上映了科学技术对社会的巨大推动，讲述这些相关的物理学史内容能使学生深刻了解科学技术的宏大社会功能；但从另一方面来看，科学技术的快速进步也给社会、人类、自然带来了一些始料不及的负面效应，如噪音、电子垃圾泛滥、白色污染、空气污染、核泄漏、太空垃圾增加、地球变暖、海平面上升等等，更有甚者已经危及到人类的生存。
3 教学中运用物理学史提高学生科学素养的原则
3.1 物理学史内容应紧扣物理教材
在引用物理学史内容时，应与所讲授的内容紧扣并注意进行筛选，断章取义、生搬硬套的做法不仅难以收效，还有可能会给学生传授错误的知识，得不偿失。与物理教材贴近的物理学史内容，更容易让学生产生兴趣，在敬仰物理学家探索物理现象的艰辛的同时，加深对物理概念与规律的理解，为培养学生的科学素养打下牢固的基础。
3.2 教学中做到理论联系实际
物理学家发现物理现象、物理规律的过程是一个持续的过程，这个过程是发现、研究、失败、再继续的一个不断创新的过程。同时还包含着世界各国物理学家之间的思辨与交流过程，体现着物理学发展的矛盾与冲突，从而带来物理学日新月异的发展。那么，在教学过程中，这些能提高学生认识矛盾的能力与开拓视野的内容，无疑会极大的提高学生的科学素养。
3.3 培养知识的同时注重全面发展
物理教学中，教师不仅要教授学生专业的物理知识，更重要的是在传授知识的同时，培养学生的情感、态度和价值观，培养学生的科学人文精神以促进学生的全面和谐发展。在教学的过程中，要提升学生的综合素质，物理学史的运用就起到了非常重要的作用。物理学家的追求与牺牲精神如爱因斯坦、居里夫人等等，无疑会让学生在学习与探索过程中倍受鼓舞，从而也促进了学生科学思维与能力的全面发展。
4 结束语
正确的在教学中运用物理学史，不仅可以培养学生专业的物理知识，提高学生的知识与技能，了解与掌握科学探究的过程与方法，而且，还能够对学生渗透情感、态度与价值观的培养。这也是响应新课程改革“三维目标”的提出。而新课改三维目标改变了以往过于注重知识传授的倾向，强调形成正确学习的价值观。那么在教学中运用物理学史，无疑是实现“三维目标”，提升学生科学素养的一把利剑。
广西研究生教育创新计划资助项目，项目编号：2010106030401M23
注释
① 中国科普研究所.第八次中国公民科学素养调查结果发布[J].中国科学基金,2011(1):63.
② 陈世鸥.浅谈物理学史在中学物理教学中的作用[J].四川教育学院学报,2004(11):78.
③ 阿坝藏族羌族自治州人民政府应急管理办公室.如何做一个具备良好科学素质的公民[EB\OL].http://www.abazhou.省略/yjgl/yjgongz/gzdt/201103/t20110318_391106.html.
④ 郭奕玲,沈慧君.物理学史[M].北京:清华大学出版社,2005.