开设物理学史对物理教育专业学生科学素养的培养
【摘 要】 物理学史在科学教育占有重要地位，并承担着提高学生科学素养的主要任务，因此在高校针对物理教育专业的学生开设物理学史成为必须。本论文在问卷调查的基础上，论述开设物理学史对物理教育专业学生科学素养培养的必要性。
【关键词】 物理学史；物理教育专业学生；科学素养
【Abstract】 The history of physics plays an important role in science education and undertakes the main task of improving students" scientific literacy， so it is necessary to set up physics history for students majoring in physics education in colleges and universities. Based on the questionnaire survey， this paper discusses the necessity of setting up the history of physics to the cultivation of students" scientific literacy in physics education.
【Key Words】 History of physics ；Students majoring in physical education； Scientific literacy
【中圖分类号】 G642.3【文献标识码】 A【文章编号】 2095-3089（2017）17-00-02
科学素养是科学技术的重要组成部分，它包含科学知识、科学思想、科学态度、科学精神和科学方法五个方面，其中科学知识占有首要位置，也是科学素养重要的组成部分。目前随着时代的发展，提高科学素养越来受到人们的普遍的重视。
物理学史是从社会历史发展的角度研究物理学产生、发展的过程。物理学史涵盖了主要的自然科学发展的重要内容，涵盖了科学家对物理学探索的整个历程，以及在这个探索过程中形成的科学思想、科学精神和科学方法。物理学史是组成物理教学的一项重要内容。大学物理教育专业的学生，是将来的中学物理学教师，他们的科学素养的高低会对其教授的学生的科学素养产生重要影响。因此在大学阶段加强物理教育专业学生的科学素养具有重要意义。
本课题组针对开设物理学史在物理教育专业的学生的针对昭通学院的物理教育专业专科学生开展了问卷调查，获得了宝贵的第一手资料。问卷调查随机发出30份，收回30份。问卷调查分为科学常识，科学方法部分和科学教育观三部分。在对30名物理教育专业的30名学生的中对于科学常识部分，对于“在地球上，静止的物体没有惯性。”这个问题，有13.33%的学生认为这句话是正确的。而对于“伟大的科学家霍金提出了相对论”这一论断，有16.67%的学生认为这句话是正确的，有3.33%的人回答“不清楚”。这二个论断其实都是最基本的常识，但是对于学物理教育的学生都不能100%的答对，试想如果他们这样去教授中学生会有怎样的结果。对于“发现电磁感应现象的物理学家是安培”，有30%的学生认为是正确的，13.33%的学生会作答“不清楚”。而这些学生物理教育专业的学生都是将来中学的物理教师，如果他们连基本的科学常识都不知道，那么就更谈不上作为教师去对学生进行科普教育了。
在科学教育观部分，只有20%的学生对“科学素养”这一概念表示非常熟悉，43.33%的学生表示熟悉，30%的学生表示对“科学素养”这一概念只是一般了解，7%的学生表示不熟悉。66.67%的学生认为“为了更好地推进我国的科学教育，有必要针对师范生开设《物理学史》”这门课程。可见，作为物理教育专业的学生渴望开设《物理学史》这门课程，通过学习本门课程系统地学习物理学理论发展的历史，更为细致具体地掌握物理知识和理论体系，加上历史学科的特征，通过学习能使学习者以物理学家的视角去认识物理世界，增强物理教学的历史感，学习物理学史的同时也学习了众多科学家的科学精神和科学方法，以及学习进行科学研究的方法，最终提高学生的科学素养。正如爱因斯坦在《论教育》中说：“发展独立思考和独立判断的一般能力，应当始终放在首位，而不应当把获得专业知识放在首位。如果一个人掌握了他的学科的基础理论，并且学会了独立地思考和工作，他必定会找到他自己的道路，而且比起那种主要以获得细节知识为其培训内容的人来，他一定会更好地适应进步和变化”[1]P180
本文将在下文具体阐述开设物理学史必要性。
一、物理学史对培养物理教育专业学生科学素养的必要性
（一）能培养学生养良好的科学精神，正确的世界观、人生观和价值观
物理学史是一部不断发展创新的历史，“从亚里士多德时代的自然哲学，到牛顿时代的经典力学，直至现代物理中的相对论和量子力学等，都是物理学家科学素养、科学精神以及科学思维的有形体现。”[2]p8物理教育专业的学生通过学习物理学史能培养学生良好的科学精神和正确的世界观、人生观和价值观，进而提升其科学素养，而他们将来成为教师以后，会在教学中潜移默化的影响其学生，确实达到教书育人的目的。例如，学生学习古希腊的科学技术，不仅涉及阿基米德的运动学说、力学等方面的物理学知识，还要学习阿基米德为科学献身的精神，他一生都热衷于将其科学发现运用于实践，造福于当地的人们。同时他还是一名爱国的科学巨匠，据说他在罗马军队进攻叙古拉时，曾运用杠杆原理制造了投石器，可将500千克的石头射出500米左右，有效地阻止了罗马人的进攻。[3]p7阿基米德还将光学原理运用于战争中，他用反射镜面反射阳光使罗马战船起火。学生通过学习古希腊的物理学史料，不仅增加了物理学知识，让学生领悟到了知识来源于实践，运用于实践的真理，还学习到了阿基米德的爱国主义精神，培养了学生的科学精神，增加了爱国主义的情怀。
学习物理学史还可以帮助树立正确的世界观、人生观和价值观，在物理学史记录了科学家们孜孜不倦，不畏艰难探索科学真理的历程，也记录了科学家们不拘于传统理论和观念，勇于冲破迷信和书本权威，提出新知识和新观念，推动物理学一步步向前发展。例如：哥白尼打破禁锢于人们大脑中上千年的地心说，提出了日心说，改变了人们世界观。伽利略是哥白尼日心说的支持者，他不顾天主教会的反对，继续进行力学和天文学的研究，在力学方面，他对亚里士多德的运动理论进行批判和提出了科学的论断。于1633年被宗教法庭审判，并判终身监禁。他为科学真理战斗一生。正如1624年乌尔班八世给费迪南德大公爵的信中说的：“只要木星的光芒在天空中闪耀，地球上的人就永遠不会忘记伽利略。”[3]p19又如1752年富兰克林为打破当时人们普遍认为的雷电是是天神发怒的结果，冒生命危险，做了著名的风筝实验，向世人证明了天上的电和地上的电是一样的。再如，1956年，李政道和杨振宁大胆提出弱相互作用中宇称不守恒的，打破了当时科学界从没被人怀疑过的宇称守恒定律的适应范围，科学家们质疑的精神，批判性的思维为物理学的打开了未知科学大门。而学生通过对这些史料的学习，从一定程度改变学生的世界观，人生观和价值观。同时还帮助学生树立不畏艰难，勇攀科学高峰的精神，还可以帮助学生树立正确的人生观，培养在人生道路上受挫的能力。
对昭通学院30名物理教育专业的问卷调查中，在科学教育观部分，有83%的学生更喜欢在学习中，教师既传授知识又将科学方法和科学精神传给学生。可见在物理教育专业的大多数学生渴望在学习物理学知识的同时能学习到科学方法和科学精神，在提高自身科学素养的同时，也利于将来的物理教学。这也是对物理学史在物理教育专业开设的一个有力佐证。
（二）帮助学生培养正确的科学思维方式
物理学史是一门综合的学科，既包括物理，数学，化学等自然科学，也包括哲学，历史等社会科学的内容，还涉及科学的物理学理论形成过程中的科学思维模式，学生学习物理学史，最重要的就是学习和领悟这些科学思维方式，掌握正确的适合自己的科学方法，提高解决问题的能力。例如伽利略开创性地运用了定量描述与实验研究相结合，开普勒善于从大量观测事实中提炼出一般规律，牛顿则主张科学应当杜绝缺乏事实根据的假说，爱因斯坦擅长通过直觉方式洞察事物的本质，并用演绎的方法构造理论体系等等。[4]p357再如，科学假说在科学研究中是必不可少的，科学假说需要检验来证实或证伪。勒维烈的海王星假说，认为存在一个未知的新行星，而且根据牛顿力学计算了这个行星的轨道、质量、与太阳的距离、偏心率、经度等，这个假说也同样具有直接可检验性，事实上德国天文家加勒在收到勒维烈计算位置信的当夜，就在估测位置找到了这个新星。[5]p23-24
对昭通学院30名物理教育专业的问卷调查中，在科学方法部分，针对“牛顿发现万有引力定律采用了演绎推理的方法”这一命题，在问卷调查中有50%的学生认为是错误命题，16.7%的学生作答回答“不清楚”。万有引力定律是物理学中最基础的知识点，关于万有引力定律牛顿涉及采用何种思维方式，是物理学史教材中，经典力学涉及的内容。通过问卷调查我们可以了解到，学生对科学思维的方式了解甚少，需要教学中进一步加强。再如在问卷调查的科学教育观部分，有60%的学生认为“相对于科学知识的学习而言，学生对科学方法的学习是非常重要”，30%的学生认为“重要”。可见，只有学生掌握了科学思维方式，才可以指导其进行科学探究活动，学以致用，成为教师以后他们的思维方式也会渗透到其教学中，帮助其学生掌握正确的科学思维方式。
（三）能扩充学生的知识面，提高自身素养
物理学史是从社会历史的角度研究物理学中过去，现在和将来的各种现象和问题。物理学史是一门综合性学科，其内容包罗万象，涉及自然科学、思维科学、人文科学等。物理教育专业的学生如果只注重物理学知识，不了解科学前沿的现状和发展，那么将来他们成为教师只会给学生毫无新意的物理课堂的教学内容，更谈不上培养学生良好的科学素养。因此，作为中学物理的准教师在大学阶段就应该提高自身素养，应具有扎实的学科知识，全面的自然科学知识，具有哲学头脑，在知识结构上，除掌握本学科进展动态外，尚需通晓社会科学、教育科学、思维科学等知识，关注伴随社会发展而出现的物理学应用事例，从而实现开放式的教学模式。[2]p9
在对昭通学院30名物理教育专业的问卷调查中，在科学教育观部分，针对“您认为当前我国科学教育教学最大的问题是什么？”有30%的学生认为是“过于强调书本知识的记忆，忽视科学方法和科学精神的培养.”有66.67%的学生认为是“过于强调讲授和灌输方法，学生缺少科学探索的机会”。通过问卷调查可以看出，作为科学教育学科最主要的一门学科物理学，也需要改进和提高教学方法，而将物理学史渗透到物理学的教学中必要的，也是必须的。
参考文献：
1、海森堡《严密自然科学基础近年来的变化》[M].上海：上海译文出版社，1987年P180
2、陈明霞《浅谈运用物理学史培养中学生的科学素养》中学物理[J]，2011（12），P8；P9
3、沙振舜，钟伟《简明物理学史》（第二版）[M].南京：南京大学出版社，2015（1）P7
4、张焕庭《西方资产阶级教育论著选》[M].北京：人民教育出版社，1979：P357
5、李正凤《科学假说的可检验性及其变现形式》贵州社会科学[J]，1990（2）P23-24