陕西理工学院毕业论文学士学位论文题 目 中学物理教学中渗透物理学史策略研究 学生姓名 学号 所在学院 物理与电信工程学院 专业班级 物理学（物理1201） 指导教师 完成地点 陕西理工学院 第4页 共20页目录1引言41.1物理学史41.2物理学史的发展历程52渗透物理学史的研究背景与理论基础62.1中外中学物理教学中渗透物理学史62.2中学物理教学中物理学史教育的理论基础72.2.1认知结构迁移理论72.2.2人本主义学习动机理论82.2.3建构主义学习理论93渗透物理学史的作用及目的103.1渗透物理学史教学的过程与方法目标103.1.1引起学生学习求知的欲望103.1.2指导学生体验科学的探究过程113.1.3促使学生掌握科学的研究方法123.1.4培养学生把握物理学理论知识与思维方法123.2渗透物理学史对教学课堂的影响143.2.1活跃课堂氛围师生融为一体143.2.2改变传统的授教模式144渗透物理学史的实施策略154.1以物理实验为学习基础，重现历史培养学生164.2以现代技术为学习依托，拓宽物理学史的影响174.3课堂教学与课外活动有机结合，追求物理学史的整体性185总结18参考文献19中学物理教学中渗透物理学史策略研究（陕西理工学院 物理与电信工程学院 物理学1201班，陕西 汉中，723000）指导教师：摘要新课程改革以来，中学物理教学面临着新的要求与挑战。在教学中如何渗透物理学史，如何提高教学质量，提高学生科学素养，实现课程改革目标成为广大物理教师探寻的重要课题。对教师而言，在新的环境下探索并寻找出一条适用于中学生高效教学策略成为了首要任务。本论文结合中学物理教学，对物理教学中渗透物理学史，优化物理教学的策略进行了研究。关键词物理学史;中学物理;教学方法;策略1引言1.1物理学史从18世纪以来，科学史，尤其是物理和生物科学，往往是在一个进步的叙述，呈现在真实的理论更换错误的信念。最近的历史解释，如托马斯库恩，往往把科学史中更细致的方面，如竞争性的范式或概念系统在更广阔的矩阵，包括智力、文化、科学之外的经济和政治的主题。科学编史学则相反，往往是借鉴了这两种思想史和社会史的历史研究方法。在研究科学史的发展情况以及所取得的成果，科学文献是必不可少的工具，较为权威的是剑桥科学史8卷1。在推进素质教育和通识教育方面，科学史能起到非常巨大的作用。科学史的创始人乔治萨顿（George Sutton）认为，科学史是自然科学与人文学科之间的桥梁，它能够帮助学生获得自然科学的整体形象、人性的形象，从而全面的理解科学、理解科学与人文的关系。与教学方面的良好局面相比，我们在科学史方面的理论研究还没有受到应有的重视。理论研究不深入，就会影响科学史教学的质量，就会影响科学史在素质教育和通识教育中发挥应有的作用。物理学史作为自然科学的带头学科，是研究人类对自然界各种物理现象的认识史，研究物理学发生和发展的基本规律，研究物理学概念、思想发展和变革的过程，以及物理学是怎样成为一门独立学科，怎样不断开拓新领域，怎样产生新的飞跃，它的各个分支怎样互相渗透，怎样综合又怎样分化。物理学向着物质世界的广度和深度进军，探索物质世界及其运动的规律。那么，物理学到底是怎样的一门不断发展的科学哪？只有了解了物理学发展的历史过程，才能更深刻地认识物理学的宏伟壮观。通过对物理学史的学习，不但能增长见识，而且加深对了物理学的理解，更重要的是可以从中得到收获，开阔眼界，从前人的经验中得到启示。最早的物理学的著作是古希腊科学家亚里士多德的物理学。形成物理学的元素主要来自对天文学、光学和力学的研究，而这些研究通过几何学的方法统合在一起形成了物理学，这些方法形成于古巴比和古希腊时期。当时的代表人物如数学家阿基米德和天文学家托勒密；随后这些学说被传入阿拉伯世界，并被当时的阿拉伯科学家海什木等人发展为更具有物理性和实验性的传统学说；最终这些学说传入了西欧，首先研究这些内容的学者代表人物是罗吉尔培根。然而在当时的西方世界，哲学家们普遍认为这些学说在其内在本质上是技术性的，从而没有察觉到它们所描述的内容反映着自然界中重要的哲学意义。而在古代中国和印度的科学史上，类似的研究数学的方法也在发展中。科学史不仅真实记载描述了物理科学形成发展历程，而且解释与分析了科学历程的形成背景与规律，不仅包含物理科学知识体系逐步成熟发展的过程，也包括科学家们探索追求真理的事实与故事。物理学史的教育就是向学生传授物理学史方面的知识，通过对物理学家创新思维和实践的了解，使学生受到科学思想、科学精神的教育和熏陶，从而促进学生各种能力和全面素质的提高。在新课改的要求下，将物理学史教育引入中学物理教学中，以成为物理教学工作者的共识，越来越受到重视。1.2物理学史的发展历程（1）萌芽阶段在古代，生产水平低下，人们对自然界的认识主要依靠观察和猜测，来把握自然现象的一般性质，因而自然科学的知识基本上是属于现象的描述、经验的总结和思辨的猜测。那时，物理学知识是包括在统一的自然哲学之中的。在这个时期，首先得到较大发展的是与生产实践密切联系的力学，如静力学中的简单机械、杠杆原理、浮力定律等。在墨经中，有力的概念（“力，形之所以奋也”）的记述；光学方面，积累了关于光的直进、折射、反射、小孔成像、凹凸面镜等的知识。墨经上关于光学知识的记载就有八条。生活在古希腊的欧几里德（公元前450-380），其著作中也有光的直线传播和反射定律的论述，并且对光的折射现象也作了一定的研究。电磁学方面，发现了摩擦起电、磁石吸铁等现象，并在此基础上发明了指南针，这也是我国古代四大发明之一。声学方面，由于音乐的发展和乐器的创造，积累了不少乐律、共鸣方面的知识。物质结构和相互作用等方面，提出了原子论、元气论、阴阳五行说、以太等假设。在古代，观察和思辨虽然是人们认识自然的主要手段和方法，但也出现了一些类似于用实验来研究物理现象的方法。例如，我国宋代沈括在梦溪笔谈中的声共振实验和利用天然磁石进行人工磁化的实验；以及赵友钦在革象新书中的大型光学实验等就是典型的事例。总之，从远古直到中世纪（欧洲通常把五世纪到十五世纪叫做中世纪），由于生产的发展，虽然积累了不少物理知识，也为实验科学的产生准备了一些条件并做了一些实验，但是这些都还称不上系统的自然科学研究。在这个时期，物理学尚处在萌芽阶段。（2）经典物理学时期十五世纪末叶，资本主义生产关系的产生和发展，促进了生产和技术的大发展；席卷西欧的文艺复兴运动，解放了人们的思想，激发起人们的探索发现精神。近代自然科学就在这种物质的和思想的历史条件下诞生了。系统的观察实验和严密的数学演绎相结合的研究方法被引进物理研究中，导致了十七世纪主要在天文学和力学领域中的“科学革命”。牛顿力学体系的建立，标志着近代物理学的诞生。整个十八世纪，物理学处在消化、积累、准备的渐进阶段。新的科学思想、方法和理论，得到了传播、完善和扩展。牛顿力学完成了解析化工作，建立了分析力学；光学、热学和静电学也完成了奠基性工作，成为物理学的几门基础学科。人们以力学的基本模型去认识各种物理现象，使机械论的自然观成为十八世纪物理学的统治思想。到了十九世纪，物理学获得了迅速和重要的发展，各个自然领域之间的联系和转化被普遍发现，新数学方法被广泛引进并应用于物理学，相继建立了波动光学、热力学和分子运动论、经典电磁场理论等完整的、解析式的理论体系，使经典物理学臻于完善。由物理学的巨大成就所深刻揭示的自然界的统一性，为辨证唯物主义的自然观提供了重要的科学依据。（3）现代物理学时期十九世纪末叶物理学上一系列重大发现，使经典物理学理论体系本身遇到了不可克服的危机，从而引起了现代物理学革命。由于生产技术的发展，精密、大型仪器的创制以及物理学思想的变革，这一时期的物理学理论呈现出高速发展的状况。相对论和量子力学的建立，克服了经典物理学的危机，完成了从经典物理学到现代物理学的转变，使物理学的理论基础发生了质的飞跃，改变了人们的物理世界图景。现代物理学的发展，引起了人们对物质、运动、空间、时间、因果律乃至生命现象的认识的重大变化，对物理学理论性质的认识也发生了重大变化。现在越来越多的事实表明，物理学在揭示微观和宏观深处的奥秘方面，正酝酿着新的重大突破。现代物理学的理论成果应用于实践，出现了像半导体、计算机、激光、原子能、宇宙航天等许多新技术科学。这些新兴技术正有力地推动着新的科学技术革命，促进生产的发展。而随着生产和新技术的发展，又反过来有力地促进物理学的发展。1919年的“五四”运动才真正开始发展中国的近代物理和近代科学。1919年我国首次在北京大学设立“物理系”，开设完整的本科课程和实验。之后中央、清华、东南等大学先后建立物理教育中心。1930年前后，全国有20多所高等院校设物理系。1928-1929年间，中央研究院物理研究所也先后于上海和北京成立。著名物理学家爱因斯坦在1922年底、1932年初两度来上海访问，朗之万、狄拉克等著名科学家也先后来华访问。1931年保尔朗之万在北京建议中国物理学工作者联合起来成立中国物理学会并参加国际纯理论和应用物理联合会IUPAP（International Union of Pure and Applied Physics）。在日军侵华前夕，中国物理学会于1932年8月23日在清华大学正式成立。中国物理学会成立之后，即为发展中国的物理学努力奋斗，学会坚持不渝地每年举行一次年会，坚持出版物理学报，论文用英、法、德三种文字发表，附以中文摘要，做了大量的工作。八年抗战，在极端艰难困苦的条件下，坚持物理教学和研究，从未停息。在海外从事前沿研究的爱国学者也不断回国参加工作，竭尽全力使中国物理教育达到先进水平。抗战期间中国物理学会坚持开了六次年会，出版了六期学报。1942年还开报告会纪念牛顿诞生300周年。这些努力为近代物理学在我国的发展培养了人才，奠定了基础。新中国成立之后，在党和政府的领导下，我国逐渐建立起完整的物理学教育和研究体系，许多大学设立物理系，物理学教育的规模和质量空前提高，各大学物理系每年招生的数目，远远超过解放前各大学物理系所有在校学生的总和；与此同时，还建立了几十个与物理有关的专业研究院所，从事物理学基础和应用研究。当时在国外的一大批中国物理学者相继归来，他们和留在国内的老一辈物理学家相结合，大大增强了中国物理学队伍的实力。五十年代后期，许多优秀的物理工作者，坚决服从国家需要，放弃自己熟悉的专业，投入到“两弹一星”的研制工作中去。在当时国家经济困难、技术基础薄弱和工作环境十分艰苦的条件下，依靠自主创新，用较少的投入和较短的时间，突破了原子弹、氢弹和人造地球卫星等尖端技术，取得了举世瞩目的成就。1964年10月16日中国原子弹爆炸成功了，这是我国自主创新取得的又一次重大胜利！改革开放以来，科教兴国的战略为物理学在中国的发展提供了新的机遇，注入了新的活力。2渗透物理学史的研究背景与理论基础2.1中外中学物理教学中渗透物理学史自从原美国哈佛大学校长科南特在二十世纪五十年代初大力倡导把科学史引入科学教育以来，科学史无论是在教育研究领域还是在教学实践领域，都日益引起了人们广泛的重视。把物理学史引入物理教育己经成为国际上物理教育