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“从物理规律的溯源出发培养学生物理思维方法的研究”课题

开题报告

“从物理规律的溯源出发培养学生物理思维方法的研究”课题开

题报告

信息作者：陈连余

信息来源：徐志伟

更新时间：2014年11月20日

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“从物理规律的溯源出发培养学生物理思维方法的研究”课题

开题报告

南京市金陵中学陈连余

一、问题的提出

1．选题的背景

2003年，教育部颁布了全日制普通高级中学《物理课程标准》，

在“课程性质”中明确“高中物理是普通高中科学学习领域的一门基

础课程，与九年义务教育物理或科学课程相衔接，旨在进一步提高全

体高中学生的科学素养。”“高中物理课程有助于学生继续学习基本

的物理知识与技能；体验科学探究过程，了解科学研究方法。”在

“课程的基本理念”中明确“高中物理课程旨在进一步提高学生的科

学素养，从知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观等三个方面

培养学生，为学生终身发展、应对现代社会和未来发展的挑战奠定基

础。”可见，在带领学生学习物理知识的同时，进行思维方法的训练、

提高学生的科学素养是一项重要教学任务。

物理学史表明，每次重大物理理论突破总是带来了方法论的重大

发展。正如英国著名物理学家波恩在接受诺贝尔奖时所说：“我荣获

1954年的诺贝尔奖与其说是我的工作里包括了一个自然现象的发现，

倒不如说是那里面包括了一个自然现象的新思想方法的发现。”再如，

奥斯特电生磁现象的发现，法拉第场概念的提出，伽利略的理想实验，

爱因斯坦提出相对论，牛顿建立经典力学体系，麦克斯韦建立电磁场

理论，普朗克提出量子说等等，无不显示出非凡的想象力和独特的科

学研究方法。在学习物理知识的同时，认识物理学的研究方法，对于

学习者良好思维习惯的养成具有点化之功效。

关于物理知识的形成过程，爱因斯坦这样说过：“科学结论几乎

总是以完成的形式出现在读者面前。读者体会不到探索和发现的喜悦，

感觉不到思想形成的生动过程，也很难达到清楚地理解全部情况。”

要弄清这些知识的全部情况，就必须感受知识的形成经过，重演知识

的发生过程，理解知识内容的本义。在物理课堂教学活动中，或是教

学课时的限制，或是教学理念的差异，或是知识水平的限制，或是为

了“高效”课堂教学的实现，教师常常会省略知识的溯源过程，直奔

主题——知识的显性结论，实现了认知目标的快速达成。毫无疑问，

通过知识形成过程的再现，实现对知识内容本义的掌握，对于学习者

科学知识的掌握具有活化之功效。

物理知识的枯燥影响了学生学习物理知识的兴趣。把物理学史中

一些有趣的事与枯燥的教材内容相结合，使它们产生联系，这样学生

就容易理解和记忆，而且这种记忆学生一旦形成是非常牢固的，极难

忘却。这已被现代教育心理学研究证实。比如，讲重力时讲苹果落地，

牛顿怎样发现万有引力；讲力和运动的关系时讲亚里士多德和伽利略

的不同看法；讲密度时讲了阿基米德为国王测皇冠的故事等。生动有

趣的科学故事，科学家们的成功与失败，让学习者触摸科学家的喜怒

哀乐，给学习者留下难忘印象，提高学习兴趣和学习效率。对于教学

内容的消化吸收具有催化之功效。

科学思想的显著特征是创新。没有创新，就没有科学研究；缺乏

创新，就不能对客观事物的认识发生革命性变化，从而不能对社会发

展和人类进步产生深刻影响。玻耳兹曼和吉布斯在麦克斯韦之后开创

性地将统计思想彻底地引人物理学，用以揭示具有数量巨大，高度复

杂的系统的规律，这样就突破了牛顿因果决定论思想方法的局限，创

立了统计物理学，并孕育了百年之后产生的系统学科，极大地增进了

人类新思维的发展。汤姆孙曾经说过：“在能够对科学做出的一切贡

献中，观念的突破是最伟大的。”近代物理学正是在冲破牛顿不变时

空观而创立；劳厄成为因发现晶体衍射现象而获诺贝尔奖的得主之一，

他只是提出了想法，并未做出实际发现；近年来，超导方面的诺贝尔

奖，并未给发现最高超导温度材料的人，却发给了观念和想法的提出

者，原因也在于此。物理学上的每个发现和每次突破，无不都是对常

规思维的突破和已有体系的挑战，也就是创造思维的成果。学习者研

究物理学事实，剖析物理学发现的案例，了解科学大师们科学创造的

思路，得出新思维成果的思维过程，对于学习者创造性思维的培养具

有孵化之功效。

2．研究现状述评

（1）物理学史的研究

物理学史是研究物理学知识、物理学方法发生与发展规律的科学。

研究物理学史，有助于了解