浅谈物理学史在教学设计中的作用_物理学史的教学设计
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浅谈物理学史在教学设计中的作用
江苏省沙溪高级中学
唐耀东
情感态度价值观是新课程要实现的三维目标之一，这个目标与前二维的知识与技能、过程与方法比较起来似乎有点虚，然而这个目标却是为了改变传统的教学过程中过分注重基础知识与基本技能的教学，造成了学生主体性的缺失、情感性的缺失，“高分低能”、“有才无德”等现象的产生就是传统教学弊端，为了让学生选对做人的方向，为了让学生学会终身学习，情感态度价值观这个目标是必须的贯彻的。
物理教学中，物理学史的穿插教学是必须的，如果能在课堂教学中有机整合物理学史，是贯彻落实情感态度价值观目标的有效途径之一。下面通过一个具体的例子来谈谈。
物理学上能量守恒定律是三个科学家独立发现的，首先是德国的迈尔医生，在讲授能量守恒定律这堂课时，把迈尔医生的发现，尝试设计成故事的形式讲给学生听，并通过幻灯片的播放展现。
在西方，大约从公元4世纪开始有一种放血的治病方法，德国医生迈尔随船队在印度尼西亚爪哇岛的航行中，当他为一些患病的水手放血治疗时，他发现这些德国同胞静脉里的血是鲜红鲜红的，起初他还误以为是切错了动脉。于是激起他深入思考，血液所以是红的，是因为里面含有氧，氧在人体内燃烧产生热维持人的体温，这里正是赤道附近，气候炎热，人的体温并不需要用许多氧去维持，血里的氧消耗不多，静脉管里的血液自然就还是鲜红鲜红的。机会永远光顾有准备的头脑，医生迈尔从童年时期就一直注意到当时许多人进行永动机的实验都以失败而告终，这些使他猜想“机械功根本不可能产生于无”。迈尔进一步思考身体内食物转化为热量以及身体能够做功这个事实，从而得出结论，热和功是能够相互转化的。在1841年9月12日他给友人的信中最早提及了热功当量。他说：“对于我的能用数学的可靠性来阐述的理论来说，极为重要的仍然是解决以下这个问题：某一重物（例如100磅）必须举到地面上多高的地方，才能使得与这一高度相应的运动量和将该重物放下来所获得的运动量正好等于将一磅0℃的冰转化为0℃的水所必要的热量。”
1842年3月，迈尔写了一篇短文《关于无机界的力的看法》并发表于《药剂学和化学编年史》。机械的热功当量在这篇文章中得到第一次说明。文中说：“人们发现，一重物从大约365米高处下落所做的功，相当于把同重量的水从0℃升到1℃所需的热量。”随后他参加了各处的物理学术会议，介绍他的能量是不生不灭的发现。迈尔说 “你们看，太阳把能量洒向地球，地球绝不会让这些能量浪费掉，植物吸收阳光到处生长着，并生成各种化学物……”由于是一个医生讲的物理，内容是物理中从来没有过的新思想，下面听众议论纷纷，有人说 “这纯粹是胡扯，是瞎猜，没有根据？”有人就是不愿意相信医生迈尔能说物理，有人甚至说：“看来他是疯了。”迈尔气极了，大声抗议：“什么叫疯子？疯子是不常规想事、做事，但不寻常规的人不一定都是疯子。哥白尼、布鲁诺、伽利略、不是都打破了常规，都曾被人称为疯子吗？可是历史会证明他们思想是正确的”
“哈哈，原来你是想做哥白尼啊！”
“你还是当一个医生吧，先治治自己的精神病吧！”会场上一片哄笑。心理承受能力偏弱的迈尔医生被世俗的冷嘲热讽和顽固保守逼疯了------然而，真理终究是真理，如金子总会发光的，和迈尔同时代的英国啤酒匠焦耳，1843年发表了论文《论水电解时产生的热》与《论电磁的热效应和热的机械值》。特别在后一篇论文中，焦耳在英国学术会议上宣称：“自然界的能是不能毁灭的，那里消耗了机械能，总能得到相当的热，热只是能的一种形式。” 焦耳与迈尔关于能不能毁灭，做功与传热等效的思想几乎不谋而合。虽然有物理学家对此怀疑，然而顽强的焦耳不断改进测量方法，提高测
量精度，最后经过几百次的实验得到了一个被称为“热功当量”的物理常数，自然界的能量守恒终于被人类认识。
焦耳自幼身体虚弱，只是家庭经济条件较好，他父亲为他提供了一个家庭实验室，因此他一心读书研究，别人对他不理解，他却越挫越勇，最后闪闪发光的真理向他招手了------故事讲完后，师生交流发言。
师：迈尔医生发现赤道边上病人的血鲜红鲜红的，没有让这个特别的发现轻易溜走，而是深入思考研究直到发现能量是守恒的，我们要向迈尔学习什么？
参考答案：我们都要和迈尔医生一样有一颗好奇心，拥有一颗对自然敏感、敬畏之心，尊重事实，勇于开拓。
师：迈尔从偶然发现鲜红鲜红的血，到能够揭示能量不生不灭，能量守恒，是因为迈尔撞大运吗？我们从中能学会什么？
参考答案：迈尔不是撞大运，他的成功是他长期关心科学的结果，如他从小以来一直关注永动机。他的探索体现着一种科学精神，迈尔的贯穿于科学活动之中的基本的精神状态和思维方式是值得我们学习的。
师：迈尔故事里的一些人的冷嘲热讽、顽固保守，为了避免这些负面因素我们应当学会如何面对？
参考答案：对自己未知的事物应当妄加评论，肯定和否定都必须借助科学的方法，盲目地嘲笑别人，说明了自己的无知。我们每个人应当学会尊重，尊重是一种科学的态度，尊重是科学的开始。
师：迈尔在冷嘲热讽中倒下，焦耳却越挫越勇，我们应当这样经营好自己？
参考答案：首先我们自己必须有永恒光明的心，淡化功利意义上的成功，对探索过程中的错误和失败要重视和珍惜，从失败中学会弥补我们自身的不足，烦恼就是智慧，在烦恼中悟道。我们永恒光明的心要始终相信：我尽志了，我生无悔。每一次成功或者失败都是造物主赐给我们的生命财富。
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