導(dǎo)語：物理學(xué)史在原子物理教學(xué)的作用一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

科學(xué)精神是核心素養(yǎng)的重要組成部分，物理學(xué)史中蘊(yùn)含了許多科學(xué)家在探索自然的過程中表現(xiàn)出來的求真、創(chuàng)造、奉獻(xiàn)、批判和懷疑的科學(xué)精神和態(tài)度，在原子物理教學(xué)中結(jié)合物理學(xué)史的講授一方面可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，另一方面可以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力和科學(xué)精神，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)具有非常重要的意義。我國著名的物理學(xué)家錢三強(qiáng)曾講過：“物理學(xué)發(fā)展史是一塊蘊(yùn)藏著巨大精神財(cái)富的寶地，這塊寶地很值得我們?nèi)ラ_墾，這些精神財(cái)富很值得我們?nèi)グl(fā)掘，如果我們都能重視這塊寶地，把寶貴的精神財(cái)富發(fā)掘出來，從中吸取營養(yǎng)，獲得效益，我相信對(duì)我國的教育事業(yè)和人才培養(yǎng)都會(huì)是大有益處的”?？梢?，物理學(xué)史是全人類的寶貴資源，它的價(jià)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于物理理論或者研究成果本身。物理學(xué)史不僅能夠再現(xiàn)物理學(xué)進(jìn)展的歷史足跡，恢復(fù)基本規(guī)律的發(fā)展原貌，而且包含科了學(xué)家在探索和發(fā)現(xiàn)自然規(guī)律過程中表現(xiàn)出來的求真務(wù)實(shí)、勇于探索和創(chuàng)造、敢于批判和懷疑的科學(xué)精神。如果我們?cè)谡n堂教學(xué)中能夠融入物理學(xué)史的介紹，就能夠充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力；另外，用科學(xué)家的精神去感染和熏陶學(xué)生，幫助學(xué)生樹立正確的人生觀，就能達(dá)到課程育人和培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的效果。

一、核心素養(yǎng)之科學(xué)精神

教育部提出了發(fā)展學(xué)生的六大核心素養(yǎng)包括：人文底蘊(yùn)、科學(xué)精神、學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)、健康生活、責(zé)任擔(dān)當(dāng)和實(shí)踐創(chuàng)新。其中，科學(xué)精神被納入到六大核心素養(yǎng)的行列中，它的重要性不言而喻，科學(xué)精神是一種追求真理、崇尚創(chuàng)新、尊重實(shí)踐、弘揚(yáng)質(zhì)疑的理性精神，包含批判和懷疑精神、求真務(wù)實(shí)精神、探索和創(chuàng)造精神、奉獻(xiàn)和人文精神等。它是科學(xué)發(fā)展的整個(gè)過程中每位科學(xué)家能堅(jiān)持探索和發(fā)現(xiàn)的精神支柱，也是衡量一個(gè)學(xué)者是否具有科學(xué)素養(yǎng)的重要指標(biāo)，更是當(dāng)代大學(xué)生應(yīng)該具備的能力和品德。在教學(xué)中通過物理學(xué)史的介紹，不僅能讓學(xué)生充分了解物理規(guī)律和理論的發(fā)現(xiàn)歷程，更能讓學(xué)生們感受到每位[1-2][3]科學(xué)家身上散發(fā)出來的優(yōu)良的科學(xué)精神，幫助學(xué)生樹立正確的物理學(xué)史觀，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神具有重要的作用。

二、物理學(xué)史在原子物理教學(xué)中的作用

在原子物理教學(xué)中滲透物理學(xué)史，就是在授課過程中適當(dāng)介紹與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的物理研究史實(shí)，具體可以介紹：①問題的歷史背景；②科學(xué)家對(duì)于問題的探索過程；③研究結(jié)論、影響及歷史地位；④科學(xué)家的生平及趣聞?shì)W事。通過歷史背景的介紹使學(xué)生們了解整個(gè)問題的來龍去脈或者開展實(shí)驗(yàn)的出發(fā)點(diǎn)和目的；還原科學(xué)家探索問題的過程使學(xué)生能夠體會(huì)科學(xué)家們探索的艱辛、精妙的構(gòu)思與設(shè)計(jì)、求真務(wù)實(shí)的態(tài)度、謙虛謹(jǐn)慎的品質(zhì)、敢于質(zhì)疑和創(chuàng)新的精神；研究結(jié)論、影響及歷史地位的介紹能夠使學(xué)生感受到科學(xué)家們的辛勤付出對(duì)于科學(xué)理論的推動(dòng)乃至人類社會(huì)的發(fā)展做出的巨大的貢獻(xiàn)，并因?yàn)檫@些偉大的貢獻(xiàn)受到了全世界的尊重和贊揚(yáng)；科學(xué)家的生平及趣聞?shì)W事能夠使學(xué)生更加切近地了解每一位科學(xué)家的成長經(jīng)歷，他們?cè)谀婢持腥匀荒軌虮３謽酚^的態(tài)度和積極向上的拼搏精神，這種經(jīng)歷和精神將會(huì)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)和生活產(chǎn)生巨大的激勵(lì)作用。所以物理學(xué)史的介紹對(duì)于原子物理教學(xué)的有效開展及學(xué)生核心素養(yǎng)的養(yǎng)成具有積極的促進(jìn)作用，具體可以表現(xiàn)在以下三個(gè)方面。

（一）有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。興趣是求知的內(nèi)在動(dòng)力，學(xué)生如果對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容產(chǎn)生了興趣，學(xué)習(xí)就會(huì)積極主動(dòng)，學(xué)得輕松而高效。原子物理學(xué)涉及微觀體系理論，部分概念比較抽象，導(dǎo)致學(xué)生理解起來存在困難，感覺乏味，久而久之學(xué)生就會(huì)喪失學(xué)習(xí)的興趣和動(dòng)力，不利于課堂教學(xué)的開展。如果教師在教學(xué)中能夠及時(shí)地融入物理學(xué)史，介紹理論和模型建立的歷史背景，就會(huì)使這些看起來很枯燥的理論和模型“活”起來，等學(xué)生真正了解了它的前因后果后自然而然地就會(huì)對(duì)將要學(xué)習(xí)的內(nèi)容產(chǎn)生濃厚的興趣，此時(shí)教師可以通過創(chuàng)設(shè)情境或者設(shè)置疑問進(jìn)一步吸引學(xué)生，使學(xué)生迫不及待地想要去揭秘真相。例如在史特恩-蓋拉赫實(shí)驗(yàn)的課前筆者會(huì)安排一個(gè)討論小組，給他們的問題是：為什么兩位科學(xué)家共同完成了實(shí)驗(yàn)，卻只有史特恩后來獲得了諾貝爾獎(jiǎng)？針對(duì)這個(gè)問題學(xué)生會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)的背景、兩位科學(xué)家的工作和貢獻(xiàn)以及史特恩獲獎(jiǎng)的原因進(jìn)行充分地調(diào)研，當(dāng)小組代表在課堂展示他們小組的調(diào)研成果后，其他同學(xué)就會(huì)被這個(gè)神秘的實(shí)驗(yàn)深深地吸引，渴望進(jìn)一步學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)的原理、結(jié)果和意義，這樣便達(dá)到了激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的目的。

（二）有助于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力?？茖W(xué)的發(fā)展和完善是一個(gè)漫長的過程，所有的理論和規(guī)律都是很多科學(xué)家經(jīng)過不斷地歸納和完善，甚至推翻和重建，最后經(jīng)過實(shí)踐檢驗(yàn)才得出來的，而教材中的公式只是最終公理化的結(jié)果，很大程度上掩蓋了科學(xué)家們?cè)谔剿鞯缆飞系钠D辛。正如愛因斯坦所說“科學(xué)結(jié)論幾乎總是以完成的形式出現(xiàn)在讀者面前。讀者體驗(yàn)不到探索和發(fā)現(xiàn)的喜悅，感覺不到思想形成的生動(dòng)過程，也很難清楚的理解全部情況”。這時(shí)我們就需要為學(xué)生還原一下整個(gè)規(guī)律或者理論的發(fā)現(xiàn)過程，幫助學(xué)生更好的體會(huì)和了解這個(gè)規(guī)律發(fā)現(xiàn)過程中的前輩們的思維歷程。例如在介紹原子核式模型時(shí)，就要告知學(xué)生正確的原子模型是建立在很多物理學(xué)家的貢獻(xiàn)之上的，當(dāng)湯姆遜在發(fā)現(xiàn)電子后，提出了他的“棗糕模型”，而盧瑟福在進(jìn)行α粒子散射實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)了大角散射現(xiàn)象，這個(gè)現(xiàn)象是“棗糕模型”無法解釋的，針對(duì)大角散射現(xiàn)象盧瑟福提出了原子具有中心核的設(shè)想，根據(jù)他的假設(shè)從理論上推導(dǎo)出了著名的盧瑟福散射公式，后來又用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了公式的正確性從而肯定了原子核式模型的存在。在當(dāng)教師給學(xué)生介紹這些物理學(xué)史后，學(xué)生一方面可以體會(huì)到正確原子模型的建立過程非常地艱辛，凝聚著多名科學(xué)家的心血和汗水，另一方面會(huì)明白一個(gè)正確的模型或者理論的建立需要遵從實(shí)驗(yàn)事實(shí)，做到精益求精，并且要經(jīng)得起實(shí)踐的檢驗(yàn)。最后，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中需要有想象力和判斷力，例如當(dāng)?shù)掳萋犅劦虏剂_意的物質(zhì)波概念后立即建議他的學(xué)生薛定諤做一個(gè)關(guān)于物質(zhì)波的報(bào)告，并在報(bào)告后隨口對(duì)薛定諤說：“有了波，就應(yīng)該有一個(gè)波方程”，就在這個(gè)判斷的啟發(fā)下，薛定諤不久后便找到了波動(dòng)力學(xué)的基本方程薛定諤方程。

（三）有助于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神?？茖W(xué)精神是科學(xué)家們從事科學(xué)活動(dòng)時(shí)表現(xiàn)出來的氣質(zhì)、境界、規(guī)范、觀念等，教師通過介紹科學(xué)家的生平和趣聞?shì)W事為學(xué)生展示科學(xué)家的科學(xué)精神，呼吁學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)和發(fā)揚(yáng)，便能達(dá)到課程育人的目的。實(shí)事求是是科學(xué)精神的核心，是指科學(xué)家們?cè)趶氖驴茖W(xué)研究的過程中要尊重科學(xué)事實(shí)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果。例如在介紹電子的發(fā)現(xiàn)時(shí)，教師可以為學(xué)生介紹當(dāng)時(shí)休斯托和考夫曼的工作及他們對(duì)于實(shí)驗(yàn)真相的處理，他們沒有尊重實(shí)驗(yàn)事實(shí)，與偉大的發(fā)現(xiàn)失之交臂，而湯姆遜在實(shí)驗(yàn)中秉承實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，所以發(fā)現(xiàn)了電子。勇于探索和創(chuàng)造是科學(xué)精神的動(dòng)力，在原子核式模型解釋原子穩(wěn)定性和線狀光譜問題遇到困難時(shí)，玻爾通過深入地思考與探索，創(chuàng)造性地提出了他的氫原子理論，這個(gè)理論是建立在三個(gè)假說的基礎(chǔ)上的，這樣的假說在當(dāng)時(shí)并沒有理論根據(jù)，甚至被很多人懷疑，但是玻爾堅(jiān)持自己的觀點(diǎn)并成功地解釋了氫原子和類氫離子的光譜，成為原子物理學(xué)的基本理論框架。批判和懷疑是科學(xué)精神靈魂，懷疑是人類理性思維的表現(xiàn)，是發(fā)現(xiàn)缺陷，尋找真理的必經(jīng)之路，人類文明的進(jìn)步很多都是從懷疑開始的，如果一味地聽信前人提出的東西，科學(xué)就難以進(jìn)步。盧瑟福是湯姆遜的學(xué)生，如果對(duì)老師提出的原子模型一味地盲從，那么正確的原子模型就不會(huì)被他所提出，正是盧瑟福具備批判和懷疑的科學(xué)精神加之對(duì)于實(shí)驗(yàn)事實(shí)的尊重，所以才推翻了湯姆遜的“棗糕模型”而建立了原子的核式模型結(jié)構(gòu)。除此之外，許多科學(xué)家勇于承認(rèn)錯(cuò)誤，能夠保持謙遜的科學(xué)態(tài)度也是值得我們?nèi)W(xué)習(xí)的，例如在弗蘭克-赫茲實(shí)驗(yàn)中，兩位科學(xué)家起初一直堅(jiān)持4.9V是汞原子的電離電勢(shì)，這與玻爾理論不符，后來認(rèn)真搞清楚玻爾理論以后才認(rèn)識(shí)到自己對(duì)于實(shí)驗(yàn)結(jié)果的錯(cuò)誤解釋，并且在諾貝爾獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)感言中提到“我們所做的一部分工作犯了許多錯(cuò)誤，走了一些彎路，盡管玻爾理論已為這個(gè)領(lǐng)域開辟了筆直的通道。后來我們認(rèn)識(shí)到玻爾理論的指導(dǎo)意義一切困難才迎刃而解，我們清楚地知道，我們的工作所以會(huì)獲得廣泛承認(rèn)，是由于它和普朗克，特別是和玻爾的偉大思想和概念有了聯(lián)系”。從中不難發(fā)現(xiàn)，即使站在了最高的科學(xué)舞臺(tái)他們?nèi)匀荒軌虺姓J(rèn)自己所犯的錯(cuò)誤，保持謙虛謹(jǐn)慎的科學(xué)態(tài)度。物理學(xué)史對(duì)原子物理學(xué)教學(xué)而言是非常重要的構(gòu)成內(nèi)容，如果缺少了物理學(xué)史，那么原子物理學(xué)也就會(huì)變得不完整，教師在教學(xué)中適時(shí)地引入物理學(xué)史的介紹對(duì)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、有效開展課程育人都具有非常重要的作用?！白x史可以明智”，從物理學(xué)的發(fā)展史讓學(xué)生“感”和“悟”前人的科學(xué)方法和精神態(tài)度，達(dá)到自身創(chuàng)造性的發(fā)展，才是物理教學(xué)的最終目標(biāo)。

作者：趙亞儒 單位：寶雞文理學(xué)院物理與光電技術(shù)學(xué)院