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[摘要]新课程下，物理学史的教育功能有了新的内涵，本文从新课程要求出发着力于阐释物理学史在达成三维培养目标中的作用。
[关键词]物理学史三维目标作用
新课程高中物理把物理学的定义由研究物质的基本结构、最普遍的相互作用、最一般的运动规律延伸到了研究物理学所使用的实验手段和思维方法上。《普通高中物理课程标准(实验)》提出应从知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三个方面培养学生，全面提高学生的科学素养。因此，新课程下物理学史的作用不应仅仅局限于作为一种教学辅助的手段，而必须从三维培养目标出发重新审视并发掘其教育功能。
1．物理学史对实现知识与技能目标的作用
(1)课程标准中对物理学史内容的要求。物理课程标准知识与技能的目标中对物理学史作了明确要求。课标强调应使学生初步了解物理学的发展历程，关注科学技术的主要成就和发展趋势以及物理学对经济、社会发展的影响。具体到内容标准部分，物理学史内容融汇在物理新课程各个部分中，如物理1模块运动的描述部分，要求通过史实，初步了解近代实验科学产生的背景，认识实验对物理学发展的推动作用；物理2模块“经典力学的成就与局限”部分，要求通过有关事实了解万有引力定律的发现过程；选修1－1模块电磁现象与规律部分，要求了解奥斯特、安培等科学家的实验研究对人们认识电磁现象所起的重要作用等等。显然，物理学史的学习有益于知识与技能目标的达成，必须给予足够的重视。
(2)物理学史对学生形成物理概念掌握物理规律的作用。课堂教学中引入物理学史内容不仅有助于激发学生的学习兴趣，更有益于学生对知识的深入理解，例如，物理学对两次工业革命的巨大贡献，以及物理学对信息技术、生物技术的推动等。这个过程能极好地让学生知道学习物理的现实意义，产生学习物理的内驱力，同时把抽象的物理概念具体化，从而使学生对概念的理解更加全面和深刻。
此外物理学史教学过程对知识本事起到了一种承接作用，它把相关物理知识以历史故事的方式呈现出来。教师在讲述历史事件时必然会涉及知识发展的背景，也使学生对以前学习过的知识有一个简单的回顾。
(3)物理学史对学生发现问题能力的培养作用。物理学发展进程中，很多重要规律都是物理学家从看似平常或不为人注意的现象中发现的，如X射线的发现、电流的磁效应等。物理教学要着力培养学生发现问题、提出问题的能力，让学生充分发挥想象进行创新。例如讲述经典力学的成就与局限性时，可以介绍爱因斯坦16岁即开始思考追光实验的问题，走向了创立狭义相对论的第一步。简单的现象背后往往隐含着深刻的物理原理，只有善于观察、善于捕捉信息，勤于思考才能提出新的见解。物理史实能极大地促进学生发现问题的积极性，培养学生的创新思维水平。
2．物理学史对实现过程与方法目标的作用
(1)物理学史有利于学生掌握正确的科学研究方法。科学家在探索历程中为后人留下了大量关于科学研究方法的宝贵经验，适当介绍这些科学研究方法可以为学生提供有益的借鉴，提高他们的科学素养，为其终身发展打下基础。例如通过介绍卡文迪许扭称实验，可以让学生领略将微小变化量转化为容易观察的显著变化量的巧妙实验设计。这不仅是一种实验手段，也是一种科学思维的训练过程。又如学习力学时，介绍伽利略理想实验模型即从斜面滚下的小球若不受摩擦力影响将在水平面上永远地运动下去。伽利略在可靠的事实基础上利用理想实验这种科学方法，得出了“力不是物体运动的原因，而是物体运动状态改变的原因”这一正确结论。这里介绍理想化模型的意义已经远远超出了介绍物理学史内容本身，它同时为学生掌握运用理想模型解决物理问题作出了示范。
(2)物理学史有利于学生熟悉科学探究的过程。新课程下的物理教学要求改变以往过分注重知识传授的倾向，倡导研究性学习，重视探究。然而对学生来而言，探究是一个新事物，学生很可能并不清楚七个探究要素的具体含义，因此有必要通过实例给学生一些探究程序方面的指导。科学家探索未知、发现物理规律的历程可以很好地为学生提供参照。
教学中，教师可以把一个完整的科学探究案例分解为提出问题、猜想与假设、制定计划与设计实验、进行实验与收集证据、分析与论证、评估、交流与合作七个步骤。当然，科学家的探索历程毕竟和学生的科学探究有差异，这七个步骤并不总会在一个实例中全部出现。这里作者对法拉第发现电磁感应现象作了一个剖析，把这个发现过程作一个分解。
提出问题：奥斯特关于电流磁效应的发现和安培等人电动力学的初步建立，引发了科学界对磁生电的思考。法拉第也在思考这样一个问题“能不能用磁体在导线中产生出电流来?”
猜想与假设：受沃拉斯顿的启发，法拉第于1821年9月设计成功了第一个电磁转动实验，大大鼓舞了法拉第在这一领域继续深入探索的信心。他在1822年日记中提出了“由电生磁，由磁生电”的设想。
制定计划与设计实验：法拉第从带电体能使其周围的导体由静电感应产生感应电荷这一事实出发，认为通有电流的导线也会使其附近的闭合电路中产生电流，并就此设计出实验装置。
进行实验与收集证据：
①法拉第为避免回路Ⅰ中的电流对回路Ⅱ中的电流计G的干扰，他特地将电流计G放到另一个房间中。法拉第闭合开关K后，随即到另一个房间中观看Ⅱ中电流计的转动。
②用强磁铁靠近闭合导线，观测闭合线路中是否有电流产生。
分析与论证：由于法拉第当时并未注意到暂态现象以及实验材料的缺陷，实验失败了，致使法拉第认为环状可能是使磁体产生最大张力理想的形状。
评估：法拉第分析实验结果后重新设计了实验(如图)，他在一个软铁环上绕上A、B两个线圈，A线圈与10个伏打电池相连构成一个回路，B线圈与一个电流计相连。一次偶然的机会他发现线圈A与电池相连的瞬间，磁针也要发生摆动，这个偶然的发现开启了电磁感应现象的大门。
事实上，起初法拉第并没有把这一现象成为电磁感应现象，而是称为“伏打感应”，他在改进再次实验和进一步深入研究后才统一将电磁感应的多种表现形式称为电磁感应现象。
交流与合作：在此科学探索实例中，合作交流的特点并不是很明显。但教师同样可以简述亨利、科拉顿等人的研究成果说明独立研究与交流合作的关系及重要性，甚至可以大胆设想法拉第、亨利、科拉顿、菲涅尔合作研究的情形。
3．物理学史对实现情感态度与价值观目标的作用
(1)物理学史能丰富学生的情感体验。物理学史以间接的形式向学生呈现大自然的神奇与奥妙，能有效激发学生 探索未知的好奇心与求知欲，可以通过物理学史中科学家事迹的介绍充实学生的情感体验。例如伽利略在比萨教堂去做礼拜时，注意到教堂里悬挂的长明灯被风吹得一左一右有规律地摆动，他按自己脉博的跳动来计时，发现它们往复运动的时间总是相等的，最终发现了摆的等时性。
科学发现过程中既有成功也有挫折，学生在学习时会引发和当时科学家类似的感受，体验到科学探索的艰辛与喜悦。丰富的情感体验有利于学生以良好的心态面对科学探索中可能出现的困难，建立起积极的学科情感。
(2)物理学史有助于学生树立正确的科学态度。物理学史记录的是一个不断地“破”与“立”的过程，正是无数对权威的怀疑和修正推进了物理学的发展，物理教育要重视培养学生尊重客观、实事求是的科学态度和科学精神。例如：伽利略对亚里士多德关于“物体越重，下落越快”的理论产生了怀疑，用双球同时落地的实验还原事实的真相；因坚持“日心说”布鲁诺被罗马教廷处以火刑。教师在教学中应有意识的渗透物理学家不唯上、不唯书的求真精神，增强学生对敢于坚持真理的认同感，树立正确的科学态度。
(3)物理学史有助于学生形成正确的价值观。科学技术是第一生产力。物理学自身的发展推动了整个科技的进步，让学生充分领会物理学对经济、社会发展的巨大贡献有助于学生增强把科技知识服务于社会的意识和社会责任感。学生通过物理学史能很好的认识物理的实用性，自觉地把学习知识与服务社会联系起来，形成正确的科学价值观。同时，物理教育还应关注科技进步与环境保护的关系，帮助学生树立可持续发展的意识。除要看到物理学的发展带来的伟大成绩外，也要注意到其对环境的影响与破坏如噪声污染、光污染、核污染、电磁辐射等。教师在讲述相关内容时有必要对物理学发展带来的不良影响作出公正客观的评价，让学生正确对待。
物理学史教学过程中还可以融入德育教育，增强学生振兴中华的历史使命感与责任感。如介绍中国古代提出的五行说、《墨经》中记载的物理知识以及四大发明等，用这些史例来激发学生的民族自豪感，树立攀登科学高峰的热望。相应地，也可以用近代以来中国科技发展的相对滞后激励学生努力学习，以期有所建树报效祖国。
[关键词]物理学史三维目标作用
新课程高中物理把物理学的定义由研究物质的基本结构、最普遍的相互作用、最一般的运动规律延伸到了研究物理学所使用的实验手段和思维方法上。《普通高中物理课程标准(实验)》提出应从知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三个方面培养学生，全面提高学生的科学素养。因此，新课程下物理学史的作用不应仅仅局限于作为一种教学辅助的手段，而必须从三维培养目标出发重新审视并发掘其教育功能。
1．物理学史对实现知识与技能目标的作用
(1)课程标准中对物理学史内容的要求。物理课程标准知识与技能的目标中对物理学史作了明确要求。课标强调应使学生初步了解物理学的发展历程，关注科学技术的主要成就和发展趋势以及物理学对经济、社会发展的影响。具体到内容标准部分，物理学史内容融汇在物理新课程各个部分中，如物理1模块运动的描述部分，要求通过史实，初步了解近代实验科学产生的背景，认识实验对物理学发展的推动作用；物理2模块“经典力学的成就与局限”部分，要求通过有关事实了解万有引力定律的发现过程；选修1－1模块电磁现象与规律部分，要求了解奥斯特、安培等科学家的实验研究对人们认识电磁现象所起的重要作用等等。显然，物理学史的学习有益于知识与技能目标的达成，必须给予足够的重视。
(2)物理学史对学生形成物理概念掌握物理规律的作用。课堂教学中引入物理学史内容不仅有助于激发学生的学习兴趣，更有益于学生对知识的深入理解，例如，物理学对两次工业革命的巨大贡献，以及物理学对信息技术、生物技术的推动等。这个过程能极好地让学生知道学习物理的现实意义，产生学习物理的内驱力，同时把抽象的物理概念具体化，从而使学生对概念的理解更加全面和深刻。
此外物理学史教学过程对知识本事起到了一种承接作用，它把相关物理知识以历史故事的方式呈现出来。教师在讲述历史事件时必然会涉及知识发展的背景，也使学生对以前学习过的知识有一个简单的回顾。
(3)物理学史对学生发现问题能力的培养作用。物理学发展进程中，很多重要规律都是物理学家从看似平常或不为人注意的现象中发现的，如X射线的发现、电流的磁效应等。物理教学要着力培养学生发现问题、提出问题的能力，让学生充分发挥想象进行创新。例如讲述经典力学的成就与局限性时，可以介绍爱因斯坦16岁即开始思考追光实验的问题，走向了创立狭义相对论的第一步。简单的现象背后往往隐含着深刻的物理原理，只有善于观察、善于捕捉信息，勤于思考才能提出新的见解。物理史实能极大地促进学生发现问题的积极性，培养学生的创新思维水平。
2．物理学史对实现过程与方法目标的作用
(1)物理学史有利于学生掌握正确的科学研究方法。科学家在探索历程中为后人留下了大量关于科学研究方法的宝贵经验，适当介绍这些科学研究方法可以为学生提供有益的借鉴，提高他们的科学素养，为其终身发展打下基础。例如通过介绍卡文迪许扭称实验，可以让学生领略将微小变化量转化为容易观察的显著变化量的巧妙实验设计。这不仅是一种实验手段，也是一种科学思维的训练过程。又如学习力学时，介绍伽利略理想实验模型即从斜面滚下的小球若不受摩擦力影响将在水平面上永远地运动下去。伽利略在可靠的事实基础上利用理想实验这种科学方法，得出了“力不是物体运动的原因，而是物体运动状态改变的原因”这一正确结论。这里介绍理想化模型的意义已经远远超出了介绍物理学史内容本身，它同时为学生掌握运用理想模型解决物理问题作出了示范。
(2)物理学史有利于学生熟悉科学探究的过程。新课程下的物理教学要求改变以往过分注重知识传授的倾向，倡导研究性学习，重视探究。然而对学生来而言，探究是一个新事物，学生很可能并不清楚七个探究要素的具体含义，因此有必要通过实例给学生一些探究程序方面的指导。科学家探索未知、发现物理规律的历程可以很好地为学生提供参照。
教学中，教师可以把一个完整的科学探究案例分解为提出问题、猜想与假设、制定计划与设计实验、进行实验与收集证据、分析与论证、评估、交流与合作七个步骤。当然，科学家的探索历程毕竟和学生的科学探究有差异，这七个步骤并不总会在一个实例中全部出现。这里作者对法拉第发现电磁感应现象作了一个剖析，把这个发现过程作一个分解。
提出问题：奥斯特关于电流磁效应的发现和安培等人电动力学的初步建立，引发了科学界对磁生电的思考。法拉第也在思考这样一个问题“能不能用磁体在导线中产生出电流来?”
猜想与假设：受沃拉斯顿的启发，法拉第于1821年9月设计成功了第一个电磁转动实验，大大鼓舞了法拉第在这一领域继续深入探索的信心。他在1822年日记中提出了“由电生磁，由磁生电”的设想。
制定计划与设计实验：法拉第从带电体能使其周围的导体由静电感应产生感应电荷这一事实出发，认为通有电流的导线也会使其附近的闭合电路中产生电流，并就此设计出实验装置。
进行实验与收集证据：
①法拉第为避免回路Ⅰ中的电流对回路Ⅱ中的电流计G的干扰，他特地将电流计G放到另一个房间中。法拉第闭合开关K后，随即到另一个房间中观看Ⅱ中电流计的转动。
②用强磁铁靠近闭合导线，观测闭合线路中是否有电流产生。
分析与论证：由于法拉第当时并未注意到暂态现象以及实验材料的缺陷，实验失败了，致使法拉第认为环状可能是使磁体产生最大张力理想的形状。
评估：法拉第分析实验结果后重新设计了实验(如图)，他在一个软铁环上绕上A、B两个线圈，A线圈与10个伏打电池相连构成一个回路，B线圈与一个电流计相连。一次偶然的机会他发现线圈A与电池相连的瞬间，磁针也要发生摆动，这个偶然的发现开启了电磁感应现象的大门。
事实上，起初法拉第并没有把这一现象成为电磁感应现象，而是称为“伏打感应”，他在改进再次实验和进一步深入研究后才统一将电磁感应的多种表现形式称为电磁感应现象。
交流与合作：在此科学探索实例中，合作交流的特点并不是很明显。但教师同样可以简述亨利、科拉顿等人的研究成果说明独立研究与交流合作的关系及重要性，甚至可以大胆设想法拉第、亨利、科拉顿、菲涅尔合作研究的情形。
3．物理学史对实现情感态度与价值观目标的作用
(1)物理学史能丰富学生的情感体验。物理学史以间接的形式向学生呈现大自然的神奇与奥妙，能有效激发学生 探索未知的好奇心与求知欲，可以通过物理学史中科学家事迹的介绍充实学生的情感体验。例如伽利略在比萨教堂去做礼拜时，注意到教堂里悬挂的长明灯被风吹得一左一右有规律地摆动，他按自己脉博的跳动来计时，发现它们往复运动的时间总是相等的，最终发现了摆的等时性。
科学发现过程中既有成功也有挫折，学生在学习时会引发和当时科学家类似的感受，体验到科学探索的艰辛与喜悦。丰富的情感体验有利于学生以良好的心态面对科学探索中可能出现的困难，建立起积极的学科情感。
(2)物理学史有助于学生树立正确的科学态度。物理学史记录的是一个不断地“破”与“立”的过程，正是无数对权威的怀疑和修正推进了物理学的发展，物理教育要重视培养学生尊重客观、实事求是的科学态度和科学精神。例如：伽利略对亚里士多德关于“物体越重，下落越快”的理论产生了怀疑，用双球同时落地的实验还原事实的真相；因坚持“日心说”布鲁诺被罗马教廷处以火刑。教师在教学中应有意识的渗透物理学家不唯上、不唯书的求真精神，增强学生对敢于坚持真理的认同感，树立正确的科学态度。
(3)物理学史有助于学生形成正确的价值观。科学技术是第一生产力。物理学自身的发展推动了整个科技的进步，让学生充分领会物理学对经济、社会发展的巨大贡献有助于学生增强把科技知识服务于社会的意识和社会责任感。学生通过物理学史能很好的认识物理的实用性，自觉地把学习知识与服务社会联系起来，形成正确的科学价值观。同时，物理教育还应关注科技进步与环境保护的关系，帮助学生树立可持续发展的意识。除要看到物理学的发展带来的伟大成绩外，也要注意到其对环境的影响与破坏如噪声污染、光污染、核污染、电磁辐射等。教师在讲述相关内容时有必要对物理学发展带来的不良影响作出公正客观的评价，让学生正确对待。
物理学史教学过程中还可以融入德育教育，增强学生振兴中华的历史使命感与责任感。如介绍中国古代提出的五行说、《墨经》中记载的物理知识以及四大发明等，用这些史例来激发学生的民族自豪感，树立攀登科学高峰的热望。相应地，也可以用近代以来中国科技发展的相对滞后激励学生努力学习，以期有所建树报效祖国。