“原子理论”发展史在教学中的渗透

“原子理论”发展史在教学中的渗透 摘要:文章介绍了从古希腊到原子轨道模型时期的原子理论的发展历史,并阐述了九位科学家的科学思想和原子模型,让学生在学习原子理论的同时了解原子理论的历史,并体会科学家进行科学研究的方法及科学精神。 关键词:原子理论;教学;科学史 文章概述了从古希腊时期到道尔顿时期的原子理论发展的重要过程,向学生展示科学知识的演化与发展。通过原子理论的学习,学生将知道“原子”概念是怎样产生的,将欣赏到这段历史时期的科学家们的科学思想的改变与发展以及在不同的时期人们对世界 的不同认识。 一、科学史融入物理教学 本文尝试将物理教学融入历史材料中,让学生了解原子理论,激发学生的学习兴趣,使他们了解原子理论是如何发展而来的,有哪些科学家对原子理论做出了重大贡献,他们的主要科学思想有哪些。学生在学习历史的过程会认同这些时期科学家的想法,从而认识到科学家的这些研究方法会影响社会的发展。他们通过追随着历史发展的足迹去寻找世界的本原,理解科学的研究方法,掌握原子的发现历程,从而更加深入地了解原子理论知识。 目前我国有越来越多的物理教师在教学中渗透科学史,这对物理教学有促进作用。马修斯总结了科学史在科学教学中的价值:第一, 科学史可以激发和吸引学生投入科学的探究;第二,科学史可以使教材人文化;第三,通过追寻和细致地处理概念的发展历程,学生能更好地理解概念;第四,科学史可以促进学生对科学本质的理解,如科学革命、达尔文主义等;第五,科学史可以让学生知道科学知识是不确定的,可改变的,目前人们对科学的理解也是可改变的;第六,科学史可以使学生认识到科学家之间的意识形态的争论。[1] 我国课程 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 中也提倡使用科学史进行教学。《全日制义务教育物理课程标准(实验稿)》在第二部分课程目标中,知识与技能目标第4条指出:了解物理学及其技术发展的大致历程,知道一些重要的物理学家的事迹与成果,了解历史上一些物理实验及其对科学进步与社会发展的影响。 科学史和中学物理教学相结合不仅有利于激发学生学习物理的兴趣,更重要的是对学生进行科学态度、情感和价值观的教育以及科学精神的陶冶。因此,物理学史在培养学生的科学素养方面起到不可低估的作用。现代科学教育的课程理念是发展学生的科学素养,而在教学中渗透物理学史知识有助于学生科学本质观的培养,有助于培养学生的科学素养。本文就是在原子理论的学习中加入历史,学生通过原子理论的发现过程,了解科学家进行科学研究的思路及科学方法,培养学生对科学的兴趣,对原子理论也会有更加深入的了解,这样也能更好的实现三维目标。 二、原子理论的发展历史在物理教学中的渗透 1.古希腊时期的原子学说 首先向学生介绍古希腊时期物质理论的主要思想。这一部分的历史可以采取讲授法,也可以把相关材料打印出来发给学生,让学生自己阅读。教师让学生思考、讨论下面的问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 :“原子”这一概念是由哪一位科学家提出的?古希腊的原子理论是怎样发展的?这 一时期的原子理论的发展经过的几个阶段? 从古希腊时期,人们就开始研究物质的理论。人们对客观世界的研究从神话慢慢过渡到自然哲学的研究中。古希腊时期,泰勒斯、毕达哥拉斯、恩培多克勒、阿那克萨戈拉、德谟克利特和伊壁鸠鲁这几位科学家对物质理论的研究具有代 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 性。下面了解他们的物质理论。 泰勒斯是古希腊时期较早研究世界本源问题的哲学家、科学家。他认为地球像浮在水面上的薄板,地震也是由于地底的水的震动而产生的。因此泰勒斯认为水是产生世间万物的基本物质。他代表了人们对世界起源问题的探究从神话到哲学的转变。在这个阶段发展了“物质”的概念并试图去解释纷繁的事物的表象,从这时起,人们由寻找“世界从哪里来”的问题转变成了“世界是由什么组成的”问题。 毕达哥拉斯宣称数是宇宙万物的本原。毕达哥拉斯认为一个一个的数构成了点、线、面和立体,立体物质才构成了水、气、火、土等元素,从而构成万物。 恩培多克勒却认为,不能用单一的物质作为万物的本原,应将这三种物质(水、火、气)一同做万物的本原,此外再加上一种“土”。这样共有四种元素,即土、水、气、火,其中土、水、气代表物质的固态、液态和气态,火则代表颜色和温度等。[2] 阿那克萨戈拉认为物质是无生命的。每一物体的性质都和其中某种占主导地位的元素实质相同。每种元素能被无限地分割,分成无限小的部分。 德谟克利特猜想万物的本原是原子与虚空。原子是一种最后的不可分的物质微粒。宇宙的一切事物都是由在虚空中运动着的原子构成。所有事物的产生就是原子的结合,它们的形状像水槽,或是钩子。它们依靠钩状的和环状的形状相连接。原子的形状和体积不同,但它们的质量是相同的。原子在虚空中只有通过直接接触才能相互作用。 德谟克利特的原子理论当时并没有受到重视。但雅典的伊壁鸠鲁还是发展了德谟克利特的原子说。他认为原子不仅有形状上的差别,还有大小和重量上的不同,他按自己的方式得出了原子量和原子的体积。如果不遇到阻碍,原子在虚空中的运动速度相同,原子又由于内部的结构导致它在运动时会发生偏转。 以上是古希腊科学家原子理论,学生在阅读完材料之后或者是听完教师的讲述后很快就能回答上面的几个问题。学生能直接找出提出“原子”这一词的科学家是德谟克利特,然后接着讨论后面两个 问题,教师听学生的 结论 圆锥曲线的二级结论椭圆中二级结论圆锥曲线的二级结论圆锥曲线的二级结论探究欧姆定律实验步骤 后可以补充总结:古希腊时期的原子理论的发展是伴随着人们的哲学思想发展的,以上的这些科学家也是著名的哲学家,他们的原子理论的提出是和他们的哲学推理相关的,表达了他们对客观现象的推理及对世界的思考,并没有使用实践来证明,因此当时的理论并不成熟。古希腊的原子理论发展可以分为三个阶段:泰勒斯认为世界是由单一物质水组成的;毕达哥拉斯、恩培多克勒、阿那克萨戈拉的物质理论是元素说;而德谟克利特和伊壁鸠鲁坚持原子说。 2.牛顿时期的原子理论 希腊哲学以各种方式渗透入阿拉伯文化中。阿拉伯人继承了德谟克利特的原子理论,并没有往前发展。阿拉伯文明随后传到欧洲,一直到牛顿时代原子理论才有了重大的发展。这一时期,科学家笛卡尔、牛顿对原子理论的发展起了重要的作用,随后道尔顿继承了前人的观点,提出较为系统的原子学说。下面主要阐述牛顿时期原子理论的发展史。 笛卡尔提出了微粒子理论,他假设空间最初充满了物质,如果物质是由小微粒组成的,在机械力的作用下这些微粒在物质中做运动,这些力是相同的,导致了微粒之间的相互分离,粒子之间会发生相互碰撞,粒子的形状是球型的。他和德谟克利特的观点不同,他认为原子可以分成两部分或者更多部分。对于笛卡尔来说物体没有如坚硬、重量、颜色或者其他的通过感官可以观察到的特征,物 体只有物理尺度:长度、宽度和深度。 牛顿支持原子理论,他认为所有的原子都有本质特征,即相同的质量和相同的体积。原子之间是有间隙的,原子通过引力和斥力结合在一起或者分开。他还认为一种元素和其他元素混合后其性质不会改变。 以上介绍了两位科学家的原子理论,教师可以通过 课件 超市陈列培训课件免费下载搭石ppt课件免费下载公安保密教育课件下载病媒生物防治课件 可下载高中数学必修四课件打包下载 向学生展示,接着让学生对比、思考问题:笛卡尔和牛顿的原子理论有什么不同?这一时期的原子理论有什么特点?教师提示学生可以通过寻找关键词来回答第一个问题。笛卡尔的理论中涉及“充满”,而牛顿的理论中有“间隙”。也就是说他们的最明显的不同是粒子的连续性和非连续性;从物质的连续性到非连续性的提出是人们对世界认知问题上的观点的转变。到底谁的理论是正确的呢?随着原子理论的继续发展这个问题会被解决。从课件中还可以看出,这一时期的原子理论相对古希腊时期的比较完整,原子理论的发展有了很大的进步。 3.道尔顿的原子理论 牛顿之后的这段时间,原子的概念进一步发展,人们逐渐发现不同的原子具有不同的性质,原子中的相应的化学元素的性质决定着物质的性质。在这些基础上,道尔顿系统地提出了原子学说:化学元素均由原子组成,原子在一切化学变化中不可再分;同种元素的 原子性质和质量都相同,不同元素原子的性质和质量各不相同,质量是元素原子的基本特征之一;不同元素化合时,原子以简单整数比结合。道尔顿还编制了原子量表。 在这里介绍了道尔顿的新的原子概念,原子变成物质的载体;探讨了原子模型的逐步发展。随着物质结构的进一步认识,直到轨道模型的进一步提出,这个过程是随着自然科学的发展而慢慢被科学家们发现的,之中没有哲学或是社会的影响。学生到此为止了解了原子理论的发展历史,也知道了原子理论是什么,中间经历了哪些科学家,他们分别有哪些科学思想,对原子理论的发展做出了什么贡献。教师可以让学生们列出表格(见表1),最后让学生具体描述道尔顿的原子理论。 古希腊时期,德谟克利特就已经提出了原子这一概念,随后原子理论并没有受到应有的重视。直到牛顿时代之后,科学技术的发展,人们才逐渐揭开了”原子”的面纱,使得原子概念的发展有了重大的突破。道尔顿时期原子的概念有了新的突破,之后理论继续发展,后来才有原子轨道模型的出现。 三、思考与建议 讲授原子理论的发现可以采取讲授法或是材料阅读和小组讨论法。在教学的过程中可以让学生通过这些历史故事以及教师提供的材料,总结共有哪些原子理论;它们分别在科学史上起着什么作用;描述原子的概念到底是什么。在学习的过程中教师应该给一定的时 间让学生讨论原子理论究竟有哪些哲学和科学思想,这些思想争论对科学发展起着什么作用。老师向学生介绍的原子理论发展历史是从古希腊时期到道尔顿时期,这段历史可以帮助学生理解原子概念提出的具体过程。教学过程中,教师根据具体情况可以继续介绍原子的轨道模型等。具体的课堂教学方法可以灵活使用,重点是让学生了解原子理论的发展历史,在学习原子概念的同时学习科学的研究方法及科学家的哲学思想,体验科学的发展历程。 参考文献: [1]mathews,m.r.history,philosophy,and teaching:the present rapprochement [j].science and education,1922,1(1):11-47. [2]李艳平,申先甲.物理学史教程[m].北京:科学出版社,2003.