劉通 羅茜

摘 要：物理學(xué)史能幫助學(xué)生深入理解物理基本概念和基本規(guī)律，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究精神.而中國(guó)物理學(xué)史作為中華傳統(tǒng)文化的一部分，將其應(yīng)用到國(guó)內(nèi)的初中物理課堂中開(kāi)展教學(xué)，以史料的形式在初中物理教學(xué)中進(jìn)行呈現(xiàn)，更能發(fā)揮增強(qiáng)學(xué)生的文化自信、充分發(fā)揮其重要的德育價(jià)值的作用，具有重大的教學(xué)價(jià)值.希望學(xué)生能在中華民族自身優(yōu)秀的文化氛圍中學(xué)習(xí)和發(fā)展物理.

關(guān)鍵詞：中國(guó)物理學(xué)史料，中華傳統(tǒng)文化，初中物理教學(xué)

文章編號(hào)：1008-4134（2020）08-0061 ? ?中圖分類號(hào)：G633.7 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

1 引言

在物理課堂中應(yīng)用物理學(xué)史，可以避免課堂內(nèi)容完全由零碎、散亂的生活現(xiàn)象組成，幫助學(xué)生深入理解物理概念和規(guī)律，在教學(xué)實(shí)施過(guò)程中頗具成效，越來(lái)越受到教育工作者的關(guān)注[1].但引起教師關(guān)注的往往都是西方的物理學(xué)史，如講解牛頓第一定律時(shí)，對(duì)亞里士多德和伽利略的觀點(diǎn)和實(shí)驗(yàn)進(jìn)行介紹，講解浮力的知識(shí)時(shí)，引用“阿基米德辨真金”的故事，中國(guó)物理學(xué)史則僅作為補(bǔ)充內(nèi)容或課后習(xí)題出現(xiàn)在學(xué)生的視野中.顯然，在初中物理教學(xué)中，西方物理學(xué)史的占比和受重視程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于中國(guó)物理學(xué)史.

近代科學(xué)起于歐洲，西方物理學(xué)在近現(xiàn)代發(fā)展迅速且高度繁榮，諸多物理理論都是在西方建立的，因此西方物理學(xué)史的片段在教學(xué)中是經(jīng)典且必不可少的.但若長(zhǎng)期在教學(xué)中只提及西方物理學(xué)史，那么學(xué)生會(huì)對(duì)本國(guó)的物理學(xué)發(fā)展一無(wú)所知.由此產(chǎn)生最嚴(yán)重的后果是，學(xué)生可能會(huì)認(rèn)為中國(guó)古代物理十分落后，甚至產(chǎn)生“中國(guó)古代無(wú)物理”的認(rèn)識(shí).實(shí)際上，中國(guó)古代物理學(xué)的發(fā)展水平極度輝煌，甚至遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于西方.從時(shí)間上來(lái)看，伽利略的實(shí)驗(yàn)探究法被認(rèn)為是近代物理學(xué)的開(kāi)端，而伽利略（1564-1642年）所處的時(shí)代所對(duì)應(yīng)的中國(guó)朝代是明末清初時(shí)期.在此之前，中國(guó)的各項(xiàng)科技發(fā)明已經(jīng)取得了十分卓越的成果，其中不乏對(duì)物理規(guī)律的概述以及巧妙運(yùn)用各類物理學(xué)知識(shí)的發(fā)明，許多經(jīng)典著作中也有各種物理現(xiàn)象的論述和探討.

因此本文認(rèn)為，將中國(guó)物理學(xué)史以史料的形式帶入課堂，用中國(guó)古人的智慧帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行物理探究具有堅(jiān)實(shí)的物理學(xué)知識(shí)基礎(chǔ).并且，中國(guó)的文化歷史還具有十分重要的品德修養(yǎng)教育功能，有利于培養(yǎng)學(xué)生文化自信，促進(jìn)學(xué)生發(fā)展為德智體美勞全面發(fā)展的社會(huì)主義接班人.

2 在初中物理教學(xué)中應(yīng)用中國(guó)物理學(xué)史料的教學(xué)價(jià)值

2.1 形成物理觀念，強(qiáng)化科學(xué)思維

物理學(xué)史的研究對(duì)象是物理學(xué)所有知識(shí)、理論的形成、產(chǎn)生和發(fā)展的過(guò)程，對(duì)這一過(guò)程進(jìn)行深入探討，可以發(fā)現(xiàn)物理學(xué)發(fā)展進(jìn)程中人類對(duì)自然的改觀以及思維方式的轉(zhuǎn)變.初中的學(xué)生還處在對(duì)物理學(xué)進(jìn)行初步認(rèn)識(shí)的階段，該階段是學(xué)生形成物理觀念的關(guān)鍵時(shí)期.帶領(lǐng)初中生重溫古人物理觀念發(fā)展歷程，利用古代對(duì)自然現(xiàn)象的解釋開(kāi)展教學(xué)，能幫助其樹(shù)立牢固的物理觀念[2]，對(duì)物質(zhì)的屬性和本質(zhì)特征產(chǎn)生更加深入的理解.

2.2 激發(fā)探究興趣，產(chǎn)生物理認(rèn)同

充分利用學(xué)生已掌握的國(guó)學(xué)知識(shí)，將中國(guó)物理學(xué)史料作為問(wèn)題的探究背景應(yīng)用到教學(xué)之中，從學(xué)生熟悉的中國(guó)歷史和文化出發(fā)，更能加深學(xué)生對(duì)物理學(xué)的認(rèn)同感[3].中國(guó)歷史背景問(wèn)題對(duì)中華民族而言往往具有很強(qiáng)的吸引力，能讓學(xué)生產(chǎn)生強(qiáng)烈的代入感，從而更有探索欲.

2.3 發(fā)揮德育作用，樹(shù)立文化自信

中國(guó)物理學(xué)史是物理知識(shí)教學(xué)與德育工作的橋梁，具有重要的德育價(jià)值[4].物理學(xué)的發(fā)展歷程，包含了嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真、實(shí)事求是的科學(xué)精神，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任有極大的幫助，更重要的是，中國(guó)人注重加強(qiáng)自身品行的修養(yǎng)，在自然現(xiàn)象的描述或解釋中也會(huì)將為人處事的道理滲透其中.教師在此基礎(chǔ)上加以引導(dǎo)，便可極大地發(fā)揮物理學(xué)的德育功能，在傳授知識(shí)的同時(shí)對(duì)學(xué)生進(jìn)行品德教育.

從中國(guó)科技典籍或文學(xué)作品中尋找課堂切入點(diǎn)，幫助初中學(xué)生樹(shù)立文化自信.中國(guó)古代雖然沒(méi)有將物理知識(shí)歸納為定律，但從諸多著作中可以發(fā)現(xiàn)古人對(duì)物理概念、規(guī)律的歸納已經(jīng)接近于現(xiàn)代水平[5]，并有許多相應(yīng)的發(fā)明創(chuàng)造.中國(guó)輝煌的物理學(xué)史從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)是中華民族勞動(dòng)人民智慧的結(jié)晶，帶領(lǐng)學(xué)生對(duì)古代物理學(xué)史料進(jìn)行學(xué)習(xí)，更能幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)到中華文化的博大精深，增強(qiáng)民族自信.同時(shí)，文學(xué)作品中的物理現(xiàn)象將人文學(xué)科與科學(xué)學(xué)科相聯(lián)系，可以引領(lǐng)學(xué)生從不同的角度對(duì)我們的文化進(jìn)行解讀，從而也能在潛移默化中增強(qiáng)他們的愛(ài)國(guó)主義情懷和文化自信.

作為初中物理教師，應(yīng)該學(xué)會(huì)充分、合理地利用中國(guó)物理發(fā)展史.如此，教師不必在學(xué)生已經(jīng)習(xí)得物理知識(shí)后再引導(dǎo)學(xué)生思考物理與其它科目之間的聯(lián)系，而是在最開(kāi)始學(xué)習(xí)時(shí)就在學(xué)生已有的知識(shí)概念的基礎(chǔ)上進(jìn)行引導(dǎo)，幫助他們構(gòu)建更加合理的知識(shí)結(jié)構(gòu)，將文化基礎(chǔ)維度上的科學(xué)知識(shí)與人文底蘊(yùn)兩方面的內(nèi)容相融合，促進(jìn)培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)[6].

3 在初中物理教學(xué)中應(yīng)用中國(guó)物理學(xué)史料的可行性及局限性

3.1 在初中物理教學(xué)中應(yīng)用中國(guó)物理學(xué)史料的可行性

中華文化包羅萬(wàn)象，中國(guó)物理學(xué)史作為中國(guó)科技史的重要部分，實(shí)際上也是中華傳統(tǒng)文化中濃墨重彩的一筆.在浩瀚的中華典籍中，不乏對(duì)古代科技成果有著詳細(xì)記錄的作品，如《墨經(jīng)》《考工記》《論衡》《夢(mèng)溪筆談》等.這些典籍透露出了中國(guó)古人在物理學(xué)上富有智慧的認(rèn)知、總結(jié)和應(yīng)用.

3.1.1 對(duì)物理現(xiàn)象的記錄及總結(jié)

中國(guó)古代對(duì)物理現(xiàn)象的記錄及對(duì)其本質(zhì)的探尋同樣十分詳細(xì)、準(zhǔn)確.如宋代沈括對(duì)雷電現(xiàn)象的記載：一間屋子經(jīng)雷擊后房屋仍是原樣，只有墻壁和窗紙變黑了.其實(shí)這里描述的現(xiàn)象與現(xiàn)代的避雷裝置原理一致，是室內(nèi)一個(gè)放著銀制器物和寶刀的木架起到了“避雷”的作用.《考工記》中記錄鐘體的制作時(shí)，寫到“薄厚之所振動(dòng)，清濁之所由出”，這表明古人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到聲音產(chǎn)生的本質(zhì)是振動(dòng)，并且正確掌握了振動(dòng)的頻率與聲音音調(diào)高低的關(guān)系[6]（但古代并沒(méi)有“頻率”的概念）.

3.1.2 對(duì)物理原理的實(shí)踐應(yīng)用

中國(guó)古代對(duì)物理知識(shí)進(jìn)行運(yùn)用的實(shí)例更是數(shù)不勝數(shù).古人制作的笛子、塤、琵琶、編鐘等樂(lè)器是對(duì)聲學(xué)知識(shí)的展現(xiàn)，車輪、地動(dòng)儀、亭臺(tái)樓閣等的設(shè)計(jì)、制作富含了力學(xué)知識(shí)，陶瓷、銅器的燒制過(guò)程、對(duì)冰水的貯藏則是對(duì)熱學(xué)知識(shí)的運(yùn)用，等等.

由此可見(jiàn)，中國(guó)古代物理學(xué)發(fā)展?fàn)N爛輝煌，擁有足夠豐富的史料用以開(kāi)展教學(xué).但初中學(xué)生畢竟是初識(shí)物理，教師必須對(duì)典籍內(nèi)容進(jìn)行篩選，必須考慮此年齡階段學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展特點(diǎn)，選取的內(nèi)容需集趣味性、簡(jiǎn)易性、科學(xué)性于一體.

3.2 在初中物理教學(xué)中應(yīng)用中國(guó)物理學(xué)史料的局限性

中國(guó)古代物理學(xué)知識(shí)雖然豐富，但是相關(guān)記載十分零散，不成系統(tǒng).另外，物理學(xué)的早期發(fā)展與哲學(xué)緊密相關(guān)，因此要尋找中國(guó)古代物理學(xué)的發(fā)展，除了需要翻閱科技著作外，還應(yīng)該從各類文學(xué)作品中發(fā)現(xiàn)蛛絲馬跡.從教學(xué)角度來(lái)看，文學(xué)作品相較于科技著作，對(duì)學(xué)生而言更熟悉、更具有吸引力，在教學(xué)實(shí)施過(guò)程中具有很大的優(yōu)勢(shì).因此教師需要對(duì)相關(guān)知識(shí)的記載進(jìn)行整理和合理選擇.

另一方面，中國(guó)古代的工匠式思維[7]對(duì)物理學(xué)在中國(guó)的發(fā)展具有很大的阻礙性.物理學(xué)是一門基于實(shí)驗(yàn)探究的自然科學(xué)，但工匠式思維使古代中國(guó)人很少使用數(shù)學(xué)對(duì)物理學(xué)現(xiàn)象進(jìn)行描述，反而更偏重于經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)和應(yīng)用.因此在教學(xué)中，可以在中國(guó)傳統(tǒng)器物中尋找教學(xué)素材，輔之以現(xiàn)代的數(shù)學(xué)知識(shí)、物理實(shí)驗(yàn)開(kāi)展探究.如此，既能保留中國(guó)物理學(xué)史中優(yōu)秀的內(nèi)容，又能彌補(bǔ)中國(guó)物理學(xué)發(fā)展中的不足，引領(lǐng)學(xué)生更好地在自己的文化中對(duì)物理學(xué)進(jìn)行學(xué)習(xí)和發(fā)展.

4 在初中物理教學(xué)中應(yīng)用中國(guó)物理學(xué)史料的教學(xué)素材

以下從科技制作、情境故事、詩(shī)詞文學(xué)三個(gè)方面著重對(duì)中國(guó)物理學(xué)史料中可用于初中物理教學(xué)的素材進(jìn)行例舉.

4.1 科技制作

將中國(guó)古代的科技成品簡(jiǎn)易化，作為教學(xué)用具呈現(xiàn)在學(xué)生面前，再?gòu)慕叹叱霭l(fā)講解其中蘊(yùn)含的物理知識(shí).時(shí)間允許的話甚至可以讓學(xué)生自己動(dòng)手操作，更利于學(xué)生學(xué)會(huì)運(yùn)用物理知識(shí)，提高動(dòng)手操作能力，發(fā)揮物理課堂的勞育價(jià)值.將中國(guó)物理學(xué)史料中的科技制作應(yīng)用于初中物理課堂的具體素材可參見(jiàn)表1.

4.2 情景故事

利用中國(guó)古代故事提供物理教學(xué)的情景，帶領(lǐng)學(xué)生在真實(shí)的問(wèn)題中進(jìn)行思考，而不是單純的物理知識(shí)講授.中國(guó)古代的情景往往具有很強(qiáng)的親和力，能吸引學(xué)生的注意力，同時(shí)也能幫助學(xué)生真切地認(rèn)識(shí)到物理來(lái)自生活，是人類對(duì)自然現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)和思考，這樣的探索從古至今從未停歇.將中國(guó)物理學(xué)史料中的情景故事應(yīng)用于初中物理課堂的具體素材可參見(jiàn)表2.

4.3 詩(shī)詞文學(xué)

從詩(shī)詞中發(fā)現(xiàn)物理現(xiàn)象，一方面使物理知識(shí)生活化，另一方面也能使物理藝術(shù)化.將中國(guó)物理學(xué)史料中的詩(shī)詞文學(xué)作品應(yīng)用于初中物理課堂的具體素材可參見(jiàn)表3.

5 結(jié)語(yǔ)

中國(guó)古代物理學(xué)的發(fā)展曾遙遙領(lǐng)先于世界，是中華民族輝煌的文化成就之一，但因封建社會(huì)不重視自然科學(xué)的發(fā)展，固守工匠經(jīng)驗(yàn)思維，理論成果不成系統(tǒng)，使得近代物理學(xué)發(fā)展遲滯于西方.本文希望通過(guò)將中國(guó)古代物理學(xué)史應(yīng)用于初中教學(xué)，讓學(xué)生更加了解中華文化人文與科學(xué)兩方面的豐富內(nèi)涵，在自己的民族文化氛圍中學(xué)習(xí)物理.尊重西方文化先進(jìn)之處的同時(shí)，也將中華傳統(tǒng)文化中的優(yōu)秀成果傳承、發(fā)展下去.本文僅對(duì)古代物理學(xué)史料中可用于初中物理教學(xué)的部分內(nèi)容進(jìn)行列舉，具體的教學(xué)方式需要教師結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行選擇和設(shè)計(jì).

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（收稿日期：2019-12-17）