盧永新

摘要：物理學(xué)史是研究人類對(duì)自然界各種物理現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)史，是描述物理概念、定理、理論和研究方法的脈絡(luò)，揭示了物理學(xué)觀念、方法、內(nèi)容的發(fā)生、發(fā)展的原因和規(guī)律性。在高中物理學(xué)教學(xué)中，將物理學(xué)史進(jìn)行有機(jī)滲透，可以強(qiáng)化學(xué)生的物理觀念、科學(xué)探究等素養(yǎng)，對(duì)提高學(xué)生綜合素質(zhì)具有積極的促進(jìn)作用。為此，本文就物理學(xué)史在高中物理教學(xué)中運(yùn)用的重要性、原則以及有效開展實(shí)施路徑進(jìn)行了探索分析。

關(guān)鍵詞：物理學(xué)史;高中物理;實(shí)踐探索;核心素養(yǎng)

中圖分類號(hào)：G633.7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1992-7711（2021）06-123

在高中物理新課標(biāo)中明確指出：在教學(xué)中，除了要向?qū)W生傳授物理基本知識(shí)和基本技能以外，還要重視發(fā)展學(xué)生的認(rèn)識(shí)能力，培養(yǎng)物理觀念、科學(xué)探究精神等素養(yǎng)，激發(fā)對(duì)物理學(xué)史的熱愛。為此，在高中物理教學(xué)中，為提高課堂教學(xué)效果，契合新課標(biāo)教學(xué)要求，本文就物理學(xué)史在高中物理教學(xué)中運(yùn)用的重要性、原則以及有效開展實(shí)施路徑進(jìn)行了探索分析。旨在通過現(xiàn)代教學(xué)工具的輔助，在創(chuàng)優(yōu)教學(xué)手段和教學(xué)模式的基礎(chǔ)上，增強(qiáng)課堂教學(xué)質(zhì)量。

一、物理學(xué)史融入高中物理教學(xué)的重要性

1.有利于提高學(xué)生的物理核心素養(yǎng)

隨著素質(zhì)教育理念的推進(jìn)和落實(shí)，培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)成為了教學(xué)的重要任務(wù)。在高中物理教學(xué)中，培養(yǎng)物理觀念、科學(xué)思維、實(shí)驗(yàn)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任等素養(yǎng)，教師要打破傳統(tǒng)講授教學(xué)的方法，創(chuàng)新教學(xué)資源，在開闊學(xué)習(xí)視野、優(yōu)化教學(xué)手段的基礎(chǔ)上，調(diào)動(dòng)學(xué)生自主性，提高對(duì)物理學(xué)的認(rèn)識(shí)和理解。而物理學(xué)是作為研究物理的基礎(chǔ)，對(duì)學(xué)生認(rèn)識(shí)物質(zhì)運(yùn)動(dòng)變化、物質(zhì)性質(zhì)具有重要的意義，不僅可以在潛移默化中轉(zhuǎn)變學(xué)生的思想觀念，還可以培養(yǎng)良好的探索精神。由此可見，它的運(yùn)用對(duì)提高學(xué)生物理核心素養(yǎng)具有積極的促進(jìn)作用，那么，在教學(xué)中，教師要重視物理學(xué)史的合理利用，在課前導(dǎo)入、課中講解、物理史典型案例探索中，強(qiáng)化物理學(xué)習(xí)質(zhì)量，從而提高物理核心素養(yǎng)。

2.有利于增強(qiáng)教師的課堂教學(xué)質(zhì)量

受新課程改革的影響，在高中物理教學(xué)中，不僅要提高學(xué)生對(duì)物理學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握，還要培養(yǎng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng)，使其能夠運(yùn)用物理知識(shí)、物理思維，從物理視角解決生活實(shí)際問題。但是，在以往教學(xué)中，教師都是直接按照教材內(nèi)容進(jìn)行的教學(xué)，學(xué)生處于被動(dòng)學(xué)習(xí)的狀態(tài)，學(xué)習(xí)資源枯燥乏味，并沒有充分考慮到學(xué)生的認(rèn)知能力。而物理學(xué)史在物理教學(xué)中的運(yùn)用，是學(xué)生認(rèn)識(shí)自然本質(zhì)，完善物理學(xué)結(jié)構(gòu)的一項(xiàng)重要學(xué)習(xí)內(nèi)容，既可以豐富學(xué)習(xí)資源，提高對(duì)物理學(xué)的認(rèn)識(shí)，還可以有效契合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，增強(qiáng)課堂教學(xué)質(zhì)量?？梢?，其運(yùn)用的重要性所在。

二、物理學(xué)史融入高中物理教學(xué)的原則

1.史料真實(shí)性的原則

物理學(xué)史是研究物理學(xué)發(fā)展的學(xué)科，是物理科學(xué)體系中重要的組成部分。通過物理學(xué)史在高中物理學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用，既可以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)意識(shí)、科學(xué)精神以及科學(xué)態(tài)度，又可以發(fā)展其物理學(xué)核心素養(yǎng)。但是，為加深物理史教學(xué)的育人價(jià)值，在講解物理史、運(yùn)用物理史的時(shí)候，要遵從史料真實(shí)性的原則，通過真實(shí)案例材料的引導(dǎo)輔助，使其能夠達(dá)到透過現(xiàn)象看本質(zhì)的目的，提高物理課堂教學(xué)質(zhì)量。

2.學(xué)生學(xué)習(xí)實(shí)際原則

物理學(xué)科作為一門自然科學(xué)，與其他學(xué)科相比最大的特點(diǎn)就是學(xué)習(xí)較為抽象，在學(xué)習(xí)理解的時(shí)候，需要學(xué)生通過科學(xué)探索、邏輯推理分析等認(rèn)識(shí)物理本質(zhì)。而高中生在此階段已經(jīng)具備一定的生活經(jīng)驗(yàn)和思維能力，物理學(xué)史作為幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)物理學(xué)源頭、激發(fā)學(xué)習(xí)探索興趣的重要材料，在教學(xué)引導(dǎo)、選用材料的時(shí)候一定要遵從學(xué)生的學(xué)習(xí)實(shí)際原則，根據(jù)認(rèn)知特點(diǎn)和學(xué)習(xí)接受能力，優(yōu)化物理學(xué)史的使用環(huán)節(jié)，在精準(zhǔn)引導(dǎo)的過程中，使其能夠找到學(xué)習(xí)物理的樂趣，從而提高自身的人文素養(yǎng)，增強(qiáng)物理學(xué)習(xí)自信心。

三、物理學(xué)史融入高中物理教學(xué)的實(shí)施路徑

1.在概念解析中滲透物理史，培養(yǎng)物理觀念

在高中物理教學(xué)中，基本概念、基本原理和定律的學(xué)習(xí)，是學(xué)生掌握物理、學(xué)好物理的前提。只有學(xué)生了解其如何產(chǎn)生、形成和發(fā)展，才會(huì)促進(jìn)學(xué)生進(jìn)入深度學(xué)習(xí)，提高物理核心素養(yǎng)，而物理學(xué)史便為學(xué)生學(xué)好物理提供了良好的學(xué)習(xí)平臺(tái)，在此過程中，學(xué)生既可以對(duì)物理概念、規(guī)律有一個(gè)深入的理解，又可以豐富學(xué)習(xí)素材，培養(yǎng)學(xué)生的綜合思維和創(chuàng)造能力。例如，在教學(xué)《自由落體運(yùn)動(dòng)》物理內(nèi)容時(shí)，重點(diǎn)是讓學(xué)生認(rèn)識(shí)什么是自由落體運(yùn)動(dòng)，知道自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，培養(yǎng)物理觀念和科學(xué)探究精神素養(yǎng)。在解析自由落體運(yùn)動(dòng)這一概念的時(shí)候，可以利用信息技術(shù)手段播放亞里士多德和伽利略的科學(xué)對(duì)話：

亞里士多德：重的物體下落快，輕的物體下落慢。

伽利略：物體下落快慢與輕重?zé)o關(guān)。

播放伽利略在比薩斜塔做了兩個(gè)不同質(zhì)量的小球下落的實(shí)驗(yàn)情境，證明了他的觀點(diǎn)，推翻了古希臘學(xué)者亞里士多德的觀點(diǎn)。

在物理史應(yīng)用的基礎(chǔ)上，使其對(duì)自由落體的產(chǎn)生、發(fā)展、形成有一個(gè)基礎(chǔ)的認(rèn)識(shí)，讓學(xué)生就科學(xué)家的探索結(jié)論進(jìn)行分析，如：

①整體分析：當(dāng)把兩個(gè)物體捆在一起時(shí)，mc=mA+mB，因?yàn)樾陆M成的物體比上述兩個(gè)物體中的任一個(gè)都重，從而下落的應(yīng)最快。

②局部分析：A物體下落的快，受到一個(gè)下落的慢的物體B的作用，結(jié)果就像一個(gè)大人拉著小孩向前跑，比單獨(dú)大人跑要滿，比小孩單獨(dú)跑要快一樣，他們的共同速度應(yīng)該介于A、B兩物體之間，VA>VC>VB，伽利略否定此觀點(diǎn)，得到重物體不比輕物體下落得快。

然后為其準(zhǔn)備硬幣和紙片、大紙片和小紙團(tuán)讓學(xué)生做落體運(yùn)動(dòng)比較，通過親身實(shí)踐探索，提高對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)概念的理解，培養(yǎng)物理觀念。這樣既可以豐富學(xué)習(xí)資源，又可以培養(yǎng)激發(fā)自主探索學(xué)習(xí)興趣，提高物理課堂活力。

2.在實(shí)驗(yàn)探究中滲透物理史，實(shí)現(xiàn)科學(xué)探究

實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)習(xí)的重要內(nèi)容，正是由于各種實(shí)驗(yàn)的探索，才會(huì)得到一個(gè)又一個(gè)真理。在物理學(xué)史上發(fā)生了各種形式的理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐試錯(cuò)，但是科學(xué)家依然沒有停止前進(jìn)的腳步，還是始終如一地進(jìn)行探索。為此，為培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究以及科學(xué)學(xué)習(xí)態(tài)度，可以在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，滲透物理史，在認(rèn)識(shí)物理學(xué)家科學(xué)探索精神的同時(shí)，通過動(dòng)手操作等，使其對(duì)物理實(shí)驗(yàn)有一個(gè)深入地了解，加深全面認(rèn)識(shí)，提高物理教學(xué)的高效性。例如，在教學(xué)《探究彈簧彈力與形變量的關(guān)系》物理內(nèi)容時(shí)，旨在讓學(xué)生知道常見的形變、了解物體的彈性、知道彈力產(chǎn)生的條件，能夠通過物理實(shí)驗(yàn)和物理學(xué)史的認(rèn)識(shí)，提高科學(xué)探究素養(yǎng)。為此，在教學(xué)實(shí)驗(yàn)之前，可以先利用信息技術(shù)手段介紹胡克個(gè)人簡(jiǎn)介，就所提出的基本定律——胡克定律為輔助，開展此次實(shí)驗(yàn)探索分析。通過了解胡克在物理學(xué)上的貢獻(xiàn)，以及科學(xué)探索精神，激發(fā)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的探索興趣，隨后以項(xiàng)目“探究彈簧彈力與形變量的關(guān)系”為核心，讓學(xué)生小組就實(shí)驗(yàn)原理和方法、實(shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)步驟、數(shù)據(jù)處理、誤差分析、注意事項(xiàng)等實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告單，如此實(shí)驗(yàn)步驟分析：

①安裝如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置，記錄下彈簧下端不掛鉤碼時(shí)彈簧的長(zhǎng)度l0。

②在彈簧下端懸掛一個(gè)鉤碼，平衡時(shí)記錄下彈簧總長(zhǎng)度，并記下鉤碼的重力。

③增加鉤碼的個(gè)數(shù)，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)過程，記錄數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)。

通過實(shí)驗(yàn)探究和物理史的有機(jī)融合，使其感受物理學(xué)家的探索精神，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究素養(yǎng)，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)操作能力，端正其態(tài)度和學(xué)習(xí)方法，在物理史和實(shí)驗(yàn)探索中，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。

3.在新課導(dǎo)入中滲透物理史，激活探究思維

在新課導(dǎo)入階段，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)迷茫的現(xiàn)象，究其原因，一是因?yàn)榻處熃虒W(xué)方法無趣，二是因?yàn)閷?dǎo)入內(nèi)容枯燥。為提高導(dǎo)入教學(xué)質(zhì)量，集中學(xué)習(xí)注意力，使其能夠有一個(gè)良好的學(xué)習(xí)體驗(yàn)感，在新課導(dǎo)入環(huán)節(jié)，可以滲透物理史，以信息技術(shù)手段為輔助，以物理史為載體，在直觀引導(dǎo)、開闊學(xué)習(xí)視野的基礎(chǔ)上，激活探索思維，激活課堂教學(xué)活力。例如，在教學(xué)《庫侖定律》物理內(nèi)容時(shí)，描述的是電荷間相互作用的基本規(guī)律，是高中物理電磁學(xué)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。為激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)科學(xué)探究思維，在新課導(dǎo)入環(huán)節(jié)，可以制作“走進(jìn)物理學(xué)史，認(rèn)識(shí)庫侖定律”的微課課件，在課件中，播放有關(guān)庫侖的歷史背景資料，如：法國(guó)工程師、物理學(xué)家，用自己的發(fā)明扭秤建立了靜電學(xué)中著名的庫倫定律（展示庫倫扭秤實(shí)驗(yàn)情境），在認(rèn)識(shí)庫侖的基礎(chǔ)上，導(dǎo)入庫侖定律這一新課，讓學(xué)生根據(jù)之前所學(xué)的“同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引”為基礎(chǔ)，讓學(xué)生思考：電荷間的作用力叫做靜電力，那么，靜電力的大小滿足什么規(guī)律呢？影響電荷間相互作用力的因素是什么呢？讓學(xué)生對(duì)此新課展開學(xué)習(xí)探索。通過物理學(xué)史在新課導(dǎo)入中的應(yīng)用，激活探究思維，讓學(xué)生能夠自主、主動(dòng)地參與物理學(xué)習(xí)，在自主參與的基礎(chǔ)上，發(fā)揮學(xué)生的主體作用，形成自主學(xué)習(xí)的良好學(xué)習(xí)習(xí)慣，培養(yǎng)科學(xué)探究素養(yǎng)。

4.在課外活動(dòng)中滲透物理史，形成科學(xué)態(tài)度

在高中物理新課標(biāo)中提出：在教學(xué)中，教師要重視課外活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力。那么，為增強(qiáng)課堂容量，使其了解更多物理學(xué)歷史和物理知識(shí)，在教學(xué)的時(shí)候，可以結(jié)合學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)以及學(xué)習(xí)能力，精選物理歷史材料，開展課外活動(dòng)，在課外實(shí)踐中，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)自主進(jìn)行學(xué)習(xí)探索，在課外、課內(nèi)整合中，使其形成一個(gè)科學(xué)的學(xué)習(xí)態(tài)度，提高學(xué)生物理核心素養(yǎng)。例如，在教學(xué)《能源與可持續(xù)發(fā)展》物理內(nèi)容時(shí)，主要是讓學(xué)生知道能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的方向性，了解能源與人類生存和社會(huì)發(fā)展的關(guān)系，促使其認(rèn)識(shí)能源合理利用與環(huán)境保護(hù)對(duì)可持續(xù)發(fā)展的重要意義。為此，在學(xué)習(xí)的時(shí)候，可以開展課外實(shí)踐活動(dòng)，利用信息技術(shù)，設(shè)計(jì)課外活動(dòng)實(shí)踐行動(dòng)方案，在方案中，先為其導(dǎo)入人類利用能源的歷程：

①鉆木取火是人類從利用自然火到利用人工火的轉(zhuǎn)變。

②蒸汽機(jī)的發(fā)明使人類以機(jī)械動(dòng)力代替人力和畜力，人類主要能源從柴薪向煤、石油、天然氣等化石能源轉(zhuǎn)化。

③物理學(xué)家發(fā)明了可以控制核能釋放的裝置——反應(yīng)堆，拉開了以核能代表的新能源利用序幕。

在物理學(xué)史導(dǎo)入的基礎(chǔ)上，以主題“能源與可持續(xù)發(fā)展”為核心，讓學(xué)生自愿組隊(duì)，圍繞主題深入社會(huì)、生活進(jìn)行探索，就能源的流動(dòng)、利用等進(jìn)行調(diào)查分析，通過調(diào)查訪問、實(shí)踐考察等，認(rèn)識(shí)能源轉(zhuǎn)化，了解能源與可持續(xù)發(fā)展之間的關(guān)系，如：草、木材、煤、煤油、蠟、汽油等，燃燒轉(zhuǎn)化為化學(xué)能、光能、熱能。通過課外活動(dòng)的開展，讓學(xué)生小組就實(shí)踐過程和情況制作調(diào)查報(bào)告，開展實(shí)踐活動(dòng)交流會(huì)，讓學(xué)生做學(xué)習(xí)的主人，結(jié)合物理學(xué)史以及自己的探索就此次所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行分析，在認(rèn)識(shí)物理學(xué)在社會(huì)發(fā)展中的應(yīng)用價(jià)值的同時(shí)，提高課外活動(dòng)實(shí)踐質(zhì)量，從而培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任素養(yǎng)。

綜上所述，物理學(xué)史在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用，不僅可以加深學(xué)習(xí)理解能力，提高對(duì)物理本質(zhì)的認(rèn)識(shí)，還可以提高學(xué)生的物理核心素養(yǎng)，增強(qiáng)綜合素質(zhì)。為此，在教學(xué)的時(shí)候，教師一定要重視物理學(xué)史的應(yīng)用價(jià)值，將其滲透于概念教學(xué)、實(shí)驗(yàn)探索、新課導(dǎo)入、課外活動(dòng)中去，在全面整合物理知識(shí)的基礎(chǔ)上，發(fā)揮物理學(xué)史的育人價(jià)值，提高高中物理課堂教學(xué)質(zhì)量。

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（作者單位：湖北省崇陽縣第一中學(xué)，湖北 崇陽 437500）