應(yīng) 俊

(寧波市鎮(zhèn)海中學(xué) 浙江 寧波 315200)

科學(xué)態(tài)度與責(zé)任作為物理核心素養(yǎng)的四大維度之一，承擔(dān)培養(yǎng)品格、態(tài)度、責(zé)任感的重要使命.“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”是指在認(rèn)識科學(xué)本質(zhì)，認(rèn)識科學(xué)·技術(shù)·社會·環(huán)境關(guān)系的基礎(chǔ)上，逐漸形成的探索自然的內(nèi)在動力，嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真、實(shí)事求是和持之以恒的科學(xué)態(tài)度，以及遵守道德規(guī)范，保護(hù)環(huán)境并推動可持續(xù)發(fā)展的責(zé)任感.“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”主要包括科學(xué)本質(zhì)、科學(xué)態(tài)度、社會責(zé)任等要素[1].物理學(xué)史記載著人類認(rèn)識自然、改造自然的生動畫卷，充滿豐富的物理學(xué)思想與方法，飽含著物理學(xué)家的高尚情操和精神品質(zhì)，因此物理課堂要挖掘其獨(dú)特的育人功能價值，幫助學(xué)生形成正確的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任感.但在實(shí)際物理學(xué)史教學(xué)中存在著教學(xué)目標(biāo)模糊、教學(xué)內(nèi)容缺失、教學(xué)方式單一、教學(xué)效果不佳等問題[2]，忽視學(xué)生情感品格上的培養(yǎng)，所以利用物理學(xué)史培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度與責(zé)任實(shí)踐探索有著重要意義.

下面筆者從5個方面闡述利用物理學(xué)史培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的教學(xué)途徑和策略，以人教版選修3-5“粒子的波動性”為例說明.

1 審視過程提高科學(xué)認(rèn)識

審視物理發(fā)展的歷程，里面包含很多的認(rèn)識論和方法論，要鼓勵學(xué)生在已有經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，多方位、多角度思考所遇到的問題，綜合運(yùn)用自然科學(xué)以及人文社會科學(xué)領(lǐng)域的知識，分析影響問題解決的多種因素，提出解決問題的方案.為了更好地培養(yǎng)學(xué)生地科學(xué)素養(yǎng)，要求教師以科學(xué)的方法去融合與連結(jié)學(xué)科之間的知識、原理和方法，分析物理事件對自己、對他人、對集體的影響，分析于國、于科技、于歷史、于社會的意義，深入了解變化的因素和影響，提高科學(xué)認(rèn)識[2].以“粒子的波動性”的引入為例說明，如表1所示.

表1 “粒子的波動性”教學(xué)設(shè)計(jì)

2 揭示因果追溯科學(xué)本質(zhì)

全面地認(rèn)識和看待物理發(fā)展，需要揭示科學(xué)家當(dāng)時所處時代的歷史背景和條件限制，揭示因果關(guān)系，追溯科學(xué)本質(zhì).探求因果關(guān)系和本質(zhì)因素，需要具有發(fā)展聯(lián)系的眼光，既要看到物理事件發(fā)生的原因，又要推出物理事件產(chǎn)生的結(jié)果；需要具有全面辯證的思維，既要看到客觀因素和主觀原因，又要看到積極意義和消極影響.根據(jù)科學(xué)家當(dāng)時的背景和條件出發(fā)，能讓學(xué)生在利弊比較中明白物理發(fā)展的偶然與必然，揭示事物發(fā)生發(fā)展的本質(zhì).揭示因果關(guān)系追溯科學(xué)本質(zhì)具體通過3個途徑加以分析：追根溯源，由果溯因；以因推果，分析利弊；反面假設(shè)，推導(dǎo)結(jié)果.接下來以“粒子的波動性”中德布羅意提出實(shí)物粒子波粒二象性從“追根溯源，由果溯因”角度分析個人成長背景.

教學(xué)案例：回顧德布羅意的成長歷程.他從小就酷愛讀書，中學(xué)時代顯示出文學(xué)才華，18歲開始在巴黎索邦大學(xué)學(xué)習(xí)歷史，他善于用歷史的觀點(diǎn)和對比的方法分析問題，1910年獲文學(xué)學(xué)士學(xué)位.1911年，他聽到作為第一屆索爾維物理討論會秘書的莫里斯談到關(guān)于光、輻射、量子性質(zhì)等問題的討論后，激起了對物理學(xué)的強(qiáng)烈興趣，轉(zhuǎn)向研究理論物理學(xué).從哥哥那里他了解到普朗克和愛因斯坦關(guān)于量子方面的工作，進(jìn)一步引起對物理學(xué)的極大興趣.經(jīng)過一番思想斗爭之后，德布羅意放棄了研究法國歷史的計(jì)劃，選擇了物理學(xué)的研究道路.1924年，獲巴黎大學(xué)物理學(xué)博士學(xué)位，在博士論文中提出了“物質(zhì)波”概念.

問題：在德布羅意的成長中，哪些經(jīng)歷和因素對他提出物質(zhì)波的概念起到了積極的影響？

設(shè)計(jì)意圖：揭示德布羅意的學(xué)習(xí)經(jīng)歷，講述學(xué)習(xí)知識面廣、學(xué)習(xí)興趣愛好等方面的重要性，說明個人形成完善的認(rèn)識論和方法論起到積極的影響，這些都為他能提出物質(zhì)波的想法奠定基礎(chǔ)，揭示物理歷史發(fā)展的必然性和偶然性，同時也對學(xué)生形成良好的學(xué)習(xí)觀起到積極影響.

3 模擬探究塑造科學(xué)態(tài)度

波恩提出好的科學(xué)課程應(yīng)該有科學(xué)史的滲透，并讓學(xué)生感受和了解科學(xué)研究中的細(xì)節(jié).物理學(xué)史集中體現(xiàn)人類如何與自然斗爭并逐步了解物理世界的現(xiàn)象、結(jié)構(gòu)、特征、規(guī)律和實(shí)質(zhì)的過程,它蘊(yùn)含了物理學(xué)家的認(rèn)識論、方法論和智慧的結(jié)晶，有必要將科學(xué)家的部分或者處理過的探究過程讓學(xué)生體驗(yàn)，幫助學(xué)生塑造良好的科學(xué)態(tài)度.將物理學(xué)史的探究融入物理課堂不是簡單的史料穿插，不能簡單地向?qū)W生傳輸物理發(fā)展的歷程，而是要求在備課的時候進(jìn)一步查閱資料，對歷史中的科學(xué)家做細(xì)致分析，深入挖掘科學(xué)家在從事科學(xué)研究過程中所體現(xiàn)出的研究方法、研究思路等多方面的內(nèi)容，挖掘自然科學(xué)的探索所需要的勇于創(chuàng)新、堅(jiān)持真理、堅(jiān)韌不拔的科學(xué)精神和科學(xué)態(tài)度[3].在物理教學(xué)中強(qiáng)調(diào)學(xué)生站在當(dāng)時科學(xué)家的角度開展科學(xué)探究，注重科學(xué)方法的養(yǎng)成，有計(jì)劃地去設(shè)計(jì)，有步驟地去實(shí)施，并在探究后能夠做好討論交流.下面引導(dǎo)學(xué)生參與部分的物質(zhì)波的探究為例，如表2所示.

表2 “物質(zhì)波”教學(xué)設(shè)計(jì)

續(xù)表2

4 創(chuàng)設(shè)情境重視情感體驗(yàn)

通過創(chuàng)設(shè)特定的物理學(xué)史情境，模擬歷史片斷，讓歷史人物和歷史事件穿越時空，感性地走進(jìn)學(xué)生的視野、走進(jìn)學(xué)生的心靈，引導(dǎo)學(xué)生參與情感體驗(yàn).我們“虛擬”的歷史情景，無法完全還原它的真實(shí)面目，只能憑借想象和理解去“再現(xiàn)”歷史，必須依據(jù)前人遺留下來的真實(shí)的歷史材料為背景來創(chuàng)設(shè)情境.依托情境問題，借助自身經(jīng)驗(yàn)、判斷，形成許多真實(shí)、鮮活的課堂互動，在身臨其境的學(xué)習(xí)情境中，讓學(xué)生了解、評判、思考，豐富自己對物理歷史的認(rèn)識和對現(xiàn)實(shí)的思考，有效避免了傳統(tǒng)教學(xué)中學(xué)生念書本的雷區(qū)，有效激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，鞏固了知識的同時又獲得情感體驗(yàn)的機(jī)會，取得不錯的教學(xué)效果.

下面以亞歷山大·多維葉和G·P·湯姆孫對待驗(yàn)證物質(zhì)波實(shí)驗(yàn)存在的不同態(tài)度創(chuàng)設(shè)的情境為例，如表3所示.

表3 歷史上對待驗(yàn)證物質(zhì)波實(shí)驗(yàn)的不同態(tài)度

5 品味鑒賞陶冶道德情操

在物理教材中，有許多物理學(xué)史有關(guān)的《科學(xué)漫步》《科學(xué)足跡》和《科學(xué)史料》，在這些材料中介紹了很多物理學(xué)中重大發(fā)現(xiàn)過程和科學(xué)家的科學(xué)生涯,通過教學(xué)內(nèi)容組織與設(shè)計(jì)，讓學(xué)生參與分析、鑒賞、品味、陶冶和熏陶，讓學(xué)生品味科學(xué)探索的卓越品質(zhì)和精神，讓學(xué)生熏陶科學(xué)家的優(yōu)秀品格和情操，讓學(xué)生感受物理內(nèi)在的美學(xué)特征和魅力，有利于學(xué)生價值觀、科學(xué)態(tài)度和社會責(zé)任感的形成.例如物理的美表現(xiàn)為物理具有形式簡潔、對稱、和諧等類似藝術(shù)品的美學(xué)特征,物理學(xué)力求用簡單的方程或定律去概括自然規(guī)律，但其中內(nèi)涵卻是豐富而深刻的.許多著名的物理學(xué)家都有感知美的奇異本領(lǐng)，美學(xué)思想在許多物理學(xué)家創(chuàng)立與評價物理學(xué)理論時起著重大的啟發(fā)與指導(dǎo)作用，成為科學(xué)家們獻(xiàn)身科學(xué)、潛心研究的直接動力之一.所以我們應(yīng)該適當(dāng)?shù)叵驅(qū)W生滲透物理學(xué)中包含的美學(xué)，體會其中的奧妙.下面以朗之萬和卡爾·烏辛感受物質(zhì)波中的鑒賞物理的美為例，如表4所示.

表4 感受物質(zhì)波的美

總而言之，物理學(xué)史是我們物理教學(xué)內(nèi)容的重要補(bǔ)充，有效地利用物理學(xué)史的資源有利于激發(fā)學(xué)生的興趣和潛能，培養(yǎng)學(xué)生的良好品質(zhì)和精神，幫助學(xué)生樹立崇高的社會責(zé)任感和道德情懷[4]，有利于培養(yǎng)學(xué)生良好的科學(xué)態(tài)度和責(zé)任感，應(yīng)該加以重視和落實(shí).