張飛鵬 黃永華

摘?要：在新的時(shí)代背景下，高中物理的教育目標(biāo)由三維目標(biāo)走向了物理學(xué)科核心素養(yǎng)，更加強(qiáng)調(diào)運(yùn)用原理和方法解釋或處理工作和生活中的實(shí)際問題，文章從物理學(xué)史引入物理課堂的必要性入手，詳細(xì)闡述了物理教學(xué)中物理學(xué)史教育對(duì)學(xué)生物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任四個(gè)方面物理學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)的積極作用，對(duì)融入物理學(xué)史進(jìn)行教學(xué)的現(xiàn)狀進(jìn)行了分析并就此給出了實(shí)施建議：引入物理學(xué)史的內(nèi)容必須真實(shí)、進(jìn)階、典型；引入物理學(xué)史的方式須形式多樣；作為學(xué)生的引導(dǎo)者，教師應(yīng)當(dāng)積極地學(xué)習(xí)、實(shí)踐，做到教師先行。物理學(xué)史作為一個(gè)豐富的教育資源庫，教師應(yīng)當(dāng)充分挖掘這些素材中蘊(yùn)含的教育價(jià)值，將物理學(xué)史充分應(yīng)用到教學(xué)實(shí)踐中，培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：物理學(xué)史；物理學(xué)科核心素養(yǎng)；實(shí)施建議

1?問題的提出

在新的時(shí)代背景下，高中物理的教育目標(biāo)由三維目標(biāo)走向了物理學(xué)科核心素養(yǎng)，主要包括物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任四個(gè)方面［1］，更加強(qiáng)調(diào)運(yùn)用原理和方法解釋或處理工作和生活中的實(shí)際問題［2］。我國高中學(xué)校教育還沒有完全從高考指揮棒的影響下脫離出來，社會(huì)、學(xué)校、家長(zhǎng)對(duì)教師的評(píng)價(jià)依舊是以升學(xué)率作為最終的衡量標(biāo)準(zhǔn)［3］。傳統(tǒng)的科學(xué)教育出發(fā)點(diǎn)忽視了對(duì)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的全面培養(yǎng)，自20世紀(jì)50年代初，原哈佛大學(xué)的校長(zhǎng)科南特大力倡導(dǎo)物理學(xué)史引入科學(xué)教育后，物理學(xué)史極為重要的教育功能早已成為共識(shí)，融入物理學(xué)史進(jìn)行教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的有效途徑。

2?融入物理學(xué)史對(duì)培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的作用

2.1?融入物理學(xué)史對(duì)培養(yǎng)學(xué)生物理觀念的作用

物理觀念是物理概念和規(guī)律等在頭腦中的提煉和升華［1］，正如愛因斯坦所說：“建立一個(gè)物理理論時(shí)，基本觀念起了最主要的作用。”隨著物理學(xué)的發(fā)展以及數(shù)學(xué)工具的引入，物理觀念已經(jīng)變得越來越高深，學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中不可避免會(huì)遇到類似“場(chǎng)”這樣難于理解的概念。在現(xiàn)代基礎(chǔ)教育科學(xué)課程背景下，直接將高頻考點(diǎn)凝聚出來的重要物理模型倒背如流以應(yīng)對(duì)考試，容易使學(xué)生失去對(duì)物理本質(zhì)的認(rèn)識(shí)。物理學(xué)史的引入對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的物理觀念有積極的作用，當(dāng)學(xué)生在遇到某些不易理解的觀念時(shí)，常常也是物理學(xué)發(fā)展史上所遇到的科學(xué)難題，借助物理學(xué)史原著中最原始的敘述，了解物理學(xué)家當(dāng)時(shí)如何攻克這個(gè)難題，物理學(xué)家們通俗易懂的描述可加深學(xué)生對(duì)此核心概念的理解，并增強(qiáng)其實(shí)際運(yùn)用的能力。

2.2?融入物理學(xué)史對(duì)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的作用

正如愛因斯坦所說：“培養(yǎng)獨(dú)立思考和獨(dú)立判斷的能力，應(yīng)當(dāng)始終放在首位，而不應(yīng)該把獲得專業(yè)知識(shí)放在首位?！蔽锢韺W(xué)就是用我們常見的模型來探討千變?nèi)f化的世界背后支配著它的規(guī)律，很多的物理規(guī)律并非直接經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，它們創(chuàng)造于理想的情況下，在數(shù)學(xué)的世界中成立，再一步一步地解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，如果能夠經(jīng)受事實(shí)的檢驗(yàn)?zāi)撬蜁簳r(shí)是正確的，否則就需要被進(jìn)一步完善甚至舍棄，可見創(chuàng)造力是物理學(xué)的發(fā)展中不可缺少的部分［4］。引入相關(guān)物理學(xué)史的內(nèi)容，可以非常形象生動(dòng)為學(xué)生展示物理學(xué)家科學(xué)成就背后的整個(gè)思維過程［5］。

以圖1中展示的萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)過程為例，有選擇性地向?qū)W生展示相關(guān)物理學(xué)發(fā)現(xiàn)完整歷程的重要節(jié)點(diǎn)，而非一些破碎的畫面或者結(jié)論，可以引導(dǎo)學(xué)生正確使用歸納法等思維方法，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新精神，這對(duì)學(xué)生未來的適應(yīng)和發(fā)展有著舉足輕重的作用。

2.3?融入物理學(xué)史對(duì)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究的作用

正如愛迪生所說：“世上一切都是謎，一個(gè)謎的答案即是另一個(gè)謎。”是否敢于并且善于提出科學(xué)問題，是懷疑精神的具體表現(xiàn)，物理學(xué)史幾乎每一個(gè)革命性的發(fā)現(xiàn)，都是始于對(duì)問題的認(rèn)識(shí)［7］。物理學(xué)家們提出萬物的本源是什么？開始了人類對(duì)于世界本質(zhì)的探索，直到如今物理學(xué)家們?nèi)耘f走在物理學(xué)統(tǒng)一的路上；牛頓提出：為什么成熟的蘋果會(huì)往下掉？讓其開始思考萬物之間引力的關(guān)系；法拉第提出：電荷之間的作用力是如何產(chǎn)生的？建立了場(chǎng)的概念，給物理學(xué)帶來了豐碩的成果；對(duì)地球在以太中運(yùn)動(dòng)的問題

以及黑體輻射問題的探究，使物理學(xué)家們開啟了相對(duì)論和量子力學(xué)的征程。如圖2所示，在教師的引導(dǎo)下，讓學(xué)生置身其中經(jīng)歷完整的科學(xué)探究過程，可以使學(xué)生更深層次地意識(shí)到物理學(xué)的發(fā)展正是在不斷的提出問題、解決問題的過程中前進(jìn)的。

2.4?融入物理學(xué)史對(duì)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的作用

高中物理課程旨在落實(shí)立德樹人的根本任務(wù)［1］。物理學(xué)史的引入對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任有積極的作用。首先是對(duì)科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識(shí)，物理學(xué)作為物理學(xué)家們認(rèn)識(shí)世界的方式，這些表達(dá)方式和思考的角度是科學(xué)家們創(chuàng)造出來的，都是動(dòng)態(tài)的并且時(shí)刻經(jīng)受著實(shí)驗(yàn)和事實(shí)的檢驗(yàn)，正如亞里士多德對(duì)力和運(yùn)動(dòng)的認(rèn)識(shí)影響了人類將近兩千年一樣，現(xiàn)如今的量子力學(xué)和相對(duì)論就是完全正確的嗎？這還需要實(shí)驗(yàn)和事實(shí)的進(jìn)一步檢驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生明白物理學(xué)的發(fā)展會(huì)不斷改變我們看待世界的眼光和方式，激發(fā)學(xué)生樹立勇攀科學(xué)高峰的信念。其次是對(duì)學(xué)生科學(xué)態(tài)度的培養(yǎng)，正是第谷幾十年如一日的天文觀測(cè)和記載，才有了開普勒提出開普勒三定律的可行性，也正是開普勒對(duì)探索真理的極大渴望以及對(duì)數(shù)據(jù)的實(shí)事求是，才使得他能夠從浩瀚無垠的數(shù)據(jù)中得出a3和T2之間的關(guān)系，這除了思維方法以及數(shù)據(jù)處理的技巧之外，還需要有對(duì)科學(xué)的執(zhí)著精神，使學(xué)生明白在勇攀科學(xué)高峰的路上注定不會(huì)一帆風(fēng)順，而樹立正確的科學(xué)態(tài)度，有利于學(xué)生在遇到困難的時(shí)候像物理學(xué)家們學(xué)習(xí)勇于接受挑戰(zhàn)，克服困難。最后是培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感，正如巴甫洛夫所說：“科學(xué)沒有國界，但科學(xué)家卻有國界?！背浞滞诰蛭锢韺W(xué)史中的中國故事，介紹中國古代燦爛的科技成就，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)中國近代科技落后的原因進(jìn)行探討，激發(fā)青年學(xué)生勇攀科學(xué)高峰的責(zé)任感和進(jìn)取心；講述老一輩科學(xué)家鄧稼先等傳奇愛國故事，啟發(fā)學(xué)生的愛國情懷；介紹中國現(xiàn)如今原子彈、人造衛(wèi)星、超導(dǎo)研究等偉大成就，激發(fā)學(xué)生的民族自豪感；講述核能發(fā)電為人類帶來了巨大的能量，同時(shí)核廢水的排放對(duì)大自然造成了極大的危害，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到物理學(xué)的發(fā)展是一把雙刃劍，為學(xué)生樹立起正確的自然觀，與自然和諧共處。

3?融入物理學(xué)史進(jìn)行教學(xué)的現(xiàn)狀及實(shí)施建議

3.1?融入物理學(xué)史進(jìn)行教學(xué)的現(xiàn)狀分析

在《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017版）2020年修訂》中，對(duì)物理學(xué)史的要求涵蓋到了高中物理的各個(gè)知識(shí)點(diǎn)板塊，不僅對(duì)教學(xué)內(nèi)容有相應(yīng)的要求，對(duì)了解伽利略研究自由落體運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)和推理方法這樣的教學(xué)方法和策略上也有相應(yīng)的體現(xiàn)。在新人教版的物理教科書中，除必修一序言部分系統(tǒng)地用物理學(xué)史介紹物理學(xué)發(fā)展的整個(gè)歷程外，還提供了大量的物理學(xué)史素材分布于各個(gè)章節(jié)中供師生使用，內(nèi)容豐富且詳略得當(dāng)，可見教育部對(duì)物理學(xué)史融入物理教學(xué)中足夠重視，但在實(shí)踐教學(xué)中物理學(xué)史的作用仍舊被極大程度地忽視，關(guān)于如何更好地將物理學(xué)史融入物理教學(xué)中，根據(jù)物理學(xué)史對(duì)培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的作用特點(diǎn)以及融入物理學(xué)史進(jìn)行教學(xué)的現(xiàn)狀，本文有以下的一些建議。

3.2?融入物理學(xué)史進(jìn)行教學(xué)的建議

3.2.1?引入物理學(xué)史的內(nèi)容必須真實(shí)、進(jìn)階、典型

作為最古老的學(xué)科之一，物理學(xué)已有幾千年的歷史，教材中的每一個(gè)物理觀念都有著源遠(yuǎn)流長(zhǎng)的故事可以講授，教師作為學(xué)生學(xué)習(xí)的引導(dǎo)者，應(yīng)將有故事性、經(jīng)過教師思維加工過的物理學(xué)史呈現(xiàn)給學(xué)生。根據(jù)某一物理觀念，以講故事的形式有選擇地講清大師們的科學(xué)思維、科學(xué)探究過程，將其中蘊(yùn)含的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任滲透到特定的歷史背景中，層層遞進(jìn)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。切忌以知識(shí)碎片的形式簡(jiǎn)單直白地說出某物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)了什么物理規(guī)律，或者用力過猛，隨意篡改、夸大牛頓等物理學(xué)家的傳奇性，隨意貶低亞里士多德等物理學(xué)家的貢獻(xiàn)。

3.2.2?引入物理學(xué)史的方式需形式多樣

物理學(xué)發(fā)展史上有足夠多耐人尋味的科學(xué)故事，但并不是所有的老師都可以只用講授法就能把故事講得非常精彩，在開展的形式上可以和PPT結(jié)合，穿插一些有趣的動(dòng)圖或者原始資料和歷史圖片，當(dāng)學(xué)生進(jìn)入一個(gè)音像齊全的歷史殿堂時(shí)，興趣盎然，更容易從感性認(rèn)識(shí)走向理性認(rèn)識(shí)；也可以以動(dòng)畫的形式呈現(xiàn)在學(xué)生的面前，凸顯故事的主人公，讓學(xué)生能夠看到科學(xué)家們之間的對(duì)話及思考過程，甚至能夠直接和學(xué)生對(duì)話，再結(jié)合當(dāng)下社會(huì)的發(fā)展，使學(xué)生產(chǎn)生更多的共鳴。在開展方式上也可以更多元一些，除了課堂教師講授，也可以讓學(xué)生通過課外閱讀并且進(jìn)行小組匯報(bào)、黑板報(bào)，以及經(jīng)過精心設(shè)計(jì)的物理學(xué)史類課后習(xí)題等形式進(jìn)行開展，更多元化地將物理學(xué)史的內(nèi)容呈現(xiàn)在學(xué)生面前。

3.2.3?教師先行

作為學(xué)生的引導(dǎo)者，教師只有學(xué)習(xí)和接受了新的教育思想和教育理念，才有可能實(shí)施新的課程，所以教師應(yīng)當(dāng)樹立終身學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)觀和教育觀，積極主動(dòng)參加MOOC等線上課程，以及學(xué)校組織的各種教育研討活動(dòng)，將學(xué)習(xí)到的先進(jìn)教育理念在課堂上逐步實(shí)施，并和一線教師不斷探討實(shí)施效果做出改進(jìn)，共同進(jìn)步。

結(jié)語

綜上所述，物理學(xué)史作為一個(gè)豐富的教育資源庫，教師可以充分挖掘這些素材中蘊(yùn)含的教育價(jià)值，將物理學(xué)史充分應(yīng)用到教學(xué)實(shí)踐中，培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)。

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作者簡(jiǎn)介：張飛鵬（1995—?），男，漢族，云南瀘西人，在讀研究生，研究方向：中學(xué)物理學(xué)科教學(xué)。

*通訊作者：黃永華（1976—?），男，云南昆明人，碩士，云南師范大學(xué)附屬中學(xué)高級(jí)教師，研究方向：高中物理教學(xué)。