摘" 要:本文探討了《論衡》中有關力、熱、電磁、光和聲等方面的中學物理教學資源,并以這些課程資源為例,論述課程資源在中學物理教學新課引入、新課講授、知識鞏固和課后習題四個環(huán)節(jié)中的應用。通過利用傳統(tǒng)文化中的中學物理課程資源進行教學,教師能夠在柯詩婷 郭慶 戴耀東 喬翠蘭激發(fā)學生學習興趣、幫助學生建構知識的同時,增強學生的文化自信。
關鍵詞:課程資源;傳統(tǒng)文化;課堂教學
通訊作者:張佳蕊(2000—" ),女,在讀碩士研究生,主要研究方向為中學物理教學。
1" 引言
中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化是我國巨大的文明寶庫,2022年9月開始實施的《義務教育物理課程標準(2022年版)》強調了中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化教育在所有學科學習中的重要作用,要求教師發(fā)掘并運用優(yōu)秀傳統(tǒng)文化資源進行教學。[1]中國古代的科技發(fā)展一直走在世界前沿,古代的物理學發(fā)展也有著許多輝煌的成就。對于正在不斷開發(fā)各類中學物理課程資源的教育工作者來說,傳統(tǒng)文化是一個巨大的寶藏,要接觸到這個寶藏,就需要以流傳至今的古籍、器物等作為媒介。
《論衡》由東漢王充所著,是一部批判封建迷信的無神論著作?!墩摵狻贩穸水敃r社會對許多自然現象的神學解釋,給出了科學的論述。若加以合理開發(fā)和利用,該書可以在物理教學中起到良好效果,是值得挖掘的經典古籍。
2" 《論衡》中的物理教學資源
本文共列舉了《論衡》一書中19處可供中學物理課程使用的資源,涉及力、熱、電磁、光、聲等方面。
2.1" 力學資源
《論衡》中記載了許多關于力學方面的觀察和研究。其中《效力篇》中就有關于力的相互作用的
描述,指出力氣再大的人也不能舉起自己。從中學物理知識的角度來看,是因為力的作用是相互的,施力物體和受力物體必須同時存在?!稜盍羝分杏小扒覉A物投之于地,東西南北,無之不可。策杖叩動,才微輒?!保?],描述了如果將球形的物體丟到地上,它能朝各個方向滾動,只有去碰動它才可能讓其短暫停留。從此處記載可以看出,王充已經初步意識到力是改變物體運動狀態(tài)的原因。同出自《狀留篇》中的“針錐所穿,無不暢達。使針錐末方,穿物無一分之深矣”[3]講述了關于壓力的作用效果,也就是壓強的描述,這句話的意思是用針或者錐子這類尖銳的東西去穿刺物體,很容易穿過,但是將針或者錐子的頂端磨平,再用同樣的方法去穿刺物體,就很難達到相同效果了。在物理學中,這是因為在大小相同的力的作用下,接觸面積小的壓力作用效果明顯,而受力面積大的壓力作用效果不明顯。《狀留篇》中對慣性的相關現象也多有觀察,例如激流中的小石頭會被水沖走而大石頭不會,是因為大石頭比小石頭重,由這個現象可以得出物體的慣性大小由物體的質量決定。同樣與慣性有關的現象還有“是故車行于陸,船行于溝,其滿而重者行遲,空而輕者行疾”[4],此句所示的現象涉及物體質量是影響摩擦力大小的因素這一物理原理?!墩摵狻分羞€有一些運動學方面的記載,例如《說日篇》中王充就已經提出了運動快慢的概念,文中提及太陽日夜各走一千里的速度和麒麟白天走一千里的速度是一樣的;還寫到船在水上行走,近看覺得快,遠看覺得慢,其實速度是相同的,只是視線的遠近不同。
2.2" 熱學資源
《論衡》中關于熱學部分的講述主要涉及三個方面:一是物態(tài)變化;二是熱傳遞;三是熱脹冷縮?!墩f日篇》中有關于云、霧、雨、露、霜、雪的表述:“云霧,雨之征也,夏則為露,冬則為霜,溫則為雨,寒則為雪。雨露凍凝者,皆由地發(fā),不從天降也。”[5]另外《感虛篇》中有寫到“寒不累時則霜不降,溫不兼日則冰不釋”[6],意思是霜降是一段時間寒冷的積累,而冰雪消融也是一段時間溫暖的積累。這兩處記載是對各種物態(tài)變化現象及其發(fā)生條件的觀察。《論衡》中對熱傳遞的條件和效率的概述有《寒溫篇》中的“夫近水則寒,近火則溫”[7],意思是靠近水會讓人感到寒冷,而靠近火會讓人感到溫暖。以及《感虛篇》中“倚一尺冰置庖廚中,終夜不能寒也”[8],這句話的意思是在廚房里放一塊冰,一整晚也不能使廚房涼起來。
2.3" 電磁學資源
《是應篇》中有對磁石和雷電現象的描述。在書中,作者對司南,也就是古代指南針進行了介紹——“司南之杓,投之于地,其柢指南”[9];《龍?zhí)撈分袑纂姾螘r產生作出了解釋,是“云雨至則雷電擊”[10];《亂龍篇》中的“頓牟掇芥,磁石引針”[11]是對摩擦起電和吸鐵石的記載(頓牟指的是琥珀),這句話是指琥珀摩擦后可以吸引輕小物體,而磁石可以吸住鐵針。
2.4" 光學和聲學資源
在《率性篇》中,有關于凸透鏡取火的最早記錄:“消煉五石,鑄以為器,磨礪生光,仰以向日,則火來至”[12],這是《論衡》中關于光學內容的記載。同時王充在《論衡》中還涉及聲音的產生與傳播,《論死篇》中揭示了人如何發(fā)出不同的聲音:“氣括口喉之中,動搖其舌,張歙其口”[13],意思是人發(fā)聲是將氣吸入口和喉嚨中,通過改變舌頭和嘴巴的狀態(tài)來改變氣流在口中的狀態(tài)從而發(fā)出不同的聲音。在《變虛篇》中,作者用與視線范圍類比的方法,揭示了聲音的響度隨距離增加減小的現象。
3" 《論衡》中的物理資源應用
開發(fā)各類中學物理課程資源的最終目的是將其有效地運用到教學中,《論衡》中的中學物理課程資源應該經過適當整理加工后有機地融入物理教學的各個環(huán)節(jié)中。下文從物理課堂的新課引入、新課講授、知識鞏固、課后習題四個方面,以《論衡》中的中學物理課程資源為例,就物理課堂中如何利用這些資源提出一些想法。
3.1" 在新課引入中的應用
新課引入作為一堂課的開始,往往要吸引學生的注意力,激發(fā)學生的學習興趣和學習熱情,引導他們進入物理知識學習的情境中?!墩摵狻分械睦佣际仲N近生活,從現象出發(fā),生動形象,又具有科學的探究性,很適合在新課引入中呈現,引導學生進入物理情境。[14]
案例一" 教師可以將《論衡》用于人教版初中物理八年級上冊第五章第1節(jié)“透鏡”的引入部分。以火的使用是人類生存的必要條件為情境,引導學生思考可行的取火方式有哪些,學生可能回答“鉆木取火”“放大鏡生火”等取火方式,教師引出《論衡·率性篇》中相關記載:“消煉五石,鑄以為器,磨礪生光,仰以向日,則火來至?!币馑际侨刍迨?,鑄成鏡狀,并且研磨光滑,上仰對向太陽,不一會兒火就來了。這也就是學生所說的“放大鏡取火”的最早記錄,也就是運用透鏡來取火的實例,從而帶領學生走入《透鏡》一節(jié)的學習,一同探究透鏡取火的原理。
設計意圖:從古籍《論衡》中記載的有關透鏡的現象出發(fā),教師將其與生活中放大鏡取火現象相聯系,激發(fā)學生對透鏡的興趣和學習熱情,從古人對生活的探索中培養(yǎng)學生的探索精神。同時,由于《論衡》中對透鏡取火的記載是世界上已知最早的,教師帶領學生學習相關知識還可以加強學生的文化自信。
3.2" 在新課講授中的應用
在學習重難點時,有學生會遇到很多難以理解的地方。教師可以通過對生活現象的分析解釋幫助學生更加直觀地解決問題?!墩摵狻分杏泻芏嗯c生活相關的示例和解釋,教師可以將其利用起來。
案例二" 教師在人教版初中物理八年級下冊第七章第1節(jié)“力”的教學中講授“力的作用是相互的”知識點時,可以引用《論衡·效力篇》中“古之多力者,身能負荷千鈞,手能決角伸鉤,使之自舉,不能離地?!保?5]大概意思是有的人力氣很大,可以舉起很重的東西,但是如果要他來舉起自己,卻不能使自己離地。請學生試試究竟能不能在不借助其他物體的情況下舉起自身,從實踐中思考“自舉不能離地”的原因,認識力不能脫離物體存在,且施力物體和受力物體是同時存在的,進而理解力的作用是相互的。
設計意圖:利用古文記載讓學生關注到平時被忽略的生活現象,激發(fā)他們的求知欲;并從對生活現象的分析中理解知識點,突破抽象的知識難點;貫徹物理源于生活的科學思想。
3.3" 在知識鞏固中的應用
學生對物理知識的掌握不是教師進行一次新課教學就能實現的。新知學習過后的鞏固環(huán)節(jié)必不可少。教師可以給出《論衡》中的相關描述,要求學生利用所學知識進行解釋,這是一種很好的知識鞏固的方法。
案例三" 在人教版初中物理八年級上冊第三章“物態(tài)變化”的學習之后,教師可以利用王充在《論衡·說日篇》中對于云、霧、雨、露、霜、雪的描述來幫助學生鞏固六種物態(tài)變化的學習。《論衡·說日篇》中記載:“云霧,雨之征也,夏則為露,冬則為霜,溫則為雨,寒則為雪。雨露凍凝者,皆由地發(fā),不從天降也?!痹诋敃r,王充已經能脫離神學的說法,科學地解釋了水循環(huán)的大概過程。在學習完物態(tài)變化之后,教師可以請學生利用所學知識描述自然界的水循環(huán)及其發(fā)生的條件。教師在描述水循環(huán)的同時引導學生認識到水資源浪費的不可逆性,促使學生在生活中養(yǎng)成保護水資源的習慣。
設計意圖:教師可以從古文記載的真實情境出發(fā),幫助學生鞏固知識、提升解決實際問題的綜合能力,同時對學生進行反對迷信和保護環(huán)境的思政教育。[16]
3.4" 在課后習題中的應用
物理的學習過程需要講練結合,在課堂學習之后,學生還需要經過一定量的練習才能達到更好的學習效果?!墩摵狻分惖墓偶信c物理知識相關的句子可以作為問題情境和題干提出。
案例四" 《論衡·狀留篇》中有“針錐所穿,無不暢達”的說法,意思是用針和錐子去扎物體很容易穿過去,是因為在壓力大小相同的情況下,針和錐子的施力面積小,所以它們的壓力作用效果更明顯?!笆贯樺F末方,穿物無一分之深矣”,將針和錐子的末端磨平,用同樣的力去扎同樣的物體就不能穿過了,這是通過改變接觸面積來改變壓力的作用效果。
設計意圖:幫助學生鞏固壓力作用效果的影響因素知識點,鼓勵他們發(fā)現生活中的物理現象,并促使學生將物理知識運用于實踐。
4" 結語
王充在《論衡》中記載的不僅是物理觀念,還蘊含著物理思想。利用古籍作為物理教學資源,教師在傳授知識的同時也可以傳授思想,讓學生看到先輩們對科學的探索和取得的成就,增強文化自信。與此同時,教師也要讓學生看到中國古代物理在理論方面的局限性。中國古代的物理研究大多數僅停留在對現象的觀察和描述上,沒有達到總結規(guī)律的程度。所以在利用古籍作為教育資源時,教師既要向學生傳達中國古代科學發(fā)展的優(yōu)越之處,激發(fā)學生的民族自豪感以及向先輩們學習的情感,也要帶領學生辯證地看到中國古代物理的不足之處。教師應告知學生,我們既要繼承古人的科學研究精神,又要發(fā)展這樣的精神。
參考文獻
[1]中華人民共和國教育部.義務教育物理課程標準(2022年版)[M].北京:北京師范大學出版社,2022:前言2.
[2][3][4][5][6][7][8][9][10][11][12][13][15](東漢)王充.論衡[M].長沙: 岳麓書社,2015:176,175,177,146,64,178,64,219,79,198,21,257,164.
[14]段宜君,劉碧蕊.物理學科核心素養(yǎng)視角下的中國物理學史教學策略探究[J].物理通報,2022(12):128-132,137.
[16]張琨,賈永超,陳超然.高中物理課程思政資源開發(fā)的原則與途徑[J].物理教學探討,2022,40(10):6-9,14.