淺談高中物理教學(xué)中物理學(xué)史教育

(江蘇省南京市溧水區(qū)第三高級中學(xué)，江蘇 南京 211200)

物理學(xué)史研究物理學(xué)概念和規(guī)律等醞釀、產(chǎn)生和發(fā)展的過程，體現(xiàn)了物理學(xué)家們不畏艱辛、堅持真理的精神，同時包含了物理學(xué)家們在研究中所采用的物理思想方法等.物理學(xué)史是整個人類科學(xué)文明的一部分，蘊藏著豐富的教育資源，應(yīng)該是物理教學(xué)的重要內(nèi)容.

1 物理學(xué)史在高中物理教學(xué)中的作用

1.1 有助于學(xué)生理解物理概念及規(guī)律的形成過程

很多物理教育家都主張讓學(xué)生“經(jīng)歷類似物理學(xué)家的思維過程”.學(xué)生通過物理學(xué)史的學(xué)習(xí)，知道了物理學(xué)家面對研究的對象，做過些什么實驗，依據(jù)什么樣的實驗事實進行概括，逐步提出新概念，從而抓住了對象中哪些本質(zhì)的屬性.那么，學(xué)生在學(xué)習(xí)中也就像物理學(xué)家一樣進行思維，可幫助他們更好的形成概念，掌握規(guī)律.

1.2 幫助學(xué)生學(xué)習(xí)物理的科學(xué)方法

物理學(xué)史再現(xiàn)了物理學(xué)家們面對自然世界的困惑問題時，實現(xiàn)觀念轉(zhuǎn)變、方法更新的過程.在中學(xué)物理內(nèi)容中，一些概念是使用比值法定義的，像密度、速度、壓強、電流強度、電場強度等；一些規(guī)律是用控制變量法來研究的，像牛頓第二定律、歐姆定律等.借助物理學(xué)史實，介紹物理學(xué)家們在研究問題時，是怎樣定義某個物理量，怎樣設(shè)計實驗證明自己的假設(shè)，學(xué)生會更深刻地體會到：比值定義法和控制變量法雖然同屬比較方法，但它們有不同的內(nèi)涵.

1.3 增強學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣和探究欲望

興趣是最好的老師.在課堂上，若能充分激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣和探究欲望，可以使教學(xué)效果顯著提高.教師可以通過講述一些物理學(xué)家的故事和做一些與課堂教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的經(jīng)典物理實驗，這可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣和探究欲望.比如富蘭克林發(fā)現(xiàn)“天電”和“地電”是同一種電.牛頓通過對蘋果落地現(xiàn)象的觀察和思索，發(fā)現(xiàn)了萬有引力.伽利略通過觀察研究吊燈的擺動發(fā)現(xiàn)了單擺的等時性等等.這些故事都能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣和增強他們的探究欲望.

1.4 在實現(xiàn)情感態(tài)度價值觀課程目標上有獨特功能

科學(xué)教育不僅要讓學(xué)生掌握牢固的基礎(chǔ)知識與基本技能，發(fā)展學(xué)生的思維能力，更要全方位關(guān)注科學(xué)對人的好奇心、求知欲、創(chuàng)造力、質(zhì)疑精神、人生觀等多方面的影響.因此，在物理教育中必須充分發(fā)揮物理學(xué)史的教育功能，進一步培養(yǎng)學(xué)生的人文價值觀，真正做到教書育人.

1.4.1 能增強學(xué)生學(xué)好物理的信心，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力

通過物理學(xué)史的學(xué)習(xí)，可以使學(xué)生全面地理解物理學(xué)的研究方法，增強學(xué)好物理的信心，使他們在繼承優(yōu)良傳統(tǒng)的基礎(chǔ)上進行超越.不迷信權(quán)威，獨立思考和獨立判斷，從而成就偉大的發(fā)現(xiàn).比如，原子物理學(xué)的發(fā)展史上，查德威克在約里奧·居里夫婦等的實驗基礎(chǔ)上，敢于破除傳統(tǒng)思想的束縛，打破常規(guī)，大膽創(chuàng)新，最終發(fā)現(xiàn)了中子.而約里奧·居里夫婦等雖然做了深入的實驗研究，由于沒有觀念上的準備而做出正確的解釋，與中子的發(fā)現(xiàn)失之交臂.

1.4.2 培養(yǎng)學(xué)生實事求是的作風(fēng)和嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度

物理學(xué)家們把畢生精力奉獻給科學(xué)研究事業(yè)的故事，有助于學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)家勤奮嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度.如：居里夫婦歷盡艱難，從幾噸瀝青礦渣石中提煉出0.1克鐳鹽，在1902年發(fā)現(xiàn)了鐳.這個事例可教育學(xué)生，科學(xué)工作乃至其他工作都需要嚴謹求實的科學(xué)態(tài)度和任勞任怨的科學(xué)作風(fēng).

1.4.3 培養(yǎng)學(xué)生的愛國情懷，增強民族自豪感

我國在科學(xué)的研究上曾譜寫過光輝燦爛的篇章.教學(xué)中結(jié)合教材內(nèi)容，介紹我國古代文化和在物理學(xué)方面對世界的杰出貢獻，可激發(fā)學(xué)生的民族自豪感和自尊心，使他們能把目前的學(xué)習(xí)與民族的偉大復(fù)興聯(lián)系起來.例如，在古代科學(xué)著作方面，《墨經(jīng)》中就專門對光學(xué)、力學(xué)現(xiàn)象進行了論述，沈括的《夢溪筆談》中就有磁現(xiàn)象的論述；而在實用技術(shù)方面，指南針、地動儀、渾天儀、石拱橋、火箭等，都是我國最早發(fā)明的.對于現(xiàn)代的物理學(xué)發(fā)展方面，可以介紹吳有訓(xùn)、錢三強、王淦昌等著名物理學(xué)家所取得的成就以及我國近幾十年來在核工業(yè)和航天事業(yè)方面的飛速發(fā)展.

2 物理學(xué)史融入高中物理教學(xué)的原則

2.1 教育性原則

物理學(xué)史融入物理教學(xué)，為的是讓學(xué)生理解科學(xué)本質(zhì)、科學(xué)精神并掌握科學(xué)方法.但是不能把物理教學(xué)變成物理學(xué)史教學(xué)，應(yīng)把兩者巧妙地結(jié)合起來，根據(jù)物理教學(xué)的進度，合理安排物理學(xué)史的內(nèi)容.

2.2 客觀性原則

物理學(xué)史是物理發(fā)展的歷史，在把物理史料融入物理教學(xué)的過程中，應(yīng)真實地把物理背景及發(fā)展告訴學(xué)生，而不能為了獵奇或一味調(diào)動學(xué)生的口味而捏造或篡改歷史情節(jié).遇到模棱兩可的問題，一定要多找文獻資料來查閱，把事實展現(xiàn)給學(xué)生.

2.3 靈活性原則

把物理學(xué)史引入物理教學(xué)的目的是為了改善高中物理教育，實現(xiàn)科學(xué)教育的目標.因此無論是學(xué)史內(nèi)容，還是引入學(xué)史的時機，以及引入學(xué)史的方法，都要靈活進行.

3 物理學(xué)史融入高中物理教學(xué)的策略

3.1 借用物理學(xué)史引入新課，激發(fā)學(xué)生興趣

物理學(xué)史導(dǎo)入新課，可以很快地把學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性調(diào)動起來，吸引學(xué)生的注意力.比如，在講自由落體這節(jié)課時，可以這樣引入新課：教師問，落體運動有什么規(guī)律？學(xué)生大都回答：重的物體落的快，輕的物體落的慢.教師說，兩千多年前，古希臘的學(xué)者亞里士多德也是這樣認為的.這時問：“大家聽說過意大利的比薩斜塔嗎？”然后敘述有資料顯示，素有“近代科學(xué)之父”之稱的伽利略曾于1591年在斜塔上邊做了一次落體實驗，以無可辯駁的實驗“事實”否定了亞里士多德的落體理論，后來有不少人把斜塔落體實驗稱作是“歷史上最杰出的成就”.然而，伽利略真的做過斜塔實驗嗎？1949年英國歷史學(xué)家巴特菲爾德對此持否定看法.于是，科學(xué)界為澄清事實，展開了一場曠日持久的爭論，有人干脆把它稱之為“科學(xué)史上九十九迷”中的第一迷.這樣引入一個物理學(xué)史上的爭議，吸引了學(xué)生的注意，給他們造成懸念，激發(fā)起他們的興趣，使學(xué)生整節(jié)課都在專心聽講、積極思考，他們希望能從中得到正確答案，教學(xué)效果良好.

3.2 新授課中間穿插史料，幫助學(xué)生理解物理知識

在講授新的物理知識時，若能及時穿插歷史案例，不僅可以使學(xué)生進一步加深對知識的理解，而且可以使學(xué)生的心靈受到多方面的啟迪.比如，在講電磁感應(yīng)現(xiàn)象時，為了使學(xué)生對磁生電的暫態(tài)性有深刻的理解，可以穿插科拉頓的實驗研究.科拉頓根據(jù)電流磁效應(yīng)的穩(wěn)態(tài)特性，得出其逆過程也應(yīng)是穩(wěn)態(tài)的.他為了防止電流表內(nèi)磁鐵的影響，將演示電路中的線圈放到教室的隔壁，而將檢測電流的裝置放到教室，他在隔壁將磁鐵插入線圈后再到教室看是否產(chǎn)生了電流，結(jié)果他什么也沒看到.由于科拉頓錯誤地認為這一現(xiàn)象是穩(wěn)態(tài)的，結(jié)果使他失去了發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)的機會.講完這個案例后，教師再配合實驗，就可以使學(xué)生牢固地掌握電磁感應(yīng)現(xiàn)象的暫態(tài)性質(zhì).

3.3 在新課教學(xué)后補充物理學(xué)史，使學(xué)生受到啟發(fā)

新課小結(jié)時，如果教師能從歷史的角度進行分析，不僅可以起到復(fù)習(xí)的作用，還可以收到其他多方面的功效.如在氣體的等溫變化規(guī)律講完以后，補充介紹玻意耳對氣體性質(zhì)研究的過程.學(xué)生能從中得到啟示：首先，實驗是物理學(xué)科的基礎(chǔ).離開實驗，物理學(xué)就失去了根基.其次，要正確對待別人的批評.可以說，若不是玻意耳正確對待萊納斯的批評，就不會得到以他的名字命名的規(guī)律.第三，實驗要有理論的指導(dǎo)，同時對實驗數(shù)據(jù)要進行認真地歸納和總結(jié)，不能只停留在零散的數(shù)據(jù)積累上.

3.4 利用身邊資源，豐富物理學(xué)史內(nèi)容

教材中雖然有不少物理學(xué)史方面的內(nèi)容，但是對學(xué)生來說，想要全面系統(tǒng)的了解物理知識的發(fā)展歷史的資源還是太少.教師可以針對這一情況，利用課外活動時間，引導(dǎo)學(xué)生利用身邊的資源了解物理，比如學(xué)校圖書館、網(wǎng)絡(luò)等途徑；另外還可以組織物理學(xué)史知識競賽等，引導(dǎo)學(xué)生積極主動地參與，既能開闊學(xué)生的視野，也能調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)物理的積極性.

正確合理地利用物理學(xué)史，真正發(fā)揮它的作用，這需要教師熟悉教學(xué)內(nèi)容涉及到的物理學(xué)史的內(nèi)容，還需要對教學(xué)過程進行合理的設(shè)計，根據(jù)學(xué)生的實際情況做出取舍.如何把物理學(xué)史融入到高中物理教學(xué)中，發(fā)揮它的最大作用，這是一項長期而艱巨的任務(wù)，需要我們物理教師在教學(xué)實踐中不斷去探索、創(chuàng)新、總結(jié)，找出更有效的方式和方法.