陳小雪 謝名春

摘 要：物理學(xué)史是物理學(xué)的認(rèn)識(shí)史，具有重要的教學(xué)地位。它不僅具有科學(xué)價(jià)值及人文價(jià)值，更為物理教學(xué)提供了重要的素材。教學(xué)中的重難點(diǎn)常常是物理史上的關(guān)鍵突破或科學(xué)難題，因此，利用物理學(xué)史突破教學(xué)重難點(diǎn)具有必要性及可行性。

關(guān)鍵詞：物理學(xué)史；重難點(diǎn)；教學(xué)

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-6148（2016）8-0056-2

物理學(xué)史是研究物理學(xué)發(fā)生、發(fā)展的認(rèn)識(shí)史。利用物理學(xué)史改進(jìn)傳統(tǒng)物理教學(xué)已經(jīng)成為國(guó)際上物理教學(xué)改革的潮流之一。越來(lái)越多的學(xué)者發(fā)現(xiàn)物理學(xué)史獨(dú)特的教育價(jià)值，一些教師也加入了研究物理學(xué)史的行列。

1 物理學(xué)史的研究現(xiàn)狀

通過(guò)閱讀近些年關(guān)于物理學(xué)史的研究發(fā)現(xiàn)，針對(duì)物理學(xué)史的研究多數(shù)是挖掘物理學(xué)史對(duì)“情感、態(tài)度與價(jià)值觀”的影響，即關(guān)注物理學(xué)史的人文價(jià)值。而教師將物理學(xué)史引入課堂教學(xué)則更多的是用以活躍課堂氛圍，增強(qiáng)教學(xué)的趣味性。

2 物理學(xué)史突破重難點(diǎn)的必要性

其實(shí)，概念的掌握是個(gè)體在發(fā)展過(guò)程中獲得和應(yīng)用人類已經(jīng)積累起來(lái)的、現(xiàn)成的經(jīng)驗(yàn)，學(xué)生物理概念、規(guī)律逐步深化的認(rèn)識(shí)學(xué)習(xí)過(guò)程，和人類對(duì)物理知識(shí)的認(rèn)識(shí)過(guò)程是完全吻合的[1]。教學(xué)中的難點(diǎn)，常常是科學(xué)發(fā)展史上難以攻克的科學(xué)難題；教學(xué)中的重點(diǎn)，也正是科學(xué)發(fā)展史上關(guān)鍵性的突破和物理學(xué)大師們偉大貢獻(xiàn)的精華之點(diǎn)。物理學(xué)史對(duì)“知識(shí)與技能”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)提供了重要的素材。

在課堂教學(xué)時(shí)，利用物理學(xué)史來(lái)突破教學(xué)重難點(diǎn)，或許能達(dá)到事半功倍的效果[2]。

3 范例分析

例如，教科版必修二《萬(wàn)有引力定律》這一節(jié)，教學(xué)重點(diǎn)是：通過(guò)有關(guān)事實(shí)，理解萬(wàn)有引力定律的推導(dǎo)過(guò)程，掌握萬(wàn)有引力定律的內(nèi)容及表達(dá)式；知道任何物體間都存在萬(wàn)有引力，遵循相同的規(guī)律。教科書(shū)上的編排是首先介紹萬(wàn)有引力定律是怎樣提出來(lái)的，接著通過(guò)牛頓第二定律及開(kāi)普勒第三定律推導(dǎo)出太陽(yáng)與行星間的引力表達(dá)式，揭示萬(wàn)有引力定律的內(nèi)容及表達(dá)式，最后是直接實(shí)驗(yàn)的證明。教科書(shū)對(duì)于太陽(yáng)與行星間的引力過(guò)渡到萬(wàn)有引力定律的敘述過(guò)于粗略，許多學(xué)生對(duì)于從天體間的引力推廣到萬(wàn)有引力的演變過(guò)程不清楚。將這部分的物理學(xué)史引入課堂教學(xué)，有助于學(xué)生了解萬(wàn)有引力定律的形成和發(fā)展過(guò)程。要處理好引力到萬(wàn)有引力的過(guò)渡，教師需查閱該部分的物理學(xué)史，理清萬(wàn)有引力定律科學(xué)研究的過(guò)程和復(fù)雜的思維過(guò)程。

牛頓在惠更斯勻速圓周運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)上，指出行星所受太陽(yáng)的引力是向心力。通過(guò)開(kāi)普勒第三定律，證明出向心力與距離的平方成反比。接著，牛頓在伽利略自由落體研究的基礎(chǔ)上，提出引力使“所有落體做相等的加速，不論其是重還是輕，是大還是小”。于是，牛頓設(shè)想到：使蘋果落地的吸引力同行星與太陽(yáng)之間的向心力是否屬于同一種力？通過(guò)假設(shè)蘋果樹(shù)升到月球高度，在地球的引力場(chǎng)中仍然會(huì)落地的推理以及 “大炮”理想實(shí)驗(yàn)，牛頓得出使蘋果落地與月球所受向心力可能是同一種力[3]。根據(jù)月球繞地球圓軌道半徑、運(yùn)行周期、地月距離，牛頓證明出地面上的物體重力加速度是月亮繞行加速度的3600倍，而兩者與地球中心距離相差60倍。即牛頓的“月-地檢驗(yàn)”。如此，牛頓將地面運(yùn)動(dòng)與天體運(yùn)動(dòng)統(tǒng)一起來(lái)，在天體間存在引力的基礎(chǔ)上，提出了萬(wàn)有引力定律。通過(guò)回顧萬(wàn)有引力定律的“發(fā)育過(guò)程”，學(xué)生能很清晰地掌握萬(wàn)有引力定律的形成與發(fā)展，達(dá)到掌握教學(xué)重點(diǎn)的“知識(shí)目標(biāo)”，體會(huì)物理學(xué)家科學(xué)方法的“方法目標(biāo)”。

雖然這些歷史片段不會(huì)考試，但在學(xué)生的記憶中會(huì)長(zhǎng)時(shí)間保留下來(lái)，久久不會(huì)遺忘。[2]

4 物理學(xué)史優(yōu)化認(rèn)知結(jié)構(gòu)的作用

為了便于學(xué)生理解，通常教科書(shū)是按照邏輯順序進(jìn)行編寫，知識(shí)的離散容易造成學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)的混亂。利用物理學(xué)史，將歷史發(fā)展過(guò)程同教學(xué)過(guò)程匹配，利用歷史發(fā)展順序整合知識(shí)，能優(yōu)化學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，鞏固學(xué)生的知識(shí)。比如，“牛頓第一定律”遵循亞里士多德、伽利略、笛卡爾、牛頓等歷史偉人的研究軌跡進(jìn)行教學(xué)，學(xué)生更容易理解和掌握力的概念。

雖然大多數(shù)教師已經(jīng)意識(shí)到了物理學(xué)史的作用，但是物理學(xué)史還是沒(méi)有得到應(yīng)有的教學(xué)地位，物理學(xué)史中蘊(yùn)含的智慧在物理教育中還未完全發(fā)揮及傳承。

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）》的“知識(shí)與技能”目標(biāo)中提出，要了解物理學(xué)的發(fā)展過(guò)程，要學(xué)習(xí)物理學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)。在物理教學(xué)中，教師不妨將物理學(xué)史作為學(xué)習(xí)物理知識(shí)的素材，利用物理學(xué)發(fā)展過(guò)程的介紹來(lái)達(dá)到學(xué)生學(xué)習(xí)物理學(xué)知識(shí)的目的。物理學(xué)史不僅是物理學(xué)的認(rèn)識(shí)史，更是人類的智慧史。

參考文獻(xiàn)：

[1]全國(guó)十二所重點(diǎn)師范大學(xué)聯(lián)合編寫.心理學(xué)基礎(chǔ)（第2版）[M].北京：教育科學(xué)出版社，2008：134.

[2]申先甲，等.談?wù)勎锢韺W(xué)史在素質(zhì)教育中的作用[J].大學(xué)物理，2000（11）：37—41.

[3]李東.牛頓是怎樣發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力定律的[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2012，38（1）：39—42.