淺談物理學史在中學物理教學中的應用

詹永通 羅鳳麗

摘 要：文章闡述了在物理教學中融入物理學史，可以激發(fā)學生興趣，培養(yǎng)學生的科學態(tài)度，在此基礎上提供教學案例以及需要注意的問題。

關鍵詞：物理學史;物理教學;中學

中圖分類號：G633.7文獻標識碼：A?文章編號：2095-624X（2020）27-0083-02

一、物理學史與教學目標

近幾年來，各國教育都聚焦在人的核心素養(yǎng)上，我國新一輪教育是在三維教學目標的基礎上提出核心素養(yǎng)。物理學科的核心素養(yǎng)共有四個維度：物理觀念和應用、科學思維和創(chuàng)新、科學探究和交流、科學態(tài)度與責任。從三維目標到核心素養(yǎng)都強調(diào)了學生態(tài)度和情感，但是就目前來看，我國的教育還受到凱洛夫教育的影響[1]，教學中依然存在“重知識、輕學生情感”的現(xiàn)象。究其原因是情感態(tài)度屬于內(nèi)隱的且難于測量的，而知識技能是一定程度上可以量化考查的，并且一直以來人們更關注人做事的能力，這就導致教育評價中過于重視“知識與技能”“過程與方法”，忽略了“情感態(tài)度與價值觀”“科學態(tài)度與責任”的培養(yǎng)，這就導致了教育的狹隘性和封閉性，漸漸地與最初的“促進全面發(fā)展”背道而馳。

物理學史研究人類對自然界各種物理現(xiàn)象的認識史，它研究的是物理學發(fā)生和發(fā)展的基本規(guī)律、物理學概念和思想的發(fā)展和變革[2]。物理學曲折的發(fā)展過程中凝結(jié)了人類的智慧，科學家建立每一個概念或發(fā)現(xiàn)某一個定律的背后都會有一些令人觸動的故事。這些故事或經(jīng)歷，可以幫助學生認識到物理概念和規(guī)律的發(fā)展過程，了解科學家采用的方法。物理學史中，科學家們所表現(xiàn)出的求真、奉獻等科學精神和態(tài)度，也是培養(yǎng)學生情感態(tài)度的素材。有文獻表明[3]：大多數(shù)學生（77.78%）表示對物理學歷史、物理學家故事很感興趣、很喜歡，但只有少部分學生（36.73%）對物理學史有大致的了解。青少年階段的學生一般注意力能維持15分鐘左右，若教師在課堂上適當講與概念規(guī)律有關的物理學史，可以活躍課堂氣氛，讓學生的注意力“張弛有度”。當然，“教無定法”，在教學中滲透物理學史并非能夠完全解決目前教育的弊端，但若教師善于挖掘物理學史，巧用物理學史，則可以幫助教師更好地實現(xiàn)培養(yǎng)學生“情感態(tài)度與價值觀”的教學目標。

二、物理學史在教學中的應用案例

心理學家加涅認為，態(tài)度是通過學習而形成的影響個體行為選擇的內(nèi)部狀態(tài)。態(tài)度是由認知因素、情感因素和行為傾向因素組成的。布魯姆認為價值觀內(nèi)化（態(tài)度變化發(fā)展水平）從低到高依次是：①接受，如學生愿意聽教師講雷鋒精神;②反應，如學生愿意參加學雷鋒活動;③評價，即行動后獲得滿足感，如學生刻苦學習新的寫作類型;④組織，通過組織各種不同價值標準間的相互聯(lián)系，克服其間的矛盾與沖突;⑤性格化，價值內(nèi)化到“性格化”水平，價值標準成為個人性格的一部分，即這種穩(wěn)定的價值觀的態(tài)度可稱為個體的價值觀（皮連生，2010）。由此可見，態(tài)度不是一朝一夕可以養(yǎng)成的，是需要個體經(jīng)過長期的學習和努力養(yǎng)成的，這也就是“情感態(tài)度與價值觀”目標難以實現(xiàn)的重要原因。實際上，通過學習，大部分個體最高只能達到“組織”水平，只有少數(shù)人的態(tài)度能發(fā)展到“性格化”水平，能達到某種價值觀性格化水平，比如，居里夫人的奉獻精神、愛迪生的求真精神等。

對于態(tài)度學習的方式，美國心理學家班杜拉提出了親歷學習和觀察學習兩種方式。班杜拉曾說過，很多的社會學習都是通過觀察他人的實際表現(xiàn)及其帶來的相應后果而獲得的。這也是為什么電視上常常播放“感動中國”“優(yōu)秀人物事跡”等節(jié)目。因此教師可以利用物理學史讓學生進行觀察學習，通過觀察科學家經(jīng)過努力得到成功，或成功之后依然淡泊名利繼續(xù)為科學獻身等，培養(yǎng)學生的態(tài)度。教師可根據(jù)不同的教學目的來使用物理學史，以下提供三個不同教學目的的案例。

案例一：體會物理學家的艱辛和偉大

人教版高中物理選修3-5第19章第1節(jié)在天然放射性現(xiàn)象中提到了居里夫人，在課后“科學足跡”中，只是簡單提到了居里夫婦合作發(fā)現(xiàn)了鐳元素。眾所周知，居里夫人是一位偉大的科學家、物理學家，其一生都在為人類、為科學無私奉獻。因居里夫人的貢獻及其優(yōu)秀品質(zhì)較多，教師可以讓學生課后查找更多居里夫人的事跡（或提供素材[4]），并寫一篇500字左右的感想。通過閱讀居里夫人的事跡后寫讀后感，學生可以通過替代學習得到替代強化，教師可以讓學生經(jīng)歷接受、反應、評價提高學習水平。

案例二：培養(yǎng)民族自信心

現(xiàn)在我們所說的物理學，是指在西方哲學基礎上發(fā)展起來的自然學科，物理學中的概念、規(guī)律都是西方科學。殊不知，我國古代文獻記載了許多古人對自然界規(guī)律的應用，但教材上較少列舉出，在教學中，教師也極少跟學生講，因此，教師有責任將我國這些優(yōu)秀傳統(tǒng)文化傳播給下一代，讓學生認識到我國古人的智慧，從而激發(fā)學生的愛國熱情，增強民族自信心。例如，在講到物質(zhì)結(jié)構(gòu)時，教師可引用公孫龍經(jīng)典的分割思想名言“一尺之棰，日取其半，萬世不竭”;在電荷章節(jié)中，可以給學生講我國古人對電磁的絕妙利用——“雷火煉殿”;在聲音的傳播章節(jié)中，可以給學生講《論衡·變虛篇》中對聲音的傳播的描述：“魚長一尺，動于水中，振旁側(cè)之水，不過數(shù)尺，大若不過與人同，所振蕩者不過百步，而一里之外淡然澄靜，離之遠也。今人操行變氣，遠近宜與魚等，氣應而變，宜與水均”;在聲音的共振中，向?qū)W生介紹“魚洗”，可以給學生提供《異苑》中記載古人對共振的認識：“晉中朝有人蓄銅澡盤，晨夕恒鳴如人叩。乃問張華。華曰：‘此盤與洛鐘宮商相應。宮中朝暮撞鐘，故聲相應耳?？慑e令輕則韻乖，鳴自止也。如其言，后不復鳴”;在聲學的教學中，教師可以向?qū)W生介紹我國的古代四大聲學建筑：北京天壇回音壁、潼南石琴、永濟鶯鶯塔、三門峽蛤蟆塔。

案例三：培養(yǎng)學生的質(zhì)疑精神和求真精神

前文中講到過我國教育的一些弊端，現(xiàn)行教育缺乏對學生的質(zhì)疑精神和求真精神的培養(yǎng)，這不禁讓人想起著名的李約瑟之問：“盡管中國古代對人類科技發(fā)展做出了很多重要貢獻，但為什么科學和工業(yè)革命沒有在近代的中國發(fā)生？”反觀我們的文化，其實對我們的思維有一定的限制。比如，明末清初劉獻廷《廣陽雜記》中記載：“磁石吸鐵，隔礙潛通?；騿栍嘣弧攀F，何物可以隔之。猶子阿孺曰‘惟鐵可以隔耳，其人去復來曰‘試之果然。余曰‘此何必試，自然之理也。所見一書曰‘蒜可以避磁石之吸鐵，尚未之試?！庇纱丝梢?，中國人的思維普遍缺乏一種質(zhì)疑和求真精神，對一些書上或前人說過的信息，不加思考便接受，即使有疑問，不過‘試之果然，不會進一步地追問和研究，也就是李約瑟所說的“它誘使那些對自然界感興趣的人停留在根本不成為解釋的解釋上”。因此，教師在教學中應當敢于向?qū)W生說出我們文化對思維的局限作用，因為只有先認識之，才能做到改變之。