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      物理學史融入高中物理教學的實踐探索

      2021-05-11 16:44:29盧永新
      關(guān)鍵詞:物理學史實踐探索高中物理

      盧永新

      摘要:物理學史是研究人類對自然界各種物理現(xiàn)象的認識史,是描述物理概念、定理、理論和研究方法的脈絡(luò),揭示了物理學觀念、方法、內(nèi)容的發(fā)生、發(fā)展的原因和規(guī)律性。在高中物理學教學中,將物理學史進行有機滲透,可以強化學生的物理觀念、科學探究等素養(yǎng),對提高學生綜合素質(zhì)具有積極的促進作用。為此,本文就物理學史在高中物理教學中運用的重要性、原則以及有效開展實施路徑進行了探索分析。

      關(guān)鍵詞:物理學史;高中物理;實踐探索;核心素養(yǎng)

      中圖分類號:G633.7文獻標識碼:A文章編號:1992-7711(2021)06-123

      在高中物理新課標中明確指出:在教學中,除了要向?qū)W生傳授物理基本知識和基本技能以外,還要重視發(fā)展學生的認識能力,培養(yǎng)物理觀念、科學探究精神等素養(yǎng),激發(fā)對物理學史的熱愛。為此,在高中物理教學中,為提高課堂教學效果,契合新課標教學要求,本文就物理學史在高中物理教學中運用的重要性、原則以及有效開展實施路徑進行了探索分析。旨在通過現(xiàn)代教學工具的輔助,在創(chuàng)優(yōu)教學手段和教學模式的基礎(chǔ)上,增強課堂教學質(zhì)量。

      一、物理學史融入高中物理教學的重要性

      1.有利于提高學生的物理核心素養(yǎng)

      隨著素質(zhì)教育理念的推進和落實,培養(yǎng)學生核心素養(yǎng)成為了教學的重要任務(wù)。在高中物理教學中,培養(yǎng)物理觀念、科學思維、實驗探究、科學態(tài)度與責任等素養(yǎng),教師要打破傳統(tǒng)講授教學的方法,創(chuàng)新教學資源,在開闊學習視野、優(yōu)化教學手段的基礎(chǔ)上,調(diào)動學生自主性,提高對物理學的認識和理解。而物理學是作為研究物理的基礎(chǔ),對學生認識物質(zhì)運動變化、物質(zhì)性質(zhì)具有重要的意義,不僅可以在潛移默化中轉(zhuǎn)變學生的思想觀念,還可以培養(yǎng)良好的探索精神。由此可見,它的運用對提高學生物理核心素養(yǎng)具有積極的促進作用,那么,在教學中,教師要重視物理學史的合理利用,在課前導入、課中講解、物理史典型案例探索中,強化物理學習質(zhì)量,從而提高物理核心素養(yǎng)。

      2.有利于增強教師的課堂教學質(zhì)量

      受新課程改革的影響,在高中物理教學中,不僅要提高學生對物理學基礎(chǔ)知識的掌握,還要培養(yǎng)學生的物理核心素養(yǎng),使其能夠運用物理知識、物理思維,從物理視角解決生活實際問題。但是,在以往教學中,教師都是直接按照教材內(nèi)容進行的教學,學生處于被動學習的狀態(tài),學習資源枯燥乏味,并沒有充分考慮到學生的認知能力。而物理學史在物理教學中的運用,是學生認識自然本質(zhì),完善物理學結(jié)構(gòu)的一項重要學習內(nèi)容,既可以豐富學習資源,提高對物理學的認識,還可以有效契合學生的認知規(guī)律,增強課堂教學質(zhì)量。可見,其運用的重要性所在。

      二、物理學史融入高中物理教學的原則

      1.史料真實性的原則

      物理學史是研究物理學發(fā)展的學科,是物理科學體系中重要的組成部分。通過物理學史在高中物理學教學中的應(yīng)用,既可以培養(yǎng)學生的科學意識、科學精神以及科學態(tài)度,又可以發(fā)展其物理學核心素養(yǎng)。但是,為加深物理史教學的育人價值,在講解物理史、運用物理史的時候,要遵從史料真實性的原則,通過真實案例材料的引導輔助,使其能夠達到透過現(xiàn)象看本質(zhì)的目的,提高物理課堂教學質(zhì)量。

      2.學生學習實際原則

      物理學科作為一門自然科學,與其他學科相比最大的特點就是學習較為抽象,在學習理解的時候,需要學生通過科學探索、邏輯推理分析等認識物理本質(zhì)。而高中生在此階段已經(jīng)具備一定的生活經(jīng)驗和思維能力,物理學史作為幫助學生認識物理學源頭、激發(fā)學習探索興趣的重要材料,在教學引導、選用材料的時候一定要遵從學生的學習實際原則,根據(jù)認知特點和學習接受能力,優(yōu)化物理學史的使用環(huán)節(jié),在精準引導的過程中,使其能夠找到學習物理的樂趣,從而提高自身的人文素養(yǎng),增強物理學習自信心。

      三、物理學史融入高中物理教學的實施路徑

      1.在概念解析中滲透物理史,培養(yǎng)物理觀念

      在高中物理教學中,基本概念、基本原理和定律的學習,是學生掌握物理、學好物理的前提。只有學生了解其如何產(chǎn)生、形成和發(fā)展,才會促進學生進入深度學習,提高物理核心素養(yǎng),而物理學史便為學生學好物理提供了良好的學習平臺,在此過程中,學生既可以對物理概念、規(guī)律有一個深入的理解,又可以豐富學習素材,培養(yǎng)學生的綜合思維和創(chuàng)造能力。例如,在教學《自由落體運動》物理內(nèi)容時,重點是讓學生認識什么是自由落體運動,知道自由落體運動的規(guī)律,培養(yǎng)物理觀念和科學探究精神素養(yǎng)。在解析自由落體運動這一概念的時候,可以利用信息技術(shù)手段播放亞里士多德和伽利略的科學對話:

      亞里士多德:重的物體下落快,輕的物體下落慢。

      伽利略:物體下落快慢與輕重無關(guān)。

      播放伽利略在比薩斜塔做了兩個不同質(zhì)量的小球下落的實驗情境,證明了他的觀點,推翻了古希臘學者亞里士多德的觀點。

      在物理史應(yīng)用的基礎(chǔ)上,使其對自由落體的產(chǎn)生、發(fā)展、形成有一個基礎(chǔ)的認識,讓學生就科學家的探索結(jié)論進行分析,如:

      ①整體分析:當把兩個物體捆在一起時,mc=mA+mB,因為新組成的物體比上述兩個物體中的任一個都重,從而下落的應(yīng)最快。

      ②局部分析:A物體下落的快,受到一個下落的慢的物體B的作用,結(jié)果就像一個大人拉著小孩向前跑,比單獨大人跑要滿,比小孩單獨跑要快一樣,他們的共同速度應(yīng)該介于A、B兩物體之間,VA>VC>VB,伽利略否定此觀點,得到重物體不比輕物體下落得快。

      然后為其準備硬幣和紙片、大紙片和小紙團讓學生做落體運動比較,通過親身實踐探索,提高對自由落體運動概念的理解,培養(yǎng)物理觀念。這樣既可以豐富學習資源,又可以培養(yǎng)激發(fā)自主探索學習興趣,提高物理課堂活力。

      2.在實驗探究中滲透物理史,實現(xiàn)科學探究

      實驗是物理學習的重要內(nèi)容,正是由于各種實驗的探索,才會得到一個又一個真理。在物理學史上發(fā)生了各種形式的理論學習和實踐試錯,但是科學家依然沒有停止前進的腳步,還是始終如一地進行探索。為此,為培養(yǎng)學生科學探究以及科學學習態(tài)度,可以在實驗教學中,滲透物理史,在認識物理學家科學探索精神的同時,通過動手操作等,使其對物理實驗有一個深入地了解,加深全面認識,提高物理教學的高效性。例如,在教學《探究彈簧彈力與形變量的關(guān)系》物理內(nèi)容時,旨在讓學生知道常見的形變、了解物體的彈性、知道彈力產(chǎn)生的條件,能夠通過物理實驗和物理學史的認識,提高科學探究素養(yǎng)。為此,在教學實驗之前,可以先利用信息技術(shù)手段介紹胡克個人簡介,就所提出的基本定律——胡克定律為輔助,開展此次實驗探索分析。通過了解胡克在物理學上的貢獻,以及科學探索精神,激發(fā)學生對實驗的探索興趣,隨后以項目“探究彈簧彈力與形變量的關(guān)系”為核心,讓學生小組就實驗原理和方法、實驗器材、實驗步驟、數(shù)據(jù)處理、誤差分析、注意事項等實驗環(huán)節(jié)進行分析,設(shè)計實驗報告單,如此實驗步驟分析:

      ①安裝如圖所示的實驗裝置,記錄下彈簧下端不掛鉤碼時彈簧的長度l0。

      ②在彈簧下端懸掛一個鉤碼,平衡時記錄下彈簧總長度,并記下鉤碼的重力。

      ③增加鉤碼的個數(shù),重復上述實驗過程,記錄數(shù)據(jù),分析數(shù)據(jù)。

      通過實驗探究和物理史的有機融合,使其感受物理學家的探索精神,培養(yǎng)學生科學探究素養(yǎng),增強實驗操作能力,端正其態(tài)度和學習方法,在物理史和實驗探索中,提高實驗教學質(zhì)量。

      3.在新課導入中滲透物理史,激活探究思維

      在新課導入階段,經(jīng)常會出現(xiàn)學生學習迷茫的現(xiàn)象,究其原因,一是因為教師教學方法無趣,二是因為導入內(nèi)容枯燥。為提高導入教學質(zhì)量,集中學習注意力,使其能夠有一個良好的學習體驗感,在新課導入環(huán)節(jié),可以滲透物理史,以信息技術(shù)手段為輔助,以物理史為載體,在直觀引導、開闊學習視野的基礎(chǔ)上,激活探索思維,激活課堂教學活力。例如,在教學《庫侖定律》物理內(nèi)容時,描述的是電荷間相互作用的基本規(guī)律,是高中物理電磁學學習的基礎(chǔ)。為激發(fā)學習興趣,培養(yǎng)科學探究思維,在新課導入環(huán)節(jié),可以制作“走進物理學史,認識庫侖定律”的微課課件,在課件中,播放有關(guān)庫侖的歷史背景資料,如:法國工程師、物理學家,用自己的發(fā)明扭秤建立了靜電學中著名的庫倫定律(展示庫倫扭秤實驗情境),在認識庫侖的基礎(chǔ)上,導入庫侖定律這一新課,讓學生根據(jù)之前所學的“同種電荷相互排斥,異種電荷相互吸引”為基礎(chǔ),讓學生思考:電荷間的作用力叫做靜電力,那么,靜電力的大小滿足什么規(guī)律呢?影響電荷間相互作用力的因素是什么呢?讓學生對此新課展開學習探索。通過物理學史在新課導入中的應(yīng)用,激活探究思維,讓學生能夠自主、主動地參與物理學習,在自主參與的基礎(chǔ)上,發(fā)揮學生的主體作用,形成自主學習的良好學習習慣,培養(yǎng)科學探究素養(yǎng)。

      4.在課外活動中滲透物理史,形成科學態(tài)度

      在高中物理新課標中提出:在教學中,教師要重視課外活動,培養(yǎng)學生的實踐能力。那么,為增強課堂容量,使其了解更多物理學歷史和物理知識,在教學的時候,可以結(jié)合學生的認知特點以及學習能力,精選物理歷史材料,開展課外活動,在課外實踐中,激發(fā)學習興趣,引導自主進行學習探索,在課外、課內(nèi)整合中,使其形成一個科學的學習態(tài)度,提高學生物理核心素養(yǎng)。例如,在教學《能源與可持續(xù)發(fā)展》物理內(nèi)容時,主要是讓學生知道能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的方向性,了解能源與人類生存和社會發(fā)展的關(guān)系,促使其認識能源合理利用與環(huán)境保護對可持續(xù)發(fā)展的重要意義。為此,在學習的時候,可以開展課外實踐活動,利用信息技術(shù),設(shè)計課外活動實踐行動方案,在方案中,先為其導入人類利用能源的歷程:

      ①鉆木取火是人類從利用自然火到利用人工火的轉(zhuǎn)變。

      ②蒸汽機的發(fā)明使人類以機械動力代替人力和畜力,人類主要能源從柴薪向煤、石油、天然氣等化石能源轉(zhuǎn)化。

      ③物理學家發(fā)明了可以控制核能釋放的裝置——反應(yīng)堆,拉開了以核能代表的新能源利用序幕。

      在物理學史導入的基礎(chǔ)上,以主題“能源與可持續(xù)發(fā)展”為核心,讓學生自愿組隊,圍繞主題深入社會、生活進行探索,就能源的流動、利用等進行調(diào)查分析,通過調(diào)查訪問、實踐考察等,認識能源轉(zhuǎn)化,了解能源與可持續(xù)發(fā)展之間的關(guān)系,如:草、木材、煤、煤油、蠟、汽油等,燃燒轉(zhuǎn)化為化學能、光能、熱能。通過課外活動的開展,讓學生小組就實踐過程和情況制作調(diào)查報告,開展實踐活動交流會,讓學生做學習的主人,結(jié)合物理學史以及自己的探索就此次所學內(nèi)容進行分析,在認識物理學在社會發(fā)展中的應(yīng)用價值的同時,提高課外活動實踐質(zhì)量,從而培養(yǎng)科學態(tài)度與社會責任素養(yǎng)。

      綜上所述,物理學史在高中物理教學中的應(yīng)用,不僅可以加深學習理解能力,提高對物理本質(zhì)的認識,還可以提高學生的物理核心素養(yǎng),增強綜合素質(zhì)。為此,在教學的時候,教師一定要重視物理學史的應(yīng)用價值,將其滲透于概念教學、實驗探索、新課導入、課外活動中去,在全面整合物理知識的基礎(chǔ)上,發(fā)揮物理學史的育人價值,提高高中物理課堂教學質(zhì)量。

      參考文獻:

      [1]范良蘭.物理學史融入高中物理教學的實踐探索[J].黑河教育,2020(11):30-32.

      [2]白明義.解析高中物理教學中融入物理學史的教學實踐策略[J].新課程,2020(7):147.

      [3]陳龍彪.高中物理教學中融入物理學史的教學實踐策略[J].中學物理教學參考,2019,48(16):11.

      (作者單位:湖北省崇陽縣第一中學,湖北 崇陽 437500)

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