發(fā)展核心素養(yǎng)視角下物理學史融入物理教學的價值及路徑

葉 倩

（江西中醫(yī)藥大學 江西南昌 330004）

引言

物理學史是人類文明的重要組成部分，也是推動物理學科創(chuàng)新發(fā)展的內在動力，經(jīng)歷了古代、近代及現(xiàn)代不同時期長期復雜的演變和發(fā)展已經(jīng)成為科學史的重要內容之一，也是人類文明進程中輝煌而璀璨的一段物理學史詩，更是物理學科能夠逐步壯大和創(chuàng)新發(fā)展的重要基礎，是當代物理學教學資源不斷豐富和拓展的重要內容。

一、物理學史融入物理教學的價值及意義

1.發(fā)展核心素養(yǎng)視角下物理學史的內涵及意義

物理學史具有豐富的內涵，是人類發(fā)覺自然規(guī)律、利用自然規(guī)律和創(chuàng)新方法科學實驗的前提。物理學史作為物理學科產(chǎn)生和發(fā)展的巨大精神財富，是人類文明的重要組成部分，也是推動物理學科創(chuàng)新發(fā)展的內在動力和源泉。中國物理學史在愛國主義教育這方面有得天獨厚的條件，例如：在中國歷史上，曾經(jīng)出現(xiàn)過等墨翟、沈括、郭守敬、王恂、許衡、宋應星、張衡、錢學森、錢三強、李四光、竺可楨、鄧稼先、錢偉長、嚴濟慈、吳有訓、謝希德、李政道、高錕、王竹溪、丁肇中和葉企孫等偉大的物理學家，他們曾在我國核工業(yè)、半導體、制導、衛(wèi)星、航空、光學、激光、力學、動力學和地質學等領域取得了巨大的成就，為國家強大、民族強大和生產(chǎn)力強大等方面作出了巨大貢獻，他們對于物理學的貢獻是舉世矚目的，更是不可替代的，是“激發(fā)民族自豪感，培養(yǎng)社會責任，扎根炎黃情結，奉獻科學事業(yè)”等愛國主義精神與理想的集中體現(xiàn)[1-5]。

2.發(fā)展核心素養(yǎng)視角下物理教學的價值及意義

發(fā)展核心素養(yǎng)視角下物理學史融入物理教學過程，對于物理學科自身發(fā)展、學生學習需求以及教學方法的創(chuàng)新都是具有必要性和可行性的。尤其是從物理學歷史的原理、精神、演變和創(chuàng)新等方面，對于激發(fā)學生對物理的濃厚興趣和求知欲、學習方法的創(chuàng)新、理解能力的啟發(fā)、知識點的深刻理解和對實踐探索的精益求精等領域都發(fā)揮著非常重要的助推作用。物理教學不僅是激發(fā)學生的理性思維、空間思維、實踐思維和創(chuàng)新思維，同時也是激活和滲透了愛國主義的靈魂。對于學生學習物理知識、原理和實驗，尤其是物理專業(yè)學生樹立正確的人生觀和價值觀，對奉獻于及奮斗于偉大物理科學創(chuàng)新實踐具有積極意義。中國物理學經(jīng)歷了古代、近代和現(xiàn)代不同時期長期復雜的演變和發(fā)展已經(jīng)成為科學史的重要內容之一，也是人類文明進程中輝煌而璀璨的一段物理學史詩，更是物理學科能夠逐步壯大和創(chuàng)新發(fā)展的重要基礎，也是當代物理學教學資源不斷豐富和拓展的重要內容。從不同時期的物理學原理、物理學演變及物理學創(chuàng)新等視角來看待中國的物理學史發(fā)展歷程和物理學教學方法的創(chuàng)新，可以概括為課前、課中、課后3個不同階段的傳承、延續(xù)、滲透和發(fā)展。

二、發(fā)展核心素養(yǎng)視角下物理學史融入物理教學的辯證關系研究

物理學史與物理教學的融合是學校育人的重要資源，是構建學習型、創(chuàng)新型和科學型的重要思想武器。培養(yǎng)學生核心素養(yǎng)是我國大學階段教學目標中的重要任務之一，物理學史作為培養(yǎng)學生核心素養(yǎng)的重要資源，尤其是物理教學在理工科學生群體中發(fā)揮著不可替代的作用。物理學能夠有效幫助學生深入理解物理知識、物理原理、物理實驗和物理科學，從而使學生能夠運用科學的物理學方法來認識世界和改造世界，促進學生核心素養(yǎng)的培育和形成。從遠古直到中世紀末，由于生產(chǎn)的發(fā)展積累了不少物理知識，瓦特發(fā)明了蒸汽機解決了動力機械為主導的第一次工業(yè)革命，原子能、電子計算機、空間技術的發(fā)明和應用打開了近現(xiàn)代科學與文明的大門，可謂是物理發(fā)展史上的里程碑。物理史學所蘊含著科學思想、創(chuàng)新思想和創(chuàng)造思想是物理學科進展的重要資源[6]。

物理學史與物理教學的融合在培養(yǎng)學生的科學素質、創(chuàng)新素質、人文素質和責任擔當?shù)确矫娴慕逃δ芫哂虚L遠的滲透和引領功能。本文通過研究和總結物理發(fā)展史上的背景，追溯物理科學的產(chǎn)生背景、發(fā)展過程和創(chuàng)新趨勢，挖掘其中所蘊含的科學思想，更好地融入培養(yǎng)學生核心素養(yǎng)為目標的教學體系中。同時能夠系統(tǒng)性地增強學生對物理學科的崇尚，培養(yǎng)學生的學科思維，形成正確的物理科學實驗價值目標，促進學生掌握科學學習方法加速學習成績的提升。物理學史從某個角度完整地呈現(xiàn)出物理學內涵以及物理學發(fā)展的歷程，也展現(xiàn)了偉大的人類科學家追求科學規(guī)律、探究創(chuàng)新思維、檢驗科學嚴謹研究方法、實踐改造世界的理想與追求，更展現(xiàn)出歷史上諸多物理科學風云人物遠大的報國志向、堅毅的民族精神、勇于追求真理的執(zhí)著和艱苦卓絕的奮斗足跡。對于當代大學生，未來的社會主義建設者，更是思想教育的無價之寶和精神武器。

1.物理學史對物理教學的思想引領

物理學史與物理教學的融合，不單純是為了傳授知識與技能，更重要的育人任務是幫助學生正確地認識中國物理發(fā)展史，了解物理科學的社會價值，讓學生能夠在社會主義核心價值觀的引領下樹立正確的“先有國，再有家”大局觀的思想觀念，以此成為當代社會主義建設主力軍培育的思想武器。同時還能提高社會主義接班人的核心價值觀、職業(yè)道德和思想觀念等綜合素質過硬的隊伍素質[7]。

2.物理學史對物理教學的價值追求

物理學到了大學階段就超越了普通的教學目標，賦予了更多方法創(chuàng)新、實驗實踐、科學研究和改造世界的長遠奮斗目標。對人才培養(yǎng)的追求也進一步升華，圍繞“核心素養(yǎng)”培育的總體目標，更注重激發(fā)學生自主、自發(fā)、自覺地參與創(chuàng)新思維理念與實踐的創(chuàng)新突破。

3.物理學史對物理教學的思維啟迪

物理教學過程中，教學內容、目標和形式在超越傳統(tǒng)物理學史理論知識的基礎上，更多地貼近了生活，貼近了學生在邏輯思維領域的理解認識和實踐創(chuàng)新。學生逐步通過對概念的理解、認知和推敲，形成對抽象事物的探究。在客觀的實驗實踐中發(fā)現(xiàn)自我意識，發(fā)現(xiàn)自我價值，從而超越自我約束，發(fā)揮個體更大的思維潛力和創(chuàng)新創(chuàng)造力。

4.物理學史對物理教學的方法與實踐助推

物理學自身的發(fā)展具有一定的內在客觀規(guī)律，不能脫離生活和實踐。學生在教師的引導下通過實驗發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象，通過現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)本質，通過本質發(fā)現(xiàn)規(guī)律，通過規(guī)律發(fā)現(xiàn)方法，通過方法改造世界，是一個不斷實驗不斷創(chuàng)新的過程。這就需要學生透過現(xiàn)象理解本質，透過本質掌握方法，透過方法超越自己。通過學習物理，利用物理對現(xiàn)象進行合理的解釋和創(chuàng)新探索。

三、發(fā)展核心素養(yǎng)視角下物理學史融入物理教學的路徑探究

物理學史與物理教學融合的重要方式有將物理學史以故事、案例、微課、快課、科學實驗和創(chuàng)新活動等形式滲透到物理教學的各個環(huán)節(jié)中去，發(fā)揮物理學史的“思想涵養(yǎng)人，故事吸引人，精神激勵人，實驗啟發(fā)人，成功激勵人”的育人功效，提升了學生對于科學方法的理解力、思維力、記憶力、創(chuàng)造力和持久力[8-12]。

1.課前導讀

引入學生容易理解和掌握的物理知識、物理學代表、實驗案例、物理現(xiàn)象、物理概念、物理規(guī)律、物理實驗、學科優(yōu)勢、科學方法、應用成果和創(chuàng)新成果介紹等方面內容，進行物理知識相關內涵的通識教育，以培養(yǎng)和激發(fā)學生對物理知識的學習興趣為主要目標；以培育學生樹立正確的自然觀、世界觀、價值觀、審美觀、科學觀和創(chuàng)新觀等為主要任務；培養(yǎng)學生具備科學邏輯思維與逆向思維能力，發(fā)展學生的想象力、創(chuàng)新力、探索力、突破力和改造力，提升學生創(chuàng)新實驗和實際應用的能力。

2.課中滲透

借助物理學史與物理教學的融合，不斷催人奮進，端正學習態(tài)度，形成學習習慣，感受物理學中理性美、抽象美、簡潔美、和諧美、對稱美和辯證美，讓學生在體驗實驗的歷程中探尋物理學規(guī)律之美，改造世界之美，也能激發(fā)起學生學習物理和投身科學實驗的興趣。借助物理學史與物理教學的融合，加速抽象思維到成熟思考，加速思想融入方法鞏固，加速自主學習到創(chuàng)新創(chuàng)造。從學生的角度出發(fā)，從教師的角度出發(fā)，從物理學科發(fā)展的角度出發(fā)，優(yōu)化思維能力、知識結構、學習方法和創(chuàng)新創(chuàng)造力。最常用的方法有“穿插史料，引入人物，補充歷史，體驗實驗”。教師向學生講述科學家們的故事。例如，我國科學家，兩彈一星功勛獎章獲得者錢學森先生，為了發(fā)展和強大我國的航天事業(yè)，他義無反顧地貢獻出自己畢生的精力。本在美國麻省理工學院當教授的他，為了回國報效，錢學森經(jīng)歷了漫長艱難的歸國之路，即使被軟禁也未曾動搖他歸國的意志。通過這些科學家們故事的講述，引領學生在學習的過程中感悟和吸收他們成長道路中為人處世、對待困難和逆境的態(tài)度、愛國之心、頑強不懈、努力拼搏和奉獻精神等。

3.案例植入

通過成功實驗案例的植入，引導學生深層次掌握物理學原理、規(guī)律、實驗方法和創(chuàng)新方法，并能夠應用到現(xiàn)實解決問題和改造世界的實踐活動中。在物理課堂教學過程中逐步滲透物理學史相應的人物精神，讓學生能夠深層次地認知和理解物理學科在國家興旺、民族團結和科學發(fā)展中的重要意義。例如，奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應，由于奧斯特對電、磁長期有一定的研究，一次偶然的電磁講座中，他發(fā)現(xiàn)放在電路旁的小磁針在接通電源的瞬間發(fā)生的偏轉，由此受到啟發(fā)，經(jīng)過多次實驗，得出通有電流的導線周圍會產(chǎn)生磁場的結論。他的這一重大發(fā)現(xiàn)，促使了后續(xù)電磁鐵和電流計等的發(fā)明。教師可以進行課堂現(xiàn)場重演的示范，讓學生清楚物理學是理論與實踐相結合的學科，并借助物理科學的方法和思維方式，掌握和利用其他領域的研究方法，對今后的學習、工作、科研和創(chuàng)新等實踐活動發(fā)揮更大的價值。尤其是對學生在學習理論方法與實驗實踐方法的同時，培養(yǎng)學生的物理科學品質和科學精神等素質具有積極意義。著名的物理學家愛因斯坦曾經(jīng)說過“科學對于人類社會的進步發(fā)揮了極大地影響”。其一，科學直接地或者間接地改變了人類的生產(chǎn)生活方式；其二，是對人類認知自然、認知社會和認知自我的思想教育的武器；其三，是對人類研究事物，改造實物的科學武器。

4.課后拓展

當代大學生應當具備的核心素養(yǎng)主要包含了：人文底蘊、科學精神、健康生活、責任擔當和實踐創(chuàng)新等素質培育，物理學科的發(fā)展則進一步加速了上述核心素養(yǎng)的培育。堅持“變被動為主動，變求知為動力，變理論為實踐，變實驗為創(chuàng)新”的物理教學宗旨，重視物理實踐課和實驗課對學生基礎知識和學科知識的拓展，圍繞物理學史與物理教學展開物理學科的科研創(chuàng)新活動，讓學生能夠自主開展和參與物理實踐創(chuàng)新等活動。借助課外活動、興趣小組和實驗賽事等讓學生自主參與并實施簡易能夠實現(xiàn)的物理小實驗。例如：光的雙縫干涉實驗、摩擦力實驗、電磁感應與磁場實驗等。讓學生在實驗的體驗過程中體驗和感受物理探究的樂趣。

結語

物理學史與物理教學融合發(fā)展的歷程中，學生與教師是主體，學校環(huán)境是載體，物理學科育人資源是主要對象。物理學史與物理教學的融合在培養(yǎng)學生的科學素質、創(chuàng)新素質、人文素質和責任擔當?shù)确矫娴慕逃哂虚L遠的滲透和引領功能，對于當代大學生、未來的社會主義建設者、物理科學的追求者來說，更是思想教育的無價之寶和精神武器。