如何搞好高中物理教學(xué)中的物理學(xué)史教育

1、如何搞好高中物理教學(xué)中的物理學(xué)史教育物理學(xué)史是研究物理學(xué)發(fā)生、開展的歷史，是介紹物理學(xué)概念、定理、定律等開展與變革，以及人類對自然界各種物理現(xiàn)象的認(rèn)識史。它不僅記述了物理實驗與理論的開展過程，而且記述了物理學(xué)家的活動。著名哲學(xué)家馬赫認(rèn)為：物理學(xué)史的教學(xué)是對學(xué)生進(jìn)展富有成效的科學(xué)教學(xué)的一種輔助手段1。1989年出版的?普及科學(xué)美國2061方案?的總報告指出，“大部分科學(xué)概念是緩慢形成的，凝聚著許多研究人員的心血。沒有歷史實例，不管記憶多少一般概念，最多也不過是一些口號。 科學(xué)史與根底科學(xué)教育相結(jié)合可以說已是一種教育改革的必然趨勢，我們教學(xué)的目的不是讓學(xué)生知道“歐姆只是一個定律，科里奧利只是一個加

2、速度，開爾文只是一個溫度，阿伏伽德羅僅僅是一個數(shù)目。國內(nèi)物理教育界對物理教材中應(yīng)融入物理學(xué)史的做法也給與了充分肯定，2019年教育部公布的?普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)?以下簡稱?課標(biāo)?提出教科書的編寫要重視科學(xué)的發(fā)生與開展過程，應(yīng)對科學(xué)過程所凝練和升華的科學(xué)思維方式和科學(xué)研究方法有較為精到的展示，使學(xué)習(xí)者汲取前輩科學(xué)家科學(xué)思維和研究方法的滋養(yǎng)，也要以鮮活的資料弘揚(yáng)其科學(xué)精神和獻(xiàn)身于科學(xué)的意志品質(zhì)，使學(xué)習(xí)者受到生動的情感、態(tài)度與價值觀的熏陶和感染，有利于健全人格的養(yǎng)成。根據(jù)?課標(biāo)?編寫的各種版本的高中物理課本，都不同程度地在內(nèi)容上增加了很多歷史知識，主要呈如今“科學(xué)足跡、“科學(xué)漫步、“STS等欄目中。

3、從國內(nèi)的關(guān)于高中物理課堂中物理學(xué)史教育的一項調(diào)查可以知道：在物理教學(xué)中進(jìn)展物理學(xué)史教育尚存在一些困難和制約因素，有老師認(rèn)為高考中關(guān)于考察物理學(xué)史內(nèi)容的考題幾乎沒有，他們在教學(xué)中就會削弱了對于物理學(xué)史教育的重視；有的認(rèn)為在教學(xué)中進(jìn)展物理學(xué)史教育有時占用了大量時間，有可能完成不了規(guī)定的教學(xué)內(nèi)容；對學(xué)生來說，由于課業(yè)負(fù)擔(dān)繁重，他們沒有充足的時間去閱讀課本以外的物理學(xué)史資料；老師普通認(rèn)為參加物理學(xué)史素材毫無疑問是有利的，可是怎樣參加，在理論中還缺乏將物理學(xué)史內(nèi)容融入物理課程中的教學(xué)方法和策略。但不可否認(rèn)的是，在實際中還存在有輕視物理學(xué)史作用的傾向，認(rèn)為物理學(xué)史只不過是傳授物理知識的載體，或者是物理教學(xué)

4、內(nèi)容的附加而已，實際上這種只關(guān)注物理知識的教學(xué)傾向，不利于學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的提升，低估、無視了物理學(xué)史本身具有的教育價值。也有老師認(rèn)為物理學(xué)史在高中物理教學(xué)有著非常重要的作用，但教學(xué)效果難以評價。筆者認(rèn)為，并不能因其評價問題而放棄物理學(xué)史的教學(xué)，物理學(xué)史對學(xué)生的影響是在潛移默化中的、不知不覺中的，正像著名科學(xué)家楊振寧教授所說的那樣“學(xué)習(xí)有兩種方法，一個方法是按部就班的一個方法是浸透性的。很多東西是在不知不覺中，經(jīng)過了一個較長時期的接觸, 就自己也不知道什么時候已經(jīng)懂了。那么如何在高中物理教學(xué)中搞好物理學(xué)史的教育呢？筆者認(rèn)為應(yīng)從以下方面入手：一、掌握物理學(xué)史的教學(xué)方法一浸透法：所謂浸透法就是把與物理

5、課程相關(guān)的物理學(xué)史知識恰當(dāng)?shù)卮┎逶谖锢碚n堂中來逐步開展物理學(xué)史教育的方法。物理學(xué)史的浸透可以以問題為線索來引入物理學(xué)家的軼聞趣事或者以往物理學(xué)家研究的過程或片斷，可以是大篇幅，也可以是幾句話，甚至一副圖等，此舉不僅可以緩解學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)疲勞，激發(fā)物理學(xué)習(xí)的熱情，可以使學(xué)生在心理上和情感上接近科學(xué)，增加物理學(xué)對學(xué)生的親和力，開拓學(xué)生的視野，使學(xué)生更具有洞察力；還可以使他們以一種移情的方式設(shè)身處地體驗以往科學(xué)家的探究過程，促使他們主動學(xué)習(xí)和建構(gòu)知識，并形成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。例如在探究產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件時，先提出問題“電流能產(chǎn)生磁場，那么磁場能否產(chǎn)生電流呢？假設(shè)能產(chǎn)生，條件是什么？接著介紹歷史上安培、科

6、拉頓、法拉第等科學(xué)家相繼提出的利用磁生電的方法。在歷史材料根底上，讓學(xué)生討論、提出幾種產(chǎn)生感應(yīng)電流的猜測：將導(dǎo)線放在磁場中就能在導(dǎo)線中產(chǎn)生電流；導(dǎo)體在磁場中運(yùn)動能在導(dǎo)線中產(chǎn)生電流；磁體運(yùn)動，導(dǎo)體不動能在導(dǎo)線中產(chǎn)生電流；導(dǎo)體和磁體都不動讓穿過閉合電路磁場發(fā)生變化能在導(dǎo)線中產(chǎn)生電流。然后全班學(xué)生進(jìn)展分組進(jìn)展實驗，根據(jù)事實得出結(jié)論：穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化，閉合電路中就有電流產(chǎn)生。還可以插入科拉頓在這方面的研究軼事：“科拉頓在法拉第發(fā)現(xiàn)之前，曾做過這樣的實驗，他把一個螺線管與電流計相連接，為了防止實驗時磁鐵對電流計指針的影響，他將電流計放在另一個房間。實驗時，他將磁鐵插入或抽出線圈以后，再跑到另

7、一個房間去觀察電流計指針的變化，結(jié)果當(dāng)然什么也看不到了。再讓學(xué)生考慮科拉頓沒有成功的原因在什么地方，“科拉頓的方法暴露出他實驗設(shè)計的不夠嚴(yán)密，假如當(dāng)時他能安排一名助手在另一房間觀察電流計，那么他將最先在這一領(lǐng)域獲得打破。這一事例從反面告訴我們考慮問題和設(shè)計實驗必修要科學(xué)周密，不能有任何忽略。但在課堂浸透時，千萬不可為了迎合學(xué)生們的需要而講大量的科學(xué)家軼事等等，這樣會喧賓奪主，沖淡主要教學(xué)內(nèi)容的學(xué)習(xí)。不能為了引入史料而引入史料，假如沒有必要引入時，就不引入。既要注重與課本結(jié)合，注重與學(xué)生的認(rèn)知才能結(jié)合，同時還要言簡意賅。適時、適當(dāng)、適度地的進(jìn)展課堂浸透是一種有效的進(jìn)展物理學(xué)史教育的主要途徑。二準(zhǔn)

8、歷史法：所謂“準(zhǔn)歷史法，就是在忠于歷史事實的情況下，按照歷史開展的順序?qū)⑴c教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的物理學(xué)史料進(jìn)展組織后貫穿在教學(xué)過程中來到達(dá)一定教學(xué)目的教學(xué)方法。這種方法要求科學(xué)的復(fù)原那些重要的歷史足跡，是對歷史最詳細(xì)的重演，是很好的過程體驗教學(xué)方式，而且在很大程度上符合學(xué)生的認(rèn)知開展過程，讓學(xué)生更容易理解和承受物理規(guī)律并從相關(guān)歷史事件中廣泛汲取科學(xué)的思想方法和研究方法以及所蘊(yùn)含的科學(xué)精神與人文精神，把物理學(xué)史教育真正理論在課堂教學(xué)中。詳細(xì)步驟是：1 將物理學(xué)理論教學(xué)內(nèi)容的歷史開展過程按問題起源提出的工作假設(shè)思辨以得出推論實驗或思想實驗對推論進(jìn)展檢驗假設(shè)的修正及結(jié)論的推廣進(jìn)展整理，以形成教學(xué)內(nèi)容的“準(zhǔn)歷

9、史過程。2 將學(xué)生對物理知識教學(xué)內(nèi)容的一般認(rèn)知過程，即對物理現(xiàn)象的觀察-提出問題-假設(shè)或猜測-實驗探究-結(jié)論及對認(rèn)知過程的反思，整合到已組織形成的教學(xué)內(nèi)容的“準(zhǔn)歷史過程中，形成詳細(xì)的教學(xué)過程。例如，在學(xué)習(xí)牛頓第一定律時，先向?qū)W生提出問題：“根據(jù)生活中經(jīng)歷，有力作用在物體上，物體才運(yùn)動，沒有力的作用，物體就靜止，這種說法正確嗎？然后讓學(xué)生討論形成自己的觀點假設(shè)，再向?qū)W生闡述歷史人物對這個問題的考慮，即亞里士多德及同時代的人也都有“物體受力而運(yùn)動，不受力那么停頓的認(rèn)識。接下來，向?qū)W生說明三百年前的物理學(xué)家伽利略認(rèn)為這種認(rèn)識是錯誤的，再向?qū)W生展現(xiàn)伽利略為推翻這一論斷而如何質(zhì)疑、如何進(jìn)展實驗驗證的？最

10、后漸漸讓全班的立場都站到正確的或更具優(yōu)勢的認(rèn)識上，使學(xué)生經(jīng)歷從錯誤到如何打破、再到正確認(rèn)識的過程。再例如，在學(xué)習(xí)萬有引力定律時，可以按照教材展現(xiàn)的人類對行星運(yùn)動規(guī)律的認(rèn)識的過程，先提出是什么原因使行星圍繞太陽運(yùn)動的問題，然后引導(dǎo)學(xué)生追尋牛頓的足跡，重演歷史過程，動手和動腦，經(jīng)歷“發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的過程，讓他們在萬有引力的簡潔公式中看到了宇宙的統(tǒng)一與和諧。二、重視物理學(xué)史課程資源的開發(fā)和利用根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)編寫的物理教材盡管通過多樣化的方式呈現(xiàn)了豐富多彩的物理學(xué)史內(nèi)容，但這些內(nèi)容還不能滿足老師教學(xué)的需求，網(wǎng)絡(luò)、課外讀物等已經(jīng)成為老師獲取物理學(xué)史課程資源的重要渠道。老師可以從網(wǎng)絡(luò)上獲取物理學(xué)家奇特而偉

11、大的構(gòu)思和重大發(fā)現(xiàn)，以及他們的成功與失敗等方面的材料展示給學(xué)生，或者讓學(xué)生真搜集整理物理科學(xué)開展資料，自主地理解物理開展的歷史，也可以定期舉辦物理學(xué)史講座，講座不一定要在大的會議室進(jìn)展，老師可以靈敏自主的選擇在自習(xí)課的時間，在教室里或者以開主題班會的形式進(jìn)展。在講座過程中可以采用多媒體設(shè)施，播放一些科教系列片，這些都可以潛移默化的實現(xiàn)物理學(xué)史的教育功能。當(dāng)然如何選擇合適學(xué)生認(rèn)知程度、便于學(xué)生理解和激發(fā)學(xué)生興趣的講座內(nèi)容，那么需要老師根據(jù)學(xué)生物理知識掌握情況及認(rèn)知規(guī)律而確定，因為物理學(xué)家的思維程度與學(xué)生思維程度間存在著一定程度的差異，學(xué)生可能很難深化地理解他們的思維方法和技巧。三、進(jìn)步老師物理學(xué)

12、史教育的素養(yǎng)老師具有的物理學(xué)史知識的豐富程度直接影響到他們在教學(xué)中對物理學(xué)史的自覺應(yīng)用程度。物理教育理論指出，為更好地完成物理教育的目的任務(wù)，老師不能只掌握物理學(xué)本身的概念、規(guī)律和理論，物理老師最低限度要掌握物理學(xué)知識、物理學(xué)史知識、物理方法論知識這三方面的專業(yè)知識。將物理學(xué)史知識列入物理老師必備的專業(yè)知識中，足見其重要性。老師只有對物理學(xué)史的內(nèi)容有全面、深化的理解，才能對其作出合理取舍，設(shè)計出符合中學(xué)生思維和認(rèn)識程度的教學(xué)方案，這同時要求老師可以創(chuàng)造性地使用教材，除選入教科學(xué)的物理學(xué)史知識外，還要補(bǔ)充與物理知識直接相關(guān)的物理學(xué)史內(nèi)容。此外，老師還要特別關(guān)注物理學(xué)研究進(jìn)程中出現(xiàn)的各種概念、學(xué)說、規(guī)律是怎樣建立的、怎樣形成的？這也是物理老師理解學(xué)生學(xué)習(xí)難點的有效途徑