在中學物理教學中滲透物理學史的策略

陳海華

【摘 要】闡述在中學物理教學中滲透物理學史的六種策略：用細節(jié)來導入——自然流暢的滲透，以內(nèi)容為核心——章節(jié)知識的補充，借事例來言說——史實材料的真知，融理念于場景——科學意識的培養(yǎng)，用方法來思考——科學本質(zhì)的探索，在假想中感知—— 科學成果的重視。

【關(guān)鍵詞】物理教學 ?物理學史 ?滲透策略

【中圖分類號】G ?【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2015）12B-0107-02

物理學是一門集電學、力學、光學、熱學、量子力學等多種知識體系為一體的，以研究自然界物理現(xiàn)象為根本目的的獨立學科。對學生來講，學習物理學史不僅能夠更好地對教材知識進行補充與深化，而且能夠借此培養(yǎng)個人的科學意識，掌握科學方法?；诖?，教師應(yīng)當在教學過程中合理地從多個方面滲透物理學史的相關(guān)內(nèi)容。

一、用細節(jié)來導入—— 自然流暢的滲透

物理學史在高中物理教學中并沒有特別地以某一個章節(jié)或者某一個板塊的形式出現(xiàn)，而是夾雜在一些前文介紹或者背景補充里面。因此，教師要將物理學史滲透到物理教學中，首先就要用細節(jié)來導入，以保證滲透的自然性與流暢性。以高中熱學中的《分子動理論 內(nèi)能》為例，這一章節(jié)在介紹到分子動理論時有一個物理學史知識點就是“布朗運動”，這是英國植物學家布朗在1827年發(fā)現(xiàn)的，懸浮在水中的花粉粒會不停地做無規(guī)則運動這一現(xiàn)象。從內(nèi)容上看，首先，分子這一物質(zhì)本身就屬于微量事物，所謂微量即是不易觀察的，不易發(fā)現(xiàn)的，不常思考的，這更需要研究者有一種專注的精神并帶著思考的狀態(tài)去觀察。從核心要義上看，布朗運動的關(guān)鍵就在于“不規(guī)則運動”。因此，教師在介紹到分子動理論——“物體是由大量分子組成的，分子在永不停息地做無規(guī)則運動，分子間存在著引力和斥力”時，應(yīng)當著重強調(diào)“無規(guī)則運動”，然后順勢借力拋出布朗運動這一史學知識。在教學實踐中，用細節(jié)來導入，一方面有利于培養(yǎng)學生的專注性，養(yǎng)成學生不論是思考問題還是觀察現(xiàn)象，都要對細節(jié)有足夠的重視度;另一方面有利于史學知識的自然開展，不會過分突兀而使其顯得無法與學科知識很好地聯(lián)系起來。

二、以內(nèi)容為核心—— 章節(jié)知識的補充

物理學史作為物理學知識的其中一個部分，自然是要為其他知識服務(wù)。對學生來講，它也是學生對章節(jié)知識的一種補充學習與吸收，因此，教師在教學中滲透物理學史時，應(yīng)當注意以內(nèi)容為核心。以高中物理力學中的《牛頓運動定律》為例，其中所包括的物理學史就有意大利物理學家伽利略在1638年于比薩斜塔所做的兩個不同質(zhì)量的小球的下落實驗，馬德堡市長奧托·馮·格里克在1654年于神圣羅馬帝國的雷根斯堡（今德國雷根斯堡）進行的馬德堡半球?qū)嶒灥?，實際上，它們都是在為牛頓運動定律服務(wù)的，即是每一項實驗所揭示的結(jié)果都是推動牛頓運動定律最終成型的因素，同時也是其內(nèi)容表現(xiàn)之一。因此，教師在開展類似的物理學史時，要始終以內(nèi)容為核心，著重介紹實驗的內(nèi)容，特別是實驗內(nèi)容對后續(xù)成型定律的貢獻與推動。其目的就是為了讓學生能夠?qū)φ鹿?jié)知識的前因后果及發(fā)展演變過程有更多的了解，從而更好地、更深入地、更全面地理解章節(jié)知識。

三、借事例來言說—— 史實材料的真知

所謂“史實”，就是過去發(fā)生的事情，它既代表著某一件具體的事情，又印證了時代發(fā)展過程的真實性，因此，教師在中學物理教學中滲透物理學史時，可以借助實例來言說，這也是凸顯史實材料真知性的一個表現(xiàn)。以高中物理中的《歐姆定律》為例，這一定律的名稱命名采用的是發(fā)明者名稱的方式，這也就意味著該定律的產(chǎn)生與該發(fā)明者有絕對比例的關(guān)系，因此，教師在介紹到歐姆定律時，應(yīng)當順便普及下歐姆定律的發(fā)展簡史。從最開始的探討電流產(chǎn)生的電磁力的衰減與導線長度的關(guān)系的實驗，到后來受到德國科學家施威格發(fā)明的檢流計啟發(fā)，將庫侖扭秤方法與奧斯特關(guān)于電流磁效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)結(jié)合起來設(shè)計的測電流強度的電流扭力秤，到1825年7月用該裝置來研究金屬的相對電導率，到最后的歐姆定律最終確定。在這個發(fā)展簡史中不難發(fā)現(xiàn)，歐姆定律的誕生實際上都是無數(shù)個嘗試實驗的步步推進，而科學家在每一個實驗中所取得的進步與發(fā)現(xiàn)都是后來成型的歐姆定律中的部分內(nèi)容。通過事例言說的方式來介紹物理學史，一方面有利于降低史實可能存在的枯燥性與乏味性，另一方面有利于增強定律誕生的真實感與過程感（即定律雖然只是呈現(xiàn)在書本上的某一個部分的，但它并不是憑空產(chǎn)生的），這些都有助于學生更好地理解物理學史。

四、融理念于場景—— 科學意識的培養(yǎng)

物理學史的教學價值中所承擔的其中一個責任就是要培養(yǎng)學生的科學意識，而這可以在講解物理學史時，以融理念于場景的方式來實現(xiàn)。以高中物理中的《力學》為例，其中介紹到伽利略落體實驗時，在1589年時，伽利略在比薩斜塔當著其他教授和學生面做了這個實驗，由此推翻了亞里士多德的觀點—— 物體下落速度和重量成比例的學說，糾正了這個持續(xù)了1900多年之久的錯誤結(jié)論。這需要極大的自信、膽量與勇氣。與此同時，對在場看到實驗的觀眾來說，這也必然是震驚的，甚至是難以置信的，因為他們要自行推翻在自己腦海中已經(jīng)烙下深刻印記的，甚至是從來沒有懷疑過的一種結(jié)論，這需要極大的包容性、信任感與納錯度。不論是實驗者還是觀察者，在他們身上所折射出來的這種精神理念，正是科學思維的表現(xiàn)—— 敢于探索、敢于試錯、敢于驗證、敢于糾正，教師可以在講解時放大這個場景，細化這個場景，突出場景中每一個人的所思所感，用這種直觀的，極其富有感情色彩的方式來滲透物理學史，它將會給學生科學意識的培養(yǎng)帶來直接且深刻的沖擊。

五、用方法來思考—— 科學本質(zhì)的探索

雖然我們在教材中看到的定律、公式、原理都是現(xiàn)成的，但他們都是科學家一步步研究思考所得，這其中就包括了各種各樣的方式方法，而這也是科學本質(zhì)的一種探索。因此，教師在物理教學中滲透物理學史時，可以鼓勵學生用科學方法來思考。比如高中物理學中介紹到的《庫侖定律》，它是電學發(fā)展史上的第一個定量規(guī)律，是電磁學和電磁場理論的基本定律之一。從發(fā)展史上看，卡文迪許的同心球電荷分布實驗要早于庫倫的扭秤實驗幾十年，但當時的卡文迪并沒有發(fā)布自己的著作見解，而是后來其手稿輾轉(zhuǎn)至麥克斯韋手中，由麥克斯韋親手重復了卡文迪許的諸多試驗并將其整理出版后才被世人所知，而后又在1784年至1785年間由法國物理學家查爾斯·庫侖通過扭秤實驗驗證了這一定律。在這個過程中，不同的科學家都在用自己的方法來不斷驗證前人的結(jié)論，每個人所用方法的驗證效果又各有不同，這無疑都是個人方法論的一種體現(xiàn)。但不論有何差異，究其共性都離不開“思考”二字，用適合的、科學的方法來思考，這正是科學本質(zhì)的一種探索過程。而方法，同樣是教師要教會給學生的一種思辨工具，因而，可以將兩者的共進結(jié)合起來，從而達到培養(yǎng)學生理解科學本質(zhì)的探索過程。

六、在假想中感知—— 科學成果的重視

最后要提到的一個于教學中滲透物理學史的方法就是帶領(lǐng)學生在假想中感知，其目的就在于提高學生對科學成果的珍惜與重視程度。實際上，不論是多大多小的科學成果，也不論其被發(fā)現(xiàn)所耗費的時間長短，均是一個不斷試錯、糾正的過程，這其中任何一個環(huán)節(jié)發(fā)生停滯或者倒退都不可能誕生科學成果。從發(fā)展歷史上看，雖然大部分研究成果只是以某一位科學的名字來命名，但其發(fā)現(xiàn)過程并不全然是該科學家本人的努力，而是還有其他科學家的付出與堅持，這些都凸顯出科學成果的來之不易。當我們坐在課堂上“現(xiàn)摘”科學成果時，我們并沒有付出科學家所經(jīng)歷過的艱辛努力，因此，我們更是要倍加珍惜與重視科學成果。當教師合乎情理又水到渠成地將這一精神傳遞給學生，將會有利于幫助學生在珍惜、重視的同時更加勤于自勉，培養(yǎng)并提升個人的學科能力。

學習不僅要“知其然”，還應(yīng)當“知其所以然”，這給我們的啟示是在學習中要帶著一種追根朔源，尋究問底地探索與研究精神，由此才能更好地理解產(chǎn)出成果本身的價值與意義。對物理學來講，物理學史的學習就是一種很好的方式。教師應(yīng)當在教學中用細節(jié)來導入、以內(nèi)容為核心、借事例來言說、融理念于場景、用方法來思考這六大方面為切口，自然合理地將物理學史的知識融入到物理教學之中，以活躍學生的思維，培養(yǎng)學生的價值觀。這既是素質(zhì)教育的必然要求，也是學科能力的重要保障。