高中物理課堂教學(xué)中物理文化的滲透探索

於羅英

1 物理文化的概念和內(nèi)涵

1.1 物理文化的概念

物理文化是人類文化不可分割的一部分，它具有人類文化的特點(diǎn)，同時(shí)也具有物理特有的文化特征.從狹義上講物理文化是世界歷代物理學(xué)家在創(chuàng)建物理學(xué)理論過程中，發(fā)現(xiàn)、創(chuàng)造和形成的物理思想、物理方法、物理概念、物理規(guī)律、物理語言符號、價(jià)值標(biāo)準(zhǔn)、科學(xué)精神、物理儀器設(shè)備以及約定俗成的工作方法的總和.從廣義上講物理文化以物理工作者為核心、為創(chuàng)造源、為實(shí)踐者而向人類輻射的一種文化，它集中體現(xiàn)為物理工作者思想及思維模式、情感模式、行為習(xí)慣、價(jià)值標(biāo)準(zhǔn)、工作方法等.

1.2 物理文化的內(nèi)涵

物理文化的內(nèi)涵就是真、善、美.真就是對物質(zhì)、物質(zhì)結(jié)構(gòu)及物質(zhì)運(yùn)動的一般規(guī)律的實(shí)事求是的認(rèn)識；善就是將物理知識、技術(shù)服務(wù)于社會，使廣大群眾受益；美就是真和善在物理文化中和諧統(tǒng)一的體現(xiàn)，也就是人類和自然的和諧美.物理文化為人類創(chuàng)造了豐富的物質(zhì)財(cái)富和精神財(cái)富，蘊(yùn)涵著豐富的人文思想、豐富的科學(xué)道德精神，是科學(xué)精神與人文精神的結(jié)合體.

2 課堂教學(xué)中滲透物理文化的教育價(jià)值

2.1 課堂教學(xué)中滲透物理文化能培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)

（1）通過對物理知識的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)認(rèn)知.物理科學(xué)體系是自然界中最具代表性的知識體系，它載錄了人類認(rèn)識物理世界的智慧成果，是物理文化形式之一.學(xué)生在學(xué)習(xí)物理知識，理解和掌握物理概念、規(guī)律和理論的同時(shí)，也對物理的知識體系有一個完整清晰的認(rèn)識，形成對物理世界乃至整個自然界的科學(xué)認(rèn)識.

（2）掌握科學(xué)的物理方法和物理思想，使物理科學(xué)得以傳承和發(fā)展.物理方法是人類認(rèn)識物質(zhì)世界過程中形成的普適方式，如觀察法、實(shí)驗(yàn)法、比較法、等效法、控制變量法、分析與綜合法，這些方法對學(xué)生物理能力的提高有積極作用.物理思想是對物理概念、規(guī)律、方法和理論進(jìn)一步概括而形成的，守恒思想、對稱思想、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證思想、理想化思想等.

（3）在課堂中傳播物理文化，使學(xué)生得到智慧的啟迪.滲透物理文化，不僅使學(xué)生學(xué)到現(xiàn)成的知識，也使他們經(jīng)歷了一個科學(xué)探究的過程.在這個過程中，學(xué)生要進(jìn)行觀察實(shí)驗(yàn)，運(yùn)用物理方法進(jìn)行探究和思考，進(jìn)行猜想、假設(shè)、驗(yàn)證、拓展和應(yīng)用，學(xué)生得到操作技能和心智技能的訓(xùn)練；物理科學(xué)的邏輯性、方法性、實(shí)證性、精密性和實(shí)用性能促進(jìn)學(xué)生智能發(fā)展，使學(xué)生得到智慧的啟迪.

2.2 課堂教學(xué)中滲透物理文化可起到人文理念的教育功能

物理文化是人類文化的一部分，具有深刻的人文特征和人文理念的教育功能.

（1）有利于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的世界觀.經(jīng)典物理是在沖破宗教神學(xué)的桎梏，并以西方文化的邏輯傳統(tǒng)和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證取代了純粹的思辨才建立起來的.每一次物理科學(xué)的重大發(fā)展，總與人類的思想觀念相互作用，相互影響，相互聯(lián)系，物理科學(xué)理論不可避免地體現(xiàn)某種自然觀、社會觀、科學(xué)精神和人文精神，因此滲透物理文化不僅能影響人的自然觀也能影響人的社會觀.

（2）有利于培養(yǎng)學(xué)生良好的精神面貌.科學(xué)內(nèi)部存在著自我發(fā)展的推動力，這種推動力正是人類在科學(xué)活動中形成的科學(xué)精神、科學(xué)態(tài)度和科學(xué)思想的集中表現(xiàn).物理科學(xué)中包含著豐富的科學(xué)品質(zhì)培養(yǎng)因素，可以通過物理教育內(nèi)化到受教育者的身心之中.在課堂上滲透物理文化，可以讓學(xué)生通過認(rèn)識物理科學(xué)發(fā)展歷史，通過了解物理學(xué)家的奮斗經(jīng)歷，接受科學(xué)品質(zhì)的熏陶，樹立良好的精神面貌.

（3）有利于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的審美情趣.物理學(xué)是理性的詩歌、抽象的繪畫、符號的音樂.物理現(xiàn)象、物理規(guī)律的描述和物理理論的構(gòu)建等與美有著千絲萬縷的聯(lián)系，處處體現(xiàn)出“明快簡潔、均衡對稱、奇異相對、和諧統(tǒng)一”的美學(xué)特征.我們隨處可見的物理現(xiàn)象中，美麗的彩虹、神奇的激光、奇妙的光譜、多彩的干涉和衍射條紋；在物理規(guī)律的表述方面，開普勒三定律、萬有引力定律、庫侖定律、麥克斯韋電磁理論方程、愛因斯坦質(zhì)能方程等；在物理理論的構(gòu)建方面，牛頓力學(xué)體系的合理結(jié)構(gòu)及愛因斯坦相對論的簡潔優(yōu)雅等，使我們體會到人類在科學(xué)探索上對美的追求，使學(xué)生得到科學(xué)美的陶冶.

3 課堂教學(xué)中滲透物理文化的有效途徑

3.1 注重物理學(xué)史的滲透，培養(yǎng)學(xué)生對物理學(xué)的情感

物理學(xué)史是一部生動、真實(shí)地進(jìn)行愛國主義教育的教科書，結(jié)合物理教學(xué)的內(nèi)容，滲透相關(guān)的物理學(xué)史，培養(yǎng)學(xué)生對物理學(xué)的情感，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的濃厚興趣，使枯燥的課堂教學(xué)變得有聲有色.介紹一些優(yōu)秀物理人物的事跡來激勵學(xué)生，逐步培養(yǎng)學(xué)生堅(jiān)忍不拔追求真理的求索精神，如英國物理學(xué)家焦耳花了近30年時(shí)間做了400多次實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行了精確的熱功當(dāng)量的測定.通過作者介紹、背景分析，使學(xué)生了解物理知識的來龍去脈，豐富學(xué)生的感性體驗(yàn)，如法拉第經(jīng)過整整10年的不懈探索終于發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象.講解物理學(xué)逸事，使物理知識折射出人性化，如阿基米德在浴盤里發(fā)現(xiàn)了浮力定律；牛頓從蘋果落地的現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)了萬有引力；奧斯特在上課實(shí)驗(yàn)時(shí)無意中移動了小磁針而發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng).介紹物理學(xué)史上感人事例，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)理想、科學(xué)精神及獻(xiàn)身精神.如伽利略為支持日心說被終身監(jiān)禁而矢志不移；開普勒為觀察到金星凌日歷經(jīng)迫害，貧困交加；法拉第鄙視名利，終身進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探索；富蘭克林為了研究雷電而進(jìn)行費(fèi)城實(shí)驗(yàn)，利赫曼為引雷電而捐軀；居里夫婦為提煉鐳元素而甘受放射性的損害.還可以用物理學(xué)史上的典型事例，引導(dǎo)學(xué)生對書本知識多問幾個為什么，培養(yǎng)質(zhì)疑能力.如伽利略用對亞里士多德的懷疑和批判，推翻了錯誤的落體定律和強(qiáng)迫運(yùn)動定律，得出了慣性定律，愛因斯坦拋棄了牛頓的絕對時(shí)空觀，得出了相對論；普朗克否定了傳統(tǒng)的能量是連續(xù)的觀點(diǎn)，得出了量子論.

3.2 注重物理問題生活化，培養(yǎng)學(xué)生熱愛生活的品質(zhì)

在物理教學(xué)中，要充分體現(xiàn)“生活、物理、社會”的教學(xué)理念，把物理教學(xué)與學(xué)生的生活體驗(yàn)相聯(lián)系，把物理問題與生活情境相結(jié)合.課堂上可利用生活經(jīng)驗(yàn)，創(chuàng)設(shè)問題情境；結(jié)合生活實(shí)踐，探究物理規(guī)律；借助生活實(shí)例，理解物理規(guī)律.還可以充分挖掘教材，在教材中尋找實(shí)施STS相關(guān)內(nèi)容，如各種類型實(shí)驗(yàn)、插圖、閱讀材料等內(nèi)容，從多角度展現(xiàn)生活與物理的廣泛聯(lián)系，使學(xué)生在學(xué)習(xí)物理知識的過程體會和領(lǐng)悟人與環(huán)境、人與社會、人與自然協(xié)調(diào)發(fā)展的關(guān)系.

3.3 注重前沿物理文化的滲透，促進(jìn)學(xué)生終身學(xué)習(xí)

物理學(xué)是帶頭科學(xué)，又是一門不斷發(fā)展的科學(xué)，它向著研究物質(zhì)世界的深度和廣度進(jìn)軍，探索著物質(zhì)世界及其運(yùn)動的奧秘.教師將前沿物理內(nèi)化到課堂教學(xué)中.由于前沿物理知識偏難、偏抽象，不符合學(xué)生的心理和生理特點(diǎn)，前沿知識的教學(xué)在“量”上應(yīng)遵循少而精的原則，以能體現(xiàn)物理學(xué)新思想、新方法的內(nèi)容為主；在“度”上應(yīng)以介紹和滲透為主，注重思想、方法的熏陶而非繁雜的公式推導(dǎo).如愛因斯坦相對論可用他的經(jīng)典：“一個男人如果坐一燒紅的火爐上，一分鐘就像一小時(shí)；如果坐一漂亮姑娘身邊，一小時(shí)就像一分鐘”，寥寥幾句將現(xiàn)代物理學(xué)中最為復(fù)雜的理論解釋得非常直白.再如介紹愛因斯坦時(shí)空觀可結(jié)合科幻片中“時(shí)光隧道”，詢問如果物體速度為光速時(shí)時(shí)間是否會停止，詢問有沒有超光速，如果真有超光速時(shí)光是否會倒流.再如學(xué)習(xí)麥克斯韋電磁理論時(shí)可介紹歷史上的三次工業(yè)革命，蒸汽機(jī)的發(fā)明和牛頓力學(xué)的建立導(dǎo)致了第一次工業(yè)革命，電磁理論的發(fā)現(xiàn)和建立使人類進(jìn)入了電氣化時(shí)代（第二次工業(yè)革命），量子理論與信息技術(shù)導(dǎo)致第三次工業(yè)科技革命.介紹2014年在德國漢諾威工業(yè)博覽會提出的“工業(yè)4.0”概念，讓學(xué)生預(yù)感第四次工業(yè)革命（綠色革命）即將來臨，告訴學(xué)生能趕上這一革命的黎明期、發(fā)動期，是不易的、也是萬幸的，這正是施展他們才能的時(shí)候.

總之，在課堂教學(xué)中滲透物理文化，讓學(xué)生品味物理文化，獲取物理文化的滋養(yǎng)，讓物理教育使學(xué)生終身受用， 那正是物理文化的內(nèi)涵與價(jià)值所在.