基于課程標(biāo)準(zhǔn)下物理學(xué)史在中學(xué)教學(xué)中應(yīng)用的瓶頸與解決策略

盛 暉

(上海市朱涇中學(xué)，上海 201599)

基于課程標(biāo)準(zhǔn)下物理學(xué)史在中學(xué)教學(xué)中應(yīng)用的瓶頸與解決策略

盛 暉

(上海市朱涇中學(xué)，上海 201599)

現(xiàn)今中學(xué)物理教學(xué)中呈現(xiàn)重結(jié)果輕過(guò)程的現(xiàn)狀，因此對(duì)于物理學(xué)史的教育缺乏相應(yīng)重視.本文闡述了物理學(xué)史在中學(xué)教學(xué)中的重要性、應(yīng)用現(xiàn)狀，并以此給出了些許解決策略.

上海市中學(xué)物理課程標(biāo)準(zhǔn);物理學(xué)史;科學(xué)素養(yǎng)

《上海市中學(xué)物理課程標(biāo)準(zhǔn)》中闡述，物理學(xué)及其課程自身的發(fā)展就是不斷開(kāi)拓進(jìn)取、求真創(chuàng)新的過(guò)程，其本身及其課程蘊(yùn)涵深邃的思想和哲理，可有助于形成正確的世界觀、人生觀、價(jià)值觀，提高人們的思想品質(zhì)和科學(xué)素養(yǎng)，培養(yǎng)人們的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，進(jìn)而充分發(fā)展人的潛能.基于此，在中學(xué)物理教學(xué)中運(yùn)用物理學(xué)史資料是落實(shí)課程標(biāo)準(zhǔn)的重要教學(xué)手段.

一、物理學(xué)史與中學(xué)物理教學(xué)的關(guān)系

《上海市中學(xué)物理課程標(biāo)準(zhǔn)》的核心理念是以學(xué)生發(fā)展為本，具體體現(xiàn)為注重提高基本科學(xué)素養(yǎng)使學(xué)生終身受益和推動(dòng)學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變強(qiáng)調(diào)科學(xué)探究過(guò)程，即物理課程必須注重全面提高學(xué)生的基本科學(xué)素養(yǎng)，使他們不僅掌握物理知識(shí)，同時(shí)倡導(dǎo)學(xué)習(xí)的自主性、探究性、合作性，體驗(yàn)和感悟科學(xué)探究的過(guò)程和方法，激發(fā)持久的學(xué)習(xí)興趣和求職欲望，并在探究過(guò)程中培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)的能力，逐步實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變，使學(xué)生逐步養(yǎng)成敢于質(zhì)疑、善于交流、樂(lè)于合作、勇于實(shí)踐的科學(xué)態(tài)度，進(jìn)而培養(yǎng)科學(xué)精神和創(chuàng)新能力，為今后走向社會(huì)和終身學(xué)習(xí)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ).

物理學(xué)是研究物質(zhì)運(yùn)動(dòng)一般規(guī)律和物質(zhì)基本結(jié)構(gòu)的學(xué)科.法國(guó)杰出科學(xué)家皮埃爾·迪昂認(rèn)為，“物理學(xué)是對(duì)自然現(xiàn)象的分類(lèi)而不是解釋.物理學(xué)史是對(duì)物理學(xué)發(fā)展過(guò)程中事件的記錄，是物理學(xué)知識(shí)的外延，它包括了科學(xué)結(jié)論與原理產(chǎn)生之前所隱含的科學(xué)思維與科學(xué)方法論的總和.”因此，物理學(xué)史不同于物理學(xué)本身，相對(duì)于物理學(xué)理論的客觀性和普遍性，物理學(xué)史是客觀性與主觀性、普遍性與特殊性的結(jié)合.物理學(xué)史的主觀性與特殊性在于物理學(xué)發(fā)展是人參與的過(guò)程，因人的個(gè)體差異，面對(duì)同一個(gè)物理現(xiàn)象往往會(huì)產(chǎn)生不同的認(rèn)識(shí).而物理學(xué)史的客觀性與普遍性在于物理學(xué)的發(fā)展是有規(guī)律的，并不因研究者的不同而變化，物理學(xué)家的科學(xué)探究的基本規(guī)律即“發(fā)現(xiàn)問(wèn)題→提出假設(shè)→實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)→分析數(shù)據(jù)→合理外推→得出并修正結(jié)論”.

由此可知，物理教學(xué)內(nèi)容不等同于物理學(xué)史，而物理教學(xué)中并不非要使用物理學(xué)史.但是若將物理學(xué)史資料用于中學(xué)物理教學(xué)，教學(xué)內(nèi)容一定會(huì)得到升華，學(xué)生學(xué)習(xí)經(jīng)歷也會(huì)因此得到進(jìn)一步豐富，這也是對(duì)于落實(shí)課程標(biāo)準(zhǔn)的有力嘗試.從更深層次的內(nèi)涵看，物理學(xué)史相對(duì)于教學(xué)過(guò)程更為接近物理研究的過(guò)程，這也可以成為落實(shí)“三類(lèi)”課程，尤其為學(xué)生進(jìn)行研究型課程提供借鑒作用，因此筆者覺(jué)得也可以把物理學(xué)史的教學(xué)過(guò)程看成是一種培優(yōu)嘗試.

二、物理學(xué)史教育在當(dāng)今中學(xué)物理教學(xué)中的現(xiàn)狀

物理學(xué)史在物理教學(xué)中的應(yīng)用可粗略分為三個(gè)層次，淺層次的應(yīng)用主要以介紹物理學(xué)家和規(guī)律發(fā)現(xiàn)的年代為主，以此進(jìn)行人文教育.中層次的應(yīng)用主要以簡(jiǎn)述物理規(guī)律發(fā)現(xiàn)的過(guò)程和理論發(fā)展歷程為主，以此感受科學(xué)精神.深層次的應(yīng)用是以挖掘物理研究中的思想方法和探究方式，以此提升科學(xué)素養(yǎng).

在現(xiàn)如今的物理教學(xué)中，學(xué)生和教師往往只注重結(jié)論，忽略了學(xué)習(xí)和講解新思維是如何產(chǎn)生的重要過(guò)程.大部分教師在講授時(shí)只重視基本知識(shí)的傳授，輕視人們認(rèn)識(shí)和研究問(wèn)題的思想，同時(shí)也輕視了對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)方法的指導(dǎo).應(yīng)試教育造成了中學(xué)生學(xué)習(xí)物理的功利心態(tài)，“物理學(xué)習(xí)=物理知識(shí)=物理公式=數(shù)學(xué)運(yùn)算”成了中學(xué)物理教學(xué)的現(xiàn)狀.然而很多教學(xué)案例都表明，學(xué)生對(duì)知識(shí)的內(nèi)涵和本質(zhì)缺乏深刻的領(lǐng)悟和見(jiàn)解，缺乏對(duì)物理的思考，缺乏物理見(jiàn)識(shí)和物理意識(shí)，而事實(shí)上我們需要的是運(yùn)用物理思維解決問(wèn)題的能力.因此，物理教學(xué)必須以學(xué)生為本，提高全體學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，由此可見(jiàn)在中學(xué)物理教學(xué)中深層次地運(yùn)用物理學(xué)史資料是勢(shì)在必行，這不僅使得物理教學(xué)過(guò)程中包含了方法的體驗(yàn)感知，同時(shí)也是方法學(xué)習(xí)的補(bǔ)充.

三、在中學(xué)課堂開(kāi)展深層次物理學(xué)史教育的策略

1.在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中親歷物理學(xué)史

物理學(xué)是一門(mén)實(shí)驗(yàn)學(xué)科，其規(guī)律一般都是通過(guò)實(shí)驗(yàn)總結(jié)得來(lái).因此物理實(shí)驗(yàn)中不但凝聚著物理學(xué)家的智慧與態(tài)度，同時(shí)也承載著物理學(xué)發(fā)展的演變與成就.故要在物理教學(xué)中開(kāi)展深層次物理學(xué)史教育就應(yīng)突出物理實(shí)驗(yàn)課的重要性.要做到這點(diǎn)，教師得在教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生領(lǐng)略歷代科學(xué)家們對(duì)于物理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象研究的發(fā)展歷程，以此親歷歷史.

例如，在進(jìn)行《電磁感應(yīng)現(xiàn)象》一課時(shí)，教師可先演示1820年奧斯特的電流磁效應(yīng)實(shí)驗(yàn)，以此提出“電生磁”的理論.而這一現(xiàn)象也觸發(fā)了法拉第的思考并提出“磁生電”的設(shè)想.1822年法拉第開(kāi)始了艱苦漫長(zhǎng)的磁生電的實(shí)驗(yàn)研究，經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)次的實(shí)驗(yàn)，終于在1831年發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象(教師演示磁鐵插入線(xiàn)圈的實(shí)驗(yàn))，接著又進(jìn)行了一系列的實(shí)驗(yàn)研究(引導(dǎo)學(xué)生使用不同方法使線(xiàn)圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流)，最后成功地實(shí)現(xiàn)了磁生電的設(shè)想(展示法拉第圓盤(pán)發(fā)電機(jī)的圖片).

通過(guò)這樣的課堂教學(xué)，教師發(fā)現(xiàn)學(xué)生隨著課堂的進(jìn)行逐漸感悟到了在科學(xué)探索中失敗是經(jīng)常出現(xiàn)的，它與成功既相互對(duì)立，相互排斥，又相互依存，相互貫通.只要條件成熟，就存在著相互轉(zhuǎn)化的關(guān)系.這便是科學(xué)的成敗觀.通過(guò)這樣的親歷式的物理學(xué)史教育，既能使學(xué)生認(rèn)識(shí)物理實(shí)驗(yàn)的重要作用和突出地位，也培養(yǎng)了學(xué)生科學(xué)的成敗觀，有助于學(xué)生養(yǎng)成良好的科研素質(zhì)和科學(xué)態(tài)度，這也是落實(shí)課程標(biāo)準(zhǔn)中有關(guān)物理課程的定位，即“中學(xué)物理課程是以觀察和實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，以物理現(xiàn)象、物理概念和規(guī)律、物理過(guò)程和方法為載體，以科學(xué)探究為主線(xiàn)，以提高全體學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)為基本目標(biāo)的基礎(chǔ)型自然科學(xué)課程，是中學(xué)自然科學(xué)學(xué)習(xí)領(lǐng)域的重要組成部分”.

2.精選典型史料整體化展示

物理學(xué)中任何一個(gè)物理理論從被世人關(guān)注到最后定論往往經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的發(fā)展歷程，有些歷時(shí)幾十年甚至幾千年的過(guò)程.比如，歷史上有關(guān)“力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系”等等.如果教師要將這一段物理學(xué)史完整呈現(xiàn)顯然是不現(xiàn)實(shí)的，也是沒(méi)有必要的.因此筆者認(rèn)為在日常課堂教學(xué)中可以圍繞教學(xué)內(nèi)容選取幾個(gè)經(jīng)典史料，以此將這個(gè)理論從被學(xué)者關(guān)注到最后被準(zhǔn)確詮釋的整個(gè)過(guò)程都展現(xiàn)出來(lái)，并配以一定的分析與闡述.而對(duì)于學(xué)有余力的學(xué)生，教師可以給予額外關(guān)照，告知其可通過(guò)傳統(tǒng)資料和現(xiàn)代信息技術(shù)查閱其他史料及事例，并以此形成自己的見(jiàn)解和感悟.以上做法不僅可以落實(shí)課程標(biāo)準(zhǔn)中有關(guān)“面向全體學(xué)生，增強(qiáng)學(xué)習(xí)的選擇性”的課程理念，同時(shí)也兼顧了“重視物理學(xué)與技術(shù)、社會(huì)的緊密聯(lián)系”.

3.對(duì)時(shí)代背景進(jìn)行補(bǔ)充說(shuō)明

時(shí)代在變遷，事物在發(fā)展，物理學(xué)中的許多發(fā)現(xiàn)都是基于當(dāng)時(shí)的生產(chǎn)技術(shù)孕育而生的.比如，伽利略在研究勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)采用脈搏進(jìn)行計(jì)時(shí)，歐姆使用儀器溫差電來(lái)研究金屬傳導(dǎo)接觸電的規(guī)律，牛頓發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力定律但待發(fā)明微積分解決球體距離問(wèn)題后才正式撰文發(fā)表……可見(jiàn)，其中很多實(shí)驗(yàn)儀器和遇到的研究瓶頸并不是現(xiàn)如今的學(xué)生所能感同身受的.因此往往停留在中淺層次的物理學(xué)史教育往往是缺乏對(duì)于時(shí)代背景介紹的緣故.而若教師在教學(xué)過(guò)程中注重對(duì)于背景知識(shí)的講述，這樣才能讓學(xué)生更好地感受物理學(xué)家在探究過(guò)程所體現(xiàn)的整合能力、創(chuàng)新意識(shí)和嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)，這正是落實(shí)課程標(biāo)準(zhǔn)中有關(guān)使學(xué)生形成正確的世界觀、人生觀、價(jià)值觀，提高人們的思想品質(zhì)和科學(xué)素養(yǎng)，培養(yǎng)人們的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的育才目標(biāo).

4.運(yùn)用“兩類(lèi)”課程實(shí)施物理學(xué)史教育

物理學(xué)是一門(mén)古老的學(xué)科，因此其蘊(yùn)含的歷史典故極其豐富.因此單靠平日基礎(chǔ)型課程的課堂教學(xué)往往只能簡(jiǎn)單提及物理學(xué)家的名字和發(fā)現(xiàn)年代，因此更多時(shí)候的常規(guī)教學(xué)依然屬于淺層次的物理學(xué)史教育.若想詳盡、系統(tǒng)地學(xué)習(xí)物理學(xué)史，并從中感受其中的“潛科學(xué)思想”，需開(kāi)拓學(xué)習(xí)的時(shí)間和空間.而開(kāi)設(shè)基于物理學(xué)史的拓展型課程或研究型課程不愧為一個(gè)有益的嘗試.以上做法不僅可以保證學(xué)習(xí)的時(shí)間，同時(shí)可以給予學(xué)有余力的學(xué)生更多經(jīng)歷科學(xué)史探究的過(guò)程，這正是符合課程標(biāo)準(zhǔn)中有關(guān)增加學(xué)習(xí)的選擇性，進(jìn)而倡導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性、探究性，并在探究過(guò)程中逐步實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變，使其養(yǎng)成敢于質(zhì)疑、善于交流、樂(lè)于合作、勇于實(shí)踐的科學(xué)態(tài)度.

《上海市中學(xué)物理課程標(biāo)準(zhǔn)》告訴我們中學(xué)物理教育的主要功能是求知功能、應(yīng)用功能、教育功能、發(fā)展功能.而將物理學(xué)史在教學(xué)中進(jìn)行深度應(yīng)用正是實(shí)現(xiàn)以上功能的重要措施.通過(guò)物理學(xué)史的學(xué)習(xí)，人們不僅可以正確認(rèn)知客觀世界，同時(shí)也是其適應(yīng)社會(huì)生活和實(shí)現(xiàn)職業(yè)理想的基礎(chǔ).通過(guò)領(lǐng)略物理學(xué)歷的曲折和必然，今天的學(xué)生可以形成正確的“三觀”，提高其思想品質(zhì)和科學(xué)素養(yǎng).而日后的他們也因此受到了創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的培養(yǎng)，最終為其日后發(fā)揮自己潛能提供了積極的作用.

[1]上海市教育委員會(huì).上海市中學(xué)物理課程標(biāo)準(zhǔn)[S].上海：上海教育出版社,2004.

[2]弗·卡約里.(戴念祖譯)物理學(xué)史[M].上海：中國(guó)人民大學(xué)出版社,2010.

[責(zé)任編輯：閆久毅]

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1008-0333(2017)27-0041-02

2017-07-01

盛暉(1985.3-)，男，漢，上海，理學(xué)學(xué)士，中學(xué)一級(jí)，從事課程標(biāo)準(zhǔn)、關(guān)懷教育研究.