淺談物理學(xué)史在初中物理教學(xué)中的作用

戴張奇

【摘要】物理學(xué)史聯(lián)系了物理學(xué)發(fā)展的過去、現(xiàn)在、明天，蘊(yùn)含著豐富的教育因素，是培養(yǎng)全體學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的重要途徑。本文通過美國和中國教材中兩則關(guān)于歐姆的史料，分析物理學(xué)史在初中物理教學(xué)中的橋梁和啟發(fā)作用。

【關(guān)鍵詞】物理學(xué)史 物理教學(xué) 物理教材 科學(xué)素養(yǎng)

【中圖分類號(hào)】G633.7 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2018）04-0141-02

《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)》要求：“從生活走向物理，從物理走向社會(huì)”，這指明初中物理教學(xué)要貼近學(xué)生思維特點(diǎn)和認(rèn)識(shí)模式，而物理學(xué)從古希臘哲學(xué)家亞里士多德所著的《物理學(xué)》一書至今已有上千年的發(fā)展歷史，這其中涌現(xiàn)了一批偉大的科學(xué)家和歷史事件，這些都是初中物理教育的重要資料。讓學(xué)生了解物理學(xué)史，其實(shí)也是讓學(xué)生間接的經(jīng)歷科學(xué)探究的過程，學(xué)習(xí)科學(xué)方法，以史為鑒，培養(yǎng)創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。本文以美國初中科學(xué)教材閱讀材料中的《Georg Simon Ohm》和蘇科版初中物理教材九年級(jí)上冊(cè)第十四章信息庫中《歐姆與歐姆定律》為例，簡析物理學(xué)史的滲透在初中物理教育中的重要作用。

一、《Georg Simon Ohm》的內(nèi)容介紹

《Georg Simon Ohm》出現(xiàn)在美國科學(xué)教材的閱讀材料中。美國科學(xué)教材的閱讀材料通常由文字、內(nèi)容、思考題等構(gòu)成，其特點(diǎn)是在橫向上拓展、在縱向上深入、與科學(xué)技術(shù)社會(huì)聯(lián)系緊密。本篇閱讀材料由《Taking a Different Approach》、《Ohm Gets to Work》、《Ohm？蒺s law》三個(gè)部分組成。

《Taking a Different Approach》部分介紹Ohm的早期教育和他良好的數(shù)學(xué)背景，他從數(shù)學(xué)出發(fā)研究電學(xué)，但是由于當(dāng)時(shí)的大多數(shù)科學(xué)家都沒有使用這一種方法，他的研究結(jié)果不被主流科學(xué)所接受。

《Ohm Gets to Work》部分介紹Ohm的求學(xué)過程，他潛心研究其他科學(xué)家和數(shù)學(xué)家的作品，并在奧斯特的啟發(fā)下開始自己的實(shí)驗(yàn)。

《Ohm？蒺s law》部分介紹歐姆定律剛剛問世時(shí)不被接受，而后來卻慢慢被認(rèn)為是一個(gè)重大發(fā)現(xiàn)。Ohm的工作被全世界接受，他也獲得巨大榮譽(yù)，他的名字成了電阻的單位，他的家鄉(xiāng)有以他名字命名的學(xué)校的廣場(chǎng)。

二、《歐姆與歐姆定律》的內(nèi)容介紹

《歐姆與歐姆定律》出現(xiàn)在蘇科版九年級(jí)上教材第十四章的信息庫中，信息庫旨在為學(xué)生提供某知識(shí)點(diǎn)的相關(guān)拓展性信息。《歐姆與歐姆定律》介紹了Ohm的生平與研究。歐姆在探究時(shí)沒有電阻、電壓、電流等概念，更沒有測(cè)量儀器，但是他利用電流的磁效應(yīng)原理歸納了歐姆定律。Ohm的成果剛問世時(shí)，不被科學(xué)家接受，但是隨著時(shí)間的發(fā)展，物理學(xué)家意識(shí)到了歐姆定律的重要作用。

三、《Georg Simon Ohm》和《歐姆與歐姆定律》在初中物理教學(xué)中的作用

1.符合學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn)，激發(fā)學(xué)生興趣

物理學(xué)科對(duì)學(xué)生邏輯思維能力、觀察和動(dòng)手操作能力的要求較高，初中生的意志、思維品質(zhì)發(fā)展不成熟，容易出現(xiàn)畏難、厭惡物理等不良情緒。對(duì)于初中二年級(jí)學(xué)生來說，物理學(xué)科中的一些抽象模型、難點(diǎn)可能造成學(xué)生的兩極分化。物理學(xué)史具有趣味性的同時(shí)又不失科學(xué)性和啟發(fā)性，美國初中科學(xué)教材中閱讀材料的占比達(dá)38%，并配有大量精美的圖片，這些都可以向初中生直觀鮮明的展示物理概念和規(guī)律，幫助學(xué)生理解物理過程和抽象邏輯思維的進(jìn)一步發(fā)展。

在歐姆定律的教學(xué)中，向?qū)W生展示歐姆的照片、生平故事等史料，組織學(xué)生進(jìn)行相關(guān)討論或者課外探究和調(diào)研，都可以激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)性和好奇心，讓學(xué)生感受到物理學(xué)習(xí)過程的快樂。

2.加深對(duì)物理知識(shí)的理解，養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣

初中生在學(xué)習(xí)物理之前已經(jīng)有了很多“前概念”，正確的前概念對(duì)物理學(xué)習(xí)有促進(jìn)作用，錯(cuò)誤的前概念有阻礙作用。在分析歐姆定律公式R=■時(shí)，學(xué)生會(huì)自發(fā)的從數(shù)學(xué)角度理解，當(dāng)電流一定時(shí)，電阻與電壓成正比。此類認(rèn)識(shí)在數(shù)學(xué)上成立，但是從物理學(xué)角度理解就是錯(cuò)誤的。物理教師處理此類問題也多是照本宣科，加以大量的習(xí)題，這樣，學(xué)生只是死記硬背，而沒有理解歐姆定律的本質(zhì)。如果在講解知識(shí)之前，讓學(xué)生詳細(xì)的查閱歐姆做實(shí)驗(yàn)的原理、過程、數(shù)據(jù)處理方式等，想必學(xué)生會(huì)對(duì)物理公式的本質(zhì)有更深入的了解，也培養(yǎng)學(xué)生的探究意識(shí)和自學(xué)能力。

3.了解科學(xué)的本質(zhì)，感悟探究的過程

科學(xué)是科學(xué)家不斷發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的過程，現(xiàn)有的物理學(xué)規(guī)律不是永恒不變的真理，只是科學(xué)家基于現(xiàn)在的技術(shù)手段和科學(xué)主流觀念得到的結(jié)論。正如歐姆采用數(shù)學(xué)的方法分析電路，在當(dāng)時(shí)就不被科學(xué)界接受。同時(shí)，科學(xué)家們相互提出問題，批判甚至反駁，也可以促進(jìn)科學(xué)的交流和進(jìn)步，隨著進(jìn)一步的深入研究，科學(xué)家們會(huì)消除誤解，最終得到統(tǒng)一的解釋和相對(duì)更加科學(xué)的物理規(guī)律。最后，歷史也證明了歐姆的巨大貢獻(xiàn)。

物理學(xué)史啟發(fā)學(xué)生始終帶著批判和創(chuàng)新的思維去思考問題，忠于真理，不盲目的迷信書本，讓學(xué)生感悟物理學(xué)科的探究過程和物理學(xué)家的優(yōu)秀品質(zhì)，敢于批判舊觀念、提出新觀念，理解物理是一門重視實(shí)驗(yàn)和事實(shí)的科學(xué)。

4.理解科學(xué)與社會(huì)之間的關(guān)系，提高全體學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)

物理學(xué)的發(fā)展受到社會(huì)觀念的影響，在物理學(xué)史上，許多大科學(xué)家的觀點(diǎn)超越了當(dāng)時(shí)的社會(huì)而不被接受，更有甚者獻(xiàn)出了自己的生命以捍衛(wèi)科學(xué)的底線。物理學(xué)的發(fā)展要以社會(huì)發(fā)展為基礎(chǔ)，特別是受到社會(huì)發(fā)展力的限制。例如歐姆的實(shí)驗(yàn)，因?yàn)槿鄙俦匾木軠y(cè)量設(shè)備而失敗。反之，物理也促進(jìn)社會(huì)發(fā)展，改變社會(huì)生產(chǎn)關(guān)系。物理學(xué)的發(fā)展所得到的科學(xué)結(jié)果，轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，極大地促進(jìn)社會(huì)進(jìn)步。在歐姆定律發(fā)現(xiàn)并被認(rèn)可之后，電氣電路工程取得巨大發(fā)展。

物理學(xué)史啟發(fā)學(xué)生認(rèn)識(shí)科學(xué)家突破當(dāng)時(shí)社會(huì)大眾觀點(diǎn)、建立新的觀點(diǎn)和理論是多不容易，這些觀點(diǎn)在今天的我們看來理所當(dāng)然，但是在那個(gè)時(shí)代是讓人不可思議的。教師在教學(xué)中滲透物理學(xué)史，讓學(xué)生感受科學(xué)探究的社會(huì)性，自然科學(xué)研究不是“閉門造車”，一位好的科學(xué)家必須具備良好的溝通能力，促進(jìn)全體學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的全面發(fā)展。

四、反思

隨著我國基礎(chǔ)教育物理課程改革的不斷深入，人們對(duì)于物理學(xué)的認(rèn)識(shí)已經(jīng)由傳統(tǒng)的“重結(jié)論，輕過程”到了“重結(jié)論，更重過程”，蘇科版《物理》教材中的“活動(dòng)”、“信息快遞”、“www”“信息庫”等板塊為學(xué)生提供了大量的閱讀材料和探究性問題。但是，令人痛心的是在課程的實(shí)施過程中，這些閱讀材料和物理學(xué)史料沒有得到很好的應(yīng)用。

究其原因，考試制度、教師素質(zhì)不足、教師重視程度低、缺乏社會(huì)家庭的有效支持等都是造成物理學(xué)史料利用率低、使用效果差的原因。

第一，社會(huì)和家庭也缺乏鼓勵(lì)學(xué)生了解物理學(xué)史的機(jī)制，要改變這一現(xiàn)狀，要求我們對(duì)現(xiàn)有的評(píng)價(jià)制度進(jìn)行修改，重視過程性評(píng)價(jià)和多元評(píng)價(jià)。例如愛爾蘭的科學(xué)課程中考模式為“實(shí)驗(yàn)+調(diào)查+考試”，這樣的評(píng)價(jià)制度有利于引導(dǎo)教師學(xué)生重視對(duì)物理學(xué)史料的運(yùn)用和開發(fā)。

第二，現(xiàn)今中國的師范教育中，《物理學(xué)史》這門課并非師范專業(yè)的必修課，在對(duì)南京師范大學(xué)2015級(jí)物理學(xué)師范專業(yè)的同學(xué)的抽樣詢問中，師范生普遍不重視《物理學(xué)史》。同樣的，在職教師中大部分教師缺乏豐富的物理學(xué)史知識(shí)儲(chǔ)備，甚至有的教師沒有能力指導(dǎo)學(xué)生完成相關(guān)調(diào)查研究。所以加強(qiáng)物理師范生和在職教師的物理學(xué)史教育，完善教師知識(shí)儲(chǔ)備和專業(yè)技能，是利用好教材中的閱讀材料和開發(fā)新史料的基礎(chǔ)。

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