中國古代物理史與物理教學(xué)的結(jié)合初探*

許芙蓉 黃樹清

(福建師范大學(xué)物理與能源學(xué)院 福建 福州 350108)

1 問題的提出

我國作為世界上文明發(fā)達最早的國家之一，在物理學(xué)領(lǐng)域曾長期處于世界領(lǐng)先水平，我們的先人對物理學(xué)的發(fā)展做出了重大的貢獻．因此，中國古代物理史是一筆寶貴的不應(yīng)被忽視的課程資源．

現(xiàn)行中學(xué)物理教材即便貫徹了課程改革新思想與新理念，然而對中國物理史的涉及卻寥若晨星．以下為滬科版初中物理教材(表1)、魯科版高中物理教材(表2)中對中國古代物理史引入情況的統(tǒng)計.

表1 滬科版初中物理教材

表2 魯科版高中物理教材

統(tǒng)計顯示，滬科版初中物理教材共引入3處中國古代物理史，而魯科版高中物理教材則共引入8處，平均每冊引入1～2處，因此，現(xiàn)如今物理教學(xué)對中國古代物理史的重視程度可見一斑．

2 中國古代物理史與物理教學(xué)結(jié)合的必要性

2.1 響應(yīng)課程標準落實核心素養(yǎng)

物理課程改革已經(jīng)進入了一個全新的時代，2017年版普通高中物理課程標準在實施建議中提出“注重教材的人文關(guān)懷，弘揚中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化，增強民族自信心和凝聚力”[1]，中國古代物理史毋庸置疑是中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化的一部分,在物理課堂中結(jié)合中國古代物理史進行教學(xué)則有效響應(yīng)了課程標準的理念．在介紹古人如何就自然現(xiàn)象進行大量獨立的研究和歸納演繹的過程中，讓學(xué)生從中習(xí)得人文科學(xué)等知識與技能，體現(xiàn)并彰顯了人文底蘊、科學(xué)精神的核心素養(yǎng)．

2.2 弘揚愛國情懷助力德育教育

“科學(xué)無國界，但科學(xué)家有自己的祖國．”愛國情懷是國家凝聚力的內(nèi)核，是全民族大步向前的強勁合外力，且愛國主義教育又是學(xué)校德育的首要內(nèi)容．在物理課堂教學(xué)中不應(yīng)妄自菲薄、數(shù)典忘祖，過分宣揚國外科學(xué)家的赫赫戰(zhàn)績，而孤立冷落了我們先人的偉大成就．例如在“體積的測量”一節(jié)中，可以在課前向?qū)W生展示中國古代量米所用的“斗”，以此引入課題，再簡要介紹秦始皇統(tǒng)一“度量衡”的創(chuàng)舉，促進其民族自豪感和自信力的形成，同時也有助于德育教育的開展與實施[2]．

2.3 激發(fā)學(xué)習(xí)興趣培養(yǎng)探索精神

中國古代物理史主要來源于生產(chǎn)生活實踐，為學(xué)生所熟悉，其儀器設(shè)備簡潔但原理巧妙，操作性和重復(fù)性較高，不少古代科技成就即便從今天視角來看仍令人拍案叫絕．如在學(xué)習(xí)“機械振動”之后，讓學(xué)生雙手來回摩擦“魚洗”的兩只“耳朵”，伴隨著陣陣的嗡鳴聲，洗內(nèi)的水便產(chǎn)生華麗壯闊的駐波，仿佛是洗底的魚嬉鬧所致，使學(xué)生切身體驗這一過程，一改往日對物理持有“晦澀枯燥”的淺層印象，學(xué)生興奮不已的同時，對物理的學(xué)習(xí)興趣也徒然而增，更進一步激發(fā)起內(nèi)心的探索欲望．

3 中國古代物理史與物理教學(xué)的結(jié)合

3．1 中國古代物理史內(nèi)化物理概念的理解

“機械運動”這一概念，人教版高中《物理·必修1》的教材中僅是列舉了一系列物體運動的實例便直接給出“物體的空間位置隨時間的變化，是自然界中最簡單、最基本的運動形態(tài)，稱為機械運動”[3].即便是“最簡單、最基本的運動”，但這樣的編排對于高一的學(xué)生而言仍略顯蒼白淺顯．其實在教學(xué)過程中，教師可以介紹我國古代著名思想家、科學(xué)家墨子曾言：“動，或(域)徙也．”(《墨子·經(jīng)上》)這里的“徙”，即“遷徙”之意，指地域即地理位置的變化．意思就是，機械運動就是物體位置的變化．

通過對古人就“機械運動”言簡意賅闡述的深入解讀，提升學(xué)生古文的閱讀理解能力的同時，做到學(xué)科之間滲透滴漏，從而促進學(xué)生核心素養(yǎng)的提升．在物理概念課上巧妙地與中國古代物理史進行結(jié)合，豐富了課程資源的同時，加深了學(xué)生對知識的理解與感悟，更為后續(xù)力學(xué)的學(xué)習(xí)奠定良好的基礎(chǔ)．

3．2 中國古代物理史拓寬物理規(guī)律的探究

“探究彈簧彈力與形變量的關(guān)系”在新課標中被列為學(xué)生的必做實驗之一[1],且胡克定律在日常生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有著極為廣泛的應(yīng)用．常規(guī)教學(xué)中，教師演示或進行分組實驗探究彈力與彈簧形變量的關(guān)系，再給出這是由英國科學(xué)家胡克發(fā)現(xiàn)的，叫做胡克定律．實際上，來自國防科技大學(xué)的一名教授研究發(fā)現(xiàn)，我國東漢末年的一名大儒——鄭玄(127年-200年)是世界上已知的首位明確提出“力與形變成正比”這一線性關(guān)系的學(xué)者．

教學(xué)中，教師可以拋出問題：“既然彈力的產(chǎn)生和方向都與其形變有關(guān)，那么彈力的大小是否也存在與形變的確切關(guān)系？”引導(dǎo)學(xué)生利用所提供的器材進行分組實驗探究，學(xué)生擬合實驗所得數(shù)據(jù)得出胡克定律．此時教師介紹，早于胡克約1 500年的鄭玄在為齊國人所著的《考工記·弓人》中“量其力，有三鈞”一句做出這樣的注解：“假令弓力勝三石，引之中三尺，馳其弦，以緩擐之,每加物一石,則張一尺．”此處的“緩擐”指的是沒有力的作用，而“每加物一石,則張一尺”則更是正確揭示了彈性定律．學(xué)生內(nèi)心洶涌澎湃著民族自豪感，對胡克定律也有了更深層次的認識，學(xué)習(xí)興趣和熱情也高漲了不少．

3．3 中國古代物理史顯化物理實驗的思想

實驗之于物理的重要性不言而喻．我國東漢時期的王充也認為“效驗”是必要的，其在所著作的《論衡》中記有“故夫王道定事以驗，立實以效，效驗不彰，實誠不見．”意為必須要通過實際效驗來論證事物，若不引證實際效驗或?qū)嶋H效驗不充分，即便說再多，人們也不會相信．

我國古代先人在光學(xué)上的造詣和科學(xué)思想是光學(xué)教學(xué)很好的素材資源．我國古代很早便開始制作和應(yīng)用光源，為世界古代光學(xué)做出了突出的貢獻．在“光沿直線傳播”這節(jié)知識的學(xué)習(xí)中，教師可以讓學(xué)生在上新課之前查閱世界上最早的墨家所完成的針孔成像實驗，以及沈括在《夢溪筆談》中所做的小孔成像實驗的相關(guān)資料，在課堂上或課后教師還可以引領(lǐng)學(xué)生親自動手還原實驗的整個過程．在“焦距的測定”一節(jié)中，教師讓學(xué)生像沈括那般將一指置于凹面鏡前，觀察成像情況，再隨著手指與鏡面距離的遠近移動，觀察像的變化情況，最后用蠟燭完成凹面鏡的焦距測定實驗．

通過經(jīng)典實驗的還原再現(xiàn)，讓學(xué)生經(jīng)歷我國古代學(xué)者們的實驗探究過程，領(lǐng)悟其中蘊含的思想方法，使其真正領(lǐng)會物理定律背后的科學(xué)本質(zhì)和物理實驗的精美絕倫，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性和知識獲得感，從而大大提升物理課堂教學(xué)效果及學(xué)生的實驗探究能力．

4 結(jié)束語

正如諾貝爾獎獲得者、世界著名物理學(xué)家楊振寧所言：整理和評價中國學(xué)者的科學(xué)貢獻，應(yīng)當是中國科技史研究的重點之一[4]．若緩緩地向?qū)W生展開一個個由古代學(xué)者們逐步探索的產(chǎn)物，將生動又極富韻味的中國古代物理史與中學(xué)物理教學(xué)進行結(jié)合，學(xué)生對物理則不再是停留在物理難學(xué)枯燥的淺層印象上，而會萌發(fā)更多的新奇與信心，其內(nèi)心的探索欲望也隨之油然而生，對于核心素養(yǎng)的落實也同樣具有重要的現(xiàn)實意義．因此，在物理教學(xué)過程中不應(yīng)重外國物理史，而輕中國物理史．中國古代物理史是極為珍貴的課程資源，其價值和內(nèi)涵亟待也值得我們進一步的開發(fā)和挖掘．