核心素養(yǎng)背景下高中物理學(xué)史的教學(xué)探究

黃學(xué)濤 夏子聰 楊昌權(quán) 王小蘭

[摘? ?要]從物理學(xué)史的教學(xué)現(xiàn)狀出發(fā)，探討核心素養(yǎng)背景下高中物理學(xué)史教育的意義;研究高中物理學(xué)史教學(xué)的實(shí)施策略，以期對高中生的物理學(xué)習(xí)有所幫助。

[關(guān)鍵詞]核心素養(yǎng);物理學(xué)史;探究

[中圖分類號]? ? G633.7? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]? ? A? ? ? ? [文章編號]? ? 1674-6058（2019）32-0045-02

什么是物理學(xué)史教育？在高中物理中，就是以課堂所學(xué)的概念、規(guī)律等為起點(diǎn)，通過挖掘背后的歷史故事對學(xué)生進(jìn)行教育。物理學(xué)史就是在物理學(xué)世界里，從過去到現(xiàn)在所發(fā)生的事，包括昨天發(fā)生的事，因此我們不僅要講過去，還要與時(shí)俱進(jìn)地滲透最新的物理學(xué)進(jìn)展。物理學(xué)作為一門獨(dú)立的科學(xué)，是從16世紀(jì)開始形成的，從某種意義上講，在這個(gè)時(shí)間線以前，中外都談不上有“物理學(xué)”。因?yàn)樵谶@之前，沒有用系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行驗(yàn)證，也沒有通過邏輯推理與數(shù)學(xué)知識的結(jié)合來形成完整的知識體系。但是我們通常說的物理學(xué)史教育的含義更加廣泛，只要是與物理知識相關(guān)的有教育意義的，我們都可以拿來運(yùn)用，包括兩千年前亞里士多德關(guān)于物體下落快慢和慣性的思考等。

一、高中物理學(xué)史教育的現(xiàn)狀

將物理學(xué)史教育與高中物理教學(xué)相結(jié)合不是一個(gè)新話題，相關(guān)的研究與實(shí)踐也有許多，但是結(jié)合自己的受教育經(jīng)歷及研究生學(xué)習(xí)與實(shí)習(xí)期間與中學(xué)教師的交流發(fā)現(xiàn)，時(shí)下的物理學(xué)史教育存在一些問題。

首先，趨利性偏重，只有與教材內(nèi)容密切相關(guān)的，考試有可能涉及的才會講。并且講的大多只是最終發(fā)現(xiàn)者的故事，對其背景及前因后果并未討論。從心理學(xué)的角度來講，以高考為中心的這種動機(jī)的影響范圍小，持續(xù)作用時(shí)間短。這也是很多學(xué)生在升入大學(xué)之后感到迷茫，然后放縱的原因吧。

其次，對于中國古代科學(xué)技術(shù)知識內(nèi)容幾乎沒有提及。難道中國古代就沒有相關(guān)的科學(xué)技術(shù)知識嗎？非也，中國古代在聲、光、熱、力、電磁及物質(zhì)觀方面均有絢麗多彩的歷史。在日常教學(xué)過程中，我們可能會講解部分亞里士多德、伽利略、牛頓等人的歷史，但對中國的一些相關(guān)的古籍，比如《墨經(jīng)》《考工記》等，所知甚少。作為可能是中國古代科學(xué)研究最廣的一本書《中國科學(xué)技術(shù)史》卻出自英國人李約瑟之手，雖說科學(xué)無國界，但還是感覺稍有遺憾。

二、高中物理學(xué)史教育的意義

習(xí)總書記曾說：“歷史是最好的教科書?！蹦敲磳Ω咧薪虒W(xué)來說，將物理學(xué)史教育融入日常教學(xué)中主要有三方面的意義。

1.核心素養(yǎng)與學(xué)科本質(zhì)的要求

2017年版的高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)要求以學(xué)生發(fā)展為本，凸顯物理課程的育人功能，強(qiáng)調(diào)課程的實(shí)踐性與應(yīng)用性[1]。這其實(shí)與中國古代科學(xué)知識的傳統(tǒng)特點(diǎn)相符，注重技術(shù)和實(shí)用[2]。新的課程標(biāo)準(zhǔn)要求我們發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)，讓學(xué)生能正確認(rèn)識科學(xué)的本質(zhì);使學(xué)生具有學(xué)習(xí)和研究物理的好奇心與求知欲，能主動與他人合作，尊重他人，能基于證據(jù)和邏輯發(fā)表自己的見解，實(shí)事求是，不迷信權(quán)威;引導(dǎo)學(xué)生關(guān)心國內(nèi)外科技發(fā)展的現(xiàn)狀與趨勢，了解物理研究和物理成果的應(yīng)用應(yīng)遵循的道德規(guī)范，認(rèn)識科學(xué)、技術(shù)、社會、環(huán)境的關(guān)系，具有保護(hù)環(huán)境、節(jié)約資源、促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展的責(zé)任感[3]。

費(fèi)曼曾說過：“科學(xué)是一種方法，它教導(dǎo)人們，一些事物是怎樣被了解的，什么事情是已知的，現(xiàn)在了解到什么程度（因?yàn)闆]有事情是絕對已知的），如何對待疑問和不確定性，證據(jù)服從什么法則，如何去思考事物，作出判斷，如何區(qū)別真?zhèn)魏捅砻娆F(xiàn)象 ?！盵4]在大學(xué)的物理學(xué)史教材的緒論中，楊振寧先生和錢三強(qiáng)先生對物理學(xué)史在教學(xué)中的重要性做了很高的評價(jià)。從他們的評價(jià)中我們可以看出學(xué)習(xí)物理學(xué)史有助于學(xué)生了解科學(xué)是怎樣來的，增強(qiáng)物理學(xué)習(xí)的整體性，了解發(fā)展的曲折性，這樣才能正確認(rèn)識科學(xué)的本質(zhì)，學(xué)習(xí)科學(xué)精神。這樣不僅有利于學(xué)生當(dāng)前的學(xué)習(xí)，也有利于學(xué)生的終身學(xué)習(xí)。在語文新課改的背景下，加大了對古文的考查，當(dāng)我們在物理課堂中滲透那些蘊(yùn)含物理知識的詩詞時(shí)，相信學(xué)生能耳目一新，對于其科學(xué)人文素養(yǎng)的提高也是大有裨益的。

2.有利于培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

高考3+3政策的試行已經(jīng)過去了幾年，從結(jié)果來看，物理學(xué)科的選取率不盡如人意，當(dāng)中折射出來的問題，除了學(xué)科本身的難度之外，學(xué)生對物理學(xué)習(xí)缺少興趣也是很重要的一方面，高中物理相對于初中物理來說比較枯燥無味，而在高中物理教學(xué)中滲透適當(dāng)?shù)奈锢韺W(xué)史教育，無疑可以極大地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并且可讓學(xué)生在潛移默化中受到大師的熏陶。這樣的教學(xué)，不僅有利于學(xué)生對相關(guān)概念規(guī)律的深入理解，也能激發(fā)學(xué)生課后自主查找相關(guān)資料的興趣，進(jìn)而拓寬學(xué)生的視野。

3.有利于愛國精神的培養(yǎng)

“科學(xué)無國界，但科學(xué)家有祖國。”我們承認(rèn)，近幾個(gè)世紀(jì)我們的物理學(xué)研究確實(shí)落后于世界。我們能數(shù)出的物理學(xué)家，中國人確實(shí)很少，從諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的獲獎(jiǎng)情況來看也是這樣。但是我們在物理教學(xué)中不應(yīng)過分地?cái)?shù)典忘祖，應(yīng)適當(dāng)介紹中國古代科學(xué)技術(shù)，這樣有助于學(xué)生的德育教育，落實(shí)立德樹人的教育方針，增強(qiáng)學(xué)生的民族自豪感與文化自信，同時(shí)與現(xiàn)實(shí)對比能讓學(xué)生有心為未來中國的發(fā)展貢獻(xiàn)自己的一分力量。

三、高中物理學(xué)史的教學(xué)策略探究

那么，如何在實(shí)際教學(xué)中開展物理學(xué)史教育呢？筆者從課前準(zhǔn)備、課堂實(shí)施、課后延伸與總結(jié)三個(gè)環(huán)節(jié)來談?wù)勛约旱目捶ā?/p>

1.課前準(zhǔn)備

作為教師，想給學(xué)生一碗水，自身應(yīng)當(dāng)有一桶水。教師自己對中外物理學(xué)史要有所了解，對重要部分應(yīng)當(dāng)能像講故事一樣將物理學(xué)史融入日常教學(xué)之中。這就要求教師在平時(shí)多積累，多鉆研，對一些重要的內(nèi)容要深入研究。高中生學(xué)習(xí)時(shí)間緊，任務(wù)重，課堂上的時(shí)間和課后的時(shí)間畢竟是有限的，這就要求教師在上課前對歷史素材進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮Y選，取其精華，去其糟粕。

2.課堂實(shí)施

比如，在必修1的教材中對牛頓第一定律的引入是從亞里士多德的研究開始的。對于亞里士多德，教材只寫了他的錯(cuò)誤觀點(diǎn)影響了2000多年，在與中學(xué)教師的交流中發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)教師在此還是做得很棒的，基本上都簡單提及了因?yàn)楫?dāng)時(shí)的歷史局限，導(dǎo)致了錯(cuò)誤，并且贊揚(yáng)了亞里士多德的功績，肯定了他的歷史地位，但筆者認(rèn)為這里是有挖掘價(jià)值的，正是因?yàn)楫?dāng)時(shí)沒有運(yùn)用系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法及嚴(yán)密的邏輯推理，而是簡單地憑直覺來推斷事物，所以導(dǎo)致了錯(cuò)誤，并且誠如亞里士多德這樣的巨人，也犯了小錯(cuò)誤，提醒我們在學(xué)習(xí)過程中要有質(zhì)疑精神，在學(xué)習(xí)物理的過程中注意保持嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，并運(yùn)用恰當(dāng)?shù)奈锢硌芯糠椒?。在講完概念后，筆者認(rèn)為可以通過中國古代物理學(xué)史的內(nèi)容來讓學(xué)生加深印象。比如《考工記·辀人》中的“勸登馬力，馬力既竭，辀尤能一取焉”。在關(guān)于慣性與質(zhì)量的關(guān)系上，中國的古代學(xué)者早就認(rèn)識到了這一點(diǎn)。王充的《論衡·狀留篇》中的“是故湍瀨之流，沙石轉(zhuǎn)而大石不移。何者？大石重而沙石輕也?！薄笆枪式痂F在地，飆風(fēng)不能動，毛芥在其間飛揚(yáng)千里?！薄笆枪受囆杏陉懀杏跍?，其滿而重者行遲，空而輕者行疾……”[5]這些其實(shí)都是關(guān)于物理原理的表述，只是由于當(dāng)時(shí)缺乏統(tǒng)一的科學(xué)語言表述及系統(tǒng)的理論，因此才沒有往更深一步的發(fā)展。

3.課后延伸與總結(jié)

在慣性的研究上，其實(shí)伊壁鳩魯、約翰·菲勞波諾斯、托里拆利、笛卡兒等都有所貢獻(xiàn)，他們的具體研究與貢獻(xiàn)，教師可在學(xué)生學(xué)完牛頓第一定律之后讓學(xué)生根據(jù)自己的興趣，課后自主找尋資料，然后自由談?wù)?。授人以魚不如授人以漁，讓學(xué)生自己尋找完整答案，可激發(fā)學(xué)生的自主探究興趣。在下次課前或者可以提出由牛頓第一定律的發(fā)展可以看出：科學(xué)的發(fā)展從來都不是一帆風(fēng)順的，而是許許多多人一代一代努力的成果。牛頓第一定律由牛頓完成了總結(jié)并沿用至今。就像牛頓說的，他是站在巨人的肩膀上。我們現(xiàn)在學(xué)習(xí)物理學(xué)何嘗不是站在那么多巨人的肩膀上。

四、結(jié)束語

由于核心素養(yǎng)的要求以及時(shí)下面臨的物理教學(xué)現(xiàn)狀，筆者作為一名物理專業(yè)的研究生，希望通過自己的思考來為目前的高中物理教學(xué)出一份力，將中外物理學(xué)史教育融入高中物理教學(xué)，以利于學(xué)生的全面發(fā)展。同時(shí)自己也將終身學(xué)習(xí)作為座右銘牢記于心。由于并未開始真正的從教生涯，以上所述所談內(nèi)容也僅是理論上的探討，具體實(shí)施過程中還要結(jié)合學(xué)時(shí)要求及時(shí)下熱點(diǎn)話題等進(jìn)行設(shè)計(jì)。

[? ?參? ?考? ?文? ?獻(xiàn)? ?]

[1]? 廖伯琴.以學(xué)生發(fā)展為本改進(jìn)普通高中物理課程：《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》解讀[J].人民教育，2018（10）：43-46.

[2]? 李靜.璀璨的科技之光：中國古代物理學(xué)[J].承德大學(xué)，1996（4）：40-42.

[3]? 趙凱華，羅蔚茵.新概念物理教程：力學(xué)[M].北京：高等教育出版社，1995.

[4]? 戴念祖.中國科學(xué)技術(shù)史·物理學(xué)卷[M].北京：科學(xué)出版社，2001.

（責(zé)任編輯 易志毅）