發(fā)揮物理學(xué)史在高中物理教學(xué)中的教育作用

胡冬蓮

【摘要】物理學(xué)史是人類探索和認(rèn)識(shí)自然世界的真實(shí)過程記錄，揭示了物理現(xiàn)象、物質(zhì)結(jié)構(gòu)、物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)歷程。將物理學(xué)史融入物理教學(xué)中可以幫助學(xué)生掌握和理解物理學(xué)知識(shí)，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到物理學(xué)知識(shí)的動(dòng)態(tài)性、相對(duì)性和暫定性，了解物理學(xué)基本變革?；诖耍韵聦?duì)發(fā)揮物理學(xué)史在高中物理教學(xué)中的教育作用進(jìn)行了探討，以供參考。

【關(guān)鍵詞】物理學(xué)史;高中物理教學(xué);教育作用

引言

新課標(biāo)明確提出課堂教學(xué)要讓學(xué)生成為主體，要將學(xué)生的積極性、主動(dòng)性調(diào)動(dòng)起來，要對(duì)學(xué)生的科學(xué)思維進(jìn)行培養(yǎng)，讓學(xué)生形成一定的科學(xué)素養(yǎng)。而物理學(xué)史揭示了物理知識(shí)的形成過程，如果教師在課堂教學(xué)中融入物理學(xué)史，可以讓學(xué)生將科學(xué)的本質(zhì)搞清楚，可以讓學(xué)生快速地理解知識(shí)、掌握知識(shí)，可以讓學(xué)生構(gòu)建起完善的知識(shí)體系，可以讓學(xué)生獲得獨(dú)特的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，進(jìn)而將學(xué)生的主動(dòng)性調(diào)動(dòng)起來。

一、再現(xiàn)科學(xué)家的研究過程，體現(xiàn)科學(xué)思維方法

科學(xué)家探索物理規(guī)律經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的過程，科學(xué)思維方法也是在探究規(guī)律的過程中總結(jié)和歸納出來的。在教學(xué)中再現(xiàn)科學(xué)家的研究過程，對(duì)學(xué)生科學(xué)思維方法的形成有積極的促進(jìn)作用。例如，在自由落體運(yùn)動(dòng)的教學(xué)中，介紹伽利略對(duì)落體運(yùn)動(dòng)的研究過程：伽利略通過邏輯推理，指出了亞里士多德“重的物體下落得快”論斷的問題，得出重物與輕物應(yīng)該下落同樣快慢的結(jié)論。為了進(jìn)一步研究落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律，伽利略首先建立了描述運(yùn)動(dòng)的物理量，如平均速度、瞬時(shí)速度、加速度等概念，接著猜想落體運(yùn)動(dòng)的速度可能隨時(shí)間均勻變化，為了檢驗(yàn)猜想是否正確，伽利略想辦法用實(shí)驗(yàn)來檢驗(yàn)v與t成正比是否正確。伽利略通過理論推導(dǎo)，得出如果速度隨時(shí)間的變化是均勻的，位移就與時(shí)間的二次方成正比，只要測(cè)出位移和時(shí)間，就可以檢驗(yàn)物體的速度與時(shí)間的關(guān)系。為了便于測(cè)量，克服落體時(shí)間短，時(shí)間不能測(cè)量的困難，伽利略設(shè)計(jì)了斜面實(shí)驗(yàn)，讓銅球沿阻力很小的斜面滾下，加速度小，時(shí)間長(zhǎng)，就容易測(cè)量了。伽利略通過大量實(shí)驗(yàn)，證明小球沿斜面下滑的運(yùn)動(dòng)是勻加速直線運(yùn)動(dòng)。換用不同質(zhì)量的小球，從不同高度開始釋放，只要斜面傾角相同，小球的加速度就相同。伽利略將上述實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了合理外推，當(dāng)斜面傾角很大時(shí)，小球的運(yùn)動(dòng)跟落體運(yùn)動(dòng)差不多。當(dāng)傾角增大到90°時(shí)，小球的運(yùn)動(dòng)就是自由落體運(yùn)動(dòng)。

二、通過課堂導(dǎo)入情境使學(xué)生獲得豐富的情感體驗(yàn)

教學(xué)情境的創(chuàng)設(shè)可以讓學(xué)生獲得豐富的情感體驗(yàn)，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)的樂趣，讓學(xué)生產(chǎn)生情感共鳴，讓學(xué)生積極主動(dòng)地參與到教學(xué)過程中。而物理學(xué)史在創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境方面有一定的優(yōu)勢(shì)，所以教師可以在創(chuàng)設(shè)課堂情境的時(shí)候?qū)⑽锢韺W(xué)史利用起來。例如，在教學(xué)“電磁感應(yīng)現(xiàn)象”相關(guān)知識(shí)的時(shí)候，教師就可以將教學(xué)情境法利用起來。在創(chuàng)設(shè)情境的時(shí)候，教師可以將奧斯特在探究電流磁效應(yīng)的時(shí)候遇到的有趣的事情利用起來。在實(shí)際教學(xué)中，教師可以給學(xué)生講述這樣的故事，奧斯特上了大學(xué)后有了一定的知識(shí)基礎(chǔ)，對(duì)電力、磁力的關(guān)系產(chǎn)生了一定的好奇，想要進(jìn)行探究。因?yàn)閵W斯特是一個(gè)行動(dòng)力很強(qiáng)的人，所以進(jìn)行了多次實(shí)驗(yàn)，但是因?yàn)閷?duì)相關(guān)知識(shí)理解得不夠透徹，所以實(shí)驗(yàn)結(jié)果一直都不是很理想。在十五年后的一天，奧斯特在上課，忽然之間想起了他一直在研究的課題。此時(shí)，他有了一個(gè)想法，做了一個(gè)實(shí)驗(yàn)。奧斯特將一根特別細(xì)的帕絲和伏打電槽連在了一起，并在與帕絲下方平行的地方放了一個(gè)磁針，并用玻璃罩罩在了磁針上，在連通電源后，磁針居然動(dòng)了一下。因?yàn)閵W斯特一直在關(guān)注物理現(xiàn)象，所以看到磁針動(dòng)的那一下，其他學(xué)生根本沒注意到。在看到磁針動(dòng)了那么一下后，奧斯特居然興奮地摔了一跤。通過這個(gè)物理趣事，學(xué)生可以感受到物理學(xué)家激動(dòng)的心情，可以調(diào)動(dòng)起學(xué)習(xí)的興趣，產(chǎn)生極大的學(xué)習(xí)興趣。

三、在“潛移默化”過程中形成科學(xué)態(tài)度與責(zé)任

物理學(xué)史涵蓋了理論探索與實(shí)驗(yàn)探究，抑或是理論與實(shí)驗(yàn)交叉研究，其中有失敗的教訓(xùn)，更有成功經(jīng)驗(yàn)，整個(gè)物理學(xué)史充滿了跌宕起伏的科學(xué)故事，物理學(xué)科就是在曲折中前進(jìn)的，物理學(xué)家的生平事跡，物理學(xué)思想與方法的演變，都可以引發(fā)學(xué)生積極的思考，激發(fā)起愛國(guó)熱情以及不怕失敗、積極向上的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。例如，必修三課標(biāo)要求：了解我國(guó)古代在磁現(xiàn)象方面的研究成果及其對(duì)人類文明的影響?；顒?dòng)建議“查閱資料，了解我國(guó)古代對(duì)磁現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)和應(yīng)用及其對(duì)人類文明的影響?！苯虒W(xué)中教師可以結(jié)合教材內(nèi)容，介紹我國(guó)在物理學(xué)方面對(duì)世界的杰出貢獻(xiàn)，使學(xué)生了解祖國(guó)古代燦爛的文化，激發(fā)他們的民族自尊心和自豪感。認(rèn)真、嚴(yán)謹(jǐn)、細(xì)心、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度是每個(gè)物理學(xué)家的共同之處。a粒子散射實(shí)驗(yàn)中，平均八千個(gè)入射的a粒子中只有一個(gè)獲得大角度的偏轉(zhuǎn)，盧瑟福及其助手在經(jīng)歷了無數(shù)次實(shí)驗(yàn)后才能得出“絕大多數(shù)”“少數(shù)”“極少數(shù)”粒子的偏轉(zhuǎn)情況統(tǒng)計(jì)，如果他們只研究幾百個(gè)a粒子散射規(guī)律，也許就和提出原子核式結(jié)構(gòu)模型的機(jī)會(huì)失之交臂了;在研究行星運(yùn)動(dòng)的過程中第谷觀測(cè)天體記錄了大量準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，開普勒用這些數(shù)據(jù)驗(yàn)證圓周運(yùn)動(dòng)模型時(shí)發(fā)現(xiàn)微小的偏差，細(xì)心、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)拈_普勒針對(duì)這個(gè)微小的偏差，進(jìn)行了廿年長(zhǎng)期探索，通過對(duì)成千上萬個(gè)天文觀測(cè)所得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算和理論分析才先后發(fā)現(xiàn)橢圓軌道定律。

結(jié)束語

物理學(xué)史是物理教學(xué)中的重要內(nèi)容，發(fā)揮物理學(xué)史在教學(xué)中的作用，引導(dǎo)學(xué)生理清知識(shí)脈絡(luò)，體驗(yàn)知識(shí)的生成過程，學(xué)習(xí)科學(xué)家的研究方法和科學(xué)態(tài)度，能達(dá)到理解知識(shí)，學(xué)習(xí)方法，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的效果。

參考文獻(xiàn)

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