物理學史融入高中物理教學的實踐探索

盧永新

摘要：物理學史是研究人類對自然界各種物理現(xiàn)象的認識史，是描述物理概念、定理、理論和研究方法的脈絡(luò)，揭示了物理學觀念、方法、內(nèi)容的發(fā)生、發(fā)展的原因和規(guī)律性。在高中物理學教學中，將物理學史進行有機滲透，可以強化學生的物理觀念、科學探究等素養(yǎng)，對提高學生綜合素質(zhì)具有積極的促進作用。為此，本文就物理學史在高中物理教學中運用的重要性、原則以及有效開展實施路徑進行了探索分析。

關(guān)鍵詞：物理學史;高中物理;實踐探索;核心素養(yǎng)

中圖分類號：G633.7文獻標識碼：A文章編號：1992-7711（2021）06-123

在高中物理新課標中明確指出：在教學中，除了要向?qū)W生傳授物理基本知識和基本技能以外，還要重視發(fā)展學生的認識能力，培養(yǎng)物理觀念、科學探究精神等素養(yǎng)，激發(fā)對物理學史的熱愛。為此，在高中物理教學中，為提高課堂教學效果，契合新課標教學要求，本文就物理學史在高中物理教學中運用的重要性、原則以及有效開展實施路徑進行了探索分析。旨在通過現(xiàn)代教學工具的輔助，在創(chuàng)優(yōu)教學手段和教學模式的基礎(chǔ)上，增強課堂教學質(zhì)量。

一、物理學史融入高中物理教學的重要性

1.有利于提高學生的物理核心素養(yǎng)

隨著素質(zhì)教育理念的推進和落實，培養(yǎng)學生核心素養(yǎng)成為了教學的重要任務(wù)。在高中物理教學中，培養(yǎng)物理觀念、科學思維、實驗探究、科學態(tài)度與責任等素養(yǎng)，教師要打破傳統(tǒng)講授教學的方法，創(chuàng)新教學資源，在開闊學習視野、優(yōu)化教學手段的基礎(chǔ)上，調(diào)動學生自主性，提高對物理學的認識和理解。而物理學是作為研究物理的基礎(chǔ)，對學生認識物質(zhì)運動變化、物質(zhì)性質(zhì)具有重要的意義，不僅可以在潛移默化中轉(zhuǎn)變學生的思想觀念，還可以培養(yǎng)良好的探索精神。由此可見，它的運用對提高學生物理核心素養(yǎng)具有積極的促進作用，那么，在教學中，教師要重視物理學史的合理利用，在課前導入、課中講解、物理史典型案例探索中，強化物理學習質(zhì)量，從而提高物理核心素養(yǎng)。

2.有利于增強教師的課堂教學質(zhì)量

受新課程改革的影響，在高中物理教學中，不僅要提高學生對物理學基礎(chǔ)知識的掌握，還要培養(yǎng)學生的物理核心素養(yǎng)，使其能夠運用物理知識、物理思維，從物理視角解決生活實際問題。但是，在以往教學中，教師都是直接按照教材內(nèi)容進行的教學，學生處于被動學習的狀態(tài)，學習資源枯燥乏味，并沒有充分考慮到學生的認知能力。而物理學史在物理教學中的運用，是學生認識自然本質(zhì)，完善物理學結(jié)構(gòu)的一項重要學習內(nèi)容，既可以豐富學習資源，提高對物理學的認識，還可以有效契合學生的認知規(guī)律，增強課堂教學質(zhì)量。可見，其運用的重要性所在。

二、物理學史融入高中物理教學的原則

1.史料真實性的原則

物理學史是研究物理學發(fā)展的學科，是物理科學體系中重要的組成部分。通過物理學史在高中物理學教學中的應(yīng)用，既可以培養(yǎng)學生的科學意識、科學精神以及科學態(tài)度，又可以發(fā)展其物理學核心素養(yǎng)。但是，為加深物理史教學的育人價值，在講解物理史、運用物理史的時候，要遵從史料真實性的原則，通過真實案例材料的引導輔助，使其能夠達到透過現(xiàn)象看本質(zhì)的目的，提高物理課堂教學質(zhì)量。

2.學生學習實際原則

物理學科作為一門自然科學，與其他學科相比最大的特點就是學習較為抽象，在學習理解的時候，需要學生通過科學探索、邏輯推理分析等認識物理本質(zhì)。而高中生在此階段已經(jīng)具備一定的生活經(jīng)驗和思維能力，物理學史作為幫助學生認識物理學源頭、激發(fā)學習探索興趣的重要材料，在教學引導、選用材料的時候一定要遵從學生的學習實際原則，根據(jù)認知特點和學習接受能力，優(yōu)化物理學史的使用環(huán)節(jié)，在精準引導的過程中，使其能夠找到學習物理的樂趣，從而提高自身的人文素養(yǎng)，增強物理學習自信心。

三、物理學史融入高中物理教學的實施路徑

1.在概念解析中滲透物理史，培養(yǎng)物理觀念

在高中物理教學中，基本概念、基本原理和定律的學習，是學生掌握物理、學好物理的前提。只有學生了解其如何產(chǎn)生、形成和發(fā)展，才會促進學生進入深度學習，提高物理核心素養(yǎng)，而物理學史便為學生學好物理提供了良好的學習平臺，在此過程中，學生既可以對物理概念、規(guī)律有一個深入的理解，又可以豐富學習素材，培養(yǎng)學生的綜合思維和創(chuàng)造能力。例如，在教學《自由落體運動》物理內(nèi)容時，重點是讓學生認識什么是自由落體運動，知道自由落體運動的規(guī)律，培養(yǎng)物理觀念和科學探究精神素養(yǎng)。在解析自由落體運動這一概念的時候，可以利用信息技術(shù)手段播放亞里士多德和伽利略的科學對話：

亞里士多德：重的物體下落快，輕的物體下落慢。

伽利略：物體下落快慢與輕重無關(guān)。

播放伽利略在比薩斜塔做了兩個不同質(zhì)量的小球下落的實驗情境，證明了他的觀點，推翻了古希臘學者亞里士多德的觀點。

在物理史應(yīng)用的基礎(chǔ)上，使其對自由落體的產(chǎn)生、發(fā)展、形成有一個基礎(chǔ)的認識，讓學生就科學家的探索結(jié)論進行分析，如：

①整體分析：當把兩個物體捆在一起時，mc=mA+mB，因為新組成的物體比上述兩個物體中的任一個都重，從而下落的應(yīng)最快。

②局部分析：A物體下落的快，受到一個下落的慢的物體B的作用，結(jié)果就像一個大人拉著小孩向前跑，比單獨大人跑要滿，比小孩單獨跑要快一樣，他們的共同速度應(yīng)該介于A、B兩物體之間，VA>VC>VB，伽利略否定此觀點，得到重物體不比輕物體下落得快。

然后為其準備硬幣和紙片、大紙片和小紙團讓學生做落體運動比較，通過親身實踐探索，提高對自由落體運動概念的理解，培養(yǎng)物理觀念。這樣既可以豐富學習資源，又可以培養(yǎng)激發(fā)自主探索學習興趣，提高物理課堂活力。

2.在實驗探究中滲透物理史，實現(xiàn)科學探究

實驗是物理學習的重要內(nèi)容，正是由于各種實驗的探索，才會得到一個又一個真理。在物理學史上發(fā)生了各種形式的理論學習和實踐試錯，但是科學家依然沒有停止前進的腳步，還是始終如一地進行探索。為此，為培養(yǎng)學生科學探究以及科學學習態(tài)度，可以在實驗教學中，滲透物理史，在認識物理學家科學探索精神的同時，通過動手操作等，使其對物理實驗有一個深入地了解，加深全面認識，提高物理教學的高效性。例如，在教學《探究彈簧彈力與形變量的關(guān)系》物理內(nèi)容時，旨在讓學生知道常見的形變、了解物體的彈性、知道彈力產(chǎn)生的條件，能夠通過物理實驗和物理學史的認識，提高科學探究素養(yǎng)。為此，在教學實驗之前，可以先利用信息技術(shù)手段介紹胡克個人簡介，就所提出的基本定律——胡克定律為輔助，開展此次實驗探索分析。通過了解胡克在物理學上的貢獻，以及科學探索精神，激發(fā)學生對實驗的探索興趣，隨后以項目“探究彈簧彈力與形變量的關(guān)系”為核心，讓學生小組就實驗原理和方法、實驗器材、實驗步驟、數(shù)據(jù)處理、誤差分析、注意事項等實驗環(huán)節(jié)進行分析，設(shè)計實驗報告單，如此實驗步驟分析：

①安裝如圖所示的實驗裝置，記錄下彈簧下端不掛鉤碼時彈簧的長度l0。

②在彈簧下端懸掛一個鉤碼，平衡時記錄下彈簧總長度，并記下鉤碼的重力。

③增加鉤碼的個數(shù)，重復上述實驗過程，記錄數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)。

通過實驗探究和物理史的有機融合，使其感受物理學家的探索精神，培養(yǎng)學生科學探究素養(yǎng)，增強實驗操作能力，端正其態(tài)度和學習方法，在物理史和實驗探索中，提高實驗教學質(zhì)量。

3.在新課導入中滲透物理史，激活探究思維

在新課導入階段，經(jīng)常會出現(xiàn)學生學習迷茫的現(xiàn)象，究其原因，一是因為教師教學方法無趣，二是因為導入內(nèi)容枯燥。為提高導入教學質(zhì)量，集中學習注意力，使其能夠有一個良好的學習體驗感，在新課導入環(huán)節(jié)，可以滲透物理史，以信息技術(shù)手段為輔助，以物理史為載體，在直觀引導、開闊學習視野的基礎(chǔ)上，激活探索思維，激活課堂教學活力。例如，在教學《庫侖定律》物理內(nèi)容時，描述的是電荷間相互作用的基本規(guī)律，是高中物理電磁學學習的基礎(chǔ)。為激發(fā)學習興趣，培養(yǎng)科學探究思維，在新課導入環(huán)節(jié)，可以制作“走進物理學史，認識庫侖定律”的微課課件，在課件中，播放有關(guān)庫侖的歷史背景資料，如：法國工程師、物理學家，用自己的發(fā)明扭秤建立了靜電學中著名的庫倫定律（展示庫倫扭秤實驗情境），在認識庫侖的基礎(chǔ)上，導入庫侖定律這一新課，讓學生根據(jù)之前所學的“同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引”為基礎(chǔ)，讓學生思考：電荷間的作用力叫做靜電力，那么，靜電力的大小滿足什么規(guī)律呢？影響電荷間相互作用力的因素是什么呢？讓學生對此新課展開學習探索。通過物理學史在新課導入中的應(yīng)用，激活探究思維，讓學生能夠自主、主動地參與物理學習，在自主參與的基礎(chǔ)上，發(fā)揮學生的主體作用，形成自主學習的良好學習習慣，培養(yǎng)科學探究素養(yǎng)。

4.在課外活動中滲透物理史，形成科學態(tài)度

在高中物理新課標中提出：在教學中，教師要重視課外活動，培養(yǎng)學生的實踐能力。那么，為增強課堂容量，使其了解更多物理學歷史和物理知識，在教學的時候，可以結(jié)合學生的認知特點以及學習能力，精選物理歷史材料，開展課外活動，在課外實踐中，激發(fā)學習興趣，引導自主進行學習探索，在課外、課內(nèi)整合中，使其形成一個科學的學習態(tài)度，提高學生物理核心素養(yǎng)。例如，在教學《能源與可持續(xù)發(fā)展》物理內(nèi)容時，主要是讓學生知道能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的方向性，了解能源與人類生存和社會發(fā)展的關(guān)系，促使其認識能源合理利用與環(huán)境保護對可持續(xù)發(fā)展的重要意義。為此，在學習的時候，可以開展課外實踐活動，利用信息技術(shù)，設(shè)計課外活動實踐行動方案，在方案中，先為其導入人類利用能源的歷程：

①鉆木取火是人類從利用自然火到利用人工火的轉(zhuǎn)變。

②蒸汽機的發(fā)明使人類以機械動力代替人力和畜力，人類主要能源從柴薪向煤、石油、天然氣等化石能源轉(zhuǎn)化。

③物理學家發(fā)明了可以控制核能釋放的裝置——反應(yīng)堆，拉開了以核能代表的新能源利用序幕。

在物理學史導入的基礎(chǔ)上，以主題“能源與可持續(xù)發(fā)展”為核心，讓學生自愿組隊，圍繞主題深入社會、生活進行探索，就能源的流動、利用等進行調(diào)查分析，通過調(diào)查訪問、實踐考察等，認識能源轉(zhuǎn)化，了解能源與可持續(xù)發(fā)展之間的關(guān)系，如：草、木材、煤、煤油、蠟、汽油等，燃燒轉(zhuǎn)化為化學能、光能、熱能。通過課外活動的開展，讓學生小組就實踐過程和情況制作調(diào)查報告，開展實踐活動交流會，讓學生做學習的主人，結(jié)合物理學史以及自己的探索就此次所學內(nèi)容進行分析，在認識物理學在社會發(fā)展中的應(yīng)用價值的同時，提高課外活動實踐質(zhì)量，從而培養(yǎng)科學態(tài)度與社會責任素養(yǎng)。

綜上所述，物理學史在高中物理教學中的應(yīng)用，不僅可以加深學習理解能力，提高對物理本質(zhì)的認識，還可以提高學生的物理核心素養(yǎng)，增強綜合素質(zhì)。為此，在教學的時候，教師一定要重視物理學史的應(yīng)用價值，將其滲透于概念教學、實驗探索、新課導入、課外活動中去，在全面整合物理知識的基礎(chǔ)上，發(fā)揮物理學史的育人價值，提高高中物理課堂教學質(zhì)量。

參考文獻：

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（作者單位：湖北省崇陽縣第一中學，湖北 崇陽 437500）