淺談物理學(xué)史教育在培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科素養(yǎng)中的作用

安寧

摘要：本文以“電磁感應(yīng)”的教學(xué)片段為例，淺談物理學(xué)史教育如何融入物理課堂，并分析它們在培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科素養(yǎng)中的作用。

關(guān)鍵詞：物理學(xué)史;學(xué)科素養(yǎng);作用

中圖分類號(hào)：G633.7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1992-7711（2021）13-106

物理學(xué)科素養(yǎng)是物理學(xué)科育人價(jià)值的集中體現(xiàn)，是學(xué)生通過物理學(xué)科的學(xué)習(xí)而逐步形成的正確價(jià)值觀、必備科學(xué)思維和探究能力。

物理學(xué)史教育可以讓學(xué)生對(duì)物理學(xué)理論以及其演變過程有一個(gè)大概了解，也可以提供科學(xué)家探索科學(xué)發(fā)現(xiàn)的具體過程，讓同學(xué)們體會(huì)其中的幸福與艱辛。

一、物理學(xué)史教育可以讓學(xué)生理解科學(xué)思維

物理學(xué)史既可以介紹物理學(xué)家的成就，也可以介紹物理學(xué)家在遇到困難和問題時(shí)的具體做法，還可以介紹物理學(xué)家在面對(duì)民族大義或面對(duì)影響全人類福祉的情況時(shí)的選擇。通過這些真實(shí)、生動(dòng)、有人情味的史實(shí)，拉近學(xué)生與物理學(xué)科的距離，提高學(xué)生理解和利用科學(xué)思維的意識(shí)。

在“電磁感應(yīng)”教學(xué)中，首先引導(dǎo)學(xué)生從“電流的磁效應(yīng)”即“電生磁”現(xiàn)象出發(fā)進(jìn)行“逆向思維”，“電可以生磁，那磁能否生電呢？”法拉第受其影響，認(rèn)為既然電能生磁，那么磁也能生電。奧斯特發(fā)現(xiàn)的“電流磁效應(yīng)”現(xiàn)象公布之后，法拉第立即開始實(shí)驗(yàn)，連續(xù)十年無數(shù)次失敗的實(shí)驗(yàn)都沒有動(dòng)搖他的想法，他堅(jiān)信逆向思維這樣的思考方式是正確的，終于在1831年成功發(fā)現(xiàn)了“電磁感應(yīng)”現(xiàn)象。

【教學(xué)片段示例】

師：同學(xué)們，老師這里有一個(gè)電風(fēng)扇，大家都知道，通電后，電風(fēng)扇會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)。（通電演示）

我在它的電源部分接上發(fā)光二極管，轉(zhuǎn)動(dòng)電風(fēng)扇，二極管會(huì)怎樣？（實(shí)驗(yàn)演示發(fā)現(xiàn)二極管發(fā)光了。）

師：使二極管發(fā)光的電流來自哪里？

師：電風(fēng)扇的主要結(jié)構(gòu)是電動(dòng)機(jī)，前面我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了電動(dòng)機(jī)的相關(guān)知識(shí)，它是將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，我們進(jìn)行逆向思維，機(jī)械能能否轉(zhuǎn)化為電能呢？

師：奧斯特發(fā)現(xiàn)了“通電導(dǎo)線周圍有磁場”，讓我們也進(jìn)行逆向思維，應(yīng)該提一個(gè)怎樣的問題呢？

生：磁場能否生電？

學(xué)習(xí)物理學(xué)家面對(duì)問題時(shí)的思考以及解決方式，可以培養(yǎng)學(xué)生良好的思維探究習(xí)慣。

二、物理學(xué)史教育可以讓學(xué)生從整體視角觀察科學(xué)探究過程

物理學(xué)史教育讓學(xué)生知道物理學(xué)科知識(shí)體系的形成和發(fā)展過程，從中體會(huì)到科學(xué)研究的基本規(guī)范和方法，學(xué)生可以用更加整體的視角觀察整個(gè)科學(xué)探究的過程。

在“電磁感應(yīng)”的教學(xué)中，介紹法拉第歷經(jīng)10年的不懈探索發(fā)現(xiàn)了“磁生電”的條件和規(guī)律，不斷的改進(jìn)實(shí)驗(yàn)才最終發(fā)現(xiàn)了“電磁感應(yīng)”現(xiàn)象。由此學(xué)生們領(lǐng)悟到科學(xué)發(fā)現(xiàn)不能一蹴而就，需要不斷發(fā)現(xiàn)問題——改進(jìn)實(shí)驗(yàn)——解決問題，才能讓實(shí)驗(yàn)過程更合理，讓實(shí)驗(yàn)結(jié)論更準(zhǔn)確。

【教學(xué)片段示例】

師：我們這節(jié)課就來探究磁能否產(chǎn)生電的問題，請大家根據(jù)電生磁的實(shí)驗(yàn)，思考我們需要哪些器材。

生：電生磁逆向思維，我們需要磁鐵、燈泡、導(dǎo)線、開關(guān)。

師：大家對(duì)這些器材的選擇有什么意見或者建議嗎？

生：燈泡換成電流表可以檢測到更微弱的電流。

生：將導(dǎo)線換為線圈增加電流強(qiáng)度。

師：思考的很周密，老師提供一種能測量微弱電流的靈敏電流計(jì)。

師：組裝完成實(shí)驗(yàn)裝置并閉合開關(guān)，還沒有發(fā)現(xiàn)電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)，請大家進(jìn)一步思考。

生：線圈靜止，沒有能量轉(zhuǎn)化。

師：線圈運(yùn)動(dòng)起來是不是就會(huì)產(chǎn)生電流了呢？對(duì)于如何運(yùn)動(dòng)有沒有要求呢？線圈可以上下、左右、斜著等運(yùn)動(dòng)方式，哪些運(yùn)動(dòng)方式能產(chǎn)生電流，哪些不能呢？請大家?guī)е@樣的問題進(jìn)行接下來的實(shí)驗(yàn)。

了解了科學(xué)家發(fā)現(xiàn)科學(xué)規(guī)律的過程，同學(xué)的實(shí)驗(yàn)過程也能夠思路清晰、有條不紊地進(jìn)行。

三、物理學(xué)史教育可以幫助學(xué)生形成正確的科學(xué)態(tài)度

科學(xué)探究發(fā)現(xiàn)的過程不可能一帆風(fēng)順。在遇到困難甚至挫折時(shí)，堅(jiān)韌的品質(zhì)是必不可少的。物理學(xué)史教育在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)態(tài)度方面有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢?！半姶鸥袘?yīng)”發(fā)現(xiàn)者法拉第的一生有著激勵(lì)人心的作用，他的一生是在逆境中頑強(qiáng)奮斗的一生。

【教學(xué)片段示例】

播放微課《法拉第》讓學(xué)生在影片中了解法拉第的一生。

師：法拉第的哪些事跡打動(dòng)了你？

生：法拉第家境非常貧困，但仍然堅(jiān)持學(xué)習(xí)。

生：為了獲得科學(xué)研究方法和規(guī)范的實(shí)驗(yàn)技能，他甘愿成為戴維的“仆人”。

生：他總是竭盡所能回饋社會(huì)。他放棄了電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的專利權(quán);他熱愛和平拒絕制造武器;他成名后堅(jiān)持舉辦少年科學(xué)講座和討論會(huì)。

通過對(duì)“電磁感應(yīng)”發(fā)現(xiàn)過程和法拉第的介紹，鼓勵(lì)學(xué)生在個(gè)人力所能及的范圍內(nèi)對(duì)社會(huì)的發(fā)展做貢獻(xiàn)，產(chǎn)生將科學(xué)服務(wù)于人類的意識(shí)。也讓學(xué)生意識(shí)到科學(xué)知識(shí)對(duì)社會(huì)發(fā)展的巨大作用，從而培養(yǎng)學(xué)生不懼艱苦環(huán)境，不懼學(xué)習(xí)中遇到的困難，為了目標(biāo)堅(jiān)持不懈努力的品質(zhì)。

本論文是《初中物理教學(xué)中滲透物理學(xué)史的實(shí)踐研究》課題階段性成果。筆者通過實(shí)踐研究認(rèn)識(shí)到物理學(xué)史教育在幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)科學(xué)、理解科學(xué)方面起到了重要作用，在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度的過程中也起到了重要作用。它提高了學(xué)生對(duì)現(xiàn)實(shí)問題的認(rèn)識(shí)能力從而提高了物理學(xué)科素養(yǎng)。

（作者單位：山東省淄博市周村區(qū)第二中學(xué)，山東 淄博255300）