新課程理念下物理學(xué)史教育作用探究

李敏

摘要：“注重體現(xiàn)物理學(xué)科本質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)”是新課程理念的核心內(nèi)容，物理學(xué)科核心素養(yǎng)包括物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任四個(gè)維度，物理學(xué)史教育在培養(yǎng)高中生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)方面，有其獨(dú)特的作用。接下來，筆者將對(duì)此進(jìn)行探究。

關(guān)鍵詞：新課程理念? 高中物理? 核心素養(yǎng)? 物理學(xué)史

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》指出，高中物理課程是普通高中自然科學(xué)領(lǐng)域的一門基礎(chǔ)課程，旨在落實(shí)立德樹人的根本任務(wù)，進(jìn)一步提升學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)，為學(xué)生的終身發(fā)展奠定基礎(chǔ)，促進(jìn)人類科學(xué)事業(yè)的傳承與社會(huì)的發(fā)展。物理學(xué)史是研究人類對(duì)自然界各種物理現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)史，它的基本任務(wù)就是描述物理概念、定律、理論和研究方法，揭示物理學(xué)觀念、方法和內(nèi)容的發(fā)展規(guī)律等。它不僅記錄了物理學(xué)理論形成的歷史進(jìn)程，而且揭示了科學(xué)思維與研究方法，同時(shí)展示了物理學(xué)家在探求真理過程中的不畏艱險(xiǎn)、獻(xiàn)身科學(xué)的高尚品格。筆者認(rèn)為，物理學(xué)史教育在培養(yǎng)高中生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)方面，有其獨(dú)特的作用。

一、 形成全面、系統(tǒng)的物理觀念

“物理觀念”是從物理學(xué)視角形成的關(guān)于物質(zhì)、運(yùn)動(dòng)與相互作用、能量等的基本認(rèn)識(shí)，是物理概念和物理規(guī)律等在頭腦中的提煉與升華，是從物理學(xué)視角解釋自然現(xiàn)象和解決實(shí)際問題的基礎(chǔ)。任何一個(gè)物理概念或物理規(guī)律，都不是憑空產(chǎn)生的，它們的產(chǎn)生都是社會(huì)發(fā)展到一定階段后，因生活與生產(chǎn)的實(shí)際需要而產(chǎn)生的，都有其特定的歷史基礎(chǔ)。因?yàn)槠南拗?，高中物理教材往往在這方面言之甚少，這導(dǎo)致各個(gè)概念與規(guī)律之間經(jīng)常處于一種割裂的狀態(tài)，無法形成一個(gè)既有區(qū)別又有聯(lián)系的整體。在物理教學(xué)中有意識(shí)地融入物理學(xué)史教育，有助于學(xué)生形成全面、系統(tǒng)的物理觀念。

例如，在教學(xué)“動(dòng)能與動(dòng)量”時(shí)，由于受篇幅的限制，教材沒有介紹相關(guān)的歷史知識(shí)，學(xué)生盡管會(huì)用動(dòng)能與動(dòng)量的相關(guān)知識(shí)解題，但對(duì)為什么要用這兩個(gè)不同的量來度量運(yùn)動(dòng)仍舊不解，更不能真正掌握這兩個(gè)物理量的聯(lián)系與區(qū)別。教師可以在課堂教學(xué)中補(bǔ)充物理學(xué)史的相關(guān)內(nèi)容，給學(xué)生講述歷史上對(duì)動(dòng)量與動(dòng)能到底哪個(gè)能度量運(yùn)動(dòng)的爭(zhēng)辯內(nèi)容，介紹笛卡爾學(xué)派的動(dòng)量觀念與萊布尼茨學(xué)派的動(dòng)能觀念的思想碰撞，讓學(xué)生知道達(dá)朗貝爾與恩格斯等人對(duì)這一問題的貢獻(xiàn)，從而讓學(xué)生理解動(dòng)量與動(dòng)能在研究對(duì)象和物理本質(zhì)上的異同。

二、培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維

“科學(xué)思維”是從物理視角對(duì)客觀事物的本質(zhì)屬性、內(nèi)在規(guī)律及相互關(guān)系進(jìn)行認(rèn)知的方式，是基于經(jīng)驗(yàn)事實(shí)建構(gòu)物理模型的抽象概括過程，是分析綜合、推理論證等方法在科學(xué)領(lǐng)域的具體運(yùn)用。學(xué)生將要面對(duì)的是未來的世界，只有讓學(xué)生在學(xué)習(xí)物理知識(shí)的同時(shí)掌握科學(xué)思維方法，才能讓學(xué)生緊跟時(shí)代的步伐。然而，高中物理教材在涉及科學(xué)思維方面，大多采用“留白”的方式，沒有過多地總結(jié)科學(xué)思維方法，假如教師也不注重培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維方法，必將導(dǎo)致學(xué)生把精力放在掌握知識(shí)并用于解題方面，難以形成科學(xué)思維。

例如，現(xiàn)代物理理論基石之一——相對(duì)論的發(fā)現(xiàn)，對(duì)現(xiàn)代物理發(fā)展與人類思維發(fā)展都產(chǎn)生了巨大影響。物理教材中“經(jīng)典力學(xué)的局限性”一課，僅簡(jiǎn)單地介紹了相對(duì)論與牛頓經(jīng)典力學(xué)的一些不同。但對(duì)于愛因斯坦是如何發(fā)現(xiàn)相對(duì)論的，他是如何在對(duì)經(jīng)典質(zhì)疑與批判的基礎(chǔ)上提出創(chuàng)造性見解的，在相對(duì)論的發(fā)現(xiàn)與完善過程中，他運(yùn)用了哪些科學(xué)思維方法等，教材均沒有介紹。筆者認(rèn)為，愛因斯坦發(fā)現(xiàn)相對(duì)論、完善相對(duì)論的過程，體現(xiàn)了人類科學(xué)思維的精髓。教師在授課時(shí)如果能有意識(shí)地進(jìn)行物理學(xué)史教育，就能把科學(xué)思維方法顯性化，從而有效培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。

三、發(fā)展學(xué)生的科學(xué)探究能力

“科學(xué)探究”是指基于觀察和實(shí)驗(yàn)提出物理問題、形成猜想和假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與制定方案、獲取和處理信息、基于證據(jù)得出結(jié)論并做出解釋，以及對(duì)科學(xué)探究過程和結(jié)果進(jìn)行交流、評(píng)估、反思的能力。發(fā)展學(xué)生的科學(xué)探究能力，關(guān)鍵要優(yōu)化課堂教學(xué)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)合理的科學(xué)探究活動(dòng)，讓學(xué)生在課堂上經(jīng)歷科學(xué)探究過程，在活動(dòng)中發(fā)展相應(yīng)的能力。物理學(xué)史研究的正好是物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)過程，教師在設(shè)計(jì)科學(xué)探究活動(dòng)時(shí)，應(yīng)該發(fā)揮主觀能動(dòng)性，從物理學(xué)史中汲取設(shè)計(jì)靈感，力爭(zhēng)在課堂教學(xué)過程中，讓學(xué)生重新經(jīng)歷物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)過程。

例如，電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)是具有劃時(shí)代意義的，它打破了電與磁長(zhǎng)期分立的現(xiàn)象，揭示了電與磁的本質(zhì)聯(lián)系，找到了機(jī)械能與電能之間的轉(zhuǎn)化方法。對(duì)于這一知識(shí)點(diǎn)，教材只是先簡(jiǎn)單地?cái)⑹隽朔ɡ谔骄俊按派姟钡膸讉€(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)，然后敘述法拉第在一次成功發(fā)現(xiàn)“磁生電”后，又設(shè)計(jì)了幾十個(gè)實(shí)驗(yàn)繼續(xù)探究“磁生電”的條件，最后敘述法拉第把“磁生電”現(xiàn)象稱為電磁感應(yīng)，至于法拉第為什么在前十年的探究中沒有發(fā)現(xiàn)“磁生電”現(xiàn)象，第一次發(fā)現(xiàn)“磁生電”現(xiàn)象后又設(shè)計(jì)了哪些具體的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究，教材并沒有涉及。教師不妨從物理學(xué)史中借鑒素材進(jìn)行教學(xué)，把法拉第當(dāng)年經(jīng)歷的科學(xué)探究實(shí)驗(yàn)放到課堂上，讓學(xué)生也經(jīng)歷一次，以此培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力。

四、 培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任感

科學(xué)態(tài)度與責(zé)任感是指在認(rèn)識(shí)科學(xué)本質(zhì)，認(rèn)識(shí)科學(xué)與技術(shù)、社會(huì)、環(huán)境關(guān)系的基礎(chǔ)上，逐漸形成嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真、實(shí)事求是和持之以恒的科學(xué)態(tài)度，以及遵守道德規(guī)范、保護(hù)環(huán)境并推動(dòng)可持續(xù)發(fā)展的責(zé)任感?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任感，不能僅停留在口頭上，而要在實(shí)踐反思中生成。

高中物理教材偏重于物理規(guī)律的理性推導(dǎo)，內(nèi)容主要集中在物理概念的描述與物理規(guī)律的推導(dǎo)過程中，對(duì)物理學(xué)家克服萬難、幾十年如一日孜孜不倦追求真理的精神，對(duì)物理學(xué)家以推動(dòng)社會(huì)發(fā)展與人類進(jìn)步為己任的強(qiáng)大責(zé)任感，幾乎很少敘述。這種編寫方式，一方面很容易讓學(xué)生覺得物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)是某個(gè)物理學(xué)家“偶然”“幸運(yùn)”所得，另一方面即使教材介紹了物理學(xué)家的動(dòng)人事跡，學(xué)生也很難感同身受、真正體會(huì)。在教學(xué)時(shí)，教師既可以根據(jù)物理學(xué)史有意識(shí)地補(bǔ)充能反映物理學(xué)家科學(xué)態(tài)度與責(zé)任感的相關(guān)事跡，也可以根據(jù)物理學(xué)史的相關(guān)記錄，設(shè)計(jì)出簡(jiǎn)化版的物理探究活動(dòng)，讓學(xué)生在探究中獲得體會(huì)，只有這樣，才能有效地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任感?！簦ㄗ髡邌挝唬航魇∧喜械诙袑W(xué)）