高中物理電磁學教學融入物理學史的策略研究

張銀屏

引言：近年來我國科學技術快速發(fā)展的過程中，對學校人才培養(yǎng)提出了更高的要求，合理培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)和創(chuàng)新能力十分重要。高中生是個性形成、自主發(fā)展的關鍵階段，不僅要學習基礎知識，還要掌握科學探究的方法，促使創(chuàng)新創(chuàng)造能力、核心素養(yǎng)的發(fā)展。而高中物理電磁學的教學內容抽象復雜，學生難以理解，合理融入物理學史不僅能夠豐富課程內容，還能促使學生科學素養(yǎng)的發(fā)展?；诖?，本文分析高中物理電磁學教學中融入物理學史的意義，提出物理學融入的措施，旨在為增強教學效果提供幫助。

高中物理教師在電磁學教學的工作中應重點融入物理學史，培養(yǎng)學生基礎能力、引導學生掌握知識技能的同時，使學生形成正確的科學探究觀念、良好的情感態(tài)度，增強科學素養(yǎng)的基礎上，促使學習效果和效率的提升，發(fā)揮物理學史的教育作用和價值，為學生素質的發(fā)展夯實基礎。

1 高中物理電磁學教學融入物理學史的意義

1.1 有助于豐富課程內容

高中電磁學知識是人教版選修3-1和3-2系列的物理課程重要內容，教師在教學工作中融入物理學史，能使學生全面了解相關課程知識、基本思想方法，分析技術的應用特點、對經(jīng)濟社會所產生的影響。且教師在課程中融入物理學史，還能豐富教學的內容，不再只引導學生學習科學家研究成果，而是引導學生分析科學家的方法，觀看科學研究的圖片和視頻，不僅能夠開闊學生眼界，還能了解科學家的獎項，明確物理科學的發(fā)展對社會和國家進步的重要意義。目前在高中物理課程教材中，電磁學課程雖然介紹了關于物理學史的內容，但是只是在課本腳注或者是科學家圖像下面簡短介紹，難以為學生全面提供關于物理學史的知識和內容，而教師在教學中融入物理學史，就能夠豐富學生學習的內容。

如在人教版高中物理選修3-2的電磁學課程教學過程中，融入關于“法拉第發(fā)現(xiàn)的磁生電”相關物理學史內容和元素，可為學生全面介紹和講解“法拉第”的事跡，使學生對科學家的一生有所了解，分析科學家的思想，了解其創(chuàng)新精神，分析科學發(fā)展、技術發(fā)展和社會發(fā)展的關系，拓展學生學習的內容、豐富教師教學的內容，這樣不僅能夠提升高中物理教學效果，還能改善學生的學習現(xiàn)狀，使學生在學習物理知識的基礎上，接觸更多物理科學事跡和物理發(fā)展歷史，增強教學指導的有效性。

1.2 有助于培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)

（1）能夠引導學生深入學習課程知識

人教版物理課程知識主要是根據(jù)學生邏輯思維發(fā)展特點所編寫，每個知識相互緊扣，都是根據(jù)學生理解度所篩選。但是由于只重視知識點的聯(lián)系，缺乏和其他層面的聯(lián)系，學生很難進行知識點的串聯(lián)，不利于學生深入理解知識內容。而教師在教學中融入物理學史的知識，能夠使學生對知識的由來形成準確了解，分析科學家所研究的實驗結果，了解科學家的科研成果，分析物理知識的思想，清晰掌握各類知識點，明確每一種知識點的前因后果，進行知識的串聯(lián)，提升理解的深度。

如人教版高中“電磁學”屬于整體模塊，學生所學習的知識點具有一定邏輯性特點，雖然此類知識多應用在生活領域，但是學生需要從基礎知識開始學習，很少會接觸現(xiàn)實生活的知識，隨著知識點的增多，很容易出現(xiàn)混淆的現(xiàn)象，長此以往會導致學生失去學習的信心。而在此過程中教師將物理學史的知識融入課程，學生就能夠通過分析和研究物理學史的內容，更好地串聯(lián)“電磁學”知識點，提高學習的簡單性，尤其教師在講解“磁場”課程知識的過程中，可為學生介紹“奧斯特發(fā)現(xiàn)電流磁效應”的物理學史內容、“安培定則和分子電流假說”的物理學史內容，使學生循序漸進地掌握物理學史知識，分析所學知識內容的順序，提高學習效果和學習能力的同時，促使學生科學素養(yǎng)的發(fā)展。

（2）能夠促使學生思維能力發(fā)展

高中物理課程“電磁學”課程中的概念內容、公式內容和定律內容，都是科學家經(jīng)過一系列研究和探索所提出的，而在學生學習的過程中只能接觸到科學家研究的結論、實驗方法等，對科學家探究的流程、背景、知識條件、實驗的改進、實驗取得成功的必要條件等缺乏了解，導致學生學習的內容過于單一，不利于思維能力發(fā)展。而教師在教學過程中融入物理學史的內容，就能夠引導學生對“電磁學”的科學家研究過程、背景、條件、實驗的改進、實驗取得成功的情況等形成全面了解，使學生的認知過程發(fā)生變化，在學習相關知識的過程中能夠利用科學思維進行思考和探究

（3） 能夠培養(yǎng)學生正確態(tài)度和價值觀

高中物理教師在教學過程中融入物理學的內容，能夠促使學生形成正確的情感態(tài)度和價值觀，使學生充分認識到科學家研究成果的來之不易，感受科學家為社會發(fā)展、國家發(fā)展的奉獻精神與不屈不撓的態(tài)度、堅韌不拔的品質，潛移默化影響學生形成正確三觀、有著良好的科學精神、產生正確的科學態(tài)度，甚至能夠將科學家當作是自身的偶像和榜樣，在物理知識學習的過程中刻苦研究和實踐操作，掌握各類科學技術和知識，增強學習能力和學習效果，在提高自身能力的同時，為國家發(fā)展、社會發(fā)展進行學習，積極參與科學實驗和操作，以不屈不撓的態(tài)度、艱苦奮斗的學習，促使學生素養(yǎng)的發(fā)展。

2 高中物理電磁學教學融入物理學史的策略

2.1 合理進行物理學史的選擇

從實際情況而言，物理學史的內容非常豐富，并非所有內容都能應用在課程教學中，高中物理教師在教學過程中不能盲目進行物理學史內容的應用，需要認真、仔細進行教學內容的挑選，按照課本情況、學生的特點等科學合理選擇物理學史，培養(yǎng)學生良好科學精神、科學態(tài)度，促使學生物理學習能力和綜合素質的發(fā)展。

（1）選擇真實的物理學史內容

高中物理教師在教學過程中應重點關注各類知識點的科學性、準確性，所選擇的物理學史內容需要經(jīng)過層層研究和考證，不能隨意盲目應用，也不能為了迎合教學內容對歷史事實進行歪曲，而是要做好前期的調查研究工作，根據(jù)課程內容收集資料，以免為學生提供錯誤的物理學史知識，出現(xiàn)教學問題，確保內容準確性、完整性、全面性的情況下，為學生打造良好的課堂學習環(huán)境，增強學生的知識學習能力和學習效果。

如教師根據(jù)電磁學“從靜電到動電——電流發(fā)現(xiàn)”課程知識和內容，全面進行物理學史的調查分析，為引導學生對“靜電場”和“恒定電流”知識形成清晰的了解和認知，需要為學生收集真實的“從靜電到動電發(fā)現(xiàn)過程”的物理學史?！笆耸兰o八十年代意大利生物學家伽伐尼在解剖青蛙的過程中，發(fā)現(xiàn)了起電極，在用刀觸碰青蛙腿部的時候，發(fā)現(xiàn)其四肢快速劇烈痙攣，產生火花，用金屬接觸青蛙，青蛙也會痙攣，由此伽伐尼認為動物電是引起靜電的主要因素”，然后為學生講解“在此之后意大利專家研究中認為金屬接觸潮濕物體后會出現(xiàn)正負電極，之后專家發(fā)明了伏打電堆，出現(xiàn)了穩(wěn)恒電流電源”。為學生介紹這些真實物理歷史內容后，為其提供分別連著導線的銅片和鐵片，在連接導線之后另外一端設置電流表，將銅片和鐵片設置在舌尖的不同位置，形成電流回路，使學生感受舌尖酸味，體驗到電流的特點，之后提出“為什么會出現(xiàn)這些現(xiàn)象”的問題，然后教師進行問題的講解，帶領學生實踐操作、實驗探究和研究，提升學生的學習能力和創(chuàng)新創(chuàng)造能力，使學生在真實的物理歷史知識影響下，掌握更多的知識技能。

（2）選擇趣味性的物理學史內容

物理教師在高中物理“電磁學”教學期間如果一味選擇枯燥、乏味的物理學史內容，很難調動學生學習的興趣，甚至會導致學生產生厭學的情緒。因此，教師應盡可能選擇具有趣味性特點? ? ?的物理學史知識點和內容，為學生設置有趣的故事，按照學生認知特點、心理特點和興趣特點等，合理進行物理學知識內容的選擇，將其和學生生活相互聯(lián)系，使學生掌握基礎知識的同時，通過生活化和趣味性的物理學史內容，增強學習趣味性、學習效果、學習理解能力，提升教育教學的水平。

如高中物理教師在進行電磁學知識教學的過程中，應為學生選擇具有趣味性的物理學史知識內容——“奧斯特電流磁效應”小故事。為學生設置學習小故事：“奧蘭克林使用萊頓瓶放電，雖然取得了放電的研究成果，但是沒有檢驗出來磁化是電流所引起的，而丹麥奧斯特在研究的過程中發(fā)現(xiàn)了電和磁之間的聯(lián)系，他有著非常高的哲學思想，認為自然領域中每一種力量都能轉化，所以相信電和磁的應用具有聯(lián)系。有一天，他突然想起來光與熱都是向著四周發(fā)散，就認為電和磁也可能是這樣的原理，所以他開始進行了實驗操作。有一天，他在去哈根大學講課的路上想到，如果靜電不會對磁針產生影響，那么電流方向也不會將磁力展現(xiàn)出來，之后他就想象電流不是從縱向對磁針產生作用的，而屬于橫向力的作用。他甚至在上課的過程中就將小磁針設置在導線的下方位置，和導線處于平行的狀態(tài)，電流經(jīng)過導線的時候，磁針發(fā)生了轉動。之后他又進行了很多次的實驗，然后公布了電流磁效應的實驗結果，在國際上都有著很大的轟動，那么，你認為奧斯特的研究是不是有很大的價值呢？你從這個故事里面學習到了什么？”教師在為學生講解物理學史故事的情況下，通過小故事的形式吸引學生注意力，增強學生的學習興趣。

2.2 完善物理學史導入模式

（1）探究性導入

高中物理教師在為學生導入關于電磁學的物理學史內容的過程中，應積極采用探究法，引導學生按照物理學史的內容探究和思考，這樣不僅能夠使學生深入學習課程知識、掌握物理學史的內容，還能促使學生素養(yǎng)和素質的發(fā)展，增強物理學史在課程中的導入效果。

如教師為學生講解“電磁學”的物理學史，為學生講解“歐姆在研究歐姆定理以前，世界上并沒有電源和電流表，實驗條件和操作條件并不像現(xiàn)在這樣良好，主要是德國的塞貝克在發(fā)現(xiàn)溫差電之后實驗研究出的電流，而電流表則是歐姆按照電流磁效應的特點，制作出磁力扭秤，然后當作是電流表。在此之后，歐姆進行了一系列的實驗研究和分析，不斷進行實驗工作的改進優(yōu)化，研究開發(fā)出電流表”，“我們現(xiàn)在學習過程中實驗條件非常好，但是只是按照科學家所做過的實驗進行反復性的操作和驗證，并沒有新意，你能不能提出一些有新意的實驗方法呢？”提出問題之后學生進行思考探究，這樣不僅能夠培養(yǎng)學生的科學精神和創(chuàng)新素養(yǎng)，還能促使學生創(chuàng)新創(chuàng)造能力和思維能力的發(fā)展。

（2）實驗現(xiàn)象的導入方法

教師在新課程教學的過程中，良好的開端等于成功了百分之五十，而通常情況下教師會選擇生活中的現(xiàn)象當作課程切入點，吸引學生的注意，但是如果教學導入方法過于單一，很難激發(fā)學生的探究欲望和興趣。因此建議教師在教學期間積極進行物理學史導入方式的創(chuàng)新，利用實驗現(xiàn)象的講解吸引學生學習和研究物理學史，這樣不僅能夠提高學生對物理學史的理解效果，還能促使學生觀察和思考能力的發(fā)展，按照實驗操作的內容驗證知識點和真理，增強學生探究意識、實踐操作的精神。

如教師在進行電磁學教學的過程中，先為學生展示“庫侖扭秤”的經(jīng)典實驗視頻，通過視頻介紹各類儀器設備的操作方式、實驗流程的操作技巧等，講解實驗過程和原理，然后為學生提供相應的實驗器材、基礎設施等，要求學生根據(jù)視頻的內容采用實驗器材和設施進行實踐操作，這樣學生在實驗活動的作用下，能夠產生對物理學史內容學習的興趣，通過實踐操作驗證物理知識，感受科學家的實驗研究和科學研究的魅力，增強學生在物理學史學習方面的能力和實踐操作能力，提高教育指導的有效性和可靠性。

（3）改善教學工作方法

教師在高中物理電磁學的教學過程中如果一味為學生講解和闡述物理學史的內容，很難有效培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)和科學精神，不利于學生學習能力和素質的發(fā)展。因此，教師應轉變傳統(tǒng)的教學模式，將學生作為課堂中的主體，積極采用探討教學法，引導學生自主探究和探討，自主查閱、篩選物理學史的內容，選擇自己感興趣的內容，提高自主學習和探究能力。

如教師將學生分成幾個小組，提出問題：“電磁學課程知識學習的過程中，你認為庫侖定律和萬有引力有什么區(qū)別？你能動手查找相關的物理學史資料，闡述科學家研究的事跡嗎？讓我們一起動手操作吧！”教師提出問題之后，帶領各個小組的學生以問題為導向從書籍、網(wǎng)絡平臺中進行相關物理學史內容的查找，選擇自己比較感興趣的內容，研究“庫侖定律與萬有引力”相關的科學家科研的事跡和過程，自主進行思考和分析，這樣不僅能夠使學生在自主學習的過程中深入理解和分析課程知識，還能促使學生學習能力和素養(yǎng)的發(fā)展。

另外，建議教師在教學過程中積極采用游戲教學法、多媒體教學法、翻轉課堂教學法等，采用創(chuàng)新性的教學方式和手段，改善教育環(huán)境和體系，為學生設置多元化、趣味性的學習環(huán)境，提升物理學史內容和知識的課堂融入效果，滿足當前的高效化、可靠性教學需求，提升整體的育人質量，發(fā)揮物理學史在課堂教學中的作用。

3 結語

綜上所述，高中物理教學的過程中教師應按照電磁學的內容科學進行物理學史的選擇和應用，豐富教學內容、培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)和素質，同時在教學過程中制訂完善的教育方案，合理進行物理學史內容的融入，科學選擇教學導入方法和課程教學措施，有效進行教育工作的創(chuàng)新優(yōu)化，促使學生科學素養(yǎng)、學習能力、素質的發(fā)展，提升教育工作水平，達到預期的教學創(chuàng)新目的。

本文系甘肅省教育科學“十三五”規(guī)劃2020年度一般課題《核心素養(yǎng)下滲透物理學史的高中物理教學策略研究》的研究成果論文，課題立項號GS[2020]GHB0441。

（作者單位：蘭州西北中學）