基于HPS模式的初中物理教學(xué)

摘 要：本文以初中物理“大氣壓強(qiáng)”教學(xué)為例，論述了學(xué)生如何在教師引導(dǎo)下經(jīng)歷科學(xué)知識(shí)的形成和發(fā)展過(guò)程。本文認(rèn)為，教師應(yīng)幫助學(xué)生像物理學(xué)家一樣去探索問(wèn)題，讓學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)對(duì)社會(huì)發(fā)展和人類(lèi)文明的促進(jìn)作用，使學(xué)生獲得具體的科學(xué)思維方法與人文精神教育。

關(guān)鍵詞：HPS教學(xué)；物理學(xué)史；大氣壓強(qiáng)；教學(xué)案例

1 引言

HPS（History， Philosophy and Sociology of Science）模式是指在中小學(xué)階段的科學(xué)教學(xué)課程中融入科學(xué)史、科學(xué)哲學(xué)和科學(xué)社會(huì)學(xué)的有關(guān)內(nèi)容。本文以明確科學(xué)是什么、科學(xué)的本質(zhì)是什么為目標(biāo)，嘗試讓學(xué)生從歷史、哲學(xué)和社會(huì)學(xué)的角度理解科學(xué)，并初步形成對(duì)科學(xué)本質(zhì)的多維透視，從而推動(dòng)科學(xué)知識(shí)的傳播，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

物理學(xué)科的HPS教學(xué)模式是以物理教材中的知識(shí)發(fā)現(xiàn)、發(fā)展的歷史過(guò)程為素材，滲透有關(guān)歷史、哲學(xué)和社會(huì)等多方面的內(nèi)容，重演物理學(xué)家的探究歷程，讓物理學(xué)習(xí)真正變成科學(xué)探究過(guò)程，讓學(xué)生體會(huì)物理學(xué)科中蘊(yùn)含的科學(xué)思維方法、科學(xué)精神。在教學(xué)中，學(xué)生能感受物理學(xué)家的高尚情操。教師通過(guò)HPS教學(xué)模式培育學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)、人文素養(yǎng)。［1］學(xué)生經(jīng)歷了物理學(xué)概念和規(guī)律的形成過(guò)程，也獲得了科學(xué)思維方法與人文精神教育。

本文以人教版初中物理八年級(jí)下冊(cè)第九章第3節(jié)“大氣壓強(qiáng)”教學(xué)為例，按照HPS教學(xué)模式的6個(gè)基本環(huán)節(jié)（如圖1所示）來(lái)開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)。

2 教材分析

人教版初中物理教材在“大氣壓強(qiáng)”一節(jié)，根據(jù)“液體內(nèi)部朝各個(gè)方向都有壓強(qiáng)，這是由于液體能夠流動(dòng)”的結(jié)論直接提出問(wèn)題：“空氣也能流動(dòng)，空氣中是否也存在朝各個(gè)方向的壓強(qiáng)？”隨后利用幾個(gè)實(shí)驗(yàn)來(lái)證明大氣壓強(qiáng)的存在。再根據(jù)“大氣壓所能托起液柱的最大高度”能夠“準(zhǔn)確地測(cè)出大氣壓的數(shù)值”，直接引出“托里拆利實(shí)驗(yàn)”。然后，教材簡(jiǎn)單介紹了大氣壓隨高度的變化規(guī)律和液體沸點(diǎn)隨氣壓的變化規(guī)律。最后，教材通過(guò)“科學(xué)世界”讓學(xué)生簡(jiǎn)單了解大氣壓在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用實(shí)例——活塞式抽水機(jī)。［2］教材并沒(méi)有提及人們認(rèn)識(shí)大氣壓的歷史過(guò)程。

由于氣體看不見(jiàn)、摸不著，人們長(zhǎng)期忽視氣體中的壓強(qiáng)，甚至連對(duì)空氣基本特性的認(rèn)知都模糊不清。筆者認(rèn)為，教師在本節(jié)的教學(xué)中應(yīng)當(dāng)加入人類(lèi)在認(rèn)識(shí)大氣壓強(qiáng)過(guò)程中所經(jīng)歷的觀察現(xiàn)象、提出問(wèn)題、尋找規(guī)律、指導(dǎo)生產(chǎn)生活的一系列探索歷程，促使學(xué)生認(rèn)識(shí)到科學(xué)對(duì)哲學(xué)思想、社會(huì)產(chǎn)生的深刻影響。

3 教學(xué)過(guò)程

3.1 創(chuàng)設(shè)物理情境，提出問(wèn)題，引發(fā)思考

在引入新課時(shí)，教師可以通過(guò)呈現(xiàn)科學(xué)歷史故事、演示物理實(shí)驗(yàn)等方式來(lái)創(chuàng)設(shè)情境、提出問(wèn)題、導(dǎo)入新課，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

演示實(shí)驗(yàn)：將兩端開(kāi)口、內(nèi)有橡皮活塞的透明玻璃管下端插入水槽中，將玻璃管中的橡皮活塞從玻璃管的下端向上拉起，學(xué)生可以看見(jiàn)水隨活塞上升。如果繼續(xù)向上提升活塞，水也會(huì)一直上升，那么是什么力量讓水在玻璃管中上升的呢？在活塞上開(kāi)一個(gè)小孔，再次向上提升活塞，學(xué)生可以觀察到玻璃管中的水沒(méi)有隨活塞的提升而上升。這是為什么？

學(xué)生猜想：當(dāng)活塞在玻璃管中向上提起時(shí)，如果水不隨活塞上升，管內(nèi)沒(méi)有其他物質(zhì)進(jìn)入，即管內(nèi)是真空的，水就會(huì)自動(dòng)來(lái)填補(bǔ)真空，自然就會(huì)隨活塞一直向上升起。當(dāng)活塞上開(kāi)了小孔后，活塞向上提升時(shí)，空氣從小孔進(jìn)入到管內(nèi)，管內(nèi)水面和活塞之間不會(huì)出現(xiàn)真空，不需要水來(lái)填補(bǔ)。

歷史回顧：早在兩千多年前，人們也發(fā)現(xiàn)了這個(gè)現(xiàn)象，并提出了相同的問(wèn)題，同樣是用“真空”概念來(lái)分析這個(gè)現(xiàn)象。但是，疑問(wèn)依舊困擾著當(dāng)時(shí)的人們，即為什么水會(huì)自動(dòng)填補(bǔ)真空？古希臘最權(quán)威的學(xué)者——亞里士多德（Aristotle）解釋這是由于自然界不會(huì)出現(xiàn)“真空”。如果將要出現(xiàn)真空，就會(huì)立即被其他物質(zhì)填滿(mǎn)。當(dāng)活塞向上提起時(shí)，水必須馬上去填滿(mǎn)這個(gè)即將出現(xiàn)的真空，水就必然上升到活塞提升的高度。人們把這個(gè)使水上升的力叫作“真空吸力”。出于對(duì)亞里士多德的崇拜，當(dāng)時(shí)的人們相信了他的說(shuō)法，并將這一觀點(diǎn)演變成“自然界害怕真空”的理論。

教師引導(dǎo)：你認(rèn)為亞里士多德的“真空吸力”的解釋是否合理？如果這個(gè)解釋合理，那我們繼續(xù)推理。假設(shè)這個(gè)玻璃管足夠長(zhǎng)，活塞一直向上提升，水是不是就能夠一直上升到無(wú)限的高度？

教學(xué)意圖：對(duì)大氣壓強(qiáng)的研究，源于人們對(duì)“真空”問(wèn)題的探索。通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析和討論，學(xué)生認(rèn)識(shí)到“真空吸力”的認(rèn)知在一定歷史階段是合理的；并且教師通過(guò)上述引導(dǎo)，讓學(xué)生基于“真空吸力”的解釋能夠推理得出“如果活塞能一直往上提，則水就能一直上升”的結(jié)論，培養(yǎng)學(xué)生的推理能力，同時(shí)為后續(xù)的教學(xué)打下基礎(chǔ)。

3.2 “真空吸力”遇到的尷尬

播放實(shí)驗(yàn)視頻：將大約11m長(zhǎng)的有機(jī)玻璃管豎直固定在一面超過(guò)11m高的墻上，沿玻璃管鋪設(shè)尺子，以便于測(cè)量玻璃管內(nèi)水面的高度。玻璃管的底端安裝一個(gè)閥門(mén)，并讓閥門(mén)出水口浸沒(méi)在裝水的水槽里，從玻璃管的上端注入水（為了增強(qiáng)觀察效果，可以將水用染料染紅）。當(dāng)玻璃管里注滿(mǎn)水后，先封住玻璃管上端，再打開(kāi)玻璃管下端的閥門(mén)，可以看到玻璃管內(nèi)的水開(kāi)始下降。當(dāng)玻璃管內(nèi)水柱高度約為10m時(shí)處于穩(wěn)定狀態(tài)。

教師引導(dǎo)：將充滿(mǎn)水的玻璃管上端密封；水柱下降后，玻璃管內(nèi)水面上方的空腔沒(méi)有其他物質(zhì)填充，就是真空的。那么，為什么此時(shí)的自然界不再害怕真空了呢？

歷史回顧：1640年，佛羅倫薩的工人用抽水機(jī)來(lái)抽取礦井里的積水。在使用時(shí)，工人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)水被抽到約10m高時(shí)，活塞無(wú)論如何向上提拉，進(jìn)水管里的水都不再上升。工程師又不斷改進(jìn)抽水機(jī)，確?；钊宦?，但抽水機(jī)還是只能將水提升10m的高度。由于水面上方始終存在著一段真空，那么“自然界害怕真空”就被這臺(tái)抽水機(jī)否定了?！罢婵瘴Α睙o(wú)法解釋抽水時(shí)遇到的難題，當(dāng)時(shí)的人們求助意大利物理學(xué)家伽利略·伽利雷（Galileo Galilei）。伽利略在病逝前把這個(gè)問(wèn)題留給了自己的學(xué)生——埃萬(wàn)杰利斯塔·托里拆利（Evangelista Torricelli）。

教師引導(dǎo)：對(duì)于在抽水過(guò)程中出現(xiàn)的“真空”，你有什么看法？“權(quán)威”的理論是否正確？如果你是托里拆利，你該怎么辦？

教學(xué)意圖：通過(guò)進(jìn)一步的歷史回顧，讓學(xué)生注意到“真空吸力”理論與新的事實(shí)產(chǎn)生了矛盾，從而激發(fā)學(xué)生新的思考。教師可以借此機(jī)會(huì)讓學(xué)生思考：當(dāng)理論和現(xiàn)實(shí)發(fā)生沖突時(shí)，我們應(yīng)該怎么辦？是否定現(xiàn)實(shí)，還是否定原有的理論？

3.3 托里拆利的猜想和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

歷史回顧：托里拆利選擇了尊重事實(shí)，否定“真空吸力”理論，提出了新的猜想“大氣存在著壓力”。進(jìn)水管里的水不應(yīng)該是被管內(nèi)的真空吸上去的，而是被作用在管外水面上的大氣壓力壓上去的。水只能被抽到約10m高的地方，原因可能是大氣壓力是一個(gè)有限數(shù)值。

教師引導(dǎo)：你覺(jué)得托里拆利提出的猜想是否合理？如果你就是托里拆利，你用什么方法來(lái)證明這個(gè)猜想？如果用實(shí)驗(yàn)來(lái)證明這個(gè)猜想，你又該如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)?？教師利用“抽水”的模型引?dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)“托里拆利實(shí)驗(yàn)”。

設(shè)計(jì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵是要解決兩個(gè)問(wèn)題：首先是要把約10m的水管變短以方便實(shí)驗(yàn)操作，可以用密度遠(yuǎn)大于水的水銀來(lái)代替水；其次是要保證管內(nèi)水銀上方是完全真空的，可以先在玻璃管中裝滿(mǎn)水銀，再倒置過(guò)來(lái)，并讓下端管口浸沒(méi)在水銀中。

歷史回顧：1643年，托里拆利做了名垂物理學(xué)史的“托里拆利實(shí)驗(yàn)”。在一根長(zhǎng)約1.2m的一端封閉的玻璃管中注滿(mǎn)水銀，用手指堵住玻璃管開(kāi)口端，再將玻璃管倒立著放入水銀槽中，并讓管口浸沒(méi)在水銀液面以下。松開(kāi)手指后，他看到了猜想中的現(xiàn)象——玻璃管里的水銀下落了。當(dāng)水銀柱下落到距離水銀槽里的水銀面的高度為0.76m時(shí)，水銀柱就不再下落并保持穩(wěn)定了。

托里拆利用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了他的猜想。通過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)，他還計(jì)算出了大氣壓強(qiáng)的大小。人們將這個(gè)實(shí)驗(yàn)稱(chēng)為“托里拆利實(shí)驗(yàn)”，并將這根玻璃管叫作“托里拆利管”，玻璃管內(nèi)的真空部分叫作“托里拆利真空”。

實(shí)驗(yàn)：播放托里拆利實(shí)驗(yàn)視頻，引導(dǎo)學(xué)生利用實(shí)驗(yàn)中測(cè)量的數(shù)據(jù)計(jì)算大氣壓強(qiáng)的數(shù)值。

教學(xué)意圖：通過(guò)對(duì)抽水過(guò)程模型化，讓學(xué)生嘗試去設(shè)計(jì)出能夠證明“托里拆利猜想”的實(shí)驗(yàn)，親身經(jīng)歷和體驗(yàn)物理學(xué)家的探究過(guò)程。這樣的教學(xué)方式能夠提升學(xué)生簡(jiǎn)化實(shí)際問(wèn)題、抽象物理模型的能力，促進(jìn)學(xué)生形成科學(xué)思維方法。

3.4 解釋大氣壓產(chǎn)生的原因

教師引導(dǎo)：托里拆利通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明了大氣壓的存在，你能解釋大氣壓產(chǎn)生的原因嗎？學(xué)生通過(guò)將托里拆利實(shí)驗(yàn)與剛學(xué)過(guò)的“液體的壓強(qiáng)”進(jìn)行類(lèi)比分析，能夠初步得出結(jié)論——由于空氣受到了重力的作用，對(duì)浸在其中的物體就會(huì)產(chǎn)生壓強(qiáng)。

歷史回顧：盡管托里拆利的實(shí)驗(yàn)已經(jīng)把事實(shí)擺在了人們的面前，但當(dāng)時(shí)人們依舊不能接受大氣能夠產(chǎn)生壓力的事實(shí)。一方面是因?yàn)楫?dāng)時(shí)亞里士多德的權(quán)威在人們心中根深蒂固，另一方面是因?yàn)槿藗円罁?jù)直觀感覺(jué)認(rèn)為，如果大氣壓強(qiáng)真的有這么大，那么人不可能沒(méi)有感覺(jué)。真空的發(fā)現(xiàn)是對(duì)亞里士多德的力學(xué)體系的致命打擊，也是對(duì)中世紀(jì)教會(huì)權(quán)威的挑戰(zhàn)。在當(dāng)時(shí)，人們遇到無(wú)法自圓其說(shuō)的現(xiàn)象時(shí)都會(huì)歸因于“上帝的安排”。托里拆利在不同的日子里重復(fù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)管里水銀柱的高度有微小的變化。托里拆利調(diào)侃道，自然界不會(huì)像一個(gè)隨性的姑娘，在不同的日子里有不同的懼怕。托里拆利還進(jìn)一步解釋——在我們周?chē)目諝鈮浩戎y的表面，空氣對(duì)水銀槽里的水銀表面產(chǎn)生的壓力和管里的水銀受到的重力相平衡。由此，托里拆利正式提出了“氣壓”的概念，并利用托里拆利實(shí)驗(yàn)原理發(fā)明出了“水銀氣壓計(jì)”。

盡管教會(huì)將托里拆利的發(fā)現(xiàn)當(dāng)作秘密來(lái)保守，但真理的翅膀是無(wú)法被束縛住的。托里拆利實(shí)驗(yàn)的消息傳到了法國(guó)，一個(gè)叫作布萊士·帕斯卡（Blaise Pascal）的年輕人在1646年也多次重復(fù)了托里拆利實(shí)驗(yàn)，并提出了新的猜想。在托里拆利實(shí)驗(yàn)中，如果水銀柱是被大氣壓力托住的，那么在海拔高的地方，由于空氣稀薄，能托住的水銀柱高度就應(yīng)該變低。帕斯卡在巴黎的圣雅克塔進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，測(cè)量出水銀柱在50m高的塔頂與塔底的高度相差了4.5mm。他還讓內(nèi)弟（妻子的弟弟）在多姆山頂上進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，測(cè)量出山頂上的水銀柱高度比山腳下的少85mm。帕斯卡對(duì)大氣壓的研究，有力地證明了托里拆利真空的存在，徹底否定了亞里士多德的“自然害怕真空”和“空氣沒(méi)有重量”的錯(cuò)誤論斷，并進(jìn)一步指出“大氣壓隨海拔改變而改變”的原因。［3］

教學(xué)意圖：通過(guò)了解當(dāng)時(shí)人們難以接受托里拆利新發(fā)現(xiàn)的歷史背景，學(xué)生能初步感受科學(xué)思想和科學(xué)發(fā)展受到社會(huì)背景的深遠(yuǎn)影響，同時(shí)能夠體會(huì)科學(xué)知識(shí)的不確定性和可變性。

3.5 如何讓公眾相信大氣壓的存在

實(shí)驗(yàn)：大氣壓會(huì)對(duì)真空的空腔產(chǎn)生壓力。教師將兩個(gè)具有彈性的橡膠碗緊密地貼在一起，再將它們稍微拉開(kāi)一點(diǎn)距離。此時(shí)碗內(nèi)就會(huì)形成一個(gè)近似真空的空腔，接著，教師挑選班里比較強(qiáng)壯的兩個(gè)男生嘗試用力拉開(kāi)橡膠碗。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，學(xué)生無(wú)法輕松拉開(kāi)這兩個(gè)橡膠碗。教師再掰開(kāi)橡膠碗之間的縫隙，讓空氣能夠進(jìn)入空腔，這時(shí)很容易就拉開(kāi)了兩個(gè)橡膠碗。

歷史回顧：在托里拆利完成實(shí)驗(yàn)的11年后，德國(guó)物理學(xué)家、政治學(xué)家?jiàn)W托·馮·格里克（Otto von Guericke）對(duì)真空的爭(zhēng)論也產(chǎn)生了濃厚的興趣。他利用自己發(fā)明的抽氣機(jī)給空心銅球抽氣，觀察到外面空氣對(duì)球體的擠壓作用。

1654年，格里克在德國(guó)皇帝和廣大市民面前做了一個(gè)精彩的科普實(shí)驗(yàn)。他將兩個(gè)銅制半球在密封好接口后對(duì)接起來(lái)，用抽氣機(jī)把空腔抽成真空；再讓兩個(gè)馬隊(duì)分別向兩邊各拉半個(gè)球，并且不斷增加馬匹的數(shù)量，直到兩邊各八匹馬時(shí)，才伴隨著一聲巨響將這兩個(gè)半球拉開(kāi)了。驚詫的觀眾紛紛提出疑問(wèn)——是什么力壓住了銅球呢？格里克回答是空氣的壓力。

格里克用讓人印象深刻的實(shí)驗(yàn)證明了托里拆利的猜想——大氣壓是存在的，而且還很大！人們直觀地認(rèn)識(shí)到，我們的確生活在大氣壓的懷抱中。由于該實(shí)驗(yàn)是在格里克就任市長(zhǎng)的馬德堡市的市政廣場(chǎng)進(jìn)行的，人們就把這個(gè)實(shí)驗(yàn)稱(chēng)為“馬德堡半球?qū)嶒?yàn)”。

教師引導(dǎo)：如果要讓你來(lái)說(shuō)服不明真相的民眾，你還能設(shè)計(jì)出其他的什么實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證大氣壓的存在嗎？請(qǐng)將你設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)展示給其他同學(xué)，并解釋其中的奧秘。

教學(xué)意圖：回顧這段物理學(xué)史可以讓學(xué)生體會(huì)到科學(xué)知識(shí)與公眾之間的關(guān)系，初步感受科學(xué)社會(huì)學(xué)的基本特點(diǎn)，明確知識(shí)不能局限于被少數(shù)的幾個(gè)人掌握。馬德堡半球?qū)嶒?yàn)這樣的劃時(shí)代科普活動(dòng)有助于公眾對(duì)新知識(shí)的接納。通過(guò)學(xué)生自己設(shè)計(jì)驗(yàn)證大氣壓強(qiáng)存在的實(shí)驗(yàn)?zāi)苓M(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力，促進(jìn)學(xué)生對(duì)大氣壓強(qiáng)概念的理解，提升學(xué)生利用大氣壓強(qiáng)概念分析解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

3.6 大氣壓在生活和生產(chǎn)中的應(yīng)用

實(shí)驗(yàn)：學(xué)生用吸管吸飲料，飲料可以順利進(jìn)入口中。用在中部位置被剪了一個(gè)洞的吸管再次吸飲料，學(xué)生發(fā)現(xiàn)很難把飲料吸進(jìn)口中。教師讓學(xué)生通過(guò)對(duì)比體驗(yàn)后，解釋“吸飲料”的實(shí)質(zhì)——當(dāng)吸管內(nèi)液面上方的空氣被吸走后氣壓減小，吸管內(nèi)氣壓小于吸管外側(cè)液面上方的大氣壓，飲料就在大氣壓的作用下被壓入吸管并進(jìn)入口中。教師可以請(qǐng)學(xué)生列舉生活中與此類(lèi)似的現(xiàn)象，如注射器吸藥水、呼吸過(guò)程中的吸氣等。

課堂游戲：取一根1m長(zhǎng)、兩端開(kāi)口的細(xì)管（上端開(kāi)口要能用拇指按壓?。?，讓細(xì)管下端開(kāi)口始終浸沒(méi)在水面下，并讓吸管快速上下運(yùn)動(dòng)。當(dāng)細(xì)管向下運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，松開(kāi)拇指；當(dāng)細(xì)管向上運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，拇指按壓住管口。使細(xì)管這樣重復(fù)運(yùn)動(dòng)幾次，水就會(huì)從上端管口噴出來(lái)。教師先演示，然后讓學(xué)生操作體驗(yàn)，看誰(shuí)能夠成功完成“細(xì)管子抽水”。

和“細(xì)管子抽水”的原理類(lèi)似，活塞式抽水機(jī)也是利用大氣壓將水從低處抽取到高處的。教師引導(dǎo)學(xué)生利用圖形分析活塞式抽水機(jī)的連續(xù)工作過(guò)程，從而發(fā)現(xiàn)活塞式抽水機(jī)的缺陷?；钊诮佑|緊密的圓筒中上下來(lái)回運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)速度比較慢，在大規(guī)模抽水需求的時(shí)候就顯得力不從心了。人們通過(guò)不斷地研究和改進(jìn)，制造出了另一種能夠滿(mǎn)足大規(guī)模的抽水需求的抽水設(shè)備，即離心式抽水機(jī)。同時(shí)，教師還可以利用動(dòng)畫(huà)視頻介紹離心式抽水機(jī)的工作原理。

教學(xué)意圖：教師通過(guò)利用大氣壓的知識(shí)解釋一些自然現(xiàn)象，幫助學(xué)生了解大氣壓相關(guān)知識(shí)在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用，使學(xué)生明確——僅僅掌握科學(xué)知識(shí)本身并沒(méi)有什么意義，只有將科學(xué)知識(shí)應(yīng)用到生產(chǎn)、生活實(shí)踐活動(dòng)中，科學(xué)知識(shí)才能為社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步做出其應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

3.7 總結(jié)交流

教師引導(dǎo)：我們能不能直接通過(guò)推理的方式進(jìn)行論證，得出存在大氣壓強(qiáng)的結(jié)論？為什么人們對(duì)大氣壓強(qiáng)長(zhǎng)期存在著錯(cuò)誤觀念？探索的過(guò)程如此曲折，你認(rèn)為問(wèn)題出在哪里？學(xué)生總結(jié)交流自己的看法。學(xué)生通過(guò)分析得出由于空氣有一定的密度，故空氣有質(zhì)量；因?yàn)榭諝馐艿搅酥亓Φ淖饔?，所以空氣?duì)浸在其中的物體會(huì)產(chǎn)生壓強(qiáng)，從而得出結(jié)論。

教學(xué)意圖：教師帶領(lǐng)學(xué)生通過(guò)了解早期物理學(xué)家的艱難探索過(guò)程，使學(xué)生體會(huì)到在當(dāng)時(shí)的條件下，各種基礎(chǔ)知識(shí)還很不完備，甚至受到很多錯(cuò)誤觀念的影響，自然規(guī)律隱藏在黑暗之中。教師還可以通過(guò)這一案例告訴學(xué)生，只有堅(jiān)持科學(xué)的研究方法，鍥而不舍地探索，才能讓真相沐浴在光明之中。

4 教學(xué)后記

物理學(xué)發(fā)展史是一塊蘊(yùn)藏著巨大精神財(cái)富的寶地。在一些科普讀物中，作者為了增強(qiáng)趣味性，總是喜歡突出科學(xué)家探索過(guò)程中的傳奇性，而忽略了科學(xué)探索的艱巨性、復(fù)雜性，這樣并不能給學(xué)生的學(xué)習(xí)帶來(lái)實(shí)質(zhì)性的促進(jìn)作用，甚至有時(shí)還產(chǎn)生誤導(dǎo)作用。例如，廣泛流傳的“蘋(píng)果樹(shù)下的牛頓”的故事，很可能讓學(xué)生誤認(rèn)為牛頓提出的萬(wàn)有引力定律只是產(chǎn)生于蘋(píng)果砸頭后的靈光乍現(xiàn)，給學(xué)生“科學(xué)研究成果只是源于一些意外”的錯(cuò)覺(jué)。在運(yùn)用HPS模式教學(xué)時(shí)，教師應(yīng)避免簡(jiǎn)單羅列物理學(xué)家的貢獻(xiàn)，而是應(yīng)該突出物理學(xué)家研究的前因后果、來(lái)龍去脈，揭示其成功要素，提煉可供借鑒的精神財(cái)富。只有這樣，才能讓學(xué)生通過(guò)了解科學(xué)的發(fā)展史，體驗(yàn)知識(shí)的發(fā)現(xiàn)過(guò)程，感受科學(xué)經(jīng)歷的曲折艱難歷程，才能讓他們從前輩的經(jīng)驗(yàn)中得到啟示。教師應(yīng)將科學(xué)史與物理學(xué)科的學(xué)習(xí)內(nèi)容有機(jī)融合，把科學(xué)家的探索歷程轉(zhuǎn)化為引導(dǎo)學(xué)生解決問(wèn)題、形成概念的探究活動(dòng)［4］，促進(jìn)學(xué)生的深度學(xué)習(xí)。

參考文獻(xiàn)

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［2］人民教育出版社 課程教材研究所 物理課程教材研究開(kāi)發(fā)中心.義務(wù)教育教科書(shū) 物理 八年級(jí) 下冊(cè)［M］.北京：人民教育出版社，2012：39-43．

［3］王溢然. 照耀世界的火炬：物理學(xué)發(fā)展史上的光輝篇章［M］. 廣州：廣東科技出版社，2012：82-93．

［4］高礦. HPS教學(xué)模式在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用——以原子核式結(jié)構(gòu)模型的教學(xué)為例［J］. 物理教師，2013，34（2）：15-17．