如何搞好高中物理教學中的物理學史教育

1、如何搞好高中物理教學中的物理學史教育物理學史是研究物理學發(fā)生、開展的歷史，是介紹物理學概念、定理、定律等開展與變革，以及人類對自然界各種物理現(xiàn)象的認識史。它不僅記述了物理實驗與理論的開展過程，而且記述了物理學家的活動。著名哲學家馬赫認為：物理學史的教學是對學生進展富有成效的科學教學的一種輔助手段1。1989年出版的?普及科學美國2061方案?的總報告指出，“大部分科學概念是緩慢形成的，凝聚著許多研究人員的心血。沒有歷史實例，不管記憶多少一般概念，最多也不過是一些口號。 科學史與根底科學教育相結合可以說已是一種教育改革的必然趨勢，我們教學的目的不是讓學生知道“歐姆只是一個定律，科里奧利只是一個加

2、速度，開爾文只是一個溫度，阿伏伽德羅僅僅是一個數(shù)目。國內物理教育界對物理教材中應融入物理學史的做法也給與了充分肯定，2019年教育部公布的?普通高中物理課程標準?以下簡稱?課標?提出教科書的編寫要重視科學的發(fā)生與開展過程，應對科學過程所凝練和升華的科學思維方式和科學研究方法有較為精到的展示，使學習者汲取前輩科學家科學思維和研究方法的滋養(yǎng)，也要以鮮活的資料弘揚其科學精神和獻身于科學的意志品質，使學習者受到生動的情感、態(tài)度與價值觀的熏陶和感染，有利于健全人格的養(yǎng)成。根據(jù)?課標?編寫的各種版本的高中物理課本，都不同程度地在內容上增加了很多歷史知識，主要呈如今“科學足跡、“科學漫步、“STS等欄目中。

3、從國內的關于高中物理課堂中物理學史教育的一項調查可以知道：在物理教學中進展物理學史教育尚存在一些困難和制約因素，有老師認為高考中關于考察物理學史內容的考題幾乎沒有，他們在教學中就會削弱了對于物理學史教育的重視；有的認為在教學中進展物理學史教育有時占用了大量時間，有可能完成不了規(guī)定的教學內容；對學生來說，由于課業(yè)負擔繁重，他們沒有充足的時間去閱讀課本以外的物理學史資料；老師普通認為參加物理學史素材毫無疑問是有利的，可是怎樣參加，在理論中還缺乏將物理學史內容融入物理課程中的教學方法和策略。但不可否認的是，在實際中還存在有輕視物理學史作用的傾向，認為物理學史只不過是傳授物理知識的載體，或者是物理教學

4、內容的附加而已，實際上這種只關注物理知識的教學傾向，不利于學生科學素養(yǎng)的提升，低估、無視了物理學史本身具有的教育價值。也有老師認為物理學史在高中物理教學有著非常重要的作用，但教學效果難以評價。筆者認為，并不能因其評價問題而放棄物理學史的教學，物理學史對學生的影響是在潛移默化中的、不知不覺中的，正像著名科學家楊振寧教授所說的那樣“學習有兩種方法，一個方法是按部就班的一個方法是浸透性的。很多東西是在不知不覺中，經(jīng)過了一個較長時期的接觸, 就自己也不知道什么時候已經(jīng)懂了。那么如何在高中物理教學中搞好物理學史的教育呢？筆者認為應從以下方面入手：一、掌握物理學史的教學方法一浸透法：所謂浸透法就是把與物理

5、課程相關的物理學史知識恰當?shù)卮┎逶谖锢碚n堂中來逐步開展物理學史教育的方法。物理學史的浸透可以以問題為線索來引入物理學家的軼聞趣事或者以往物理學家研究的過程或片斷，可以是大篇幅，也可以是幾句話，甚至一副圖等，此舉不僅可以緩解學習者的學習疲勞，激發(fā)物理學習的熱情，可以使學生在心理上和情感上接近科學，增加物理學對學生的親和力，開拓學生的視野，使學生更具有洞察力；還可以使他們以一種移情的方式設身處地體驗以往科學家的探究過程，促使他們主動學習和建構知識，并形成嚴謹?shù)目茖W態(tài)度。例如在探究產(chǎn)生感應電流的條件時，先提出問題“電流能產(chǎn)生磁場，那么磁場能否產(chǎn)生電流呢？假設能產(chǎn)生，條件是什么？接著介紹歷史上安培、科

6、拉頓、法拉第等科學家相繼提出的利用磁生電的方法。在歷史材料根底上，讓學生討論、提出幾種產(chǎn)生感應電流的猜測：將導線放在磁場中就能在導線中產(chǎn)生電流；導體在磁場中運動能在導線中產(chǎn)生電流；磁體運動，導體不動能在導線中產(chǎn)生電流；導體和磁體都不動讓穿過閉合電路磁場發(fā)生變化能在導線中產(chǎn)生電流。然后全班學生進展分組進展實驗，根據(jù)事實得出結論：穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化，閉合電路中就有電流產(chǎn)生。還可以插入科拉頓在這方面的研究軼事：“科拉頓在法拉第發(fā)現(xiàn)之前，曾做過這樣的實驗，他把一個螺線管與電流計相連接，為了防止實驗時磁鐵對電流計指針的影響，他將電流計放在另一個房間。實驗時，他將磁鐵插入或抽出線圈以后，再跑到另

7、一個房間去觀察電流計指針的變化，結果當然什么也看不到了。再讓學生考慮科拉頓沒有成功的原因在什么地方，“科拉頓的方法暴露出他實驗設計的不夠嚴密，假如當時他能安排一名助手在另一房間觀察電流計，那么他將最先在這一領域獲得打破。這一事例從反面告訴我們考慮問題和設計實驗必修要科學周密，不能有任何忽略。但在課堂浸透時，千萬不可為了迎合學生們的需要而講大量的科學家軼事等等，這樣會喧賓奪主，沖淡主要教學內容的學習。不能為了引入史料而引入史料，假如沒有必要引入時，就不引入。既要注重與課本結合，注重與學生的認知才能結合，同時還要言簡意賅。適時、適當、適度地的進展課堂浸透是一種有效的進展物理學史教育的主要途徑。二準

8、歷史法：所謂“準歷史法，就是在忠于歷史事實的情況下，按照歷史開展的順序將與教學內容相關的物理學史料進展組織后貫穿在教學過程中來到達一定教學目的教學方法。這種方法要求科學的復原那些重要的歷史足跡，是對歷史最詳細的重演，是很好的過程體驗教學方式，而且在很大程度上符合學生的認知開展過程，讓學生更容易理解和承受物理規(guī)律并從相關歷史事件中廣泛汲取科學的思想方法和研究方法以及所蘊含的科學精神與人文精神，把物理學史教育真正理論在課堂教學中。詳細步驟是：1 將物理學理論教學內容的歷史開展過程按問題起源提出的工作假設思辨以得出推論實驗或思想實驗對推論進展檢驗假設的修正及結論的推廣進展整理，以形成教學內容的“準歷

9、史過程。2 將學生對物理知識教學內容的一般認知過程，即對物理現(xiàn)象的觀察-提出問題-假設或猜測-實驗探究-結論及對認知過程的反思，整合到已組織形成的教學內容的“準歷史過程中，形成詳細的教學過程。例如，在學習牛頓第一定律時，先向學生提出問題：“根據(jù)生活中經(jīng)歷，有力作用在物體上，物體才運動，沒有力的作用，物體就靜止，這種說法正確嗎？然后讓學生討論形成自己的觀點假設，再向學生闡述歷史人物對這個問題的考慮，即亞里士多德及同時代的人也都有“物體受力而運動，不受力那么停頓的認識。接下來，向學生說明三百年前的物理學家伽利略認為這種認識是錯誤的，再向學生展現(xiàn)伽利略為推翻這一論斷而如何質疑、如何進展實驗驗證的？最

10、后漸漸讓全班的立場都站到正確的或更具優(yōu)勢的認識上，使學生經(jīng)歷從錯誤到如何打破、再到正確認識的過程。再例如，在學習萬有引力定律時，可以按照教材展現(xiàn)的人類對行星運動規(guī)律的認識的過程，先提出是什么原因使行星圍繞太陽運動的問題，然后引導學生追尋牛頓的足跡，重演歷史過程，動手和動腦，經(jīng)歷“發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的過程，讓他們在萬有引力的簡潔公式中看到了宇宙的統(tǒng)一與和諧。二、重視物理學史課程資源的開發(fā)和利用根據(jù)課程標準編寫的物理教材盡管通過多樣化的方式呈現(xiàn)了豐富多彩的物理學史內容，但這些內容還不能滿足老師教學的需求，網(wǎng)絡、課外讀物等已經(jīng)成為老師獲取物理學史課程資源的重要渠道。老師可以從網(wǎng)絡上獲取物理學家奇特而偉

11、大的構思和重大發(fā)現(xiàn)，以及他們的成功與失敗等方面的材料展示給學生，或者讓學生真搜集整理物理科學開展資料，自主地理解物理開展的歷史，也可以定期舉辦物理學史講座，講座不一定要在大的會議室進展，老師可以靈敏自主的選擇在自習課的時間，在教室里或者以開主題班會的形式進展。在講座過程中可以采用多媒體設施，播放一些科教系列片，這些都可以潛移默化的實現(xiàn)物理學史的教育功能。當然如何選擇合適學生認知程度、便于學生理解和激發(fā)學生興趣的講座內容，那么需要老師根據(jù)學生物理知識掌握情況及認知規(guī)律而確定，因為物理學家的思維程度與學生思維程度間存在著一定程度的差異，學生可能很難深化地理解他們的思維方法和技巧。三、進步老師物理學

12、史教育的素養(yǎng)老師具有的物理學史知識的豐富程度直接影響到他們在教學中對物理學史的自覺應用程度。物理教育理論指出，為更好地完成物理教育的目的任務，老師不能只掌握物理學本身的概念、規(guī)律和理論，物理老師最低限度要掌握物理學知識、物理學史知識、物理方法論知識這三方面的專業(yè)知識。將物理學史知識列入物理老師必備的專業(yè)知識中，足見其重要性。老師只有對物理學史的內容有全面、深化的理解，才能對其作出合理取舍，設計出符合中學生思維和認識程度的教學方案，這同時要求老師可以創(chuàng)造性地使用教材，除選入教科學的物理學史知識外，還要補充與物理知識直接相關的物理學史內容。此外，老師還要特別關注物理學研究進程中出現(xiàn)的各種概念、學說、規(guī)律是怎樣建立的、怎樣形成的？這也是物理老師理解學生學習難點的有效途徑