物理学史融入高中物理教学的实践探索

    卢永新

    

    摘要：物理学史是研究人类对自然界各种物理现象的认识史，是描述物理概念、定理、理论和研究方法的脉络，揭示了物理学观念、方法、内容的发生、发展的原因和规律性。在高中物理学教学中，将物理学史进行有机渗透，可以强化学生的物理观念、科学探究等素养，对提高学生综合素质具有积极的促进作用。为此，本文就物理学史在高中物理教学中运用的重要性、原则以及有效开展实施路径进行了探索分析。

    关键词：物理学史;高中物理;实践探索;核心素养

    中图分类号：G633.7文献标识码：A文章编号：1992-7711（2021）06-123

    在高中物理新课标中明确指出：在教学中，除了要向学生传授物理基本知识和基本技能以外，还要重视发展学生的认识能力，培养物理观念、科学探究精神等素养，激发对物理学史的热爱。为此，在高中物理教学中，为提高课堂教学效果，契合新课标教学要求，本文就物理学史在高中物理教学中运用的重要性、原则以及有效开展实施路径进行了探索分析。旨在通过现代教学工具的辅助，在创优教学手段和教学模式的基础上，增强课堂教学质量。

    一、物理学史融入高中物理教学的重要性

    1.有利于提高学生的物理核心素养

    随着素质教育理念的推进和落实，培养学生核心素养成为了教学的重要任务。在高中物理教学中，培养物理观念、科学思维、实验探究、科学态度与责任等素养，教师要打破传统讲授教学的方法，创新教学资源，在开阔学习视野、优化教学手段的基础上，调动学生自主性，提高对物理学的认识和理解。而物理学是作为研究物理的基础，对学生认识物质运动变化、物质性质具有重要的意义，不仅可以在潜移默化中转变学生的思想观念，还可以培养良好的探索精神。由此可见，它的运用对提高学生物理核心素养具有积极的促进作用，那么，在教学中，教师要重视物理学史的合理利用，在课前导入、课中讲解、物理史典型案例探索中，强化物理学习质量，从而提高物理核心素养。

    2.有利于增强教师的课堂教学质量

    受新课程改革的影响，在高中物理教学中，不仅要提高学生对物理学基础知识的掌握，还要培养学生的物理核心素养，使其能够运用物理知识、物理思维，从物理视角解决生活实际问题。但是，在以往教学中，教师都是直接按照教材内容进行的教学，学生处于被动学习的状态，学习资源枯燥乏味，并没有充分考虑到学生的认知能力。而物理学史在物理教学中的运用，是学生认识自然本质，完善物理学结构的一项重要学习内容，既可以丰富学习资源，提高对物理学的认识，还可以有效契合学生的认知规律，增强课堂教学质量。可见，其运用的重要性所在。

    二、物理学史融入高中物理教学的原则

    1.史料真实性的原则

    物理学史是研究物理学发展的学科，是物理科学体系中重要的组成部分。通过物理学史在高中物理学教学中的应用，既可以培养学生的科学意识、科学精神以及科学态度，又可以发展其物理学核心素养。但是，为加深物理史教学的育人价值，在讲解物理史、运用物理史的时候，要遵从史料真实性的原则，通过真实案例材料的引导辅助，使其能够达到透过现象看本质的目的，提高物理课堂教学质量。

    2.学生学习实际原则

    物理学科作为一门自然科学，与其他学科相比最大的特点就是学习较为抽象，在学习理解的时候，需要学生通过科学探索、逻辑推理分析等认识物理本质。而高中生在此阶段已经具备一定的生活经验和思维能力，物理学史作为帮助学生认识物理学源头、激发学习探索兴趣的重要材料，在教学引导、选用材料的时候一定要遵从学生的学习实际原则，根据认知特点和学习接受能力，优化物理学史的使用环节，在精准引导的过程中，使其能够找到学习物理的乐趣，从而提高自身的人文素养，增强物理学习自信心。

    三、物理学史融入高中物理教学的实施路径

    1.在概念解析中渗透物理史，培养物理观念

    在高中物理教学中，基本概念、基本原理和定律的学习，是学生掌握物理、学好物理的前提。只有学生了解其如何产生、形成和发展，才会促进学生进入深度学习，提高物理核心素养，而物理学史便为学生学好物理提供了良好的学习平台，在此过程中，学生既可以对物理概念、规律有一个深入的理解，又可以丰富学习素材，培养学生的综合思维和创造能力。例如，在教学《自由落体运动》物理内容时，重点是让学生认识什么是自由落体运动，知道自由落体运动的规律，培养物理观念和科学探究精神素养。在解析自由落体运动这一概念的时候，可以利用信息技术手段播放亚里士多德和伽利略的科学对话：

    亚里士多德：重的物体下落快，轻的物体下落慢。

    伽利略：物体下落快慢与轻重无关。

    播放伽利略在比薩斜塔做了两个不同质量的小球下落的实验情境，证明了他的观点，推翻了古希腊学者亚里士多德的观点。

    在物理史应用的基础上，使其对自由落体的产生、发展、形成有一个基础的认识，让学生就科学家的探索结论进行分析，如：

    ①整体分析：当把两个物体捆在一起时，mc=mA+mB，因为新组成的物体比上述两个物体中的任一个都重，从而下落的应最快。

    ②局部分析：A物体下落的快，受到一个下落的慢的物体B的作用，结果就像一个大人拉着小孩向前跑，比单独大人跑要满，比小孩单独跑要快一样，他们的共同速度应该介于A、B两物体之间，VA>VC>VB，伽利略否定此观点，得到重物体不比轻物体下落得快。

    然后为其准备硬币和纸片、大纸片和小纸团让学生做落体运动比较，通过亲身实践探索，提高对自由落体运动概念的理解，培养物理观念。这样既可以丰富学习资源，又可以培养激发自主探索学习兴趣，提高物理课堂活力。

    2.在实验探究中渗透物理史，实现科学探究

    实验是物理学习的重要内容，正是由于各种实验的探索，才会得到一个又一个真理。在物理学史上发生了各种形式的理论学习和实践试错，但是科学家依然没有停止前进的脚步，还是始终如一地进行探索。为此，为培养学生科学探究以及科学学习态度，可以在实验教学中，渗透物理史，在认识物理学家科学探索精神的同时，通过动手操作等，使其对物理实验有一个深入地了解，加深全面认识，提高物理教学的高效性。例如，在教学《探究弹簧弹力与形变量的关系》物理内容时，旨在让学生知道常见的形变、了解物体的弹性、知道弹力产生的条件，能够通过物理实验和物理学史的认识，提高科学探究素养。为此，在教学实验之前，可以先利用信息技术手段介绍胡克个人简介，就所提出的基本定律——胡克定律为辅助，开展此次实验探索分析。通过了解胡克在物理学上的贡献，以及科学探索精神，激发学生对实验的探索兴趣，随后以项目“探究弹簧弹力与形变量的关系”为核心，让学生小组就实验原理和方法、实验器材、实验步骤、数据处理、误差分析、注意事项等实验环节进行分析，设计实验报告单，如此实验步骤分析：

    ①安装如图所示的实验装置，记录下弹簧下端不挂钩码时弹簧的长度l0。

    ②在弹簧下端悬挂一个钩码，平衡时记录下弹簧总长度，并记下钩码的重力。

    ③增加钩码的个数，重复上述实验过程，记录数据，分析数据。

    通过实验探究和物理史的有机融合，使其感受物理学家的探索精神，培养学生科学探究素养，增强实验操作能力，端正其态度和学习方法，在物理史和实验探索中，提高实验教学质量。

    3.在新课导入中渗透物理史，激活探究思维

    在新课导入阶段，经常会出现学生学习迷茫的现象，究其原因，一是因为教师教学方法无趣，二是因为导入内容枯燥。为提高导入教学质量，集中学习注意力，使其能够有一个良好的学习体验感，在新课导入环节，可以渗透物理史，以信息技术手段为辅助，以物理史为载体，在直观引导、开阔学习视野的基础上，激活探索思维，激活课堂教学活力。例如，在教学《库仑定律》物理内容时，描述的是电荷间相互作用的基本规律，是高中物理电磁学学习的基础。为激发学习兴趣，培养科学探究思维，在新课导入环节，可以制作“走进物理学史，认识库仑定律”的微课课件，在课件中，播放有关库仑的历史背景资料，如：法国工程师、物理学家，用自己的发明扭秤建立了静电学中著名的库伦定律（展示库伦扭秤实验情境），在认识库仑的基础上，导入库仑定律这一新课，让学生根据之前所学的“同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引”为基础，让学生思考：电荷间的作用力叫做静电力，那么，静电力的大小满足什么规律呢？影响电荷间相互作用力的因素是什么呢？让学生对此新课展开学习探索。通过物理学史在新课导入中的应用，激活探究思维，让学生能够自主、主动地参与物理学习，在自主参与的基础上，发挥学生的主体作用，形成自主学习的良好学习习惯，培养科学探究素养。

    4.在课外活动中渗透物理史，形成科学态度

    在高中物理新课标中提出：在教学中，教师要重视课外活动，培养学生的实践能力。那么，为增强课堂容量，使其了解更多物理学历史和物理知识，在教学的时候，可以结合学生的认知特点以及学习能力，精选物理历史材料，开展课外活动，在课外实践中，激发学习兴趣，引导自主进行学习探索，在课外、课内整合中，使其形成一个科学的学习态度，提高学生物理核心素养。例如，在教学《能源与可持续发展》物理内容时，主要是让学生知道能量转化和转移的方向性，了解能源与人类生存和社会发展的关系，促使其认识能源合理利用与环境保护对可持续发展的重要意义。为此，在学习的时候，可以开展课外实践活动，利用信息技术，设计课外活动实践行动方案，在方案中，先为其导入人类利用能源的历程：

    ①钻木取火是人类从利用自然火到利用人工火的转变。

    ②蒸汽机的发明使人类以机械动力代替人力和畜力，人类主要能源从柴薪向煤、石油、天然气等化石能源转化。

    ③物理学家发明了可以控制核能释放的装置——反应堆，拉开了以核能代表的新能源利用序幕。

    在物理学史导入的基础上，以主题“能源与可持续发展”为核心，让学生自愿组队，围绕主题深入社会、生活进行探索，就能源的流動、利用等进行调查分析，通过调查访问、实践考察等，认识能源转化，了解能源与可持续发展之间的关系，如：草、木材、煤、煤油、蜡、汽油等，燃烧转化为化学能、光能、热能。通过课外活动的开展，让学生小组就实践过程和情况制作调查报告，开展实践活动交流会，让学生做学习的主人，结合物理学史以及自己的探索就此次所学内容进行分析，在认识物理学在社会发展中的应用价值的同时，提高课外活动实践质量，从而培养科学态度与社会责任素养。

    综上所述，物理学史在高中物理教学中的应用，不仅可以加深学习理解能力，提高对物理本质的认识，还可以提高学生的物理核心素养，增强综合素质。为此，在教学的时候，教师一定要重视物理学史的应用价值，将其渗透于概念教学、实验探索、新课导入、课外活动中去，在全面整合物理知识的基础上，发挥物理学史的育人价值，提高高中物理课堂教学质量。

    参考文献：

    [1]范良兰.物理学史融入高中物理教学的实践探索[J].黑河教育，2020（11）：30-32.

    [2]白明义.解析高中物理教学中融入物理学史的教学实践策略[J].新课程，2020（7）：147.

    [3]陈龙彪.高中物理教学中融入物理学史的教学实践策略[J].中学物理教学参考，2019，48（16）：11.

    （作者单位：湖北省崇阳县第一中学，湖北 崇阳 437500）