探析中国物理学史料在初中物理教学中的应用
刘通 罗茜
摘 要：物理学史能帮助学生深入理解物理基本概念和基本规律，培养学生的科学探究精神.而中国物理学史作为中华传统文化的一部分，将其应用到国内的初中物理课堂中开展教学，以史料的形式在初中物理教学中进行呈现，更能发挥增强学生的文化自信、充分发挥其重要的德育价值的作用，具有重大的教学价值.希望学生能在中华民族自身优秀的文化氛围中学习和发展物理.
关键词：中国物理学史料，中华传统文化，初中物理教学
文章编号：1008-4134（2020）08-0061 ? ?中图分类号：G633.7 ? ?文献标识码：B
1 引言
在物理课堂中应用物理学史，可以避免课堂内容完全由零碎、散乱的生活现象组成，帮助学生深入理解物理概念和规律，在教学实施过程中颇具成效，越来越受到教育工作者的关注[1].但引起教师关注的往往都是西方的物理学史，如讲解牛顿第一定律时，对亚里士多德和伽利略的观点和实验进行介绍，讲解浮力的知识时，引用“阿基米德辨真金”的故事，中国物理学史则仅作为补充内容或课后习题出现在学生的视野中.显然，在初中物理教学中，西方物理学史的占比和受重视程度远远高于中国物理学史.
近代科学起于欧洲，西方物理学在近现代发展迅速且高度繁荣，诸多物理理论都是在西方建立的，因此西方物理学史的片段在教学中是经典且必不可少的.但若长期在教学中只提及西方物理学史，那么学生会对本国的物理学发展一无所知.由此产生最严重的后果是，学生可能会认为中国古代物理十分落后，甚至产生“中国古代无物理”的认识.实际上，中国古代物理学的发展水平极度辉煌，甚至远远高于西方.从时间上来看，伽利略的实验探究法被认为是近代物理学的开端，而伽利略（1564-1642年）所处的时代所对应的中国朝代是明末清初时期.在此之前，中国的各项科技发明已经取得了十分卓越的成果，其中不乏对物理规律的概述以及巧妙运用各类物理学知识的发明，许多经典著作中也有各种物理现象的论述和探讨.
因此本文认为，将中国物理学史以史料的形式带入课堂，用中国古人的智慧带领学生进行物理探究具有坚实的物理学知识基础.并且，中国的文化历史还具有十分重要的品德修养教育功能，有利于培养学生文化自信，促進学生发展为德智体美劳全面发展的社会主义接班人.
2 在初中物理教学中应用中国物理学史料的教学价值
2.1 形成物理观念，强化科学思维
物理学史的研究对象是物理学所有知识、理论的形成、产生和发展的过程，对这一过程进行深入探讨，可以发现物理学发展进程中人类对自然的改观以及思维方式的转变.初中的学生还处在对物理学进行初步认识的阶段，该阶段是学生形成物理观念的关键时期.带领初中生重温古人物理观念发展历程，利用古代对自然现象的解释开展教学，能帮助其树立牢固的物理观念[2]，对物质的属性和本质特征产生更加深入的理解.
2.2 激发探究兴趣，产生物理认同
充分利用学生已掌握的国学知识，将中国物理学史料作为问题的探究背景应用到教学之中，从学生熟悉的中国历史和文化出发，更能加深学生对物理学的认同感[3].中国历史背景问题对中华民族而言往往具有很强的吸引力，能让学生产生强烈的代入感，从而更有探索欲.
2.3 发挥德育作用，树立文化自信
中国物理学史是物理知识教学与德育工作的桥梁，具有重要的德育价值[4].物理学的发展历程，包含了严谨认真、实事求是的科学精神，对培养学生的科学态度与责任有极大的帮助，更重要的是，中国人注重加强自身品行的修养，在自然现象的描述或解释中也会将为人处事的道理渗透其中.教师在此基础上加以引导，便可极大地发挥物理学的德育功能，在传授知识的同时对学生进行品德教育.
从中国科技典籍或文学作品中寻找课堂切入点，帮助初中学生树立文化自信.中国古代虽然没有将物理知识归纳为定律，但从诸多著作中可以发现古人对物理概念、规律的归纳已经接近于现代水平[5]，并有许多相应的发明创造.中国辉煌的物理学史从本质上来说是中华民族劳动人民智慧的结晶，带领学生对古代物理学史料进行学习，更能帮助学生认识到中华文化的博大精深，增强民族自信.同时，文学作品中的物理现象将人文学科与科学学科相联系，可以引领学生从不同的角度对我们的文化进行解读，从而也能在潜移默化中增强他们的爱国主义情怀和文化自信.
作为初中物理教师，应该学会充分、合理地利用中国物理发展史.如此，教师不必在学生已经习得物理知识后再引导学生思考物理与其它科目之间的联系，而是在最开始学习时就在学生已有的知识概念的基础上进行引导，帮助他们构建更加合理的知识结构，将文化基础维度上的科学知识与人文底蕴两方面的内容相融合，促进培养学生的核心素养[6].
3 在初中物理教学中应用中国物理学史料的可行性及局限性
3.1 在初中物理教学中应用中国物理学史料的可行性
中华文化包罗万象，中国物理学史作为中国科技史的重要部分，实际上也是中华传统文化中浓墨重彩的一笔.在浩瀚的中华典籍中，不乏对古代科技成果有着详细记录的作品，如《墨经》《考工记》《论衡》《梦溪笔谈》等.这些典籍透露出了中国古人在物理学上富有智慧的认知、总结和应用.
3.1.1 对物理现象的记录及总结
中国古代对物理现象的记录及对其本质的探寻同样十分详细、准确.如宋代沈括对雷电现象的记载：一间屋子经雷击后房屋仍是原样，只有墙壁和窗纸变黑了.其实这里描述的现象与现代的避雷装置原理一致，是室内一个放着银制器物和宝刀的木架起到了“避雷”的作用.《考工记》中记录钟体的制作时，写到“薄厚之所振动，清浊之所由出”，这表明古人已经认识到声音产生的本质是振动，并且正确掌握了振动的频率与声音音调高低的关系[6]（但古代并没有“频率”的概念）.
3.1.2 对物理原理的实践应用
中国古代对物理知识进行运用的实例更是数不胜数.古人制作的笛子、埙、琵琶、编钟等乐器是对声学知识的展现，车轮、地动仪、亭台楼阁等的设计、制作富含了力学知识，陶瓷、铜器的烧制过程、对冰水的贮藏则是对热学知识的运用，等等.
由此可见，中国古代物理学发展灿烂辉煌，拥有足够丰富的史料用以开展教学.但初中学生毕竟是初识物理，教师必须对典籍内容进行筛选，必须考虑此年龄阶段学生的认知发展特点，选取的内容需集趣味性、简易性、科学性于一体.
3.2 在初中物理教学中应用中国物理学史料的局限性
中国古代物理学知识虽然丰富，但是相关记载十分零散，不成系统.另外，物理学的早期发展与哲学紧密相关，因此要寻找中国古代物理学的发展，除了需要翻阅科技著作外，还应该从各类文学作品中发现蛛丝马迹.从教学角度来看，文学作品相较于科技著作，对学生而言更熟悉、更具有吸引力，在教学实施过程中具有很大的优势.因此教师需要对相关知识的记载进行整理和合理选择.
另一方面，中国古代的工匠式思维[7]对物理学在中国的发展具有很大的阻碍性.物理学是一门基于实验探究的自然科学，但工匠式思维使古代中国人很少使用数学对物理学现象进行描述，反而更偏重于经验的总结和应用.因此在教学中，可以在中国传统器物中寻找教学素材，辅之以现代的数学知识、物理实验开展探究.如此，既能保留中国物理学史中优秀的内容，又能弥补中国物理学发展中的不足，引领学生更好地在自己的文化中对物理学进行学习和发展.
4 在初中物理教学中应用中国物理学史料的教学素材
以下从科技制作、情境故事、诗词文学三个方面着重对中国物理学史料中可用于初中物理教学的素材进行例举.
4.1 科技制作
将中国古代的科技成品简易化，作为教学用具呈现在学生面前，再从教具出发讲解其中蕴含的物理知识.时间允许的话甚至可以让学生自己动手操作，更利于学生学会运用物理知识，提高动手操作能力，发挥物理课堂的劳育价值.将中国物理学史料中的科技制作应用于初中物理课堂的具体素材可参见表1.
4.2 情景故事
利用中国古代故事提供物理教学的情景，带领学生在真实的问题中进行思考，而不是单纯的物理知识讲授.中国古代的情景往往具有很强的亲和力，能吸引学生的注意力，同时也能帮助学生真切地认识到物理来自生活，是人类对自然现象的认识和思考，这样的探索从古至今从未停歇.将中国物理学史料中的情景故事应用于初中物理课堂的具体素材可参见表2.
4.3 诗词文学
从诗词中发现物理现象，一方面使物理知识生活化，另一方面也能使物理艺术化.将中国物理学史料中的诗词文学作品应用于初中物理课堂的具体素材可参见表3.
5 结语
中国古代物理学的发展曾遥遥领先于世界，是中华民族辉煌的文化成就之一，但因封建社会不重视自然科学的发展，固守工匠经验思维，理论成果不成系统，使得近代物理学发展迟滞于西方.本文希望通过将中国古代物理学史应用于初中教学，让学生更加了解中华文化人文与科学两方面的丰富内涵，在自己的民族文化氛围中学习物理.尊重西方文化先进之处的同时，也将中华传统文化中的优秀成果传承、发展下去.本文仅对古代物理学史料中可用于初中物理教学的部分内容进行列举，具体的教学方式需要教师结合实际情况进行选择和设计.
参考文献：
[1]姜芳.浅谈物理学史在初中物理教学中的应用[J].中国校外教育，2018（05）：130-131.
[2]肖娟.物理教学中如何运用物理学史料[J].科技信息（科学教研），2008（19）：611.
[3]范永梅.將中华优秀传统文化融入高中物理教学的思考[J].新课程研究（上旬刊），2014（11）：68-72.
[4]万立荣.浅析中华传统文化在中学物理教学中的育德价值[J].物理通报，2018（04）：25-27.
[5]熊万杰，徐初东，宋全胜.传统文化在物理教学中的应用[J].物理通报，2018（06）：112-117.
[6]王东雪.核心素养下物理学史与物理教学的融合[D].哈尔滨：哈尔滨师范大学，2019.
[7]戴念祖，刘树勇.中国物理学史古代卷[M].南宁：广西教育出版社， 2006.
（收稿日期：2019-12-17）
