淺談高中物理教學中物理學史教育

(江蘇省南京市溧水區第三高級中學，江蘇 南京 211200)

物理學史研究物理學概念和規律等醞釀、產生和發展的過程，體現了物理學家們不畏艱辛、堅持真理的精神，同時包含了物理學家們在研究中所采用的物理思想方法等.物理學史是整個人類科學文明的一部分，蘊藏著豐富的教育資源，應該是物理教學的重要內容.

1 物理學史在高中物理教學中的作用

1.1 有助于學生理解物理概念及規律的形成過程

很多物理教育家都主張讓學生“經歷類似物理學家的思維過程”.學生通過物理學史的學習，知道了物理學家面對研究的對象，做過些什么實驗，依據什么樣的實驗事實進行概括，逐步提出新概念，從而抓住了對象中哪些本質的屬性.那么，學生在學習中也就像物理學家一樣進行思維，可幫助他們更好的形成概念，掌握規律.

1.2 幫助學生學習物理的科學方法

物理學史再現了物理學家們面對自然世界的困惑問題時，實現觀念轉變、方法更新的過程.在中學物理內容中，一些概念是使用比值法定義的，像密度、速度、壓強、電流強度、電場強度等；一些規律是用控制變量法來研究的，像牛頓第二定律、歐姆定律等.借助物理學史實，介紹物理學家們在研究問題時，是怎樣定義某個物理量，怎樣設計實驗證明自己的假設，學生會更深刻地體會到：比值定義法和控制變量法雖然同屬比較方法，但它們有不同的內涵.

1.3 增強學生學習物理的興趣和探究欲望

興趣是最好的老師.在課堂上，若能充分激發學生學習物理的興趣和探究欲望，可以使教學效果顯著提高.教師可以通過講述一些物理學家的故事和做一些與課堂教學內容相關的經典物理實驗，這可以激發學生學習物理的興趣和探究欲望.比如富蘭克林發現“天電”和“地電”是同一種電.牛頓通過對蘋果落地現象的觀察和思索，發現了萬有引力.伽利略通過觀察研究吊燈的擺動發現了單擺的等時性等等.這些故事都能激發學生學習物理的興趣和增強他們的探究欲望.

1.4 在實現情感態度價值觀課程目標上有獨特功能

科學教育不僅要讓學生掌握牢固的基礎知識與基本技能，發展學生的思維能力，更要全方位關注科學對人的好奇心、求知欲、創造力、質疑精神、人生觀等多方面的影響.因此，在物理教育中必須充分發揮物理學史的教育功能，進一步培養學生的人文價值觀，真正做到教書育人.

1.4.1 能增強學生學好物理的信心，培養學生的創造力

通過物理學史的學習，可以使學生全面地理解物理學的研究方法，增強學好物理的信心，使他們在繼承優良傳統的基礎上進行超越.不迷信權威，獨立思考和獨立判斷，從而成就偉大的發現.比如，原子物理學的發展史上，查德威克在約里奧·居里夫婦等的實驗基礎上，敢于破除傳統思想的束縛，打破常規，大膽創新，最終發現了中子.而約里奧·居里夫婦等雖然做了深入的實驗研究，由于沒有觀念上的準備而做出正確的解釋，與中子的發現失之交臂.

1.4.2 培養學生實事求是的作風和嚴謹的科學態度

物理學家們把畢生精力奉獻給科學研究事業的故事，有助于學生學習科學家勤奮嚴謹的科學態度.如：居里夫婦歷盡艱難，從幾噸瀝青礦渣石中提煉出0.1克鐳鹽，在1902年發現了鐳.這個事例可教育學生，科學工作乃至其他工作都需要嚴謹求實的科學態度和任勞任怨的科學作風.

1.4.3 培養學生的愛國情懷，增強民族自豪感

我國在科學的研究上曾譜寫過光輝燦爛的篇章.教學中結合教材內容，介紹我國古代文化和在物理學方面對世界的杰出貢獻，可激發學生的民族自豪感和自尊心，使他們能把目前的學習與民族的偉大復興聯系起來.例如，在古代科學著作方面，《墨經》中就專門對光學、力學現象進行了論述，沈括的《夢溪筆談》中就有磁現象的論述；而在實用技術方面，指南針、地動儀、渾天儀、石拱橋、火箭等，都是我國最早發明的.對于現代的物理學發展方面，可以介紹吳有訓、錢三強、王淦昌等著名物理學家所取得的成就以及我國近幾十年來在核工業和航天事業方面的飛速發展.

2 物理學史融入高中物理教學的原則

2.1 教育性原則

物理學史融入物理教學，為的是讓學生理解科學本質、科學精神并掌握科學方法.但是不能把物理教學變成物理學史教學，應把兩者巧妙地結合起來，根據物理教學的進度，合理安排物理學史的內容.

2.2 客觀性原則

物理學史是物理發展的歷史，在把物理史料融入物理教學的過程中，應真實地把物理背景及發展告訴學生，而不能為了獵奇或一味調動學生的口味而捏造或篡改歷史情節.遇到模棱兩可的問題，一定要多找文獻資料來查閱，把事實展現給學生.

2.3 靈活性原則

把物理學史引入物理教學的目的是為了改善高中物理教育，實現科學教育的目標.因此無論是學史內容，還是引入學史的時機，以及引入學史的方法，都要靈活進行.

3 物理學史融入高中物理教學的策略

3.1 借用物理學史引入新課，激發學生興趣

物理學史導入新課，可以很快地把學生的學習積極性調動起來，吸引學生的注意力.比如，在講自由落體這節課時，可以這樣引入新課：教師問，落體運動有什么規律？學生大都回答：重的物體落的快，輕的物體落的慢.教師說，兩千多年前，古希臘的學者亞里士多德也是這樣認為的.這時問：“大家聽說過意大利的比薩斜塔嗎？”然后敘述有資料顯示，素有“近代科學之父”之稱的伽利略曾于1591年在斜塔上邊做了一次落體實驗，以無可辯駁的實驗“事實”否定了亞里士多德的落體理論，后來有不少人把斜塔落體實驗稱作是“歷史上最杰出的成就”.然而，伽利略真的做過斜塔實驗嗎？1949年英國歷史學家巴特菲爾德對此持否定看法.于是，科學界為澄清事實，展開了一場曠日持久的爭論，有人干脆把它稱之為“科學史上九十九迷”中的第一迷.這樣引入一個物理學史上的爭議，吸引了學生的注意，給他們造成懸念，激發起他們的興趣，使學生整節課都在專心聽講、積極思考，他們希望能從中得到正確答案，教學效果良好.

3.2 新授課中間穿插史料，幫助學生理解物理知識

在講授新的物理知識時，若能及時穿插歷史案例，不僅可以使學生進一步加深對知識的理解，而且可以使學生的心靈受到多方面的啟迪.比如，在講電磁感應現象時，為了使學生對磁生電的暫態性有深刻的理解，可以穿插科拉頓的實驗研究.科拉頓根據電流磁效應的穩態特性，得出其逆過程也應是穩態的.他為了防止電流表內磁鐵的影響，將演示電路中的線圈放到教室的隔壁，而將檢測電流的裝置放到教室，他在隔壁將磁鐵插入線圈后再到教室看是否產生了電流，結果他什么也沒看到.由于科拉頓錯誤地認為這一現象是穩態的，結果使他失去了發現電磁感應的機會.講完這個案例后，教師再配合實驗，就可以使學生牢固地掌握電磁感應現象的暫態性質.

3.3 在新課教學后補充物理學史，使學生受到啟發

新課小結時，如果教師能從歷史的角度進行分析，不僅可以起到復習的作用，還可以收到其他多方面的功效.如在氣體的等溫變化規律講完以后，補充介紹玻意耳對氣體性質研究的過程.學生能從中得到啟示：首先，實驗是物理學科的基礎.離開實驗，物理學就失去了根基.其次，要正確對待別人的批評.可以說，若不是玻意耳正確對待萊納斯的批評，就不會得到以他的名字命名的規律.第三，實驗要有理論的指導，同時對實驗數據要進行認真地歸納和總結，不能只停留在零散的數據積累上.

3.4 利用身邊資源，豐富物理學史內容

教材中雖然有不少物理學史方面的內容，但是對學生來說，想要全面系統的了解物理知識的發展歷史的資源還是太少.教師可以針對這一情況，利用課外活動時間，引導學生利用身邊的資源了解物理，比如學校圖書館、網絡等途徑；另外還可以組織物理學史知識競賽等，引導學生積極主動地參與，既能開闊學生的視野，也能調動學生學習物理的積極性.

正確合理地利用物理學史，真正發揮它的作用，這需要教師熟悉教學內容涉及到的物理學史的內容，還需要對教學過程進行合理的設計，根據學生的實際情況做出取舍.如何把物理學史融入到高中物理教學中，發揮它的最大作用，這是一項長期而艱巨的任務，需要我們物理教師在教學實踐中不斷去探索、創新、總結，找出更有效的方式和方法.