在中學(xué)物理教學(xué)中滲透物理學(xué)史的策略

陳海華

【摘 要】闡述在中學(xué)物理教學(xué)中滲透物理學(xué)史的六種策略：用細(xì)節(jié)來導(dǎo)入——自然流暢的滲透，以內(nèi)容為核心——章節(jié)知識的補(bǔ)充，借事例來言說——史實材料的真知，融理念于場景——科學(xué)意識的培養(yǎng)，用方法來思考——科學(xué)本質(zhì)的探索，在假想中感知—— 科學(xué)成果的重視。

【關(guān)鍵詞】物理教學(xué) ?物理學(xué)史 ?滲透策略

【中圖分類號】G ?【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A

【文章編號】0450-9889（2015）12B-0107-02

物理學(xué)是一門集電學(xué)、力學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)、量子力學(xué)等多種知識體系為一體的，以研究自然界物理現(xiàn)象為根本目的的獨立學(xué)科。對學(xué)生來講，學(xué)習(xí)物理學(xué)史不僅能夠更好地對教材知識進(jìn)行補(bǔ)充與深化，而且能夠借此培養(yǎng)個人的科學(xué)意識，掌握科學(xué)方法。基于此，教師應(yīng)當(dāng)在教學(xué)過程中合理地從多個方面滲透物理學(xué)史的相關(guān)內(nèi)容。

一、用細(xì)節(jié)來導(dǎo)入—— 自然流暢的滲透

物理學(xué)史在高中物理教學(xué)中并沒有特別地以某一個章節(jié)或者某一個板塊的形式出現(xiàn)，而是夾雜在一些前文介紹或者背景補(bǔ)充里面。因此，教師要將物理學(xué)史滲透到物理教學(xué)中，首先就要用細(xì)節(jié)來導(dǎo)入，以保證滲透的自然性與流暢性。以高中熱學(xué)中的《分子動理論 內(nèi)能》為例，這一章節(jié)在介紹到分子動理論時有一個物理學(xué)史知識點就是“布朗運(yùn)動”，這是英國植物學(xué)家布朗在1827年發(fā)現(xiàn)的，懸浮在水中的花粉粒會不停地做無規(guī)則運(yùn)動這一現(xiàn)象。從內(nèi)容上看，首先，分子這一物質(zhì)本身就屬于微量事物，所謂微量即是不易觀察的，不易發(fā)現(xiàn)的，不常思考的，這更需要研究者有一種專注的精神并帶著思考的狀態(tài)去觀察。從核心要義上看，布朗運(yùn)動的關(guān)鍵就在于“不規(guī)則運(yùn)動”。因此，教師在介紹到分子動理論——“物體是由大量分子組成的，分子在永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動，分子間存在著引力和斥力”時，應(yīng)當(dāng)著重強(qiáng)調(diào)“無規(guī)則運(yùn)動”，然后順勢借力拋出布朗運(yùn)動這一史學(xué)知識。在教學(xué)實踐中，用細(xì)節(jié)來導(dǎo)入，一方面有利于培養(yǎng)學(xué)生的專注性，養(yǎng)成學(xué)生不論是思考問題還是觀察現(xiàn)象，都要對細(xì)節(jié)有足夠的重視度;另一方面有利于史學(xué)知識的自然開展，不會過分突兀而使其顯得無法與學(xué)科知識很好地聯(lián)系起來。

二、以內(nèi)容為核心—— 章節(jié)知識的補(bǔ)充

物理學(xué)史作為物理學(xué)知識的其中一個部分，自然是要為其他知識服務(wù)。對學(xué)生來講，它也是學(xué)生對章節(jié)知識的一種補(bǔ)充學(xué)習(xí)與吸收，因此，教師在教學(xué)中滲透物理學(xué)史時，應(yīng)當(dāng)注意以內(nèi)容為核心。以高中物理力學(xué)中的《牛頓運(yùn)動定律》為例，其中所包括的物理學(xué)史就有意大利物理學(xué)家伽利略在1638年于比薩斜塔所做的兩個不同質(zhì)量的小球的下落實驗，馬德堡市長奧托·馮·格里克在1654年于神圣羅馬帝國的雷根斯堡（今德國雷根斯堡）進(jìn)行的馬德堡半球?qū)嶒灥龋瑢嶋H上，它們都是在為牛頓運(yùn)動定律服務(wù)的，即是每一項實驗所揭示的結(jié)果都是推動牛頓運(yùn)動定律最終成型的因素，同時也是其內(nèi)容表現(xiàn)之一。因此，教師在開展類似的物理學(xué)史時，要始終以內(nèi)容為核心，著重介紹實驗的內(nèi)容，特別是實驗內(nèi)容對后續(xù)成型定律的貢獻(xiàn)與推動。其目的就是為了讓學(xué)生能夠?qū)φ鹿?jié)知識的前因后果及發(fā)展演變過程有更多的了解，從而更好地、更深入地、更全面地理解章節(jié)知識。

三、借事例來言說—— 史實材料的真知

所謂“史實”，就是過去發(fā)生的事情，它既代表著某一件具體的事情，又印證了時代發(fā)展過程的真實性，因此，教師在中學(xué)物理教學(xué)中滲透物理學(xué)史時，可以借助實例來言說，這也是凸顯史實材料真知性的一個表現(xiàn)。以高中物理中的《歐姆定律》為例，這一定律的名稱命名采用的是發(fā)明者名稱的方式，這也就意味著該定律的產(chǎn)生與該發(fā)明者有絕對比例的關(guān)系，因此，教師在介紹到歐姆定律時，應(yīng)當(dāng)順便普及下歐姆定律的發(fā)展簡史。從最開始的探討電流產(chǎn)生的電磁力的衰減與導(dǎo)線長度的關(guān)系的實驗，到后來受到德國科學(xué)家施威格發(fā)明的檢流計啟發(fā)，將庫侖扭秤方法與奧斯特關(guān)于電流磁效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)結(jié)合起來設(shè)計的測電流強(qiáng)度的電流扭力秤，到1825年7月用該裝置來研究金屬的相對電導(dǎo)率，到最后的歐姆定律最終確定。在這個發(fā)展簡史中不難發(fā)現(xiàn)，歐姆定律的誕生實際上都是無數(shù)個嘗試實驗的步步推進(jìn)，而科學(xué)家在每一個實驗中所取得的進(jìn)步與發(fā)現(xiàn)都是后來成型的歐姆定律中的部分內(nèi)容。通過事例言說的方式來介紹物理學(xué)史，一方面有利于降低史實可能存在的枯燥性與乏味性，另一方面有利于增強(qiáng)定律誕生的真實感與過程感（即定律雖然只是呈現(xiàn)在書本上的某一個部分的，但它并不是憑空產(chǎn)生的），這些都有助于學(xué)生更好地理解物理學(xué)史。

四、融理念于場景—— 科學(xué)意識的培養(yǎng)

物理學(xué)史的教學(xué)價值中所承擔(dān)的其中一個責(zé)任就是要培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)意識，而這可以在講解物理學(xué)史時，以融理念于場景的方式來實現(xiàn)。以高中物理中的《力學(xué)》為例，其中介紹到伽利略落體實驗時，在1589年時，伽利略在比薩斜塔當(dāng)著其他教授和學(xué)生面做了這個實驗，由此推翻了亞里士多德的觀點—— 物體下落速度和重量成比例的學(xué)說，糾正了這個持續(xù)了1900多年之久的錯誤結(jié)論。這需要極大的自信、膽量與勇氣。與此同時，對在場看到實驗的觀眾來說，這也必然是震驚的，甚至是難以置信的，因為他們要自行推翻在自己腦海中已經(jīng)烙下深刻印記的，甚至是從來沒有懷疑過的一種結(jié)論，這需要極大的包容性、信任感與納錯度。不論是實驗者還是觀察者，在他們身上所折射出來的這種精神理念，正是科學(xué)思維的表現(xiàn)—— 敢于探索、敢于試錯、敢于驗證、敢于糾正，教師可以在講解時放大這個場景，細(xì)化這個場景，突出場景中每一個人的所思所感，用這種直觀的，極其富有感情色彩的方式來滲透物理學(xué)史，它將會給學(xué)生科學(xué)意識的培養(yǎng)帶來直接且深刻的沖擊。

五、用方法來思考—— 科學(xué)本質(zhì)的探索

雖然我們在教材中看到的定律、公式、原理都是現(xiàn)成的，但他們都是科學(xué)家一步步研究思考所得，這其中就包括了各種各樣的方式方法，而這也是科學(xué)本質(zhì)的一種探索。因此，教師在物理教學(xué)中滲透物理學(xué)史時，可以鼓勵學(xué)生用科學(xué)方法來思考。比如高中物理學(xué)中介紹到的《庫侖定律》，它是電學(xué)發(fā)展史上的第一個定量規(guī)律，是電磁學(xué)和電磁場理論的基本定律之一。從發(fā)展史上看，卡文迪許的同心球電荷分布實驗要早于庫倫的扭秤實驗幾十年，但當(dāng)時的卡文迪并沒有發(fā)布自己的著作見解，而是后來其手稿輾轉(zhuǎn)至麥克斯韋手中，由麥克斯韋親手重復(fù)了卡文迪許的諸多試驗并將其整理出版后才被世人所知，而后又在1784年至1785年間由法國物理學(xué)家查爾斯·庫侖通過扭秤實驗驗證了這一定律。在這個過程中，不同的科學(xué)家都在用自己的方法來不斷驗證前人的結(jié)論，每個人所用方法的驗證效果又各有不同，這無疑都是個人方法論的一種體現(xiàn)。但不論有何差異，究其共性都離不開“思考”二字，用適合的、科學(xué)的方法來思考，這正是科學(xué)本質(zhì)的一種探索過程。而方法，同樣是教師要教會給學(xué)生的一種思辨工具，因而，可以將兩者的共進(jìn)結(jié)合起來，從而達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生理解科學(xué)本質(zhì)的探索過程。

六、在假想中感知—— 科學(xué)成果的重視

最后要提到的一個于教學(xué)中滲透物理學(xué)史的方法就是帶領(lǐng)學(xué)生在假想中感知，其目的就在于提高學(xué)生對科學(xué)成果的珍惜與重視程度。實際上，不論是多大多小的科學(xué)成果，也不論其被發(fā)現(xiàn)所耗費的時間長短，均是一個不斷試錯、糾正的過程，這其中任何一個環(huán)節(jié)發(fā)生停滯或者倒退都不可能誕生科學(xué)成果。從發(fā)展歷史上看，雖然大部分研究成果只是以某一位科學(xué)的名字來命名，但其發(fā)現(xiàn)過程并不全然是該科學(xué)家本人的努力，而是還有其他科學(xué)家的付出與堅持，這些都凸顯出科學(xué)成果的來之不易。當(dāng)我們坐在課堂上“現(xiàn)摘”科學(xué)成果時，我們并沒有付出科學(xué)家所經(jīng)歷過的艱辛努力，因此，我們更是要倍加珍惜與重視科學(xué)成果。當(dāng)教師合乎情理又水到渠成地將這一精神傳遞給學(xué)生，將會有利于幫助學(xué)生在珍惜、重視的同時更加勤于自勉，培養(yǎng)并提升個人的學(xué)科能力。

學(xué)習(xí)不僅要“知其然”，還應(yīng)當(dāng)“知其所以然”，這給我們的啟示是在學(xué)習(xí)中要帶著一種追根朔源，尋究問底地探索與研究精神，由此才能更好地理解產(chǎn)出成果本身的價值與意義。對物理學(xué)來講，物理學(xué)史的學(xué)習(xí)就是一種很好的方式。教師應(yīng)當(dāng)在教學(xué)中用細(xì)節(jié)來導(dǎo)入、以內(nèi)容為核心、借事例來言說、融理念于場景、用方法來思考這六大方面為切口，自然合理地將物理學(xué)史的知識融入到物理教學(xué)之中，以活躍學(xué)生的思維，培養(yǎng)學(xué)生的價值觀。這既是素質(zhì)教育的必然要求，也是學(xué)科能力的重要保障。