基于課程標準下物理學史在中學教學中應用的瓶頸與解決策略

盛 暉

(上海市朱涇中學，上海 201599)

基于課程標準下物理學史在中學教學中應用的瓶頸與解決策略

盛 暉

(上海市朱涇中學，上海 201599)

現(xiàn)今中學物理教學中呈現(xiàn)重結(jié)果輕過程的現(xiàn)狀，因此對于物理學史的教育缺乏相應重視.本文闡述了物理學史在中學教學中的重要性、應用現(xiàn)狀，并以此給出了些許解決策略.

上海市中學物理課程標準;物理學史;科學素養(yǎng)

《上海市中學物理課程標準》中闡述，物理學及其課程自身的發(fā)展就是不斷開拓進取、求真創(chuàng)新的過程，其本身及其課程蘊涵深邃的思想和哲理，可有助于形成正確的世界觀、人生觀、價值觀，提高人們的思想品質(zhì)和科學素養(yǎng)，培養(yǎng)人們的創(chuàng)新精神和實踐能力，進而充分發(fā)展人的潛能.基于此，在中學物理教學中運用物理學史資料是落實課程標準的重要教學手段.

一、物理學史與中學物理教學的關(guān)系

《上海市中學物理課程標準》的核心理念是以學生發(fā)展為本，具體體現(xiàn)為注重提高基本科學素養(yǎng)使學生終身受益和推動學習方式的轉(zhuǎn)變強調(diào)科學探究過程，即物理課程必須注重全面提高學生的基本科學素養(yǎng)，使他們不僅掌握物理知識，同時倡導學習的自主性、探究性、合作性，體驗和感悟科學探究的過程和方法，激發(fā)持久的學習興趣和求職欲望，并在探究過程中培養(yǎng)自主學習的能力，逐步實現(xiàn)學習方式的轉(zhuǎn)變，使學生逐步養(yǎng)成敢于質(zhì)疑、善于交流、樂于合作、勇于實踐的科學態(tài)度，進而培養(yǎng)科學精神和創(chuàng)新能力，為今后走向社會和終身學習奠定堅實的基礎(chǔ).

物理學是研究物質(zhì)運動一般規(guī)律和物質(zhì)基本結(jié)構(gòu)的學科.法國杰出科學家皮埃爾·迪昂認為，“物理學是對自然現(xiàn)象的分類而不是解釋.物理學史是對物理學發(fā)展過程中事件的記錄，是物理學知識的外延，它包括了科學結(jié)論與原理產(chǎn)生之前所隱含的科學思維與科學方法論的總和.”因此，物理學史不同于物理學本身，相對于物理學理論的客觀性和普遍性，物理學史是客觀性與主觀性、普遍性與特殊性的結(jié)合.物理學史的主觀性與特殊性在于物理學發(fā)展是人參與的過程，因人的個體差異，面對同一個物理現(xiàn)象往往會產(chǎn)生不同的認識.而物理學史的客觀性與普遍性在于物理學的發(fā)展是有規(guī)律的，并不因研究者的不同而變化，物理學家的科學探究的基本規(guī)律即“發(fā)現(xiàn)問題→提出假設(shè)→實驗設(shè)計→分析數(shù)據(jù)→合理外推→得出并修正結(jié)論”.

由此可知，物理教學內(nèi)容不等同于物理學史，而物理教學中并不非要使用物理學史.但是若將物理學史資料用于中學物理教學，教學內(nèi)容一定會得到升華，學生學習經(jīng)歷也會因此得到進一步豐富，這也是對于落實課程標準的有力嘗試.從更深層次的內(nèi)涵看，物理學史相對于教學過程更為接近物理研究的過程，這也可以成為落實“三類”課程，尤其為學生進行研究型課程提供借鑒作用，因此筆者覺得也可以把物理學史的教學過程看成是一種培優(yōu)嘗試.

二、物理學史教育在當今中學物理教學中的現(xiàn)狀

物理學史在物理教學中的應用可粗略分為三個層次，淺層次的應用主要以介紹物理學家和規(guī)律發(fā)現(xiàn)的年代為主，以此進行人文教育.中層次的應用主要以簡述物理規(guī)律發(fā)現(xiàn)的過程和理論發(fā)展歷程為主，以此感受科學精神.深層次的應用是以挖掘物理研究中的思想方法和探究方式，以此提升科學素養(yǎng).

在現(xiàn)如今的物理教學中，學生和教師往往只注重結(jié)論，忽略了學習和講解新思維是如何產(chǎn)生的重要過程.大部分教師在講授時只重視基本知識的傳授，輕視人們認識和研究問題的思想，同時也輕視了對學生學習方法的指導.應試教育造成了中學生學習物理的功利心態(tài)，“物理學習=物理知識=物理公式=數(shù)學運算”成了中學物理教學的現(xiàn)狀.然而很多教學案例都表明，學生對知識的內(nèi)涵和本質(zhì)缺乏深刻的領(lǐng)悟和見解，缺乏對物理的思考，缺乏物理見識和物理意識，而事實上我們需要的是運用物理思維解決問題的能力.因此，物理教學必須以學生為本，提高全體學生的科學素養(yǎng)，由此可見在中學物理教學中深層次地運用物理學史資料是勢在必行，這不僅使得物理教學過程中包含了方法的體驗感知，同時也是方法學習的補充.

三、在中學課堂開展深層次物理學史教育的策略

1.在實驗教學中親歷物理學史

物理學是一門實驗學科，其規(guī)律一般都是通過實驗總結(jié)得來.因此物理實驗中不但凝聚著物理學家的智慧與態(tài)度，同時也承載著物理學發(fā)展的演變與成就.故要在物理教學中開展深層次物理學史教育就應突出物理實驗課的重要性.要做到這點，教師得在教學中引導學生領(lǐng)略歷代科學家們對于物理實驗現(xiàn)象研究的發(fā)展歷程，以此親歷歷史.

例如，在進行《電磁感應現(xiàn)象》一課時，教師可先演示1820年奧斯特的電流磁效應實驗，以此提出“電生磁”的理論.而這一現(xiàn)象也觸發(fā)了法拉第的思考并提出“磁生電”的設(shè)想.1822年法拉第開始了艱苦漫長的磁生電的實驗研究，經(jīng)過無數(shù)次的實驗，終于在1831年發(fā)現(xiàn)了電磁感應現(xiàn)象(教師演示磁鐵插入線圈的實驗)，接著又進行了一系列的實驗研究(引導學生使用不同方法使線圈中產(chǎn)生感應電流)，最后成功地實現(xiàn)了磁生電的設(shè)想(展示法拉第圓盤發(fā)電機的圖片).

通過這樣的課堂教學，教師發(fā)現(xiàn)學生隨著課堂的進行逐漸感悟到了在科學探索中失敗是經(jīng)常出現(xiàn)的，它與成功既相互對立，相互排斥，又相互依存，相互貫通.只要條件成熟，就存在著相互轉(zhuǎn)化的關(guān)系.這便是科學的成敗觀.通過這樣的親歷式的物理學史教育，既能使學生認識物理實驗的重要作用和突出地位，也培養(yǎng)了學生科學的成敗觀，有助于學生養(yǎng)成良好的科研素質(zhì)和科學態(tài)度，這也是落實課程標準中有關(guān)物理課程的定位，即“中學物理課程是以觀察和實驗為基礎(chǔ)，以物理現(xiàn)象、物理概念和規(guī)律、物理過程和方法為載體，以科學探究為主線，以提高全體學生科學素養(yǎng)為基本目標的基礎(chǔ)型自然科學課程，是中學自然科學學習領(lǐng)域的重要組成部分”.

2.精選典型史料整體化展示

物理學中任何一個物理理論從被世人關(guān)注到最后定論往往經(jīng)歷了漫長的發(fā)展歷程，有些歷時幾十年甚至幾千年的過程.比如，歷史上有關(guān)“力與運動的關(guān)系”等等.如果教師要將這一段物理學史完整呈現(xiàn)顯然是不現(xiàn)實的，也是沒有必要的.因此筆者認為在日常課堂教學中可以圍繞教學內(nèi)容選取幾個經(jīng)典史料，以此將這個理論從被學者關(guān)注到最后被準確詮釋的整個過程都展現(xiàn)出來，并配以一定的分析與闡述.而對于學有余力的學生，教師可以給予額外關(guān)照，告知其可通過傳統(tǒng)資料和現(xiàn)代信息技術(shù)查閱其他史料及事例，并以此形成自己的見解和感悟.以上做法不僅可以落實課程標準中有關(guān)“面向全體學生，增強學習的選擇性”的課程理念，同時也兼顧了“重視物理學與技術(shù)、社會的緊密聯(lián)系”.

3.對時代背景進行補充說明

時代在變遷，事物在發(fā)展，物理學中的許多發(fā)現(xiàn)都是基于當時的生產(chǎn)技術(shù)孕育而生的.比如，伽利略在研究勻加速直線運動時采用脈搏進行計時，歐姆使用儀器溫差電來研究金屬傳導接觸電的規(guī)律，牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力定律但待發(fā)明微積分解決球體距離問題后才正式撰文發(fā)表……可見，其中很多實驗儀器和遇到的研究瓶頸并不是現(xiàn)如今的學生所能感同身受的.因此往往停留在中淺層次的物理學史教育往往是缺乏對于時代背景介紹的緣故.而若教師在教學過程中注重對于背景知識的講述，這樣才能讓學生更好地感受物理學家在探究過程所體現(xiàn)的整合能力、創(chuàng)新意識和嚴謹治學，這正是落實課程標準中有關(guān)使學生形成正確的世界觀、人生觀、價值觀，提高人們的思想品質(zhì)和科學素養(yǎng)，培養(yǎng)人們的創(chuàng)新精神和實踐能力的育才目標.

4.運用“兩類”課程實施物理學史教育

物理學是一門古老的學科，因此其蘊含的歷史典故極其豐富.因此單靠平日基礎(chǔ)型課程的課堂教學往往只能簡單提及物理學家的名字和發(fā)現(xiàn)年代，因此更多時候的常規(guī)教學依然屬于淺層次的物理學史教育.若想詳盡、系統(tǒng)地學習物理學史，并從中感受其中的“潛科學思想”，需開拓學習的時間和空間.而開設(shè)基于物理學史的拓展型課程或研究型課程不愧為一個有益的嘗試.以上做法不僅可以保證學習的時間，同時可以給予學有余力的學生更多經(jīng)歷科學史探究的過程，這正是符合課程標準中有關(guān)增加學習的選擇性，進而倡導學生學習的自主性、探究性，并在探究過程中逐步實現(xiàn)學習方式的轉(zhuǎn)變，使其養(yǎng)成敢于質(zhì)疑、善于交流、樂于合作、勇于實踐的科學態(tài)度.

《上海市中學物理課程標準》告訴我們中學物理教育的主要功能是求知功能、應用功能、教育功能、發(fā)展功能.而將物理學史在教學中進行深度應用正是實現(xiàn)以上功能的重要措施.通過物理學史的學習，人們不僅可以正確認知客觀世界，同時也是其適應社會生活和實現(xiàn)職業(yè)理想的基礎(chǔ).通過領(lǐng)略物理學歷的曲折和必然，今天的學生可以形成正確的“三觀”，提高其思想品質(zhì)和科學素養(yǎng).而日后的他們也因此受到了創(chuàng)新精神和實踐能力的培養(yǎng)，最終為其日后發(fā)揮自己潛能提供了積極的作用.

[1]上海市教育委員會.上海市中學物理課程標準[S].上海：上海教育出版社,2004.

[2]弗·卡約里.(戴念祖譯)物理學史[M].上海：中國人民大學出版社,2010.

[責任編輯：閆久毅]

G632

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1008-0333(2017)27-0041-02

2017-07-01

盛暉(1985.3-)，男，漢，上海，理學學士，中學一級，從事課程標準、關(guān)懷教育研究.