淺談物理學史在初中物理教學中的作用

戴張奇

【摘要】物理學史聯系了物理學發展的過去、現在、明天，蘊含著豐富的教育因素，是培養全體學生科學素養的重要途徑。本文通過美國和中國教材中兩則關于歐姆的史料，分析物理學史在初中物理教學中的橋梁和啟發作用。

【關鍵詞】物理學史 物理教學 物理教材 科學素養

【中圖分類號】G633.7 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2018）04-0141-02

《義務教育物理課程標準》要求：“從生活走向物理，從物理走向社會”，這指明初中物理教學要貼近學生思維特點和認識模式，而物理學從古希臘哲學家亞里士多德所著的《物理學》一書至今已有上千年的發展歷史，這其中涌現了一批偉大的科學家和歷史事件，這些都是初中物理教育的重要資料。讓學生了解物理學史，其實也是讓學生間接的經歷科學探究的過程，學習科學方法，以史為鑒，培養創新精神和實踐能力。本文以美國初中科學教材閱讀材料中的《Georg Simon Ohm》和蘇科版初中物理教材九年級上冊第十四章信息庫中《歐姆與歐姆定律》為例，簡析物理學史的滲透在初中物理教育中的重要作用。

一、《Georg Simon Ohm》的內容介紹

《Georg Simon Ohm》出現在美國科學教材的閱讀材料中。美國科學教材的閱讀材料通常由文字、內容、思考題等構成，其特點是在橫向上拓展、在縱向上深入、與科學技術社會聯系緊密。本篇閱讀材料由《Taking a Different Approach》、《Ohm Gets to Work》、《Ohm？蒺s law》三個部分組成。

《Taking a Different Approach》部分介紹Ohm的早期教育和他良好的數學背景，他從數學出發研究電學，但是由于當時的大多數科學家都沒有使用這一種方法，他的研究結果不被主流科學所接受。

《Ohm Gets to Work》部分介紹Ohm的求學過程，他潛心研究其他科學家和數學家的作品，并在奧斯特的啟發下開始自己的實驗。

《Ohm？蒺s law》部分介紹歐姆定律剛剛問世時不被接受，而后來卻慢慢被認為是一個重大發現。Ohm的工作被全世界接受，他也獲得巨大榮譽，他的名字成了電阻的單位，他的家鄉有以他名字命名的學校的廣場。

二、《歐姆與歐姆定律》的內容介紹

《歐姆與歐姆定律》出現在蘇科版九年級上教材第十四章的信息庫中，信息庫旨在為學生提供某知識點的相關拓展性信息。《歐姆與歐姆定律》介紹了Ohm的生平與研究。歐姆在探究時沒有電阻、電壓、電流等概念，更沒有測量儀器，但是他利用電流的磁效應原理歸納了歐姆定律。Ohm的成果剛問世時，不被科學家接受，但是隨著時間的發展，物理學家意識到了歐姆定律的重要作用。

三、《Georg Simon Ohm》和《歐姆與歐姆定律》在初中物理教學中的作用

1.符合學生認知特點，激發學生興趣

物理學科對學生邏輯思維能力、觀察和動手操作能力的要求較高，初中生的意志、思維品質發展不成熟，容易出現畏難、厭惡物理等不良情緒。對于初中二年級學生來說，物理學科中的一些抽象模型、難點可能造成學生的兩極分化。物理學史具有趣味性的同時又不失科學性和啟發性，美國初中科學教材中閱讀材料的占比達38%，并配有大量精美的圖片，這些都可以向初中生直觀鮮明的展示物理概念和規律，幫助學生理解物理過程和抽象邏輯思維的進一步發展。

在歐姆定律的教學中，向學生展示歐姆的照片、生平故事等史料，組織學生進行相關討論或者課外探究和調研，都可以激發學生的主動性和好奇心，讓學生感受到物理學習過程的快樂。

2.加深對物理知識的理解，養成良好的學習習慣

初中生在學習物理之前已經有了很多“前概念”，正確的前概念對物理學習有促進作用，錯誤的前概念有阻礙作用。在分析歐姆定律公式R=■時，學生會自發的從數學角度理解，當電流一定時，電阻與電壓成正比。此類認識在數學上成立，但是從物理學角度理解就是錯誤的。物理教師處理此類問題也多是照本宣科，加以大量的習題，這樣，學生只是死記硬背，而沒有理解歐姆定律的本質。如果在講解知識之前，讓學生詳細的查閱歐姆做實驗的原理、過程、數據處理方式等，想必學生會對物理公式的本質有更深入的了解，也培養學生的探究意識和自學能力。

3.了解科學的本質，感悟探究的過程

科學是科學家不斷發現問題、解決問題的過程，現有的物理學規律不是永恒不變的真理，只是科學家基于現在的技術手段和科學主流觀念得到的結論。正如歐姆采用數學的方法分析電路，在當時就不被科學界接受。同時，科學家們相互提出問題，批判甚至反駁，也可以促進科學的交流和進步，隨著進一步的深入研究，科學家們會消除誤解，最終得到統一的解釋和相對更加科學的物理規律。最后，歷史也證明了歐姆的巨大貢獻。

物理學史啟發學生始終帶著批判和創新的思維去思考問題，忠于真理，不盲目的迷信書本，讓學生感悟物理學科的探究過程和物理學家的優秀品質，敢于批判舊觀念、提出新觀念，理解物理是一門重視實驗和事實的科學。

4.理解科學與社會之間的關系，提高全體學生的科學素養

物理學的發展受到社會觀念的影響，在物理學史上，許多大科學家的觀點超越了當時的社會而不被接受，更有甚者獻出了自己的生命以捍衛科學的底線。物理學的發展要以社會發展為基礎，特別是受到社會發展力的限制。例如歐姆的實驗，因為缺少必要的精密測量設備而失敗。反之，物理也促進社會發展，改變社會生產關系。物理學的發展所得到的科學結果，轉化為生產力，極大地促進社會進步。在歐姆定律發現并被認可之后，電氣電路工程取得巨大發展。

物理學史啟發學生認識科學家突破當時社會大眾觀點、建立新的觀點和理論是多不容易，這些觀點在今天的我們看來理所當然，但是在那個時代是讓人不可思議的。教師在教學中滲透物理學史，讓學生感受科學探究的社會性，自然科學研究不是“閉門造車”，一位好的科學家必須具備良好的溝通能力，促進全體學生科學素養的全面發展。

四、反思

隨著我國基礎教育物理課程改革的不斷深入，人們對于物理學的認識已經由傳統的“重結論，輕過程”到了“重結論，更重過程”，蘇科版《物理》教材中的“活動”、“信息快遞”、“www”“信息庫”等板塊為學生提供了大量的閱讀材料和探究性問題。但是，令人痛心的是在課程的實施過程中，這些閱讀材料和物理學史料沒有得到很好的應用。

究其原因，考試制度、教師素質不足、教師重視程度低、缺乏社會家庭的有效支持等都是造成物理學史料利用率低、使用效果差的原因。

第一，社會和家庭也缺乏鼓勵學生了解物理學史的機制，要改變這一現狀，要求我們對現有的評價制度進行修改，重視過程性評價和多元評價。例如愛爾蘭的科學課程中考模式為“實驗+調查+考試”，這樣的評價制度有利于引導教師學生重視對物理學史料的運用和開發。

第二，現今中國的師范教育中，《物理學史》這門課并非師范專業的必修課，在對南京師范大學2015級物理學師范專業的同學的抽樣詢問中，師范生普遍不重視《物理學史》。同樣的，在職教師中大部分教師缺乏豐富的物理學史知識儲備，甚至有的教師沒有能力指導學生完成相關調查研究。所以加強物理師范生和在職教師的物理學史教育，完善教師知識儲備和專業技能，是利用好教材中的閱讀材料和開發新史料的基礎。

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