在教學中滲透物理學史提升學生的核心素養的一點思考

馬鴻英

在教育部2014年印發的《關于全面深化課程改革落實立德樹人根本任務的意見》中，將核心素養作為重要的育人目標。物理學科的核心素養是指學生在接受物理教育過程中逐步形成的適應個人終身發展和社會發展需要的必備品格和關鍵能力，是學生通過物理學習內化的帶有物理學科特性的品質，是學生科學素養的關鍵成分。而事實上在物理教學中，教師們往往過多地強調知識的掌握和運用而忽略物理學發生、發展的歷史，即物理學史的教學是不夠充分的，實際上教學中滲透物理學史，可以有效地提升學生的核心素養。

一、物理核心素養的介紹

物理核心素養主要有“物理觀念與應用”“科學思維與創新”“科學探究與思維”“科學態度與責任”等四個方面的要素構成。

隨著時間的流逝，學生在校所學的大量學科知識都將逐漸淡化甚至遺忘，真正伴隨學生一生發展并持續發揮作用的不是具體的物理學科知識，而是知識升華后留存在學生思想意識層面的東西。在教學中滲透物理學史有利于提升學生的核心素養。

二、物理學史介紹

物理學史是研究物理學發生、發展的歷史。從整個物理學科發展看，物理學知識以及物理學史和物理方法論構成了物理學的兩大部分，這兩部分是不可分割的，緊密聯系的。

在傳授物理學知識的過程中通過對物理學歷史發展過程的再現，揭示物理學發生、發展和演變及其相應的認識論和方法論變革的歷史規律，并對物理學發展的基本趨勢和它在科學技術中的地位和作用提出科學的說明，有助于學生了解人類對自然界認識發生發展的基本規律，了解物理學家和發現定理、定律的基本方法。

通過在課堂上滲透物理學史，會讓學生潛移默化地提升學生的物理核心素養。

三、物理教學現狀分析

大部分的一線教師在平時教學中只重視知識的結論，而忽視物理過程的分析，或淡化過程的教學，忽略知識的來龍去脈，這樣就使得學生缺少了對新知識學習的思維過程的建構。

一線教師為什么不愿意在物理學史的研究上下功夫呢？筆者認為：高考是教師教學的指揮棒，高考的重點考察還是知識類的問題，對于學科素養沒有辦法考察；教師的教學時間有限。在有限的時間內，教師門不會把時間放在“低效”的物理學史上；學生的層次也決定了教師們的教學目標更多放在知識的落實上，也不會用課堂上寶貴的時間滲透物理學史；教師的核心素養也需要提升，老師和學生一樣也缺乏物理學史的積淀。

著名哲學家馬赫認為：物理學史的教學是對學生進行富有成效的科學教學的一種輔助手段。因此教師們要有長遠的眼光，為學生們的終身發展考慮。教學中滲透物理學史有助于學生們對于學生物理知識的理解，有助于學生樹立正確的人生觀、世界觀，堅持科學的方法論。

四、如何在物理教學中滲透物理學史

滲透法可以激發物理學習的熱情，開拓學生的視野，使學生更具有洞察力；還可以使他們以一種移情的方式設身處地體驗以往科學家的探究過程，促使他們主動學習和建構知識，并形成嚴謹的科學態度。目前物理課中，萬有引力一章知識的講解中可以很豐富地滲透物理學史，讓學生體會萬有引力發現的歷程的艱辛與美妙。同時，還有一些課程，我們可以專門地開設成物理學史的課，從而更加有效地提升學生的核心素養。

（一）以《伽利略對自由落體運動的研究》為例，讓學生體會方法論

1.伽略利用邏輯推理的思想扳倒亞理士多德的有關輕的物體落得快還是重的物體落得快

伽利略是怎么想到重物和輕物落得一樣快的呢，又該如何說服周圍的人理解他的想法呢？還原當時伽利略的邏輯推理：根據亞里士多德的論斷，一塊大石頭的下落速度要比一塊小石頭的下落速度大。假定大石頭的下落速度為8，小石頭的下落速度為4，當我們把兩塊石頭捆在一起時，大石頭會被小石頭拖著而減慢，結果整個系統的下落速度應該小于8；但兩塊石頭捆在一起，總的重力比大石頭還要重，因此整個系統下落的速度要比8還大。這樣，就從“重物比輕物落得快”的前提推斷出了互相矛盾的結論，這使亞里士多德的理論陷入了困境。為了擺脫這種困境，伽利略認為只有一種可能性：重物與輕物應該下落得同樣快。

2.伽利略在研究落體運動的規律的過程也一樣困難重重。這一部分再一次體現了伽利略的非凡的嚴謹的推導思路

伽利略認為自然界的規律是簡潔明了的，這是一種哲學思想，因此他猜想落體運動應該是一種最簡單的變速運動。伽利略用了一個非常巧妙的方法來“沖淡重力”。學生體會到伽利略對現象一般觀察—提出猜想—運用邏輯推理—實驗對推理驗證-對猜想進行修證（補充）—推廣應用。體會在當時那樣一個那年代，伽利略的嚴謹思路和科學方法。

3.在研究落體運動中，最困難的問題是無法做到把阻力減小到幾乎是零

伽利略提出了抓住主要矛盾忽略次要矛盾的唯物辨證思想。在科學研究中，懂得忽略什么，有時比懂得重視什么同等重要！這是多么重要的辯證唯物主義思想。從伽利略開始，把實驗和邏輯推理和諧地結合起來，從而發展了人類的科學思維方式和科學研究方法。

（二）以《劃時代的發現》為例談哲學中的對稱思想指引著科學家的探究方向

在本節課的教學開始，筆者設計了這樣一個問題：是什么信念激勵奧斯特尋找電與磁的聯系的？18世紀末，人們開始思考不同自然現象之間的聯系：摩擦生熱表明機械能轉化為電能，蒸汽機則實現了熱運動向機械能轉化。以康德為代表的哲學家提出了各種自然現象之間是相互聯系和相互轉化的思想。正是這樣的一種哲學思想，讓奧斯特堅信電與磁之間可能存在著某種聯系。通過學生閱讀材料讓學生明白：電流的磁效應的發現引起了這種對稱性的思考。可見哲學思想在引導著科學家的探究方向。

教育所給予人們的無非是當一切已學過的東西都忘記后所剩下來的東西。德國教育學家第斯多惠也說過：“教學的藝術不在于傳授本領，而在于激勵、喚醒和鼓舞。”在教學中滲透物理學史，提升學生們的核心素養是教師們工作中的重中之重，教師只有對物理學史的內容有全面、深入的了解，才能對其作出合理取舍，設計出符合中學生思維和認識水平的教學方案。