滲透物理學史 發揮育人功效
——發揮物理學史功效培養學科核心素養

朱惠忠

(江蘇省吳江中學 215200)

《普通高中物理課程標準》(實驗)在課程目標中明確要求高中學生“初步了解物理學的發展歷程”.因此，物理學史的內容在高中歷史教材中得到了多處引用.物理學的發展史，如一部壯麗的科學史詩，囊括了物理學的起源與發展過程，歌頌了科學家們創造且嚴謹的科學思維，閃耀勇于探索、排除困難的科學精神.這些物理學史的內容，對培養學生正確的人生觀、世界觀，滲透素質教育有著積極的影響.“讀史可以明智”，將充滿曲折與艱辛的物理學史中充滿積極影響的內容融入物理教學中，對開拓學生的視野，培養學生學習物理的情感、態度等具有重大意義.那么如何在有限的課堂時間內，寓物理學史于物理教學之中，以培養學生的科學態度與責任，在感染和熏陶中促進學生的全面發展呢？筆者從如下幾方面進行了有益探索.

一、領悟猜想魅力，激發學習興趣

探究性學習是新課標推崇的一種積極的學習過程.在高中物理教學中，教師應積極付諸行動中，在學生探究性學習的過程中巧妙引入物理學史，為探究提供物理情境和問題，感受猜想與假設在物理理論建立、發展過程中的重要性，形成科學的思維方法，提高學生學習物理興趣.

例如在教學關于“萬有引力定律”的內容時，我在課堂上先提出問題：“地上的力與天上的力是和諧統一的嗎？”新奇的問題引起了課堂不小的騷動.我再趁勢道出牛頓是如何檢驗他認為的“地上的力與天上的力是出于同一本源”的猜想的：各大星體間有引力，地球上的物體會受到重力，假設這兩種力是同一性質的力，且與自身之間的距離的平方成反比關系，因為月心到地心的距離是地球半徑的60倍，根據萬有引力強度，可以得到月球繞地球做近似勻速圓周運動的向心加速度就應該是地面重力加速度的1/3600，從而驗證了天上的力與地上的力是同一性質的力，遵循共同的規律，這就是著名的“月地”檢驗.在這個過程中，牛頓根據月球繞地球運動的周期T和運行的軌道半徑r，地球表面的重力加速度g，計算得到了月球圍繞地球做勻速圓周運動的向心加速度為：

這就是猜想與假設的魅力！從上面的分析可以發現，這兩種方法求得的數值十分接近，牛頓的猜想得到了驗證，證實了地上的力與天上的力屬于同一性質，兩者遵循同一規律.

同樣，伽利略的“自由落體運動”、伽利略的理想斜面實驗等，都可以成為教師引導學生感受科學探究魅力的有效素材，可以讓學生知道，猜想與假設是開啟探究的大門，總結失敗，不斷探究，才能走向成功.

二、展現探究過程，理解科學本質

物理學史本就是對物理世界的現象、規律等的探究過程，是物理學成果的發現過程.在教學中，用歷史的觀點進行教學，將物理本質、規律的探究過程展現為一段段波瀾壯闊、可歌可泣的歷史過程，感受物理科學家的孜孜不倦，領悟物理學成果的來之不易，明白科學觀的形成與被檢驗，從而更深刻的理解科學探究的本質.

在關于“自由落體運動”的教學過程中，教師可以突出落體定律的研究方法，展現伽利略科學的探究過程，如：

(1)亞里士多德是如何提出“重者比輕者下落得快”的落體學說的？伽利略又是如何通過巧妙的邏輯推理進行反駁的？

(2)伽利略對自由落體運動提出了怎樣的運動假設？并如何從假設中進一步推出下落位移與時間的平方是成正比的？

(3)落體研究為何要轉化成斜面實驗研究？伽利略是如何在當時的條件下順利完成實驗研究的？

(4)伽利略是如何合理運用數學推理和“等末速度假設”將斜面實驗結果推廣到落體運動的？

科學的探究本無止境，通過歷史探究過程的展現，使自由落體運動的規律和伽利略開創的科學研究方法呈現在學生面前，學生不但能掌握物理知識，從這些探究案例中學習物理問題的思考和解決，有助于幫助學生領悟科學知識的獲得過程，養成探究的習慣.

三、培養科學精神，增強情感體驗

教材中與學科相關的物理學史不僅呈現了物理學壯觀的發展，更是情感、態度、價值觀培養的好素材，那么雄偉壯麗的發現過程就是一部科學史詩，真理來之不易，離不開前輩科學家們嚴謹的科學思維和勇于探索的科學精神.比如在《行星的運動》這一節中講述的人類發現宇宙觀規律的艱難歷程，對提高學習物理興趣、開拓視野、培養學生堅定的研究意志具有很高的價值.

(1)以“地心學”與“日心說”發展歷程對學生進行情感教育

“惑則辯、辯則析、析則明”，這既是真理的發現過程，也是人們對未知世界逐漸認識的歷程.教學中，設計問題：“在古代先有地心說后有日心說，你認為這觀點對嗎？”讓學生充分“討論”人類對宇宙的認識過程，并通過物理學史更正錯誤認知，來達到情感教育目的.

(2)以日心說的艱難確立之路來培養學生對待科學的態度

日心說的觀點雖自古有之，卻常遇到反對者，哥白尼一直觀測星體并研究學術史料，盼望能找出一種比托勒密體系更簡潔的解釋，最終發表《天體運行論》一書.哥白尼去世三年后，捍衛地心說的第谷在丹麥出生，他從不間斷的測繪行星位置，憑著堅強的意志力，耗用20年的時間將天體位置的測量誤差從10′減到小2′.有著數學天賦的開普勒是第谷的助手，經過4年多的刻苦計算終于發現了真實的“橢圓”軌道，形成了著名的“開普勒三定律”，使得哥白尼體系被普遍接受.這一段艱難的確立之路，讓學生深切感受到日心說曲折的發展過程.通過物理學史的介紹，培養學生正確的人生觀、價值觀和正確的科學態度.

(3)以介紹科學家來培養學生正確的人生觀、價值觀

天文學的發展離不開科學家堅定的信念和對真理的不懈追求，才把人類從神學帶到了科學，人性的光輝在他們身上得以顯現，如身為宮廷教師的第谷，孜孜不倦的投身于天體位置的測量中.當宗教與這些科學家們所信奉的科學發生沖突時，有妥協，有潛逃，有迎死，在對比中感受求實精神的難能可貴，體會科學家的生命價值.引導學生去設想：如果布魯諾不死，那么又會發生些什么？從而激起學生的價值沖突，幫助學生形成正確的價值取向.

我國著名的物理學家錢三強曾指出：“在物理教學中適當增加一點物理學史的內容，讓學生更多地了解科學發展的歷程，這對他們的成長將會是有意的.”物理學史對于確保物理教學的有效進行具有重要意義.教師應遵循學生的認知規律，結合教學實際情況，優化教學設計，采用不同的教學措施引導學生學習和感知物理學史，體驗科學家的人格魅力，培養學生的學習興趣，從而提高學生的核心素養.