探究物理學史與高中物理教學融合的有效途徑

吳春亮

摘 要：物理學史著重講述物理學基本概念、基本定律和各主要分支的形成，特別側重于“現代物理學的發展史”，被廣泛應用于高中物理教材中。通過對這些物理學史的學習，不但能增長見識，加深對物理學的理解，開闊視野;更能從前人經驗中得到啟示，感受到物理學家為探索物理世界不畏艱難險阻，勇于追求真理的科學態度。高中物理教師要提高對物理學史的重視程度，優化物理學史，合理的將物理學史融入到課堂中，充分發揮其教學價值。

關鍵詞：高中物理;課堂教學;物理學史

高中物理課程標準中明確指出：高中物理教學要堅持學生課堂主體地位，提高學生課堂學習的主動性，培養學生的學習興趣以及追求真理、實事求是的科學態度。物理學史不僅記載著物理學理論與實驗研究的發展過程，而且記載著諸多物理學家的實踐過程，其中每一個物理概念、物理規律、物理本質被發現和被證實的過程，一方面，可以幫助學生了解物理學家追求真理的人生經歷，取其精華去其糟粕;另一方面，可以幫助學生了解物理學的基本概念、基本原理以及基本定律的同時，了解這些概念、原理、定律的形成過程，從而加深對物理學知識的認知、理解和運用。

一、物理學史的教學在高中物理教學中的作用

物理學是研究自然界物質的基本結構、相互作用和運動規律，作為自然科學的帶頭學科，物理學研究大至宇宙，小至基本粒子等一切物質最基本運動形式和規律，因此成為自然科學領域中的一門基礎學科。科學的發生和發展一開始是由生產決定的，在生產發展的推動下，通過理論、實踐，物理學不斷的發生分化和總結，逐步形成了嚴密的理論體系，并在科學技術和生產中得到廣泛應用，成為現代自然科學體系中一門重要的基礎學科。物理學的發展史是唯物主義與唯心主義的斗爭史，是物理思想的方法論和物理觀念辯證法的變革史，是理性思維與感性思維的辯證統一史，對現代教育具有重要的意義。

對物理學史的學習，則要求學生在掌握物理科學知識的前提下，注重科學方法的學習。在高中物理教學中引入物理學史激發學生的物理學習興趣，讓學生對物理知識追根溯源，培養學生發現和分析問題的能力。將物理學史應用到教學中去，把物理學基本思想和觀念的產生背景滲透給學生，不僅能讓學生學習到新的物理理論，更能提高學習能力和認識自然的能力，進而更好地進行物理學的學習。

二、如何有效將物理學史融入高中物理課堂教學

1.優化課堂導入情境，豐富學生情感體驗

興趣是最好的老師，學生只有對物理課程產生興趣，才能將注意力集中到課堂上，以頑強的毅力去克服學習生活中的困難。創設課堂導入情境是高中物理課堂導入時常用的教學方法之一，創設情境有利于學生循著知識脈絡去準確掌握學習知識。物理學史是物理課堂教學中獨特的物理文化，物理學家在探索物理世界過程中留下的歡樂、困惑、驚奇，都是豐富學生情感體驗、引發學生情境共鳴的優秀素材。這些素材不僅能幫助學生順利實現知識的遷移和應用，有利于激發學生的學習興趣，還能使學生在學習中產生比較強烈的情感共鳴，增強情感體驗。

例如，在學習“電磁感應現象”時，教師可以利用奧斯特發現電流的磁效應時的趣事來創設教學情境。奧斯特從大學開始，便有了探索電力和磁力之間聯系的想法，但經歷了無數次實驗后依舊一無所獲。直到十五年后的一節課中，奧斯特偶然想起了他的研究課題，做了一次即興實驗，當伽伐尼電池與鉑絲相連時，靠近鉑絲的小磁針擺動了。這一不顯眼的現象沒有引起觀眾的注意，卻讓奧斯特激動的摔了一跤。教師利用一段物理趣事的敘述，將學生帶到了奧斯特研究電磁效應的課堂中，使學生感受到了物理學家在發現電磁效應時的激動心情，激發了學生學習的積極性。因此適時的講授有趣的物理故事，能夠滿足學生學習的興趣，增加對物理實驗的熱情，提高高中物理教學的趣味性，實現學生自主學習。

2.配合課堂實驗演示，提高學生學習時效

物理是一門以實驗為基礎的科學學科，任何理論和學說的建立都離不開實驗。高中物理實驗多是對所學物理知識進行再驗證，已經學習了相關知識的學生對這種實驗并不是很感興趣，使得實驗教育達不到預期效果。為了提高學生實驗興趣，教師要通過實驗設計，聯系物理學史、生活實際等方法，引發學生認知沖突，激發學生探究興趣，培養學生對物理實驗的熱情。

例如，在學習“自由落體運動”相關內容時，自由落體運動是在不受任何阻力，只在重力作用下而降落，學生受生活經驗的影響，對羽毛和鐵球在同一高度同時釋放會同時落地提出了質疑。于是，教師就可以講述亞里士多德的故事：亞里士多德認為重的物體比輕的物體下降速度快，而且這個結論與人們生活中的經驗結果相一致，但事實是否這樣呢，只有實驗才能檢驗這個結論的真假。后來，伽利略為了證明自由落體運動規律，在比薩斜塔進行重力實驗，才證明物體自由下降的時間只與高度有關系。我們在課堂中也可以準備羽毛、鐵球、真空管等實驗器材，在課堂中展示羽毛、鐵球在空氣阻力下的落體運動和羽毛、鐵球在真空狀態下的落體運動。利用先進器材優化了伽利略的比薩斜塔實驗，更準確地驗證了自由落體運動規律，有助于幫助學生形成正確的認知，提高學生學習的準確性和時效性。在實際的物理教學中，要將教學內容與實際歷史上擁有重大意義的物理實驗相結合，讓學生更深刻地了解到物理實驗對于物理學習的重要性，提高對錯誤的分析和總結能力，減少學習中出現的失誤。

3.揭示規律產生過程，降低學生理解難度

物理學習中學生有時候會對物理概念的理解和物理規律的掌握出現困難，教師可通過深入淺出的分析，生動有趣的實驗幫助學生理解和掌握。在物理規律教學中必須重視過程與方法，傳統的物理規律的教學方式很簡單：復習-推導-解說-應用說明，對于學生的要求是停留在能用規律說明一些生活現象，解決具體的物理問題的階段上。但是新課程標準要求學生具有科學探究方法，自主學習能力以及良好的思維能力，所以物理規律教學更應該強調過程與方法，不僅要教給學生物理知識，而且更為重要的是還應通過揭示物理學的發展過程來提高學生的學習能力。充分利用物理學史為學生呈現物理學家當時的研究過程，展示這些物理概念發現、形成、創建的曲折歷程，讓學生感受到物理知識來源于生活和實際，拉近學生與物理知識的距離，消除學生的畏難心理，使學生更加輕松自在地理解并掌握所學知識，樹立學習物理的信心。

例如在學習牛頓第一定律時，教師可以通過介紹伽利略的斜面實驗來幫助學生理解“力是改變物體運動狀態的原因”。如果小球從斜面靜止釋放，小球將會滾上另一個斜面，并上升到與釋放點幾乎相等的高度。伽利略認為這個微小高度差是小球在斜面運動時受到的摩擦造成的;如果在沒有摩擦的斜面上小球再滾上另一個斜面后，應該上升到與釋放點相同的高度。由此推論，第二個斜面傾角越小，小球在斜面上達到原來的高度需要的路程就越長。當第三個斜面成為水平面時，小球再也無法達到原來的高度，只能沿水平面以恒定的速度持續運動下去，而且這時小球所受的外力為零。教師利用這段史料糾正學生對“物體受力才會運動”的錯誤認知，使學生能夠正確理解牛頓第一定律。

總之，對學生進行物理學史教學，能使學生深入地理解物理學中的知識與技能，過程與方法以及情感態度和價值觀。了解各個物理規律和物理理論的形成過程，降低學生對物理學習的恐懼，調動學生的學習興趣和主動性，使學生能夠歷史地、客觀地學習物理知識，又能促進學生正確理解人與自然、人與社會的關系，形成敢于質疑、堅持真理、實事求是的科學態度，樹立崇高的社會責任感和正確的價值觀。

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