物道一理—史學(xué)在中學(xué)物理課程中的應(yīng)用舉例

郭艷萍

（山西省大同市礦區(qū)恒安中學(xué)，山西大同 037000）

引 言

當(dāng)代教育受“癸卯學(xué)制”以及西方學(xué)科結(jié)構(gòu)的影響，各學(xué)科間有一定的分界，這個(gè)分界的清晰度與學(xué)段成反比，即學(xué)段越低，分界越明顯。但每個(gè)學(xué)科都是對(duì)自然和社會(huì)的反映，低學(xué)段學(xué)科之間已出現(xiàn)互為徑庭的弊端，所以跨學(xué)科研究就成為對(duì)中低學(xué)段教育更高層級(jí)的要求。故將不同學(xué)科結(jié)合并在理解整體事物的基礎(chǔ)上更好地學(xué)習(xí)某學(xué)科，是對(duì)未來(lái)教育的期望，也是本文的嘗試。

一、關(guān)于物理概念的介紹

學(xué)科名稱、概念及來(lái)歷是在學(xué)生接觸一個(gè)新學(xué)科時(shí)，教師必須回答的首要問(wèn)題，也是現(xiàn)在課程缺失的一環(huán)，所以正名是中學(xué)物理第一課首先就要介紹的。

（一）正名

關(guān)于物理一詞，我國(guó)最早見(jiàn)于《漢書(shū)·藝文志》記載楚國(guó)“曷鳥(niǎo)子”的一段話：“龐子云：愿聞人情物理?！蔽鳚h《淮南子》：“耳目之察，不足以分物理。”這時(shí)期的“物理”指的是廣泛的事物的道理，沒(méi)有現(xiàn)在的詞義。我國(guó)古代與現(xiàn)在物理一詞較接近的概念應(yīng)為“格物”?，F(xiàn)代物理學(xué)概念來(lái)自亞里士多德的《物理學(xué)》一書(shū)，1900年由日本相關(guān)著者翻譯為中文，并傳入我國(guó)。

（二）思想

雖然我國(guó)古代學(xué)術(shù)中自然學(xué)科相對(duì)薄弱，但我們還是可以從大量具有哲學(xué)意味的文獻(xiàn)中窺見(jiàn)科學(xué)的光輝?！兑捉?jīng)·系辭》：“形而上者謂之道，形而下者謂之器。”《管子》：“極變者，所以應(yīng)物也。慕選而不亂，極變而不煩。執(zhí)一之君子，執(zhí)一而不失，能君萬(wàn)物。日月與之同光，天地與之同理。圣人載物，不為物使。”中國(guó)古典哲學(xué)對(duì)事物的認(rèn)識(shí)是整體的，有形的事物只是相對(duì)穩(wěn)定的階段，事物的發(fā)生、發(fā)展、變化、消亡及消亡后演變出新的形式都有其規(guī)律，其生生不息的規(guī)律就是道，這是從哲學(xué)層面對(duì)物理的思考[1]。

二、八年級(jí)上冊(cè)第一章第一節(jié)“長(zhǎng)度和時(shí)間的測(cè)量”

秦始皇二十六年（公元前221年）統(tǒng)一度量衡，“度”為長(zhǎng)度專名，“量”為體積專名，“衡”為重量專名。

（一）長(zhǎng)度的測(cè)量

唐開(kāi)元年間（723-726年，一說(shuō)開(kāi)元十二年即724年），僧人一行組織了世界上最早的天體測(cè)量活動(dòng)，南北跨越7973里（時(shí)），設(shè)置十一個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，在同一天測(cè)量表景，并根據(jù)景的長(zhǎng)度變化測(cè)出每千里差四寸，以此計(jì)算出各地的相距里程?！吨袊?guó)科學(xué)技術(shù)史·物理學(xué)及相關(guān)技術(shù)》載有十三件不同歷史時(shí)期的尺子。

（二）時(shí)間的測(cè)量

《墨子》中記載有關(guān)時(shí)間的認(rèn)識(shí)：“久，彌異時(shí)也?！薄督?jīng)說(shuō)》注：“合古今旦莫?！币簿褪钦f(shuō)，時(shí)間就是結(jié)合過(guò)去和現(xiàn)在，日出和日落?！笆迹?dāng)時(shí)也?！薄督?jīng)說(shuō)》注：“時(shí)或有久，或無(wú)久，始當(dāng)無(wú)久。”也就是說(shuō)，時(shí)間有短有長(zhǎng)，但開(kāi)始是沒(méi)有時(shí)間的，就像線的端點(diǎn)沒(méi)有線，這相當(dāng)于宇宙生成瞬間的時(shí)間形態(tài)，是墨子最偉大的思想，后來(lái)佛教傳入中國(guó)，極短的時(shí)間被稱為“剎那”。

中國(guó)古代計(jì)算時(shí)間的器具是滴漏和沙漏，利用砂礫水滴的運(yùn)動(dòng)規(guī)律得出秒、分，120分為一時(shí)辰，每天分為十二個(gè)時(shí)辰，滴漏和沙漏都是在中國(guó)最早出現(xiàn)的。目前，最早的滴漏實(shí)物是元代延佑三年（1316年）制造的，現(xiàn)藏于廣東省博物館內(nèi)。中國(guó)國(guó)家博物館藏有漢代日晷一面，是我國(guó)最早的測(cè)量太陽(yáng)和地球天體相對(duì)關(guān)系確定節(jié)氣的日晷實(shí)物。

（三）實(shí)踐

開(kāi)展小組合作，分析古代測(cè)量長(zhǎng)度的儀器原理，模擬制作漢代日晷進(jìn)行戶外實(shí)時(shí)測(cè)量。

三、八年級(jí)上冊(cè)第二章第一節(jié)“聲音的產(chǎn)生和傳播”

（一）文史信息

能量以波的形式傳遞，構(gòu)成了中國(guó)的宏觀物理學(xué)思想。目前考古發(fā)現(xiàn)的典冊(cè)（甲骨卜辭）都是神性的記錄，“帝”、自然神和祖先構(gòu)成了一個(gè)彌漫著神性的世界，這種認(rèn)知就是一種神性能量的“波”的世界觀，神和人以看不見(jiàn)的波的形式交流。周代根據(jù)天體寒暑的周期變化形成的陰陽(yáng)觀，也是一種在陰陽(yáng)兩極間波動(dòng)的規(guī)律。這與西方的“粒子”“元素”“原子”世界觀截然不同。我國(guó)古代哲學(xué)類似元素的學(xué)說(shuō)是“五行”即金、木、水、火、土，但又建立了互相生克的整體聯(lián)系。

漢代甚至更早就出現(xiàn)了摩擦發(fā)聲并產(chǎn)生駐波泵起水花的銅盆子。文字學(xué)家研究甲骨文“石”字就是最早的樂(lè)器石磬的象形，實(shí)物如山西省博物院藏的大石磬和國(guó)家博物館藏的安陽(yáng)殷墟出土的商代虎紋石磬。耳朵聽(tīng)到敲擊石磬的震動(dòng)波就是“聲”字，字形見(jiàn)于“小屯南地甲骨”3551號(hào)。我國(guó)河南舞陽(yáng)賈湖遺址出土的七孔骨笛，距今7800-9000年，被公認(rèn)為世界上最早的七音階吹奏樂(lè)器。

（二）實(shí)踐

介紹上述信息，認(rèn)識(shí)除了聲音之外廣義的“波”概念，幫助學(xué)生了解中西方古典哲學(xué)的差異。

四、八年級(jí)上冊(cè)第三章第一節(jié)“溫度”

（一）文史信息

我國(guó)古代很早就掌握了溫度對(duì)物質(zhì)產(chǎn)生的影響規(guī)律，上古有“燧人氏鉆木取火”的傳說(shuō)。對(duì)摩擦生熱的認(rèn)識(shí)，是人類重要的進(jìn)步。新石器時(shí)期出現(xiàn)的大量陶器，實(shí)質(zhì)上就是利用高溫改變泥土的性質(zhì)。商代占卜時(shí)，人們就掌握了在甲骨局部鉆鑿使選點(diǎn)變薄，并燒灼鉆鑿處，利用溫度的差異使骨質(zhì)開(kāi)裂的方法。骨質(zhì)開(kāi)裂后會(huì)出現(xiàn)裂紋“兆”，以“兆”的形態(tài)判斷吉兇，說(shuō)明商代時(shí)人們就認(rèn)識(shí)了溫度和厚薄變化在熱脹冷縮時(shí)對(duì)材料強(qiáng)度的影響規(guī)律。

（二）實(shí)踐

介紹二十四節(jié)氣，天體溫度變化對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人類生活的影響。

五、八年級(jí)上冊(cè)第五章第一節(jié)“透鏡”

（一）文史信息

傳說(shuō)透鏡的發(fā)現(xiàn)源于古人對(duì)松香（琥珀）球的觀察，因?yàn)槠渲械男?dòng)物看起來(lái)特別大，這就啟發(fā)了凸透鏡的制造，人們將水晶等透明材料磨成凸面鏡，就出現(xiàn)了放大效果，《淮南萬(wàn)畢術(shù)》記載我國(guó)在公元前2世紀(jì)就開(kāi)始用冰磨成透鏡取火。

《墨子》中記載的光學(xué)成就很多，關(guān)于鏡面和透鏡的內(nèi)容見(jiàn)《經(jīng)下》：“臨鑒而立，景到，多而若少，說(shuō)在寡區(qū)?！边@是鏡面和小孔成像原理。“見(jiàn)位景二，一小而易，一大而舌，說(shuō)在中之內(nèi)外”，這是透鏡原理。

（二）踐

通過(guò)介紹《墨子》，提高學(xué)生對(duì)我國(guó)先秦時(shí)期科學(xué)成就的認(rèn)識(shí)。

六、八年級(jí)上冊(cè)第五章第四節(jié)“眼睛和眼鏡”

（一）文史信息

眼鏡最早出現(xiàn)在中國(guó)，史料記載馬可·波羅將眼鏡從中國(guó)傳到歐洲。明代田藝蘅著《留青日札》有“叆叇”一詞，就是眼鏡的古稱。

（二）實(shí)踐

調(diào)動(dòng)學(xué)生認(rèn)識(shí)中西方文化交流的重要意義。

七、八年級(jí)下冊(cè)第十章第一節(jié)“浮力”

（一）文史信息

通過(guò)“曹沖稱象”的故事了解古人對(duì)浮力的認(rèn)識(shí)。史料舉例：宋治平年間（1064-1067年），洪水沖毀黃河大橋，起穩(wěn)定作用的鐵牛被沖走沉沒(méi)，真定府僧人懷丙用重船卸載法將鐵牛成功打撈出水，這個(gè)利用浮力原理的方法至今仍是各國(guó)打撈沉船的方法。

（二）實(shí)踐

啟發(fā)思考，2007年12月22日我國(guó)打撈“南海一號(hào)”沉船的例子。

結(jié) 語(yǔ)

上述列舉的與物理學(xué)科相關(guān)的史學(xué)信息，僅僅是大海之點(diǎn)滴，以供學(xué)科教師管窺。本課題的研究也本著積累的原則，在研究文史文獻(xiàn)時(shí)廣泛聯(lián)系初中物理學(xué)科，尋找直接和間接的信息點(diǎn)，隨時(shí)發(fā)現(xiàn)隨時(shí)增益，隨時(shí)發(fā)現(xiàn)隨時(shí)應(yīng)用到教學(xué)中，期望能加強(qiáng)物理與中國(guó)古典哲學(xué)、中國(guó)歷史兩大門類的聯(lián)系。