核心素養背景下高中物理學史的教學探究

黃學濤 夏子聰 楊昌權 王小蘭

[摘? ?要]從物理學史的教學現狀出發，探討核心素養背景下高中物理學史教育的意義;研究高中物理學史教學的實施策略，以期對高中生的物理學習有所幫助。

[關鍵詞]核心素養;物理學史;探究

[中圖分類號]? ? G633.7? ? ? ? [文獻標識碼]? ? A? ? ? ? [文章編號]? ? 1674-6058（2019）32-0045-02

什么是物理學史教育？在高中物理中，就是以課堂所學的概念、規律等為起點，通過挖掘背后的歷史故事對學生進行教育。物理學史就是在物理學世界里，從過去到現在所發生的事，包括昨天發生的事，因此我們不僅要講過去，還要與時俱進地滲透最新的物理學進展。物理學作為一門獨立的科學，是從16世紀開始形成的，從某種意義上講，在這個時間線以前，中外都談不上有“物理學”。因為在這之前，沒有用系統的實驗方法進行驗證，也沒有通過邏輯推理與數學知識的結合來形成完整的知識體系。但是我們通常說的物理學史教育的含義更加廣泛，只要是與物理知識相關的有教育意義的，我們都可以拿來運用，包括兩千年前亞里士多德關于物體下落快慢和慣性的思考等。

一、高中物理學史教育的現狀

將物理學史教育與高中物理教學相結合不是一個新話題，相關的研究與實踐也有許多，但是結合自己的受教育經歷及研究生學習與實習期間與中學教師的交流發現，時下的物理學史教育存在一些問題。

首先，趨利性偏重，只有與教材內容密切相關的，考試有可能涉及的才會講。并且講的大多只是最終發現者的故事，對其背景及前因后果并未討論。從心理學的角度來講，以高考為中心的這種動機的影響范圍小，持續作用時間短。這也是很多學生在升入大學之后感到迷茫，然后放縱的原因吧。

其次，對于中國古代科學技術知識內容幾乎沒有提及。難道中國古代就沒有相關的科學技術知識嗎？非也，中國古代在聲、光、熱、力、電磁及物質觀方面均有絢麗多彩的歷史。在日常教學過程中，我們可能會講解部分亞里士多德、伽利略、牛頓等人的歷史，但對中國的一些相關的古籍，比如《墨經》《考工記》等，所知甚少。作為可能是中國古代科學研究最廣的一本書《中國科學技術史》卻出自英國人李約瑟之手，雖說科學無國界，但還是感覺稍有遺憾。

二、高中物理學史教育的意義

習總書記曾說：“歷史是最好的教科書。”那么對高中教學來說，將物理學史教育融入日常教學中主要有三方面的意義。

1.核心素養與學科本質的要求

2017年版的高中物理課程標準要求以學生發展為本，凸顯物理課程的育人功能，強調課程的實踐性與應用性[1]。這其實與中國古代科學知識的傳統特點相符，注重技術和實用[2]。新的課程標準要求我們發展學生的核心素養，讓學生能正確認識科學的本質;使學生具有學習和研究物理的好奇心與求知欲，能主動與他人合作，尊重他人，能基于證據和邏輯發表自己的見解，實事求是，不迷信權威;引導學生關心國內外科技發展的現狀與趨勢，了解物理研究和物理成果的應用應遵循的道德規范，認識科學、技術、社會、環境的關系，具有保護環境、節約資源、促進可持續發展的責任感[3]。

費曼曾說過：“科學是一種方法，它教導人們，一些事物是怎樣被了解的，什么事情是已知的，現在了解到什么程度（因為沒有事情是絕對已知的），如何對待疑問和不確定性，證據服從什么法則，如何去思考事物，作出判斷，如何區別真偽和表面現象 ?！盵4]在大學的物理學史教材的緒論中，楊振寧先生和錢三強先生對物理學史在教學中的重要性做了很高的評價。從他們的評價中我們可以看出學習物理學史有助于學生了解科學是怎樣來的，增強物理學習的整體性，了解發展的曲折性，這樣才能正確認識科學的本質，學習科學精神。這樣不僅有利于學生當前的學習，也有利于學生的終身學習。在語文新課改的背景下，加大了對古文的考查，當我們在物理課堂中滲透那些蘊含物理知識的詩詞時，相信學生能耳目一新，對于其科學人文素養的提高也是大有裨益的。

2.有利于培養學生的學習興趣

高考3+3政策的試行已經過去了幾年，從結果來看，物理學科的選取率不盡如人意，當中折射出來的問題，除了學科本身的難度之外，學生對物理學習缺少興趣也是很重要的一方面，高中物理相對于初中物理來說比較枯燥無味，而在高中物理教學中滲透適當的物理學史教育，無疑可以極大地提高學生的學習興趣，并且可讓學生在潛移默化中受到大師的熏陶。這樣的教學，不僅有利于學生對相關概念規律的深入理解，也能激發學生課后自主查找相關資料的興趣，進而拓寬學生的視野。

3.有利于愛國精神的培養

“科學無國界，但科學家有祖國?！蔽覀兂姓J，近幾個世紀我們的物理學研究確實落后于世界。我們能數出的物理學家，中國人確實很少，從諾貝爾物理學獎的獲獎情況來看也是這樣。但是我們在物理教學中不應過分地數典忘祖，應適當介紹中國古代科學技術，這樣有助于學生的德育教育，落實立德樹人的教育方針，增強學生的民族自豪感與文化自信，同時與現實對比能讓學生有心為未來中國的發展貢獻自己的一分力量。

三、高中物理學史的教學策略探究

那么，如何在實際教學中開展物理學史教育呢？筆者從課前準備、課堂實施、課后延伸與總結三個環節來談談自己的看法。

1.課前準備

作為教師，想給學生一碗水，自身應當有一桶水。教師自己對中外物理學史要有所了解，對重要部分應當能像講故事一樣將物理學史融入日常教學之中。這就要求教師在平時多積累，多鉆研，對一些重要的內容要深入研究。高中生學習時間緊，任務重，課堂上的時間和課后的時間畢竟是有限的，這就要求教師在上課前對歷史素材進行適當的篩選，取其精華，去其糟粕。

2.課堂實施

比如，在必修1的教材中對牛頓第一定律的引入是從亞里士多德的研究開始的。對于亞里士多德，教材只寫了他的錯誤觀點影響了2000多年，在與中學教師的交流中發現，大多數教師在此還是做得很棒的，基本上都簡單提及了因為當時的歷史局限，導致了錯誤，并且贊揚了亞里士多德的功績，肯定了他的歷史地位，但筆者認為這里是有挖掘價值的，正是因為當時沒有運用系統的實驗方法及嚴密的邏輯推理，而是簡單地憑直覺來推斷事物，所以導致了錯誤，并且誠如亞里士多德這樣的巨人，也犯了小錯誤，提醒我們在學習過程中要有質疑精神，在學習物理的過程中注意保持嚴謹的科學態度，并運用恰當的物理研究方法。在講完概念后，筆者認為可以通過中國古代物理學史的內容來讓學生加深印象。比如《考工記·辀人》中的“勸登馬力，馬力既竭，辀尤能一取焉”。在關于慣性與質量的關系上，中國的古代學者早就認識到了這一點。王充的《論衡·狀留篇》中的“是故湍瀨之流，沙石轉而大石不移。何者？大石重而沙石輕也。”“是故金鐵在地，飆風不能動，毛芥在其間飛揚千里?！薄笆枪受囆杏陉?，船行于溝，其滿而重者行遲，空而輕者行疾……”[5]這些其實都是關于物理原理的表述，只是由于當時缺乏統一的科學語言表述及系統的理論，因此才沒有往更深一步的發展。

3.課后延伸與總結

在慣性的研究上，其實伊壁鳩魯、約翰·菲勞波諾斯、托里拆利、笛卡兒等都有所貢獻，他們的具體研究與貢獻，教師可在學生學完牛頓第一定律之后讓學生根據自己的興趣，課后自主找尋資料，然后自由談論。授人以魚不如授人以漁，讓學生自己尋找完整答案，可激發學生的自主探究興趣。在下次課前或者可以提出由牛頓第一定律的發展可以看出：科學的發展從來都不是一帆風順的，而是許許多多人一代一代努力的成果。牛頓第一定律由牛頓完成了總結并沿用至今。就像牛頓說的，他是站在巨人的肩膀上。我們現在學習物理學何嘗不是站在那么多巨人的肩膀上。

四、結束語

由于核心素養的要求以及時下面臨的物理教學現狀，筆者作為一名物理專業的研究生，希望通過自己的思考來為目前的高中物理教學出一份力，將中外物理學史教育融入高中物理教學，以利于學生的全面發展。同時自己也將終身學習作為座右銘牢記于心。由于并未開始真正的從教生涯，以上所述所談內容也僅是理論上的探討，具體實施過程中還要結合學時要求及時下熱點話題等進行設計。

[? ?參? ?考? ?文? ?獻? ?]

[1]? 廖伯琴.以學生發展為本改進普通高中物理課程：《普通高中物理課程標準（2017年版）》解讀[J].人民教育，2018（10）：43-46.

[2]? 李靜.璀璨的科技之光：中國古代物理學[J].承德大學，1996（4）：40-42.

[3]? 趙凱華，羅蔚茵.新概念物理教程：力學[M].北京：高等教育出版社，1995.

[4]? 戴念祖.中國科學技術史·物理學卷[M].北京：科學出版社，2001.

（責任編輯 易志毅）