利用高中物理學史提升物理學科核心素養

摘要：物理學史因其蘊含豐富的科學思想、科學方法、科學精神和科學態度等內容，成為落實物理學科核心素養目標的重要手段和方法。

關鍵詞：物理學史;學科核心素養;物理觀念

1物理學史及其教學價值

物理學史即物理學科史，是科學史的一個分支，是人類對自然界各種物理現象的認識史，如物理學發生和發展的基本規律，物理學概念和思想發展和變革的過程等的研究[1]。本研究中的“物理學史”特指人教版高中必修1教材中涉及的物理學史相關內容。

物理學史具有“物理科學內容，歷史科學過程”的鮮明特色，其中蘊含著豐富的科學思想、科學方法、科學世界觀、科學精神和科學態度等內容，它對于學生了解物理知識的來龍去脈和學習物理學的研究方法，培養思維能力具有重要的作用[2]。通過學習物理學史，學生能使沿著科學家探索物理世界的道路，理解物理學的本質和物理學的研究方法，同時可以學習和體驗科學家獻身科學的精神，這對提高學生的科學素養是很有意義，理應受到一線教育工作者的重視。

2物理學科核心素養

物理學科核心素養包括四個方面：（1）物理觀念，即形成關于物質、運動和相互作用、能量等的基本認識，是解釋自然現象和解決實際問題的基礎。（2）科學思維，即從物理學視角對客觀事物的本質屬性、內在規律及相互關系的認識方式，它是分析綜合、推斷論證等方法在科學領域的具體應用。（3）科學探究，即提出問題、形成假說、設計實驗、得出結論并進行交流的能力。（4）科學態度與責任，即逐漸形成嚴謹認真、實事求是和持之以恒的科學態度，以及關注科技發展，利用所學物理知識保護環境等的責任感。

3利用高中物理學史提升物理學科核心素養

3.1借助物理學史促進學生物理觀念形成

高中階段需要培養和提升的“物理觀念”主要包括物質觀念、運動和相互作用觀念、能量觀念等[3]，這些是學生學習高中物理最基本的要求，也是物理學替他核心素養提升的基礎。所以，教學中需要特別注意物理觀念的培養。合理的利用教材中的物理學史內容，對學生物理觀念的形成和提升有顯著作用。例如在學習“四種基本相互作用”時，通過星球等物體之間的萬有引力，電荷之間的電磁相互作用，質子之間的強相互作用以及在放射現象中起作用的弱相互作用等的學習，學生可以形成“相互作用是普遍存在的”這一物理觀念。又如“牛頓第一定律的發現”通過介紹亞里士多德、伽利略、笛卡爾對物體運動原因的理解，以及牛頓在前人研究基礎上總結出慣性定律等物理學史，可以很好使得學生很好的認同“一切物質總是保持勻速直線運動狀態或靜止狀態，除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態”這一物理學基本運動觀念。

3.2利用物理學史提升學生科學思維素養

高中階段需要培養和提升的“科學思維”主要包括模型建構、科學推理、科學論證、質疑創新等。這些是學生處理物理學問題的基本能力，同時對于其他理科科目的學習也有很大的幫助。在日常教學中也是非常重要的內容和教學目標。有效的利用物理學史內容進行科學思維的培養是教學中不錯得選擇。例如在學習“伽利略對自由落體運動的研究”時，通過亞里士多德認為物體自由落體的速度由物體的重量決定，引出伽利略的質疑和比薩斜塔推理，這部分是提升學生質疑精神和培養科學推理的好素材。其次，伽利略提出“落體一定是一種最簡單的變速運動”假說，并用實驗驗證這一假說。這些對引導學生進行科學的推理、假說和以及創造性的設計實驗等有積極的助力作用。

3.3利用物理學史提升科學探究素養

高中階段需要培養和提升的“科學探究”主要包括提出問題、證據搜集、解釋、交流等。科學探究是學生創造力的體現和實現途徑，當今中小學教育重視學生創造力的培養，所以在教學中培養和提升學生的科學探究素養顯得尤為重要。利用物理學史素材可以很好的去培養和提升學生科學探究素養。例如物理學史內容“用動力學方法測質量”展示了1966年利用雙子號宇宙飛船推動火箭組事件。根據這一科學事件，可以引導學生提出可探究問題，如如何計算火箭質量等，并要求學生對提出問題進行科學的處理和解釋，其后可以在班級內部鼓勵學生進行交流。如此教材科學史內容不僅得到了合理和有效的利用，同時也極大的提升了學生科學探究素養。

3.4利用物理學史培養學生科學態度與責任

高中階段需要培養和提升的“科學態度與責任”主要包括科學本質、科學態度、社會責任等。科學態度與責任直接指向立德樹人的根本教育目標，是物理課程育人功能的直接體現。要求物理教學培養和提升學生實事求是、認真探索、持之以恒的科學態度，以及保護環境、關注人類科技發展、關注國家科技進展等責任。因此，在教學中有意識的利用物理學史去培養學生的科學態度與責任是非常有必要的。例如物理學史內容“物理學與人類文明”，介紹物理學研究對象，以及物理學在其他科學技術發展、社會進步、思維觀念發展中的影響，并指出物理學還有許多難題需要去探索。這一科學史極有助于學生了解當前物理學發展狀況，以及物理學與我們日常生活的聯系，同時也可以讓學生了解到目前物理學的一些瓶頸。教師在教學中，可以利用這部分內容可以引導學生樹立“為祖國科技發展貢獻力量”的國家情懷和學習熱情。

參考文獻：

[1]徐夏平.滲透物理學史，提高科學素養[J].教育界，2018（10）：47-48.

[2]楊學峰.物理學史教育在高中教學中的重要作用[J].新課程（中學），2018（12）：85.

[3]中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標準（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2018：4-5.

課題：本文為甘肅省教育科學“十三五”規劃2019年度課題“學科核心素養視角下高中物理學史的教學價值及教學策略研究”（課題批準號：GS[2019]GHB1919）階段性研究成果

作者簡介：馮愛麗（1986-），中學一級教師。