探析中國物理學史料在初中物理教學中的應用

劉通 羅茜

摘 要：物理學史能幫助學生深入理解物理基本概念和基本規律，培養學生的科學探究精神.而中國物理學史作為中華傳統文化的一部分，將其應用到國內的初中物理課堂中開展教學，以史料的形式在初中物理教學中進行呈現，更能發揮增強學生的文化自信、充分發揮其重要的德育價值的作用，具有重大的教學價值.希望學生能在中華民族自身優秀的文化氛圍中學習和發展物理.

關鍵詞：中國物理學史料，中華傳統文化，初中物理教學

文章編號：1008-4134（2020）08-0061 ? ?中圖分類號：G633.7 ? ?文獻標識碼：B

1 引言

在物理課堂中應用物理學史，可以避免課堂內容完全由零碎、散亂的生活現象組成，幫助學生深入理解物理概念和規律，在教學實施過程中頗具成效，越來越受到教育工作者的關注[1].但引起教師關注的往往都是西方的物理學史，如講解牛頓第一定律時，對亞里士多德和伽利略的觀點和實驗進行介紹，講解浮力的知識時，引用“阿基米德辨真金”的故事，中國物理學史則僅作為補充內容或課后習題出現在學生的視野中.顯然，在初中物理教學中，西方物理學史的占比和受重視程度遠遠高于中國物理學史.

近代科學起于歐洲，西方物理學在近現代發展迅速且高度繁榮，諸多物理理論都是在西方建立的，因此西方物理學史的片段在教學中是經典且必不可少的.但若長期在教學中只提及西方物理學史，那么學生會對本國的物理學發展一無所知.由此產生最嚴重的后果是，學生可能會認為中國古代物理十分落后，甚至產生“中國古代無物理”的認識.實際上，中國古代物理學的發展水平極度輝煌，甚至遠遠高于西方.從時間上來看，伽利略的實驗探究法被認為是近代物理學的開端，而伽利略（1564-1642年）所處的時代所對應的中國朝代是明末清初時期.在此之前，中國的各項科技發明已經取得了十分卓越的成果，其中不乏對物理規律的概述以及巧妙運用各類物理學知識的發明，許多經典著作中也有各種物理現象的論述和探討.

因此本文認為，將中國物理學史以史料的形式帶入課堂，用中國古人的智慧帶領學生進行物理探究具有堅實的物理學知識基礎.并且，中國的文化歷史還具有十分重要的品德修養教育功能，有利于培養學生文化自信，促進學生發展為德智體美勞全面發展的社會主義接班人.

2 在初中物理教學中應用中國物理學史料的教學價值

2.1 形成物理觀念，強化科學思維

物理學史的研究對象是物理學所有知識、理論的形成、產生和發展的過程，對這一過程進行深入探討，可以發現物理學發展進程中人類對自然的改觀以及思維方式的轉變.初中的學生還處在對物理學進行初步認識的階段，該階段是學生形成物理觀念的關鍵時期.帶領初中生重溫古人物理觀念發展歷程，利用古代對自然現象的解釋開展教學，能幫助其樹立牢固的物理觀念[2]，對物質的屬性和本質特征產生更加深入的理解.

2.2 激發探究興趣，產生物理認同

充分利用學生已掌握的國學知識，將中國物理學史料作為問題的探究背景應用到教學之中，從學生熟悉的中國歷史和文化出發，更能加深學生對物理學的認同感[3].中國歷史背景問題對中華民族而言往往具有很強的吸引力，能讓學生產生強烈的代入感，從而更有探索欲.

2.3 發揮德育作用，樹立文化自信

中國物理學史是物理知識教學與德育工作的橋梁，具有重要的德育價值[4].物理學的發展歷程，包含了嚴謹認真、實事求是的科學精神，對培養學生的科學態度與責任有極大的幫助，更重要的是，中國人注重加強自身品行的修養，在自然現象的描述或解釋中也會將為人處事的道理滲透其中.教師在此基礎上加以引導，便可極大地發揮物理學的德育功能，在傳授知識的同時對學生進行品德教育.

從中國科技典籍或文學作品中尋找課堂切入點，幫助初中學生樹立文化自信.中國古代雖然沒有將物理知識歸納為定律，但從諸多著作中可以發現古人對物理概念、規律的歸納已經接近于現代水平[5]，并有許多相應的發明創造.中國輝煌的物理學史從本質上來說是中華民族勞動人民智慧的結晶，帶領學生對古代物理學史料進行學習，更能幫助學生認識到中華文化的博大精深，增強民族自信.同時，文學作品中的物理現象將人文學科與科學學科相聯系，可以引領學生從不同的角度對我們的文化進行解讀，從而也能在潛移默化中增強他們的愛國主義情懷和文化自信.

作為初中物理教師，應該學會充分、合理地利用中國物理發展史.如此，教師不必在學生已經習得物理知識后再引導學生思考物理與其它科目之間的聯系，而是在最開始學習時就在學生已有的知識概念的基礎上進行引導，幫助他們構建更加合理的知識結構，將文化基礎維度上的科學知識與人文底蘊兩方面的內容相融合，促進培養學生的核心素養[6].

3 在初中物理教學中應用中國物理學史料的可行性及局限性

3.1 在初中物理教學中應用中國物理學史料的可行性

中華文化包羅萬象，中國物理學史作為中國科技史的重要部分，實際上也是中華傳統文化中濃墨重彩的一筆.在浩瀚的中華典籍中，不乏對古代科技成果有著詳細記錄的作品，如《墨經》《考工記》《論衡》《夢溪筆談》等.這些典籍透露出了中國古人在物理學上富有智慧的認知、總結和應用.

3.1.1 對物理現象的記錄及總結

中國古代對物理現象的記錄及對其本質的探尋同樣十分詳細、準確.如宋代沈括對雷電現象的記載：一間屋子經雷擊后房屋仍是原樣，只有墻壁和窗紙變黑了.其實這里描述的現象與現代的避雷裝置原理一致，是室內一個放著銀制器物和寶刀的木架起到了“避雷”的作用.《考工記》中記錄鐘體的制作時，寫到“薄厚之所振動，清濁之所由出”，這表明古人已經認識到聲音產生的本質是振動，并且正確掌握了振動的頻率與聲音音調高低的關系[6]（但古代并沒有“頻率”的概念）.

3.1.2 對物理原理的實踐應用

中國古代對物理知識進行運用的實例更是數不勝數.古人制作的笛子、塤、琵琶、編鐘等樂器是對聲學知識的展現，車輪、地動儀、亭臺樓閣等的設計、制作富含了力學知識，陶瓷、銅器的燒制過程、對冰水的貯藏則是對熱學知識的運用，等等.

由此可見，中國古代物理學發展燦爛輝煌，擁有足夠豐富的史料用以開展教學.但初中學生畢竟是初識物理，教師必須對典籍內容進行篩選，必須考慮此年齡階段學生的認知發展特點，選取的內容需集趣味性、簡易性、科學性于一體.

3.2 在初中物理教學中應用中國物理學史料的局限性

中國古代物理學知識雖然豐富，但是相關記載十分零散，不成系統.另外，物理學的早期發展與哲學緊密相關，因此要尋找中國古代物理學的發展，除了需要翻閱科技著作外，還應該從各類文學作品中發現蛛絲馬跡.從教學角度來看，文學作品相較于科技著作，對學生而言更熟悉、更具有吸引力，在教學實施過程中具有很大的優勢.因此教師需要對相關知識的記載進行整理和合理選擇.

另一方面，中國古代的工匠式思維[7]對物理學在中國的發展具有很大的阻礙性.物理學是一門基于實驗探究的自然科學，但工匠式思維使古代中國人很少使用數學對物理學現象進行描述，反而更偏重于經驗的總結和應用.因此在教學中，可以在中國傳統器物中尋找教學素材，輔之以現代的數學知識、物理實驗開展探究.如此，既能保留中國物理學史中優秀的內容，又能彌補中國物理學發展中的不足，引領學生更好地在自己的文化中對物理學進行學習和發展.

4 在初中物理教學中應用中國物理學史料的教學素材

以下從科技制作、情境故事、詩詞文學三個方面著重對中國物理學史料中可用于初中物理教學的素材進行例舉.

4.1 科技制作

將中國古代的科技成品簡易化，作為教學用具呈現在學生面前，再從教具出發講解其中蘊含的物理知識.時間允許的話甚至可以讓學生自己動手操作，更利于學生學會運用物理知識，提高動手操作能力，發揮物理課堂的勞育價值.將中國物理學史料中的科技制作應用于初中物理課堂的具體素材可參見表1.

4.2 情景故事

利用中國古代故事提供物理教學的情景，帶領學生在真實的問題中進行思考，而不是單純的物理知識講授.中國古代的情景往往具有很強的親和力，能吸引學生的注意力，同時也能幫助學生真切地認識到物理來自生活，是人類對自然現象的認識和思考，這樣的探索從古至今從未停歇.將中國物理學史料中的情景故事應用于初中物理課堂的具體素材可參見表2.

4.3 詩詞文學

從詩詞中發現物理現象，一方面使物理知識生活化，另一方面也能使物理藝術化.將中國物理學史料中的詩詞文學作品應用于初中物理課堂的具體素材可參見表3.

5 結語

中國古代物理學的發展曾遙遙領先于世界，是中華民族輝煌的文化成就之一，但因封建社會不重視自然科學的發展，固守工匠經驗思維，理論成果不成系統，使得近代物理學發展遲滯于西方.本文希望通過將中國古代物理學史應用于初中教學，讓學生更加了解中華文化人文與科學兩方面的豐富內涵，在自己的民族文化氛圍中學習物理.尊重西方文化先進之處的同時，也將中華傳統文化中的優秀成果傳承、發展下去.本文僅對古代物理學史料中可用于初中物理教學的部分內容進行列舉，具體的教學方式需要教師結合實際情況進行選擇和設計.

參考文獻：

[1]姜芳.淺談物理學史在初中物理教學中的應用[J].中國校外教育，2018（05）：130-131.

[2]肖娟.物理教學中如何運用物理學史料[J].科技信息（科學教研），2008（19）：611.

[3]范永梅.將中華優秀傳統文化融入高中物理教學的思考[J].新課程研究（上旬刊），2014（11）：68-72.

[4]萬立榮.淺析中華傳統文化在中學物理教學中的育德價值[J].物理通報，2018（04）：25-27.

[5]熊萬杰，徐初東，宋全勝.傳統文化在物理教學中的應用[J].物理通報，2018（06）：112-117.

[6]王東雪.核心素養下物理學史與物理教學的融合[D].哈爾濱：哈爾濱師范大學，2019.

[7]戴念祖，劉樹勇.中國物理學史古代卷[M].南寧：廣西教育出版社， 2006.

（收稿日期：2019-12-17）