淺析物理學史在教學中的運用

鐵 香

青銅峽市高級中學，寧夏 青銅峽 751600

新一輪課程改革大潮已經到來，各個省份也相繼進入新課改。十多年來，我們習慣了現有的高考模式，也有了一套完整的、成熟的應試策略。但是，面對改革的新形勢，面對未來高考的未知性，我們不得不反思教師如何教？學生如何學？在未來的高考中，到底掌握什么最重要呢？在這樣的大背景之下，物理學史在高中物理教育中變的尤為重要。探究物理學史的過程，亦是學習前人在科學探究中的創新思維，也是從中歸納學習物理的基本方法、提高學生的科學素養、滲透學生的情感、態度及價值觀。我結合自己的實際教學，總結如下：

一、物理學史引導物理教學，培養學生科學素養

（一）緊扣教材，從物理史走向理論學習

有效應用教材中的“科學足跡”、“科學漫步”，給學生自主閱讀的時間。學生先從物理史入手，從而一步步走向新課的學習當中。例如：《新課標人教版必修二第六章 第5 節 宇宙航行》課后的“科學漫步—黑洞”，可以讓學生了解宇宙的浩瀚及其結構，激發學生的探索欲。而課本“STS—航天事業改變著人類的生活”，又可以告訴學生，看似觸不可及的宇宙卻為我們的生活提供了諸多的便利，與我們的生活息息相關，學生難免會問“怎么做到的呢？”，培養學生探索真理的科學素養。本部分的有效應用，可以直接引出本節課問題。圖（1）為課本開篇引入牛頓的設想圖，提出古人對地球的方法的探討。此處，教師可以拓展一部分中國探索太空的發展史。這樣，深挖課本資料，既節省時間又可以化繁為簡的滲透到本課時的教學內容中，引導學生結合牛頓的設想，推導第一宇宙速度，進入理論學習階段。

圖（1）

圖（2）

圖（2）、圖（3）、圖（4）分別為世界和中國航天發展史，從理論學習再次回歸到物理學史的學習中，讓學生了解理論在實踐中的應用。

（二）拓展物理史，開闊學生視野，滲透物理精神

在物理教學中，教會學生物理知識只是教學中的一部分。作為教師，在教會學生知識的同時，引導學生去感悟科學探索的艱辛以及敢于質疑、敢于創新的精神，也尤為重要。而優化物理學史的應用，用真實存在的歷史去啟迪學生，以實際教學片段為例，如下表1 所示。

表1

以上的理論背景，教材中并沒有，我們不必拘泥于教材，更不必怕耽誤時間，大膽的拓展，讓物理知識“活”起來，賦予理論“靈魂”。學生在學習理論的同時，了解它背后的故事，學習科學家為了真理勇于獻身、不怕艱辛、百折不屈的精神；學習他們敢于質疑早已扎根世俗之中的觀點；學習他們可以打破常規、打破“先入為主”的思維模式，掙脫傳統理念的束縛，實事求是的追究真理的態度。不僅如此，學生還可以將其應用到寫作中，達到學科的綜合性發展，并且端正學習態度，以科學的思維去學習去做事。這對學生的世界觀和人生觀的培養有著重要意義。

圖（3）

二、深化物理學史，滲透科學研究方法，培養學生的科學邏輯思維

深挖物理學史中科學家的探究方法，形成一套科學的思維體系，有助于引導學生用發展的眼光去思考問題，在問題中大膽的去猜想、去假設，從不同角度去看待問題，嘗試各種可用的方法，在實踐中出真知。

（一）開啟逆向思維教學方法

探究物理學史，就是探究科學方法史。而逆向思維，不僅從傳統思維中脫穎而出，而且還是創造力中的活躍分子，為處于迷茫中的科學帶來新的希望，使得科學達到質的飛躍。對學生而言，逆向思維更是一種較好的思維方式。在歷史的長河中，每一個理論的形成，都滲透著科學家嚴謹的邏輯思維方法，逆向思維的影子也在其中。例如：我們都知道物體有熱脹冷縮的效應，溫度升高體積增大，溫度降低，體積減小。那么換個思維，如果物體的體積變化了，是否說明物體所處的溫度變了呢？于是，伽利略發明了第一支溫度計；奧斯特發現“電可以生磁”；法拉第發現“電磁感應”現象。教學中可以通過法拉第的逆向思維—“既然電能生磁，那磁可不可以生電呢？”，引發思考，同時拓展本部分歷史背景—世界第一臺發電機的誕生，啟迪學生，要勇于發展自己的逆向思維。

（二）發展學生的想象力，用科學的眼光去探索問題

理想化模型的誕生，在科學的探究中起著越來越重要的角色。例如：質點的引入、點電荷、自由落體、光滑接觸面等等，教會學生區分主要和次要因素。以《新課標人教版必修一 第四章 第1 節 牛頓第一定律》教學內容為例：教材已經簡單介紹了伽利略研究力與運動的關系過程，但是并不詳細。教學中，可以將其拓展，搜集一些詳細資料比如視頻動畫之類，將伽利略的“理想斜面實驗”詳細的展現出來，如下圖（5）。

在伽利略之前，亞里士多德認為“力是維持物體運動的原因”，并且這一錯誤理論維持了近兩千年。然而，伽利略質疑了。他觀察生活，他撥開表象深究其本質，他一次次的去實驗，遇到阻礙，他假想沒有阻礙。在反復的實驗中，“力不是維持物體的運動”這一偉大理論誕生了。在教學中，為了讓學生更直觀、更清晰的體驗伽利略的實驗研究方法，教師可以自制以上實驗模型教具，將課本上的歷史真實的呈現給學生。并且，分小組實驗，模仿伽利略的研究方法及過程自行研究并討論分析。

圖（5）

三、秉承歷史，發展學生創新實驗及實際應用能力

物理，對于學生而言，本身就具有一定的難度。在大篇幅的理論面前，學生難免覺得枯燥，除了刷題就是刷題，這讓很多學生失去了學習物理的耐心與信心。面對這樣的現象，新穎而又形象的教具，可以提高學生的學習興趣及和課堂參與度，讓學生動起來，知識才能“活”起來。比如：平拋運動教學中，鼓勵學生自制模型演示拋體運動軌跡；教師引導其拓展為斜上拋運動，并組織課堂投球練習，讓學生從實踐中體會其知識的實用性；學習了功能關系等系統知識，開展物理課外活動：學生自制水火箭，自制小型的水力發電機，自制太陽能電燈等等。這些有趣的物理課外制作，應用了物理知識，學生的雙手，大腦的價值得到體現。讓“物理來源于生活”的理念得到發揚，提高了學生學習物理興趣。

四、繼往開來，趣味物理進課堂

物理課，可以讓學生饒有興趣，不斷探究，愛上物理；也可能會，因為難學，讓學生望而卻步。作為一名物理教師，更要打破傳統學科知識性教學模式，提高自身素養，擴大知識廣度，在夯實專業知識的基礎上還應具備系統全面的自然科學史知識，關注科學前沿的現狀及發展，豐富課堂內容。我們可以讓每堂課穿插一個物理學史。讓顯微鏡的發明、光速的測定、避雷針的由來、感應起電機等發明與發現和使用走入課，為我們的課增加背景。也可以用科學家的經典故事，教會學生“逆向思維”“猜想與假設”“理想化模型”等方法，讓學生學會思考。

“讀史可以明智”，從物理學的發展史學習科學方法論的發展史。“授人以魚不如授人以漁”，教學不僅教會學生“學”，更要教會學生“感”與“悟”。學習前人的精神，達到自身的創造性的發展，才是我們物理教學最終目的。