淺談物理學史在中學物理教學中的應用

詹永通 羅鳳麗

摘 要：文章闡述了在物理教學中融入物理學史，可以激發學生興趣，培養學生的科學態度，在此基礎上提供教學案例以及需要注意的問題。

關鍵詞：物理學史;物理教學;中學

中圖分類號：G633.7文獻標識碼：A?文章編號：2095-624X（2020）27-0083-02

一、物理學史與教學目標

近幾年來，各國教育都聚焦在人的核心素養上，我國新一輪教育是在三維教學目標的基礎上提出核心素養。物理學科的核心素養共有四個維度：物理觀念和應用、科學思維和創新、科學探究和交流、科學態度與責任。從三維目標到核心素養都強調了學生態度和情感，但是就目前來看，我國的教育還受到凱洛夫教育的影響[1]，教學中依然存在“重知識、輕學生情感”的現象。究其原因是情感態度屬于內隱的且難于測量的，而知識技能是一定程度上可以量化考查的，并且一直以來人們更關注人做事的能力，這就導致教育評價中過于重視“知識與技能”“過程與方法”，忽略了“情感態度與價值觀”“科學態度與責任”的培養，這就導致了教育的狹隘性和封閉性，漸漸地與最初的“促進全面發展”背道而馳。

物理學史研究人類對自然界各種物理現象的認識史，它研究的是物理學發生和發展的基本規律、物理學概念和思想的發展和變革[2]。物理學曲折的發展過程中凝結了人類的智慧，科學家建立每一個概念或發現某一個定律的背后都會有一些令人觸動的故事。這些故事或經歷，可以幫助學生認識到物理概念和規律的發展過程，了解科學家采用的方法。物理學史中，科學家們所表現出的求真、奉獻等科學精神和態度，也是培養學生情感態度的素材。有文獻表明[3]：大多數學生（77.78%）表示對物理學歷史、物理學家故事很感興趣、很喜歡，但只有少部分學生（36.73%）對物理學史有大致的了解。青少年階段的學生一般注意力能維持15分鐘左右，若教師在課堂上適當講與概念規律有關的物理學史，可以活躍課堂氣氛，讓學生的注意力“張弛有度”。當然，“教無定法”，在教學中滲透物理學史并非能夠完全解決目前教育的弊端，但若教師善于挖掘物理學史，巧用物理學史，則可以幫助教師更好地實現培養學生“情感態度與價值觀”的教學目標。

二、物理學史在教學中的應用案例

心理學家加涅認為，態度是通過學習而形成的影響個體行為選擇的內部狀態。態度是由認知因素、情感因素和行為傾向因素組成的。布魯姆認為價值觀內化（態度變化發展水平）從低到高依次是：①接受，如學生愿意聽教師講雷鋒精神;②反應，如學生愿意參加學雷鋒活動;③評價，即行動后獲得滿足感，如學生刻苦學習新的寫作類型;④組織，通過組織各種不同價值標準間的相互聯系，克服其間的矛盾與沖突;⑤性格化，價值內化到“性格化”水平，價值標準成為個人性格的一部分，即這種穩定的價值觀的態度可稱為個體的價值觀（皮連生，2010）。由此可見，態度不是一朝一夕可以養成的，是需要個體經過長期的學習和努力養成的，這也就是“情感態度與價值觀”目標難以實現的重要原因。實際上，通過學習，大部分個體最高只能達到“組織”水平，只有少數人的態度能發展到“性格化”水平，能達到某種價值觀性格化水平，比如，居里夫人的奉獻精神、愛迪生的求真精神等。

對于態度學習的方式，美國心理學家班杜拉提出了親歷學習和觀察學習兩種方式。班杜拉曾說過，很多的社會學習都是通過觀察他人的實際表現及其帶來的相應后果而獲得的。這也是為什么電視上常常播放“感動中國”“優秀人物事跡”等節目。因此教師可以利用物理學史讓學生進行觀察學習，通過觀察科學家經過努力得到成功，或成功之后依然淡泊名利繼續為科學獻身等，培養學生的態度。教師可根據不同的教學目的來使用物理學史，以下提供三個不同教學目的的案例。

案例一：體會物理學家的艱辛和偉大

人教版高中物理選修3-5第19章第1節在天然放射性現象中提到了居里夫人，在課后“科學足跡”中，只是簡單提到了居里夫婦合作發現了鐳元素。眾所周知，居里夫人是一位偉大的科學家、物理學家，其一生都在為人類、為科學無私奉獻。因居里夫人的貢獻及其優秀品質較多，教師可以讓學生課后查找更多居里夫人的事跡（或提供素材[4]），并寫一篇500字左右的感想。通過閱讀居里夫人的事跡后寫讀后感，學生可以通過替代學習得到替代強化，教師可以讓學生經歷接受、反應、評價提高學習水平。

案例二：培養民族自信心

現在我們所說的物理學，是指在西方哲學基礎上發展起來的自然學科，物理學中的概念、規律都是西方科學。殊不知，我國古代文獻記載了許多古人對自然界規律的應用，但教材上較少列舉出，在教學中，教師也極少跟學生講，因此，教師有責任將我國這些優秀傳統文化傳播給下一代，讓學生認識到我國古人的智慧，從而激發學生的愛國熱情，增強民族自信心。例如，在講到物質結構時，教師可引用公孫龍經典的分割思想名言“一尺之棰，日取其半，萬世不竭”;在電荷章節中，可以給學生講我國古人對電磁的絕妙利用——“雷火煉殿”;在聲音的傳播章節中，可以給學生講《論衡·變虛篇》中對聲音的傳播的描述：“魚長一尺，動于水中，振旁側之水，不過數尺，大若不過與人同，所振蕩者不過百步，而一里之外淡然澄靜，離之遠也。今人操行變氣，遠近宜與魚等，氣應而變，宜與水均”;在聲音的共振中，向學生介紹“魚洗”，可以給學生提供《異苑》中記載古人對共振的認識：“晉中朝有人蓄銅澡盤，晨夕恒鳴如人叩。乃問張華。華曰：‘此盤與洛鐘宮商相應。宮中朝暮撞鐘，故聲相應耳。可錯令輕則韻乖，鳴自止也。如其言，后不復鳴”;在聲學的教學中，教師可以向學生介紹我國的古代四大聲學建筑：北京天壇回音壁、潼南石琴、永濟鶯鶯塔、三門峽蛤蟆塔。

案例三：培養學生的質疑精神和求真精神

前文中講到過我國教育的一些弊端，現行教育缺乏對學生的質疑精神和求真精神的培養，這不禁讓人想起著名的李約瑟之問：“盡管中國古代對人類科技發展做出了很多重要貢獻，但為什么科學和工業革命沒有在近代的中國發生？”反觀我們的文化，其實對我們的思維有一定的限制。比如，明末清初劉獻廷《廣陽雜記》中記載：“磁石吸鐵，隔礙潛通。或問余曰‘磁石吸鐵，何物可以隔之。猶子阿孺曰‘惟鐵可以隔耳，其人去復來曰‘試之果然。余曰‘此何必試，自然之理也。所見一書曰‘蒜可以避磁石之吸鐵，尚未之試。”由此可見，中國人的思維普遍缺乏一種質疑和求真精神，對一些書上或前人說過的信息，不加思考便接受，即使有疑問，不過‘試之果然，不會進一步地追問和研究，也就是李約瑟所說的“它誘使那些對自然界感興趣的人停留在根本不成為解釋的解釋上”。因此，教師在教學中應當敢于向學生說出我們文化對思維的局限作用，因為只有先認識之，才能做到改變之。