淺談物理學史教育在培養學生物理學科素養中的作用

安寧

摘要：本文以“電磁感應”的教學片段為例，淺談物理學史教育如何融入物理課堂，并分析它們在培養學生物理學科素養中的作用。

關鍵詞：物理學史;學科素養;作用

中圖分類號：G633.7文獻標識碼：A文章編號：1992-7711（2021）13-106

物理學科素養是物理學科育人價值的集中體現，是學生通過物理學科的學習而逐步形成的正確價值觀、必備科學思維和探究能力。

物理學史教育可以讓學生對物理學理論以及其演變過程有一個大概了解，也可以提供科學家探索科學發現的具體過程，讓同學們體會其中的幸福與艱辛。

一、物理學史教育可以讓學生理解科學思維

物理學史既可以介紹物理學家的成就，也可以介紹物理學家在遇到困難和問題時的具體做法，還可以介紹物理學家在面對民族大義或面對影響全人類福祉的情況時的選擇。通過這些真實、生動、有人情味的史實，拉近學生與物理學科的距離，提高學生理解和利用科學思維的意識。

在“電磁感應”教學中，首先引導學生從“電流的磁效應”即“電生磁”現象出發進行“逆向思維”，“電可以生磁，那磁能否生電呢？”法拉第受其影響，認為既然電能生磁，那么磁也能生電。奧斯特發現的“電流磁效應”現象公布之后，法拉第立即開始實驗，連續十年無數次失敗的實驗都沒有動搖他的想法，他堅信逆向思維這樣的思考方式是正確的，終于在1831年成功發現了“電磁感應”現象。

【教學片段示例】

師：同學們，老師這里有一個電風扇，大家都知道，通電后，電風扇會轉動。（通電演示）

我在它的電源部分接上發光二極管，轉動電風扇，二極管會怎樣？（實驗演示發現二極管發光了。）

師：使二極管發光的電流來自哪里？

師：電風扇的主要結構是電動機，前面我們已經學習了電動機的相關知識，它是將電能轉化為機械能，我們進行逆向思維，機械能能否轉化為電能呢？

師：奧斯特發現了“通電導線周圍有磁場”，讓我們也進行逆向思維，應該提一個怎樣的問題呢？

生：磁場能否生電？

學習物理學家面對問題時的思考以及解決方式，可以培養學生良好的思維探究習慣。

二、物理學史教育可以讓學生從整體視角觀察科學探究過程

物理學史教育讓學生知道物理學科知識體系的形成和發展過程，從中體會到科學研究的基本規范和方法，學生可以用更加整體的視角觀察整個科學探究的過程。

在“電磁感應”的教學中，介紹法拉第歷經10年的不懈探索發現了“磁生電”的條件和規律，不斷的改進實驗才最終發現了“電磁感應”現象。由此學生們領悟到科學發現不能一蹴而就，需要不斷發現問題——改進實驗——解決問題，才能讓實驗過程更合理，讓實驗結論更準確。

【教學片段示例】

師：我們這節課就來探究磁能否產生電的問題，請大家根據電生磁的實驗，思考我們需要哪些器材。

生：電生磁逆向思維，我們需要磁鐵、燈泡、導線、開關。

師：大家對這些器材的選擇有什么意見或者建議嗎？

生：燈泡換成電流表可以檢測到更微弱的電流。

生：將導線換為線圈增加電流強度。

師：思考的很周密，老師提供一種能測量微弱電流的靈敏電流計。

師：組裝完成實驗裝置并閉合開關，還沒有發現電流計指針偏轉，請大家進一步思考。

生：線圈靜止，沒有能量轉化。

師：線圈運動起來是不是就會產生電流了呢？對于如何運動有沒有要求呢？線圈可以上下、左右、斜著等運動方式，哪些運動方式能產生電流，哪些不能呢？請大家帶著這樣的問題進行接下來的實驗。

了解了科學家發現科學規律的過程，同學的實驗過程也能夠思路清晰、有條不紊地進行。

三、物理學史教育可以幫助學生形成正確的科學態度

科學探究發現的過程不可能一帆風順。在遇到困難甚至挫折時，堅韌的品質是必不可少的。物理學史教育在培養學生科學態度方面有著得天獨厚的優勢。“電磁感應”發現者法拉第的一生有著激勵人心的作用，他的一生是在逆境中頑強奮斗的一生。

【教學片段示例】

播放微課《法拉第》讓學生在影片中了解法拉第的一生。

師：法拉第的哪些事跡打動了你？

生：法拉第家境非常貧困，但仍然堅持學習。

生：為了獲得科學研究方法和規范的實驗技能，他甘愿成為戴維的“仆人”。

生：他總是竭盡所能回饋社會。他放棄了電動機和發電機的專利權;他熱愛和平拒絕制造武器;他成名后堅持舉辦少年科學講座和討論會。

通過對“電磁感應”發現過程和法拉第的介紹，鼓勵學生在個人力所能及的范圍內對社會的發展做貢獻，產生將科學服務于人類的意識。也讓學生意識到科學知識對社會發展的巨大作用，從而培養學生不懼艱苦環境，不懼學習中遇到的困難，為了目標堅持不懈努力的品質。

本論文是《初中物理教學中滲透物理學史的實踐研究》課題階段性成果。筆者通過實踐研究認識到物理學史教育在幫助學生認識科學、理解科學方面起到了重要作用，在培養學生科學思維、科學探究、科學態度的過程中也起到了重要作用。它提高了學生對現實問題的認識能力從而提高了物理學科素養。

（作者單位：山東省淄博市周村區第二中學，山東 淄博255300）