新課程理念下物理學史教育作用探究

李敏

摘要：“注重體現物理學科本質，培養學生的物理學科核心素養”是新課程理念的核心內容，物理學科核心素養包括物理觀念、科學思維、科學探究、科學態度與責任四個維度，物理學史教育在培養高中生的物理學科核心素養方面，有其獨特的作用。接下來，筆者將對此進行探究。

關鍵詞：新課程理念? 高中物理? 核心素養? 物理學史

《普通高中物理課程標準（2017年版）》指出，高中物理課程是普通高中自然科學領域的一門基礎課程，旨在落實立德樹人的根本任務，進一步提升學生的物理學科核心素養，為學生的終身發展奠定基礎，促進人類科學事業的傳承與社會的發展。物理學史是研究人類對自然界各種物理現象的認識史，它的基本任務就是描述物理概念、定律、理論和研究方法，揭示物理學觀念、方法和內容的發展規律等。它不僅記錄了物理學理論形成的歷史進程，而且揭示了科學思維與研究方法，同時展示了物理學家在探求真理過程中的不畏艱險、獻身科學的高尚品格。筆者認為，物理學史教育在培養高中生的物理學科核心素養方面，有其獨特的作用。

一、 形成全面、系統的物理觀念

“物理觀念”是從物理學視角形成的關于物質、運動與相互作用、能量等的基本認識，是物理概念和物理規律等在頭腦中的提煉與升華，是從物理學視角解釋自然現象和解決實際問題的基礎。任何一個物理概念或物理規律，都不是憑空產生的，它們的產生都是社會發展到一定階段后，因生活與生產的實際需要而產生的，都有其特定的歷史基礎。因為篇幅的限制，高中物理教材往往在這方面言之甚少，這導致各個概念與規律之間經常處于一種割裂的狀態，無法形成一個既有區別又有聯系的整體。在物理教學中有意識地融入物理學史教育，有助于學生形成全面、系統的物理觀念。

例如，在教學“動能與動量”時，由于受篇幅的限制，教材沒有介紹相關的歷史知識，學生盡管會用動能與動量的相關知識解題，但對為什么要用這兩個不同的量來度量運動仍舊不解，更不能真正掌握這兩個物理量的聯系與區別。教師可以在課堂教學中補充物理學史的相關內容，給學生講述歷史上對動量與動能到底哪個能度量運動的爭辯內容，介紹笛卡爾學派的動量觀念與萊布尼茨學派的動能觀念的思想碰撞，讓學生知道達朗貝爾與恩格斯等人對這一問題的貢獻，從而讓學生理解動量與動能在研究對象和物理本質上的異同。

二、培養學生的科學思維

“科學思維”是從物理視角對客觀事物的本質屬性、內在規律及相互關系進行認知的方式，是基于經驗事實建構物理模型的抽象概括過程，是分析綜合、推理論證等方法在科學領域的具體運用。學生將要面對的是未來的世界，只有讓學生在學習物理知識的同時掌握科學思維方法，才能讓學生緊跟時代的步伐。然而，高中物理教材在涉及科學思維方面，大多采用“留白”的方式，沒有過多地總結科學思維方法，假如教師也不注重培養學生的科學思維方法，必將導致學生把精力放在掌握知識并用于解題方面，難以形成科學思維。

例如，現代物理理論基石之一——相對論的發現，對現代物理發展與人類思維發展都產生了巨大影響。物理教材中“經典力學的局限性”一課，僅簡單地介紹了相對論與牛頓經典力學的一些不同。但對于愛因斯坦是如何發現相對論的，他是如何在對經典質疑與批判的基礎上提出創造性見解的，在相對論的發現與完善過程中，他運用了哪些科學思維方法等，教材均沒有介紹。筆者認為，愛因斯坦發現相對論、完善相對論的過程，體現了人類科學思維的精髓。教師在授課時如果能有意識地進行物理學史教育，就能把科學思維方法顯性化，從而有效培養學生的科學思維。

三、發展學生的科學探究能力

“科學探究”是指基于觀察和實驗提出物理問題、形成猜想和假設、設計實驗與制定方案、獲取和處理信息、基于證據得出結論并做出解釋，以及對科學探究過程和結果進行交流、評估、反思的能力。發展學生的科學探究能力，關鍵要優化課堂教學設計，設計合理的科學探究活動，讓學生在課堂上經歷科學探究過程，在活動中發展相應的能力。物理學史研究的正好是物理規律的發現過程，教師在設計科學探究活動時，應該發揮主觀能動性，從物理學史中汲取設計靈感，力爭在課堂教學過程中，讓學生重新經歷物理規律的發現過程。

例如，電磁感應現象的發現是具有劃時代意義的，它打破了電與磁長期分立的現象，揭示了電與磁的本質聯系，找到了機械能與電能之間的轉化方法。對于這一知識點，教材只是先簡單地敘述了法拉第探究“磁生電”的幾個時間節點，然后敘述法拉第在一次成功發現“磁生電”后，又設計了幾十個實驗繼續探究“磁生電”的條件，最后敘述法拉第把“磁生電”現象稱為電磁感應，至于法拉第為什么在前十年的探究中沒有發現“磁生電”現象，第一次發現“磁生電”現象后又設計了哪些具體的實驗進行探究，教材并沒有涉及。教師不妨從物理學史中借鑒素材進行教學，把法拉第當年經歷的科學探究實驗放到課堂上，讓學生也經歷一次，以此培養學生的科學探究能力。

四、 培養學生的科學態度與責任感

科學態度與責任感是指在認識科學本質，認識科學與技術、社會、環境關系的基礎上，逐漸形成嚴謹認真、實事求是和持之以恒的科學態度，以及遵守道德規范、保護環境并推動可持續發展的責任感。科學態度與責任感，不能僅停留在口頭上，而要在實踐反思中生成。

高中物理教材偏重于物理規律的理性推導，內容主要集中在物理概念的描述與物理規律的推導過程中，對物理學家克服萬難、幾十年如一日孜孜不倦追求真理的精神，對物理學家以推動社會發展與人類進步為己任的強大責任感，幾乎很少敘述。這種編寫方式，一方面很容易讓學生覺得物理規律的發現是某個物理學家“偶然”“幸運”所得，另一方面即使教材介紹了物理學家的動人事跡，學生也很難感同身受、真正體會。在教學時，教師既可以根據物理學史有意識地補充能反映物理學家科學態度與責任感的相關事跡，也可以根據物理學史的相關記錄，設計出簡化版的物理探究活動，讓學生在探究中獲得體會，只有這樣，才能有效地培養學生的科學態度與責任感。◆（作者單位：江西省南昌市第二中學）