淺論物理學(xué)史在高中物理習(xí)題教學(xué)中的應(yīng)用

趙華志

（盤錦市遼東灣實(shí)驗(yàn)高級中學(xué) 遼寧 盤錦 124000）

高中物理課程知識量增大、理論性增強(qiáng)，展現(xiàn)出抽象、系統(tǒng)、綜合的特點(diǎn)，為教與學(xué)帶來一定挑戰(zhàn)，學(xué)練結(jié)合成為常用的教學(xué)模式。習(xí)題課作為夯實(shí)知識基礎(chǔ)、淬煉思維水平、提升應(yīng)用能力的重要載體，在高中物理教學(xué)中占據(jù)無可取代的地位。但是受制于應(yīng)試教育觀念，高中物理的習(xí)題教學(xué)深陷題海戰(zhàn)術(shù)泥潭，暴露出高費(fèi)低效的問題，教師教的艱難，學(xué)生學(xué)的辛苦。在素養(yǎng)立意背景下，高中物理習(xí)題教學(xué)加快模式轉(zhuǎn)型迫在眉睫。近年來針對物理學(xué)史的考核與日俱增，為高中物理習(xí)題教學(xué)帶來啟發(fā)，將物理學(xué)史和解題訓(xùn)練融為一體或?qū)⒊蔀榱?xí)題課改變現(xiàn)狀的突破口。

1.物理學(xué)史在高中物理習(xí)題教學(xué)中應(yīng)用的意義

1.1 順應(yīng)新課改的必然

隨著新課程、新高考改革的深入，高中物理不再單純的傳遞事實(shí)性知識，而是以培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)為目標(biāo)，滿足學(xué)生終身發(fā)展的需求。物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的形成與發(fā)展并非一蹴而就，而是在學(xué)習(xí)過程中不斷積累、內(nèi)化塑造起來的。面對全新的教育形勢與教學(xué)要求，高習(xí)題課作為高中物理的重要教學(xué)板塊，需要改變枯燥的知識灌輸與機(jī)械的題海訓(xùn)練，根據(jù)學(xué)科特點(diǎn)與學(xué)生需求打造智慧型課堂，實(shí)現(xiàn)教學(xué)的提質(zhì)增效。物理學(xué)史與習(xí)題教學(xué)有機(jī)融合是順應(yīng)新課改的有力嘗試，極具研究價(jià)值與實(shí)踐意義。具體而言，第一，物理學(xué)史本身就是高中物理教學(xué)的不可獲取的組成部分，近年來高考中頻繁出現(xiàn)關(guān)于物理學(xué)史的考核，可見物理學(xué)史與習(xí)題課程的融合是提升學(xué)生新高考適應(yīng)力的有效手段。與此同時(shí)，在物理學(xué)史的加持下，能夠促使學(xué)生了解知識的來龍去脈，理解物理知識體系的宏觀大邏輯，快速的理清實(shí)際問題與物理知識之間的關(guān)聯(lián)，找到解決問題的方法。第二，物理學(xué)史中蘊(yùn)含了豐富的科學(xué)探究案例，有機(jī)應(yīng)用于習(xí)題教學(xué)不僅大大提升了課堂的趣味性，讓學(xué)生感受到物理探索的樂趣，而且有助于擺脫“就題論題”的封閉學(xué)習(xí)思維，促使學(xué)生體會(huì)其中反映出的科學(xué)思維與思想方法，提升物理思維的靈活性與延展性。

1.2 提升解題能力的必然

高中物理習(xí)題教學(xué)是檢測學(xué)生學(xué)習(xí)效果的重要課程，其最終落腳點(diǎn)是加深學(xué)生對物理知識的理解層次，提升運(yùn)用物理知識解決實(shí)際問題的能力。物理學(xué)史與習(xí)題教學(xué)的有機(jī)融合對于提升學(xué)生解題能力具有積極意義。具體而言，第一，高中物理作為一門理性課程，提升學(xué)生解題能力的方法并不是掌握所謂的“套路”，而是理解物理思想方法、洞察本質(zhì)規(guī)律。物理學(xué)史則反應(yīng)了物理學(xué)家認(rèn)識物理現(xiàn)象、探究物理規(guī)律、發(fā)現(xiàn)物理本質(zhì)的過程，其中蘊(yùn)含了豐富的思想和方法。因此，教師將物理學(xué)史和習(xí)題教學(xué)融為一體，引導(dǎo)學(xué)生從前人的經(jīng)驗(yàn)中獲得解題思路的啟發(fā)或找到高效的方法工具，對需要解決的物理問題做出準(zhǔn)確的分析與判斷，可以說依托物理學(xué)史做為習(xí)題訓(xùn)練的背景是促使學(xué)生站在巨人肩膀上審視現(xiàn)實(shí)問題的教學(xué)方法，讓剪不斷理還亂的物理問題變得清晰起來。第二，清晰的理解物理概念是高效解決問題的基本前提，但是由于高中物理知識的抽象性，學(xué)生會(huì)存在概念模糊的問題，例如，力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系是什么？光的本質(zhì)是什么？原子結(jié)構(gòu)的定義是什么等等，成為影響解題能力的癥結(jié)所在。而將物理學(xué)史融入習(xí)題教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生借助物理學(xué)家建立物理理論過程打破認(rèn)知困惑，突破前概念的桎梏，理解物理知識的多重意義，打開解決疑難問題的思路，提高解決問題的能力。

2.物理學(xué)史在高中物理習(xí)題教學(xué)中的應(yīng)用策略

2.1 構(gòu)建情境，增強(qiáng)物理練習(xí)趣味

在傳統(tǒng)教學(xué)模式下，高中物理習(xí)題教學(xué)沿用布置練習(xí)任務(wù)、學(xué)生獨(dú)立完成題目練習(xí)、訂正答案與答疑的流程，一成不變的教學(xué)方式難免有些枯燥，容易出現(xiàn)學(xué)生興趣不高的問題，難以激活學(xué)生的思維，影響課堂教學(xué)效果。物理學(xué)史的有機(jī)融入能夠打破這一局限性，賦予枯燥的物理難題以生動(dòng)的情境，讓習(xí)題教學(xué)重?fù)Q生機(jī)與活力，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極情緒。例如關(guān)于原子核的物理練習(xí)題目，教師以科學(xué)家的探究事跡作為題干，引出所要解決的具體問題。比如以下題目:偉大的科學(xué)家之一的居里夫人，在放射性的研究方面取得了舉世矚目的成就。她曾經(jīng)克服惡劣的環(huán)境因素，通過處理不計(jì)其數(shù)的瀝青礦殘?jiān)?，歷時(shí)四年提取到了0.1g 氯化鐳。此外，她還是放射性元素釙的發(fā)現(xiàn)者與命名者，放射性元素釙的原子序數(shù)為84，是已知最為稀有的元素之一。正是由于居里夫人堅(jiān)韌不拔、嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度讓物理學(xué)研究獲得了跨越式發(fā)展，她也因此獲得了諾貝爾獎(jiǎng)。釙在放射時(shí)放出某種粒子X 后，形成新的原子核20682Pb。如果該放射源放在一個(gè)帶有小孔O 的正方形容器ABCD 內(nèi)，容器的邊長為L。粒子以不同的速度從AB 邊的中點(diǎn)處的小孔豎直向上射出，進(jìn)入一個(gè)磁場感應(yīng)為B 的均強(qiáng)磁場中，且磁場區(qū)域足夠大，容器內(nèi)無磁場。若有一速度為v0de粒子恰好打在A 點(diǎn)。試寫出該核反應(yīng)方程，并判斷適何種衰變？這種粒子的電量與質(zhì)量之比是多少？如果有一粒子恰好打在D 點(diǎn)則該粒子的速度是多大？教師引導(dǎo)學(xué)生將物理知識與物理學(xué)史聯(lián)系起來，拓展認(rèn)知邊界的同時(shí)，增強(qiáng)物理練習(xí)的趣味性與實(shí)效性。

2.2 追本溯源，解讀物理思想方法

思想方法是支持學(xué)生分析物理問題與解決物理問題的關(guān)鍵因素，但也是學(xué)生普遍缺失的核心能力。教師改變套路式的講解方式，將教學(xué)指導(dǎo)的要點(diǎn)放在本質(zhì)探究層面，圍繞習(xí)題知識內(nèi)容展開追本溯源，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)相對應(yīng)的物理學(xué)史，并從物理學(xué)史中抽象出重要的思想方法，打開解題思路。例如，安培力學(xué)的練習(xí)題目，下面四幅圖顯示了磁場對通電指導(dǎo)線的作用力，其中正確的是（ ）？

此道題目是關(guān)于安培力方向的考核，雖然較為簡單，但是教師的教學(xué)指導(dǎo)不應(yīng)局限于讓學(xué)生找到正確答案，而是透過問題分析其中蘊(yùn)含的物理思想方法。因此，教師可以引導(dǎo)學(xué)生重塑安培定律的發(fā)現(xiàn)過程，比如，奧斯特經(jīng)過一系列的研究發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，首次揭示了電與磁之間的關(guān)聯(lián)。安培從中獲得啟發(fā)，展開了一系列的探究實(shí)驗(yàn)，對折導(dǎo)向通入大小相等的平行電流實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論之后，安培進(jìn)一步優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，將載有反向電流的一段換成繞另一端的螺旋線，發(fā)現(xiàn)了電流元具有矢量的性質(zhì)。在此基礎(chǔ)上，將一個(gè)圓弧形狀的導(dǎo)體架在水銀槽上的實(shí)驗(yàn)確定了作用在電流元上的力是與它垂直的這一關(guān)鍵理論。通過重塑安培法則的有關(guān)研究史料，促使學(xué)生找到物理問題與知識之間的關(guān)聯(lián)，快速、準(zhǔn)確的解決問題。通過物理學(xué)史的合理運(yùn)用改變就題論題的教學(xué)方式，讓學(xué)生做到知其然亦知其所以然，掌握題目中的物理定理、一般規(guī)律或思想方法，并在解題中創(chuàng)造性的遷移應(yīng)用。

2.3 遞進(jìn)練習(xí)，提升物理分析能力

高中物理知識深度與廣度大幅增加，對于學(xué)生的學(xué)習(xí)而言不失為一項(xiàng)挑戰(zhàn)，習(xí)題教學(xué)的設(shè)計(jì)應(yīng)杜絕急功近利，具有層次性與遞進(jìn)性，引導(dǎo)學(xué)生由低起點(diǎn)切入，循序漸進(jìn)的提升理解與應(yīng)用層次。例如，在物理學(xué)探究史上測量光速結(jié)果最為準(zhǔn)確的是邁克爾遜，他運(yùn)用旋轉(zhuǎn)光鏡法測量到的結(jié)果為299764±4 千米每秒。教師圍繞這一物理學(xué)史設(shè)計(jì)組合式練習(xí)題目，邁克爾遜采用一束光射到八面鏡假設(shè)這面鏡子安放在45 千米遠(yuǎn)的一處山上，如何調(diào)整八面鏡的轉(zhuǎn)速，使返回的光恰好被轉(zhuǎn)過的一面鏡子反射，問旋轉(zhuǎn)鏡的轉(zhuǎn)速是多少？問題三，假設(shè)八面鏡在一個(gè)圓周上轉(zhuǎn)動(dòng)的平均半徑為20cm，每面鏡子的質(zhì)量均為20g，思考需要施加多大的向心力才能夠使得鏡子轉(zhuǎn)動(dòng)？由測量光速的物理學(xué)史引申出關(guān)于運(yùn)動(dòng)學(xué)的階梯式練習(xí)題目，促使學(xué)生能夠多角度的解讀物理知識，能夠發(fā)現(xiàn)不同事物中蘊(yùn)含的物理現(xiàn)象與問題，提升分析能力與思辨能力。

2.4 變式練習(xí)，發(fā)展物理高階思維

在新高考背景下，形成了一核四翼的考核評價(jià)體系，注重對核心價(jià)值、學(xué)科素養(yǎng)、關(guān)鍵能力和必備知識的考察，高中物理的考核趨勢由對理論知識的掌握程度向?qū)嶋H應(yīng)用能力方向轉(zhuǎn)變。針對高考形勢的變革，高中物理習(xí)題教學(xué)同樣需要做到與時(shí)俱進(jìn)，增加變式練習(xí)，引領(lǐng)學(xué)生理解物理知識本質(zhì)，發(fā)展物理高階思維，能夠更為從容的應(yīng)對各項(xiàng)挑戰(zhàn)。例如，一道簡單的物理學(xué)史題目，經(jīng)典理論在解釋原子穩(wěn)定性和解釋原子光譜時(shí)遇到了什么困難？教師圍繞此題目展開變式練習(xí)。比如，丹麥物理學(xué)家玻爾意識到經(jīng)典理論在解釋原子結(jié)構(gòu)方面的困難，在對巴爾末得出結(jié)論深入研究的基礎(chǔ)上，引入了量子這一全新的物理概念，并對盧瑟福的行星系統(tǒng)模型做出了繡花，從而形成了量子化原子模型，使得原子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的問題得以有效解決，解釋了氫光譜。問闡線狀譜和連續(xù)譜是什么？概述光譜的探究過程是什么？經(jīng)典理論對原子光譜的解釋與實(shí)驗(yàn)事實(shí)存在怎樣的出入？玻爾理論雖然獲得了重大突破，但是被成為“半經(jīng)典半量子”，其局限性是什么？通過變式練習(xí)打破學(xué)生的思維定式，引深學(xué)生的思考方向，能夠以批判性思維審視物理知識，學(xué)會(huì)在學(xué)習(xí)中思考，在思考中重塑。

結(jié)束語

總而言之，物理學(xué)史與習(xí)題教學(xué)的有機(jī)融合是改革創(chuàng)新的有力嘗試，也是實(shí)現(xiàn)課堂提質(zhì)增效的有效途徑。但是不可否認(rèn)，二者的融合實(shí)踐落實(shí)過程中，仍然會(huì)面臨諸多現(xiàn)實(shí)問題，需要教師改變經(jīng)驗(yàn)主義的束縛，深入分析物理學(xué)史與習(xí)題之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，采取多元化的教學(xué)方式，增強(qiáng)教學(xué)實(shí)效性，促進(jìn)學(xué)生綜合能力的發(fā)展。