中華優秀傳統文化元素融入中學物理教學探索

摘 要：中華優秀傳統文化蘊含著中華民族深厚的文化底蘊和精神血脈。《義務教育物理課程標準（2022年版）》強調了將中華優秀傳統文化融入物理課堂的重要性。以初中物理“杠桿”教學為例，教師可以整合并分析相關傳統文化資源，深入挖掘育人素材，創設問題情境，與學生共同探討，以此培養學生物理學科的核心素養，實現“立德樹人”的教育目標。

關鍵詞：傳統文化；核心素養；物理教學；立德樹人

1 導語中華優秀傳統文化博大精深、源遠流長，其載體形式多樣，包括人文經典篇目、人文典故、基本常識、古詩文、民俗諺語、科技成就、藝術與特色技能以及其他文化遺產等。［1］這些文化資源具有巨大的育人價值，是學校教育的重要資源。物理學作為自然科學的基礎學科之一，其目標在于促進人類科學事業的傳承與社會的發展。將中華優秀傳統文化融入中學物理教學，不僅有助于學生形成物理觀念、培養科學思維，還能幫助他們形成科學的態度和正確的價值觀，提升物理學科的核心素養。此外，這種融合還有利于傳統文化的傳承與創新發展，增強學生的文化自信、社會責任感和民族自豪感。［2］2022年頒布的《義務教育物理課程標準（2022年版）》（以下簡稱《課程標準》）中，特別強調了中華優秀傳統文化的重要性，并提供了相關教學策略建議和活動內容要求。［3］

《課程標準》中關于中華優秀傳統文化的融合素材如表1所示。中國古代物理歷史悠久，孕育了豐富的科學思想和科學研究方法，很多科技成就為現代物理學的發展打下了堅實的基礎。教師可以通過閱讀中國古代相關書籍和利用生產生活中的實例，發掘更多的素材。本文以蘇科版物理九年級上冊中的“杠桿”教學為例，整理與杠桿相關的傳統文化素材（如表2所示）并分析研究，在此基礎之上，將中華優秀傳統文化與物理課堂融合，并進行教學設計，探索提高學生核心素養的有效途徑。

2 引用傳統文化，創新情境導入古人在詩詞、民俗諺語創作中融入了大量的物理現象，這是古人抒情達意的重要方式，賦予文學豐富的意境。［4］在物理教學中，深入挖掘古詩文、民俗諺語中蘊含的物理知識，能激發學生的學習興趣，潛移默化地實現學科知識的融合。

【教學導入，創設情境】

吳承恩的著作《西游記》是中國古典四大名著之一，其中第三十一回，孫悟空救百花公主收降黃袍怪的情節中提到“俗語云：尿泡雖大無斤兩，秤砣雖小壓千斤。”［5］

教師提問：小小秤砣是利用什么工具實現壓千斤的呢？

學生回答：秤。

設計意圖：《西游記》是我國古代經典小說，膾炙人口，在全世界也廣為流傳，講述了師徒歷經九九八十一難，最終取得真經的故事。小說以“玄奘取經”為歷史背景，深刻描繪了古代百姓的生活狀況，也表達了古代勞動人民懲惡揚善的愿望，體現了心誠志堅、不畏艱難的樂觀精神。由小說中的“秤砣雖小壓千斤”，引出桿秤這一我國古代民間較常使用的杠桿，激發學生興趣，活躍學生的思維，讓課堂氛圍和諧、熱烈。

3 滲透傳統文化，融入物理觀念通過展示古代桿秤，順勢引出桿秤的本質就是杠桿，幫助學生建立杠桿的物理概念。

教師指導：桿秤是中國古代用來稱量物體重量的工具，最早出現在春秋時期，桿秤的制作需要上百道工序，精良的制作，用于防止買賣中出現缺斤少兩的情況。［6］桿秤的本質就是本節所要學習的杠桿。結合教科書上桔槔、踏碓、拔圖釘、開瓶器、羊角錘、蹺蹺板等圖片，幫助學生建立杠桿的概念，杠桿的實質是在力的作用下可繞固定支點轉動的硬棒。［7］

設計意圖：通過介紹桿秤的歷史，讓學生了解古代勞動人民的智慧。同時引入多個古代杠桿素材，并結合生活實例，引導學生從科學的角度思考，對比分析不同杠桿的共同之處，幫助學生提煉杠桿的物理觀念。

4 對接傳統文化，培養科學思維中華民族的先民創造力非凡，不僅在文化藝術領域創造出獨特的中華文化，在科技領域同樣成績斐然，形成優秀的古代科技文化。中華經典著作有《天工開物》《夢溪筆談》《墨經》《韓非子》《呂氏春秋》等。其中的機械、兵器、紙張、織染、鍛造、榨取等技術，敘述精細，是當今工業技術發展的基礎。［8］這些經典著作鼓勵著當代青年不斷提升自主創新能力，推進國家科學技術進步。

【創設情境，提出問題】

《天工開物》中介紹了一則利用桿秤測定弓力的實例，如圖1所示。“凡試弓力，以足踏弦就地，秤鉤搭掛弓腰，弦滿之時，推移枰錘所壓，則知多少。”［9］大意為：試弓力時，用腳將弦踏在地上，再將秤鉤掛在弓腰，弦滿之時移動枰錘稱平，便知弓力的大小。

4.1 任務1

教師提問：請同學們繪制出“試弓定力”中的桿秤簡易圖，并進行受力分析。

學生活動：教師引導學生繪制出試弓定力中的桿秤簡易圖（如圖2所示），并對簡圖進行受力分析，構建出物理模型，繪制杠桿示意圖（如圖3所示），幫助學生建立杠桿的五要素概念“支點O、動力（秤砣）F1、動力臂l1、阻力（弓力）F2、阻力臂l2”。

教師提問：通過演示實物，分析在測定弓力大小的過程中，動力、動力臂，阻力、阻力臂相互之間是如何變化的？

學生分析：進行實物操作，演示過程中，研究要素之間的關系。當弓形變產生的阻力F2增大時，阻力臂l2大小不變，在秤錘重力F1不變的情況下，動力臂l1變大，或者動力臂l1大小不變，增大秤錘的重力F1。

教師總結：總結學生的分析，當動力F1和阻力臂l2不變時，阻力F2增大，動力臂l1也增大；當動力臂l1和阻力臂l2不變時，阻力F2增大，動力F1也增大。F2與l1、l2、F1之間是否存在定量關系？

4.2 任務2

教師引導學生閱讀課本，利用如圖4所示的實驗器材進行實驗探究。

指導學生思考并回答以下問題。

問題1：桿秤在稱量過程中要“稱平”，此實驗杠桿也需要處于水平平衡狀態。為什么這樣做？

問題2：如何選擇杠桿的支點？

問題3：該實驗的研究方法是什么？

問題4：鉤碼重力F2和彈簧測力計的位置l1不變，改變鉤碼位置l2，彈簧測力計的示數F1如何變化？

問題5：鉤碼位置l2和彈簧測力計的位置l1不變，改變鉤碼重力F2，彈簧測力計的示數F1如何變化？

問題6：鉤碼重力F2和鉤碼位置l2不變，改變彈簧測力計的位置l1，彈簧測力計的示數F1如何變化？

設計實驗數據表如表3所示，學生測出多組數據填入表中，并進行分析。

學生分析：有的學生利用控制變量的方法進行分析，由實驗序號1、3可知，動力臂l1和阻力臂l2不變時，動力F1與阻力F2成正比；由實驗序號1、4可知，阻力F2和阻力臂l2不變時，動力F1與動力臂l1成反比；由實驗序號1、2可知，動力臂l1和阻力F2不變時，動力F1與阻力臂l2成正比。有的學生分析，由實驗序號1、2、3可知，當動力F1大于阻力F2時，動力臂l1小于阻力臂l2；由實驗序號4可知，動力F1小于阻力F2時，動力臂l1大于阻力臂l2；由實驗序號5可知，動力F1等于阻力F2時，動力臂l1等于阻力臂l2。

得出結論：由數據分析可知，杠桿平衡條件為F1l1＝F2l2。

設計意圖：將《天工開物》中“試弓定力”作為任務情境引入，能夠充分激發學生的探究欲。通過中國古代科技文化素材的演示實驗，能夠讓學生在觀察實驗、思維訓練的同時感受中華優秀傳統文化的魅力。學生嘗試繪制桿秤的簡易圖，從中抽象出杠桿的示意圖，培養學生的模型建構能力。“試弓定力”中利用杠桿平衡條件，用桿秤測量和計算弓力的大小，這正是科學思維方法中轉換法的應用。

5 結合生活實例，落實科學素養包含物理現象的古詩詞、成語、俗語等，簡潔明了，使得物理知識更加為學生所熟悉。同時，還能進行德育滲透，鼓勵學生學會學習，開闊視野，有利于培養學生的中華民族傳統美德。

教師提問：同學們，俗語說的“四兩撥千斤”，意思是指太極拳是一種包含高度功力技巧，不以拙力勝人的功夫，同時也包含著以小力勝大力，虛實結合的道家智慧。這里面除了道家哲學，還有物理知識，同學們知道是什么嗎？

學生回答：杠桿原理。平衡杠桿中，若動力臂大于阻力臂，只需要用較小的動力，就可以撬動較大阻力的物體。

課外科技制作：組織學生利用生活中的物品，例如小瓶礦泉水，大桶礦泉水和長桿。演示“四兩撥千斤”“秤砣雖小壓千斤”中所體現的物理知識（如圖5所示）。

設計意圖：通過俗語解釋，幫助學生體會其中蘊含的物理知識，以及更重要的哲理。生存于社會之中，我們會面對很多壓力和困難，因此我們要學會順勢借力，以小力勝大力，克服困難。科技小制作更是在考查學生對知識的掌握，且在鍛煉學生動手能力的同時，滲透中華優秀傳統文化，培養物理學科素養。

6 結語正如著名的物理學家吳健雄曾在一次演進中指出的，為了避免出現社會可持續發展的危機，當前一個刻不容緩的問題是消除現代文化中的兩種文化——科學文化與人文文化之間的隔閡。將中華優秀傳統文化融入中學物理課堂教學中，可以有效地培養學生的人文底蘊，樹立實事求是、勇于擔當、敢于創新的科學探究精神，增強學生的文化自信、創新思維，培養物理學科核心素養。

參考文獻

［1］陳婷，李蘭.中華優秀傳統文化融入小學數學教科書：現實樣態與行動路向［J］.課程·教材·教法，2021，41（11）：92-99．

［2］趙寧.“課程思政”融入初中物理課堂的育人價值［J］.物理教學，2022，44（11）：39-42．

［3］中華人民共和國教育部.義務教育物理課程標準（2022年版）［M］.北京：北京師范大學出版社，2022：8-38．

［4］史君萍.中國古代詩詞中的物理知識賞析［J］.中學物理教學參考，2018，47（6）：88-89．

［5］（明）吳承恩.西游記［M］.黃肅秋，注釋.北京：人民文學出版社，2005：375.

［6］王正全，趙高森，董皓，等.融合中華傳統文化的初中物理5E教學模式——以“杠桿的平衡條件”為例［J］.物理教學探討，2023，41（4）：61-64．

［7］張海軍.深度思考成就學科核心素養的教學實踐——以初中物理“杠桿”的教學為例［J］.物理教師，2023，44（4）：45-48．

［8］徐立恒，袁凱，姚建欣，等.中學物理教材中有機融入重大主題教育情況研究［J］.物理教師，2022，43（11）：2-6，11．

［9］（明）宋應星．天工開物譯注［M］.潘吉星，譯注.上海：上海古籍出版社，2016：294.