浅谈高中物理课堂中物理学史渗透的学科育人作用及教学策略

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(山东省青岛第三十九中学)

物理学史是研究物理学发生、发展的历史，是介绍物理学概念、定理、定律等发展与变革，以及人类对自然各种物理现象的认识史。它不仅记录了物理实验与理论的发展过程，而且记录了物理学家的活动。物理学史的渗透教学能让学生了解基本概念、规律的形成和发展过程，从而更好地习得知识，是高中物理课堂教学中不可缺少的一部分。然而目前的物理教学中，存在因教师对物理学史重要性的认识不足、物理学史的渗透教育缺失等原因，致使学生为应付考试而死记硬背物理学家的人名和时间，而无法体会物理学史背后涉及到的丰富内涵等现象。作为一线物理教师，有责任挖掘物理学史背后蕴含的价值，并将其应用于高中物理课堂教学中，使其发挥促进学生物理学习的积极作用。

一、物理学史渗透的学科育人作用

物理学史中蕴含有丰富的内容，物理学家身上所表现出来的科学探索精神是我们学习的榜样，教师若能有效利用，将使课堂教学有事半功倍的效果。

1.权威不一定永远是对的，在科学探索的道路上要敢于质疑权威

古希腊哲学家、科学家亚里士多德曾提出：“重的物体比轻的物体下落快。”世人皆对这一“最博学的人”的言论深信不疑，只有年轻的伽利略提出了怀疑的声音。他想，如果这句话是正确的，那么两个铁球，一个重一个轻，拴在一起，落得慢的就会拖住落得快的，落下的速度应当比重球慢；但是如果把拴在一起的两个铁球看作一个整体，就更重了，落下的速度又应当比重球单独落下快。他对从一个事实中得出两个结论疑惑不已，周围的人却因为他质疑亚里士多德而批评他违背人类真理。伽利略最终通过反复的实验证明了“重的物体和轻的物体下落一样快”，推翻了亚里士多德延续了千年的“真理”。卢瑟福曾经师从汤姆孙，为证明他的老师汤姆孙提出的“葡萄干布丁模型”是正确的，他进行了著名的阿尔法粒子散射实验，但是实验结果却发现“少数粒子发生了较大的偏转，极少数粒子发生了超过90°的大角度偏转，甚至还有个别粒子被弹了回来”，这与老师提出的“葡萄干布丁模型”不符。卢瑟福在质疑的同时又进行了大量的实验，终于提出了自己的“原子核式结构模型”，使得物理学界对原子结构模型的研究进入了新的征程。

而教师若能在进行上述相关内容的教学时，通过物理学史让学生体会到权威也不一定永远是对的，体会到科学家在面对问题时的质疑和探索精神，体会到科学的进步可能正是源于这些对权威的“质疑”，就可以促使尚处于学习中的学生逐渐培养起敢于质疑、合理质疑及不轻易放弃学习过程中任何一个探索“困惑”的习惯，鼓励学生在今后学习中对老师讲授的结论有所质疑时寻找合理证据证明自己、不轻易放弃。

2.坚持信念、持之以恒，科学探索守得云开见月明

英国著名物理学家法拉第从小家境贫寒，他未受过系统的正规教育，但却在众多领域作出惊人成绩。他曾为寻找磁生电的条件进行了十年坚持不懈的探索，最终通过实验总结出了感应电流产生的条件。十年为一个不知道是否会有结果的科学问题而奋斗，这需要多么强大的信念作为支撑啊。

教师在进行相关章节的教学时一定要指出，课本上关于感应电流的产生条件总结得非常简练，即“穿过闭合导体回路的磁通量发生变化”。但在这个问题没有解决之前，法拉第进行了长达十年的探索、追寻、归纳，才有了我们今天简练的结论。有不少科学家之前也对这个问题进行探索，但都因各种原因与最后的发现失之交臂，而只有法拉第坚持走到了最后。教师应让学生体会到，真实的科学探究并不像我们在实验室做实验那么简单，其中要经过漫长的过程、无数次的实验，要历经时间和事实的检验，才能得到来之不易的、可称之为普遍规律的结论。我们今天能生活在一个有电的世界，晚上五彩斑斓的灯光把我们生活的城市装扮得如此绚烂，我们应该感谢法拉第。经过物理学史渗透，学生不仅会明白科学探索需要持之以恒的精神，还会因为了解了一段精彩的物理学发现史而提升学习物理的兴趣。

当然，在物理学的发展过程中从不缺乏具有持之以恒、不惧困难的科学家，如创立“日心说”的哥白尼为取得天文观测数据30年如一日通过天文仪器观测、计算、研究；居里夫妇为证明镭的存在，在买不起含镭铀矿石的条件下，经过54个月的艰苦劳动，从廉价的铀沥青残渣中炼成了0.12g氯化镭等。教师在平时应注意多积累素材，以便将物理学史应用于物理课堂教学中。

3.科学探索讲究实事求是、严谨务实

开普勒在总结出“开普勒三大定律”前，曾像他的老师第谷和世人一样认为天体做的运动是匀速圆周运动。但他根据天体的匀速圆周运动模型计算出来的数据和第谷的实际观测数据始终有8’的误差。第谷是一位伟大的天文学家，也是世界上前所未有的最仔细、最准确的观察家，第谷的观测数据精度如此之高，使开普勒怀疑原先认为的天体做匀速圆周运动的观点是不准确的，以致他在后来发现用椭圆才能更好地拟合天体的运行轨道。8’的误差，在很多人看来，也许是可以忽略的，而开普勒却没有放过这一微小的差别，并在此基础上继续进行研究。开普勒的成功有很多原因，而他求真务实、实事求是的宝贵品质是其中重要的一条。

回观学生现在进行科学探究实验，常出现处理数据马马虎虎、差不多就行甚至是随意修改数据的敷衍情况。若教师能通过物理学史对学生进行教育，让学生体会到：一个微小差别的背后可能是一个等待你去探寻的真理，在科学探究中要实事求是，这也是对科学的尊重。谁又知道，在学生中未来不会出现第二个、第三个第谷呢？

敢于质疑权威、坚持信念、持之以恒、实事求是，这些都是物理学发展道路上所需要的宝贵精神品质，通过物理学家们的事例进行榜样示范和激励，能更好地启发学生以正确的态度对待物理学习，在传授知识的同时，让学生明了科学家是如何成为科学家、如何克服各种困难推动物理学发展的，使物理学史的渗透教学发挥学科育人的积极作用。

二、高中物理课堂教学中物理学史渗透的教学策略

高中物理课程中物理学史的渗透，主要需要教师在备课中下功夫，通过“结合”“穿插”将物理学史融入到与之相关的课堂内容教学中，让学生在潜移默化中受到感化。但教师应分清课堂教学的主次，不应过于抬高或者过于忽视物理学史的内容。比如在《牛顿第一定律》的教学中，如过多讲授牛顿之前的笛卡尔等科学家的事迹，就会使得课堂中对重点内容牛顿第一定律的学习时间分配不足；而在《划时代的发现》一节的教学中，应对物理学史进行充分挖掘，如果因为赶教学进度就跳过这一节，直接进入下一节《感应电流产生的条件》就错失了利用物理学史进行学科育人的良机，学生学起来也会因没有铺垫、不了解背景而感到唐突。

另外，可以通过课前布置学生查阅资料，课堂中预留一定的时间让学生分享查阅到的物理学史等方式来进行物理学史渗透，并给学生机会交流感悟体会，加深学生对物理学史的了解。

在高中物理课堂中进行物理学史渗透对促进学科育人发挥着重要的积极作用。它不仅不是累赘，还能提高课堂教学的有效性，激励学生进行不断的探索，帮助学生形成良好的科学探究态度。以史为鉴、以史育人，这是我们应该思考和为学生应做的事情。