把文化融入物理课堂

张传璋

（山东省聊城市第三中学，山东 聊城）

文化是土壤，孕育、滋养人的灵魂，陶冶情操，塑造人格，提升品德修养。

“文化”的本义是“以文教化”。经天纬地曰“文”，事物形态或性质的改变称“化”，同时“化”又引申为教行迁善。物理课堂不应该只有知识点的教学，更应该有文化的一席之地。如果我们在物理教学中融入文化，可以激发学生学习物理的兴趣和信心，还可以使学生在理解知识的基础上提升自己的文化修养，培养物理核心素养，从而在生活中达到知行合一。这需要教师用智慧去发现并提炼物理中的文化并融入课堂。为达到这一目标，我尝试在物理课堂上融入文化。

我们在物理课本上通过伽利略著名的斜塔实验认识了古希腊哲学大师亚里士多德。那场跨越时代的交锋，最终以伽利略的胜利收场。学生可能在心底对亚里士多德有了“认识浅薄”的印象。教师要适时地纠正这一错误认知，指出人非圣贤，孰能无过，一次失误并不能掩盖亚里士多德的光芒。教师同时可以指出：如果有机会深入探索古希腊文化，迎面而来的便是西方哲学的浩瀚，道德、美学、逻辑、科学、政治的精彩纷呈，而且每一个领域里都有亚里士多德的踪迹。他用自己的博学使我们见识了科学最初的模样。他用毕生的时间去思索、追求真理、探讨未知，为人类尽可能清晰地揭示自然的面貌。无论时光怎样流逝，亚里士多德都是当之无愧的西方科学的奠基人、西方精神文化的引路人、伟大哲学家。

而对于伽利略，我们通过著名的斜塔实验见识了他的智慧和胆识，教师更可以借此介绍伽利略。教师可以着重指出：伽利略开创了以实验事实为根据，并具有严密逻辑体系的近代科学，对17 世纪自然科学的发展有重大作用。他深信自然之书是用数学语言书写的，物体的形状、大小和速度等客观性质应该能概括为数量特征。他开创的实验加科学推理的方法是人类科学史上最伟大的成就之一，标志着近代物理学的开端。他敏而好学，动手能力极强，17 岁时进入比萨大学，孜孜不倦地学习数学、物理学等自然科学，对那些自古以来被人们奉为经典的学说并不盲目相信。有一次，他发现教堂的灯摆动得很有规律，于是他自己制作了一个长度适中的摆球，不断地观察、测量它的摆动规律，最后发现了著名的钟摆原理，现代摆钟就是由他的理论发明而来的。也就是这一年，伽利略拿着两个重量不等的铁球登上了比萨斜塔，做了著名的自由落体实验。出乎在场所有准备嘲笑伽利略的人的意料，两个铁球竟然同时落地。谁都没有想到人们坚信了1800 多年的真理，竟然就这样被推翻了。这个实验不仅揭开了自由落体运动的秘密，更为现代科学点燃了希望的火苗。他还广泛阅读了大量的天文学著作，对当时主流的地心说提出了质疑，当他读到哥白尼的《天体运行论》时，便深深地被这种假说所吸引。1609 年，经过无数个不眠之夜的努力，伽利略终于成功研制出天文望远镜，从此几千年来天文学家单靠肉眼观察日月星辰的时代结束了，近代天文学的大门被打开了。通过望远镜的观察，伽利略发现哥白尼的日心说更加接近实际观测，他不惧权威，在《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》一书中公开了自己的研究成果，体现了一位科学家的崇高精神与素养。

通过牛顿运动定律的学习，我们认识了牛顿。学生对他的了解可能还停留在观察苹果落地、煮怀表的阶段，教师在课堂上可以隆重地介绍一下这位世界历史上最伟大的物理学家，万有引力的发现者，经典力学的开创者，高等数学、天文学、现代光学的奠基人。通过对牛顿生平的介绍，学生可以体会到数学在物理发展中的作用。牛顿18 岁那年进入剑桥大学三一学院学习，他在这里接触到了大量先进的思想，包括笛卡尔等人的现代哲学理论，以及伽利略和开普勒等人更先进的思想。这些思想在当时还被排斥在主流之外，敏锐的牛顿第一时间发现了它们的价值，并将它们用于自己的研究。1665年，伦敦鼠疫肆虐。休学返乡的两年中，牛顿智慧的光芒开始迸发，旷世才华展露无遗。1665 年初，牛顿发现了广义二项式定理。同年11 月到次年5 月，牛顿潜心于正反流数术的研究，随后便创立了影响深远的微积分学。他的微积分理论被恩格斯称为人类精神最伟大的胜利，被广泛应用于自然科学的各个领域，在今天已经成为最基本的数学工具。接着，牛顿把研究方向转向重力领域，偶然中见到苹果落地而深受启发，提出了震撼世界的万有引力定律，将地球上物体的力学和天体力学统一成为经典力学体系，实现了自然科学的第一次大统一，标志着现代自然科学的诞生，人类科学迎来了第一次全面的解放。直到今天，火箭、人造地球卫星、宇宙飞船的发射升空和轨道计算仍都以这些作为理论依据。牛顿把他的这些智慧结晶凝聚在《自然哲学的数学原理》一书中。在书中，牛顿总结了过去时代人类探索宇宙的哲学和物理学成果，用简洁、优美的语言描述了三大运动定律、万有引力定律和其他思想，用最完美的数学直观阐释了深奥的科学原理。《自然哲学的数学原理》一书出版的那一刻，人类站在了从未有过的高度。牛顿之所以伟大，不在于他发现了多少科学的奥秘，掌握了多少天体运行的规律，而在于他敢于挑战权威，打破无人敢质疑的神话。尽管在16、17 世纪，伽利略和波义耳等人做过不少努力，但都没真正撼动古希腊科学的地位。直到牛顿横空出世，用精妙绝伦的语言和严谨、优美的逻辑提出了一套崭新的思想，建立了新的世界观，真正打开了古希腊先贤加在人们思想上的巨大枷锁，现代科学赢得了全面的胜利。

在电磁感应的学习中，学生会认识法拉第。刻苦钻研、勤奋好学、无私奉献、乐于助人等许多值得我们学习的优秀品质都体现在这位自学成才的平民科学巨匠身上。法拉第出生于一个贫苦的铁匠家庭，拮据的生活使他仅接受了两年的小学教育便辍学回家。13 岁时，他进入一家书报店当起了学徒，浩瀚的书籍为他打开了一个新的世界。他仅靠自学就掌握了丰富的电学知识，甚至还对化学研究颇深。21 岁那年，他如愿以偿当上了化学家戴维的助手，大大拓宽了眼界，对以后的科学生涯产生了重要的影响，研究开始走上正轨。经过十几年艰辛的研究，1831 年，法拉第偶然发现当磁铁穿过一个闭合线圈时，线圈中就会有电流产生，这就是著名的电磁感应现象。同年，法拉第发明了人类历史上第一台发电机，从此开启了人类的电器时代。1837 年，法拉第把电场和磁场的概念正式引入研究课程中，指出电和磁的周围都有场存在，打破了牛顿力学超距作用的传统观念。随即他又提出电场线的全新概念，奠定了现代电磁学的基础。工作之余，法拉第还热衷公共事业，长期为许多公司、机构提供无偿服务；他还热心科普，举办过大大小小100 多次科学演讲，并持续了19 年。他的演讲深入浅出，为普通大众开启了一扇丰富、有趣的科学大门。他的一生如水般平淡却又波澜壮阔，生来不凡又甘于平凡，执着一生，奉献一生。他一生奔走在科学的道路上，用他的天才智慧为世界带来光明与希望，成为人人称赞的自学成才的平民科学巨匠。

而法拉第对麦克斯韦的帮助、提携也是物理学史上的佳话，在我们讲电磁场及电磁波时可以将其融入课堂。麦克斯韦正好出生于法拉第发表电磁感应定律的1831 年，法拉第年长麦克斯韦四十岁。1860 年，麦克斯韦带着四年前自己写的论文《论法拉第力线》拜见了他，这是划时代的一次会面，他们一见如故、志同道合，共同构筑了电磁学理论的科学体系。在此之前，法拉第的研究成果已经触及了某些转折点，但他欠缺的数学能力使他的著作多半只能以直观的形式展现，未能引起科学界的注意，也正是因为麦克斯韦运用数学工具分析物理问题，并且能够准确地表达科学思想，使得法拉第的研究成果能以完美、简洁的数学形式展现在世人面前。而按照法拉第本人的意愿，这个年轻人不仅能够用数学来解释自己的看法，更重要的是能够突破自己的看法。麦克斯韦也没有辜负他的殷切期望，突破了以往的禁锢，使电磁现象的研究进入新的阶段。1873 年，麦克斯韦的《电磁通论》问世了，这是可以和欧几里德的《几何原本》、牛顿的《自然哲学的数学原理》、达尔文的《物种起源》相提并论的又一科学巨著。而法拉第甘做麦克斯韦的指路明灯，他无私助人的精神也是我们永远的榜样。

学生在学习物理时可能会觉得物理方面的顶尖人才都是外国人，在教学中，教师要帮学生纠正这种错误认识。旧中国由于军阀混战、外敌入侵，民不聊生，科技未受到重视，但中华人民共和国成立以来，国家领导人充分认识到科技的作用，培养了一批批科技人才，又吸引了大批人才回归，组建了一个个科研团队，科技逐渐赶上时代，并领先于时代。教师可以适时介绍钱学森。钱学森是世界著名科学家、空气动力学家。他被誉为中国导弹之父、航天之父和火箭之王，他在工程控制论、系统工程、应用力学、物理力学、思维科学等方面都取得了巨大成就。他自幼智力惊人，上海交大毕业后考取清华大学留美研究生，进入麻省理工学院航空系学习，在美国相继获得麻省理工学院硕士、加州理工学院博士学位，师从超声速时代之父冯·卡门。在美国，钱学森的事业可谓如日中天，他用他的天才智慧为世界的航天事业做出了巨大的贡献。到目前为止，还没有一个中国留学生的成就和影响力可以和他相提并论。他的老师冯·卡门甚至认为钱学森的学术成就已经超过了自己。如果不是特殊的历史环境，或许钱学森一生就会这样在无尽的赞誉与辉煌中登上科学的巅峰。“科学无国界，但科学家有自己的祖国。”中华人民共和国成立后，钱学森便一心想回到伟大祖国的怀抱，用自己的所学报效国家。因为他始终没有忘记年轻时候许下的报国誓言。然而，这位被美国人断言无论在哪里都抵得上五个师的天才，美国人又怎么会轻易放他离去呢？这使他的归国之路注定充满艰难险阻。被逮捕，被软禁，被监视，在无数次移民局听证会上，钱学森始终坚定地回答：“我效忠的是中国人民。”在长达五年的监禁中，他始终不忘自己的归国梦想和报国之志，筹划着回国后的建设方案。在国家多方面的不懈努力下，钱学森历经艰辛终于回到祖国。回国之后，钱学森用他的爱国热情与天才智慧书写了更大的传奇。他立刻投身到航天工作的第一线，与专家、战士争分夺秒排除一切困难。在他的主持下，中国成功研制出近程导弹、中近程导弹和第一颗人造地球卫星，成功发射火箭，制定了中国第一个星际航空的发展规划，把中国导弹、原子弹的发射向前推进了至少20 年。可以说，中国的航天事业始于钱学森，若非钱学森，我们的太空发展就不可能有今天的成就。1991 年，钱学森被授予“国家杰出贡献科学家”荣誉称号，他是迄今为止中国唯一获此殊荣的科学家。纵观钱学森的一生，他年纪轻轻就天资惊人，与当时世界上一流的科学家一起探讨学术、实验火箭；在巅峰之时放弃一切，毅然回国报效祖国。他的世界里没有名利，只有一颗赤子之心。他说：“我的事业在中国，我的成就在中国，我的归宿自然在中国。”他既是一位杰出的科学家，更是一位伟大的爱国者。他是我国科学史上标杆式的人物，也是国人学习的楷模。五年归国路，十年两弹成，浩瀚长空凌云志，此生不忘报国恩。时代造就英雄，一代又一代科技人在党的领导下奋勇向前，义无反顾地投身到国家的建设中，奋斗在各行各业，为祖国的繁荣昌盛奉献着自己的青春热血，使我国的科技大步赶上了时代并领先于时代。

总之，“科学无国界，但科学家有自己的祖国”。我们颂扬为国努力奋斗的科学家，就为学子们指明了未来的方向。我们将文化融入物理，物理也就浸润了文化的气息。教师应当用智慧找寻物理与文化的节点，将文化融入物理课堂，激发学生学习的兴趣，从而打造更能引发学生探究的课堂，甚至将课堂打造成物理文化的殿堂。让物理教学因融入文化而精彩，学生因融入文化的物理而更热爱生活。