高中物理电磁学教学融入物理学史的策略研究

张银屏

引言：近年来我国科学技术快速发展的过程中，对学校人才培养提出了更高的要求，合理培养学生的科学素养和创新能力十分重要。高中生是个性形成、自主发展的关键阶段，不仅要学习基础知识，还要掌握科学探究的方法，促使创新创造能力、核心素养的发展。而高中物理电磁学的教学内容抽象复杂，学生难以理解，合理融入物理学史不仅能够丰富课程内容，还能促使学生科学素养的发展。基于此，本文分析高中物理电磁学教学中融入物理学史的意义，提出物理学融入的措施，旨在为增强教学效果提供帮助。

高中物理教师在电磁学教学的工作中应重点融入物理学史，培养学生基础能力、引导学生掌握知识技能的同时，使学生形成正确的科学探究观念、良好的情感态度，增强科学素养的基础上，促使学习效果和效率的提升，发挥物理学史的教育作用和价值，为学生素质的发展夯实基础。

1 高中物理电磁学教学融入物理学史的意义

1.1 有助于丰富课程内容

高中电磁学知识是人教版选修3-1和3-2系列的物理课程重要内容，教师在教学工作中融入物理学史，能使学生全面了解相关课程知识、基本思想方法，分析技术的应用特点、对经济社会所产生的影响。且教师在课程中融入物理学史，还能丰富教学的内容，不再只引導学生学习科学家研究成果，而是引导学生分析科学家的方法，观看科学研究的图片和视频，不仅能够开阔学生眼界，还能了解科学家的奖项，明确物理科学的发展对社会和国家进步的重要意义。目前在高中物理课程教材中，电磁学课程虽然介绍了关于物理学史的内容，但是只是在课本脚注或者是科学家图像下面简短介绍，难以为学生全面提供关于物理学史的知识和内容，而教师在教学中融入物理学史，就能够丰富学生学习的内容。

如在人教版高中物理选修3-2的电磁学课程教学过程中，融入关于“法拉第发现的磁生电”相关物理学史内容和元素，可为学生全面介绍和讲解“法拉第”的事迹，使学生对科学家的一生有所了解，分析科学家的思想，了解其创新精神，分析科学发展、技术发展和社会发展的关系，拓展学生学习的内容、丰富教师教学的内容，这样不仅能够提升高中物理教学效果，还能改善学生的学习现状，使学生在学习物理知识的基础上，接触更多物理科学事迹和物理发展历史，增强教学指导的有效性。

1.2 有助于培养学生科学素养

（1）能够引导学生深入学习课程知识

人教版物理课程知识主要是根据学生逻辑思维发展特点所编写，每个知识相互紧扣，都是根据学生理解度所筛选。但是由于只重视知识点的联系，缺乏和其他层面的联系，学生很难进行知识点的串联，不利于学生深入理解知识内容。而教师在教学中融入物理学史的知识，能够使学生对知识的由来形成准确了解，分析科学家所研究的实验结果，了解科学家的科研成果，分析物理知识的思想，清晰掌握各类知识点，明确每一种知识点的前因后果，进行知识的串联，提升理解的深度。

如人教版高中“电磁学”属于整体模块，学生所学习的知识点具有一定逻辑性特点，虽然此类知识多应用在生活领域，但是学生需要从基础知识开始学习，很少会接触现实生活的知识，随着知识点的增多，很容易出现混淆的现象，长此以往会导致学生失去学习的信心。而在此过程中教师将物理学史的知识融入课程，学生就能够通过分析和研究物理学史的内容，更好地串联“电磁学”知识点，提高学习的简单性，尤其教师在讲解“磁场”课程知识的过程中，可为学生介绍“奥斯特发现电流磁效应”的物理学史内容、“安培定则和分子电流假说”的物理学史内容，使学生循序渐进地掌握物理学史知识，分析所学知识内容的顺序，提高学习效果和学习能力的同时，促使学生科学素养的发展。

（2）能够促使学生思维能力发展

高中物理课程“电磁学”课程中的概念内容、公式内容和定律内容，都是科学家经过一系列研究和探索所提出的，而在学生学习的过程中只能接触到科学家研究的结论、实验方法等，对科学家探究的流程、背景、知识条件、实验的改进、实验取得成功的必要条件等缺乏了解，导致学生学习的内容过于单一，不利于思维能力发展。而教师在教学过程中融入物理学史的内容，就能够引导学生对“电磁学”的科学家研究过程、背景、条件、实验的改进、实验取得成功的情况等形成全面了解，使学生的认知过程发生变化，在学习相关知识的过程中能够利用科学思维进行思考和探究

（3） 能够培养学生正确态度和价值观

高中物理教师在教学过程中融入物理学的内容，能够促使学生形成正确的情感态度和价值观，使学生充分认识到科学家研究成果的来之不易，感受科学家为社会发展、国家发展的奉献精神与不屈不挠的态度、坚韧不拔的品质，潜移默化影响学生形成正确三观、有着良好的科学精神、产生正确的科学态度，甚至能够将科学家当作是自身的偶像和榜样，在物理知识学习的过程中刻苦研究和实践操作，掌握各类科学技术和知识，增强学习能力和学习效果，在提高自身能力的同时，为国家发展、社会发展进行学习，积极参与科学实验和操作，以不屈不挠的态度、艰苦奋斗的学习，促使学生素养的发展。

2 高中物理电磁学教学融入物理学史的策略

2.1 合理进行物理学史的选择

从实际情况而言，物理学史的内容非常丰富，并非所有内容都能应用在课程教学中，高中物理教师在教学过程中不能盲目进行物理学史内容的应用，需要认真、仔细进行教学内容的挑选，按照课本情况、学生的特点等科学合理选择物理学史，培养学生良好科学精神、科学态度，促使学生物理学习能力和综合素质的发展。

（1）选择真实的物理学史内容

高中物理教师在教学过程中应重点关注各类知识点的科学性、准确性，所选择的物理学史内容需要经过层层研究和考证，不能随意盲目应用，也不能为了迎合教学内容对历史事实进行歪曲，而是要做好前期的调查研究工作，根据课程内容收集资料，以免为学生提供错误的物理学史知识，出现教学问题，确保内容准确性、完整性、全面性的情况下，为学生打造良好的课堂学习环境，增强学生的知识学习能力和学习效果。

如教师根据电磁学“从静电到动电——电流发现”课程知识和内容，全面进行物理学史的调查分析，为引导学生对“静电场”和“恒定电流”知识形成清晰的了解和认知，需要为学生收集真实的“从静电到动电发现过程”的物理学史。“十八世纪八十年代意大利生物学家伽伐尼在解剖青蛙的过程中，发现了起电极，在用刀触碰青蛙腿部的时候，发现其四肢快速剧烈痉挛，产生火花，用金属接触青蛙，青蛙也会痉挛，由此伽伐尼认为动物电是引起静电的主要因素”，然后为学生讲解“在此之后意大利专家研究中认为金属接触潮湿物体后会出现正负电极，之后专家发明了伏打电堆，出现了稳恒电流电源”。为学生介绍这些真实物理历史内容后，为其提供分别连着导线的铜片和铁片，在连接导线之后另外一端设置电流表，将铜片和铁片设置在舌尖的不同位置，形成电流回路，使学生感受舌尖酸味，体验到电流的特点，之后提出“为什么会出现这些现象”的问题，然后教师进行问题的讲解，带领学生实践操作、实验探究和研究，提升学生的学习能力和创新创造能力，使学生在真实的物理历史知识影响下，掌握更多的知识技能。

（2）选择趣味性的物理学史内容

物理教师在高中物理“电磁学”教学期间如果一味选择枯燥、乏味的物理学史内容，很难调动学生学习的兴趣，甚至会导致学生产生厌学的情绪。因此，教师应尽可能选择具有趣味性特点     的物理学史知识点和内容，为学生设置有趣的故事，按照学生认知特点、心理特点和兴趣特点等，合理进行物理学知识内容的选择，将其和学生生活相互联系，使学生掌握基础知识的同时，通过生活化和趣味性的物理学史内容，增强学习趣味性、学习效果、学习理解能力，提升教育教学的水平。

如高中物理教师在进行电磁学知识教学的过程中，应为学生选择具有趣味性的物理学史知识内容——“奥斯特电流磁效应”小故事。为学生设置学习小故事：“奥兰克林使用莱顿瓶放电，虽然取得了放电的研究成果，但是没有检验出来磁化是电流所引起的，而丹麦奥斯特在研究的过程中发现了电和磁之间的联系，他有着非常高的哲学思想，认为自然领域中每一种力量都能转化，所以相信电和磁的应用具有联系。有一天，他突然想起来光与热都是向着四周发散，就认为电和磁也可能是这样的原理，所以他开始进行了实验操作。有一天，他在去哈根大学讲课的路上想到，如果静电不会对磁针产生影响，那么电流方向也不会将磁力展现出来，之后他就想象电流不是从纵向对磁针产生作用的，而属于横向力的作用。他甚至在上课的过程中就将小磁针设置在导线的下方位置，和导线处于平行的状态，电流经过导线的时候，磁针发生了转动。之后他又进行了很多次的实验，然后公布了电流磁效应的实验结果，在国际上都有着很大的轰动，那么，你认为奥斯特的研究是不是有很大的价值呢？你从这个故事里面学习到了什么？”教师在为学生讲解物理学史故事的情况下，通过小故事的形式吸引学生注意力，增强学生的学习兴趣。

2.2 完善物理学史导入模式

（1）探究性导入

高中物理教师在为学生导入关于电磁学的物理学史内容的过程中，应积极采用探究法，引导学生按照物理学史的内容探究和思考，这样不仅能够使学生深入学习课程知识、掌握物理学史的内容，还能促使学生素养和素质的发展，增强物理学史在课程中的导入效果。

如教师为学生讲解“电磁学”的物理学史，为学生讲解“欧姆在研究欧姆定理以前，世界上并没有电源和电流表，实验条件和操作条件并不像现在这样良好，主要是德国的塞贝克在发现温差电之后实验研究出的电流，而电流表则是欧姆按照电流磁效应的特点，制作出磁力扭秤，然后当作是电流表。在此之后，欧姆进行了一系列的实验研究和分析，不断进行实验工作的改进优化，研究开发出电流表”，“我们现在学习过程中实验条件非常好，但是只是按照科学家所做过的实验进行反复性的操作和验证，并没有新意，你能不能提出一些有新意的实验方法呢？”提出问题之后学生进行思考探究，这样不仅能够培养学生的科学精神和创新素养，还能促使学生创新创造能力和思维能力的发展。

（2）实验现象的导入方法

教师在新课程教学的过程中，良好的开端等于成功了百分之五十，而通常情况下教师会选择生活中的现象当作课程切入点，吸引学生的注意，但是如果教学导入方法过于单一，很难激发学生的探究欲望和兴趣。因此建议教师在教学期间积极进行物理学史导入方式的创新，利用实验现象的讲解吸引学生学习和研究物理学史，这样不仅能够提高学生对物理学史的理解效果，还能促使学生观察和思考能力的发展，按照实验操作的内容验证知识点和真理，增强学生探究意识、实践操作的精神。

如教师在进行电磁学教学的过程中，先为学生展示“库仑扭秤”的经典实验视频，通过视频介绍各类仪器设备的操作方式、实验流程的操作技巧等，讲解实验过程和原理，然后为学生提供相应的实验器材、基础设施等，要求学生根据视频的内容采用实验器材和设施进行实践操作，这样学生在实验活动的作用下，能够产生对物理学史内容学习的兴趣，通过实践操作验证物理知识，感受科学家的实验研究和科学研究的魅力，增强学生在物理学史学习方面的能力和实践操作能力，提高教育指导的有效性和可靠性。

（3）改善教学工作方法

教师在高中物理电磁学的教学过程中如果一味为学生讲解和阐述物理学史的内容，很难有效培养学生的科学素养和科学精神，不利于学生学习能力和素质的发展。因此，教师应转变传统的教学模式，将学生作为课堂中的主体，积极采用探讨教学法，引导学生自主探究和探讨，自主查阅、筛选物理学史的内容，选择自己感兴趣的内容，提高自主学习和探究能力。

如教师将学生分成几个小组，提出问题：“电磁学课程知识学习的过程中，你认为库仑定律和万有引力有什么区别？你能动手查找相关的物理学史资料，阐述科学家研究的事迹吗？让我们一起动手操作吧！”教师提出问题之后，带领各个小组的学生以问题为导向从书籍、网络平台中进行相关物理学史内容的查找，选择自己比较感兴趣的内容，研究“库仑定律与万有引力”相关的科学家科研的事迹和过程，自主进行思考和分析，这样不仅能够使学生在自主学习的过程中深入理解和分析课程知识，还能促使学生学习能力和素养的发展。

另外，建議教师在教学过程中积极采用游戏教学法、多媒体教学法、翻转课堂教学法等，采用创新性的教学方式和手段，改善教育环境和体系，为学生设置多元化、趣味性的学习环境，提升物理学史内容和知识的课堂融入效果，满足当前的高效化、可靠性教学需求，提升整体的育人质量，发挥物理学史在课堂教学中的作用。

3 结语

综上所述，高中物理教学的过程中教师应按照电磁学的内容科学进行物理学史的选择和应用，丰富教学内容、培养学生科学素养和素质，同时在教学过程中制订完善的教育方案，合理进行物理学史内容的融入，科学选择教学导入方法和课程教学措施，有效进行教育工作的创新优化，促使学生科学素养、学习能力、素质的发展，提升教育工作水平，达到预期的教学创新目的。

本文系甘肃省教育科学“十三五”规划2020年度一般课题《核心素养下渗透物理学史的高中物理教学策略研究》的研究成果论文，课题立项号GS[2020]GHB0441。

（作者单位：兰州西北中学）