1、如何搞好高中物理教學(xué)中的物理學(xué)史教育物理學(xué)史是研究物理學(xué)發(fā)生、發(fā)展的歷史，是介紹物理學(xué)概念、定理、定律等發(fā)展與變革，以及人類對自然界各種物理現(xiàn)象的認識史。它不僅記述了物理實驗與理論的發(fā)展過程，而且記述了物理學(xué)家的活動。著名哲學(xué)家馬赫認為：物理學(xué)史的教學(xué)是對學(xué)生進行富有成效的科學(xué)教學(xué)的一種輔助手段1。1989年出版的普及科學(xué)美國2061計劃的總報告指出，“大部分科學(xué)概念是緩慢形成的，凝聚著許多研究人員的心血。沒有歷史實例，不論記憶多少一般概念，最多也不過是一些口號?！?科學(xué)史與基礎(chǔ)科學(xué)教育相結(jié)合可以說已是一種教育改革的必然趨勢，我們教學(xué)的目的不是讓學(xué)生知道“歐姆只是一個定律，科里奧利只是一個加速

2、度，開爾文只是一個溫度，阿伏伽德羅僅僅是一個數(shù)目”。國內(nèi)物理教育界對物理教材中應(yīng)融入物理學(xué)史的做法也給與了充分肯定，2003年教育部頒布的普通高中物理課程標準（以下簡稱課標）提出教科書的編寫要重視科學(xué)的發(fā)生與發(fā)展過程，應(yīng)對科學(xué)過程所凝練和升華的科學(xué)思維方式和科學(xué)研究方法有較為精到的展示，使學(xué)習(xí)者汲取前輩科學(xué)家科學(xué)思維和研究方法的滋養(yǎng)，也要以鮮活的資料弘揚其科學(xué)精神和獻身于科學(xué)的意志品質(zhì)，使學(xué)習(xí)者受到生動的情感、態(tài)度與價值觀的熏陶和感染，有利于健全人格的養(yǎng)成。根據(jù)課標編寫的各種版本的高中物理課本，都不同程度地在內(nèi)容上增加了很多歷史知識，主要呈現(xiàn)在“科學(xué)足跡”、“科學(xué)漫步”、“STS”等欄目中。從

3、國內(nèi)的關(guān)于高中物理課堂中物理學(xué)史教育的一項調(diào)查可以知道：在物理教學(xué)中進行物理學(xué)史教育尚存在一些困難和制約因素，有教師認為高考中關(guān)于考察物理學(xué)史內(nèi)容的考題幾乎沒有，他們在教學(xué)中就會削弱了對于物理學(xué)史教育的重視；有的認為在教學(xué)中進行物理學(xué)史教育有時占用了大量時間，有可能完成不了規(guī)定的教學(xué)內(nèi)容；對學(xué)生來說，由于課業(yè)負擔(dān)繁重，他們沒有充足的時間去閱讀課本以外的物理學(xué)史資料；教師普通認為加入物理學(xué)史素材毫無疑問是有利的，可是怎樣加入，在實踐中還缺乏將物理學(xué)史內(nèi)容融入物理課程中的教學(xué)方法和策略。但不可否認的是，在實際中還存在有輕視物理學(xué)史作用的傾向，認為物理學(xué)史只不過是傳授物理知識的載體，或者是物理教學(xué)內(nèi)

4、容的附加而已，實際上這種只關(guān)注物理知識的教學(xué)傾向，不利于學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的提升，低估、忽視了物理學(xué)史本身具有的教育價值。也有教師認為物理學(xué)史在高中物理教學(xué)有著十分重要的作用，但教學(xué)效果難以評價。筆者認為，并不能因其評價問題而放棄物理學(xué)史的教學(xué)，物理學(xué)史對學(xué)生的影響是在潛移默化中的、不知不覺中的，正像著名科學(xué)家楊振寧教授所說的那樣“學(xué)習(xí)有兩種辦法，一個辦法是按部就班的一個辦法是滲透性的。很多東西是在不知不覺中，經(jīng)過了一個較長時期的接觸, 就自己也不知道什么時候已經(jīng)懂了?！蹦敲慈绾卧诟咧形锢斫虒W(xué)中搞好物理學(xué)史的教育呢？筆者認為應(yīng)從以下方面入手：一、掌握物理學(xué)史的教學(xué)方法（一）滲透法：所謂滲透法就是把與

5、物理課程相關(guān)的物理學(xué)史知識恰當(dāng)?shù)卮┎逶谖锢碚n堂中來逐步開展物理學(xué)史教育的方法。物理學(xué)史的滲透可以以問題為線索來引入物理學(xué)家的軼聞趣事或者以往物理學(xué)家研究的過程或片斷，可以是大篇幅，也可以是幾句話，甚至一副圖等，此舉不僅可以緩解學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)疲勞，激發(fā)物理學(xué)習(xí)的熱情，可以使學(xué)生在心理上和情感上接近科學(xué)，增加物理學(xué)對學(xué)生的親和力，開拓學(xué)生的視野，使學(xué)生更具有洞察力；還可以使他們以一種移情的方式設(shè)身處地體驗以往科學(xué)家的探究過程，促使他們主動學(xué)習(xí)和建構(gòu)知識，并形成嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度。例如在探究產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件時，先提出問題“電流能產(chǎn)生磁場，那么磁場能否產(chǎn)生電流呢？若能產(chǎn)生，條件是什么？”接著介紹歷史上安培

6、、科拉頓、法拉第等科學(xué)家相繼提出的利用磁生電的方法。在歷史材料基礎(chǔ)上，讓學(xué)生討論、提出幾種產(chǎn)生感應(yīng)電流的猜想：將導(dǎo)線放在磁場中就能在導(dǎo)線中產(chǎn)生電流；導(dǎo)體在磁場中運動能在導(dǎo)線中產(chǎn)生電流；磁體運動，導(dǎo)體不動能在導(dǎo)線中產(chǎn)生電流；導(dǎo)體和磁體都不動讓穿過閉合電路磁場發(fā)生變化能在導(dǎo)線中產(chǎn)生電流。然后全班學(xué)生進行分組進行實驗，根據(jù)事實得出結(jié)論：穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化，閉合電路中就有電流產(chǎn)生。還可以插入科拉頓在這方面的研究軼事：“科拉頓在法拉第發(fā)現(xiàn)之前，曾做過這樣的實驗，他把一個螺線管與電流計相連接，為了避免實驗時磁鐵對電流計指針的影響，他將電流計放在另一個房間。實驗時，他將磁鐵插入或抽出線圈以后，再跑

7、到另一個房間去觀察電流計指針的變化，結(jié)果當(dāng)然什么也看不到了?！痹僮寣W(xué)生思考科拉頓沒有成功的原因在什么地方，“科拉頓的方法暴露出他實驗設(shè)計的不夠嚴密，如果當(dāng)時他能安排一名助手在另一房間觀察電流計，那么他將最先在這一領(lǐng)域取得突破。這一事例從反面告訴我們思考問題和設(shè)計實驗必修要科學(xué)周密，不能有任何疏忽?！钡谡n堂滲透時，千萬不可為了迎合學(xué)生們的需要而講大量的科學(xué)家軼事等等，這樣會喧賓奪主，沖淡主要教學(xué)內(nèi)容的學(xué)習(xí)。不能為了引入史料而引入史料，如果沒有必要引入時，就不引入。既要注重與課本結(jié)合，注重與學(xué)生的認知能力結(jié)合，同時還要言簡意賅。適時、適當(dāng)、適度地的進行課堂滲透是一種有效的進行物理學(xué)史教育的主要途

8、徑。（二）準歷史法：所謂“準歷史法”，就是在忠于歷史事實的情況下，按照歷史發(fā)展的順序?qū)⑴c教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的物理學(xué)史料進行組織后貫穿在教學(xué)過程中來達到一定教學(xué)目的教學(xué)方法。這種方法要求科學(xué)的還原那些重要的歷史足跡，是對歷史最具體的重演，是很好的過程體驗教學(xué)方式，而且在很大程度上符合學(xué)生的認知發(fā)展過程，讓學(xué)生更容易理解和接受物理規(guī)律并從相關(guān)歷史事件中廣泛吸取科學(xué)的思想方法和研究方法以及所蘊含的科學(xué)精神與人文精神，把物理學(xué)史教育真正實踐在課堂教學(xué)中。具體步驟是：1 將物理學(xué)理論（教學(xué)內(nèi)容）的歷史發(fā)展過程按問題起源提出的工作假設(shè)思辨以得出推論實驗或思想實驗對推論進行檢驗假設(shè)的修正及結(jié)論的推廣進行整理，以形

9、成教學(xué)內(nèi)容的“準歷史”過程。2 將學(xué)生對物理知識（教學(xué)內(nèi)容）的一般認知過程，即對物理現(xiàn)象的觀察-提出問題-假設(shè)或猜測-實驗探索-結(jié)論及對認知過程的反思，整合到已組織形成的教學(xué)內(nèi)容的“準歷史”過程中，形成具體的教學(xué)過程。例如，在學(xué)習(xí)牛頓第一定律時，先向?qū)W生提出問題：“根據(jù)生活中經(jīng)驗，有力作用在物體上，物體才運動，沒有力的作用，物體就靜止，這種說法正確嗎？”然后讓學(xué)生討論形成自己的觀點（假設(shè)），再向?qū)W生闡述歷史人物對這個問題的思考，即亞里士多德及同時代的人也都有“物體受力而運動，不受力則停止”的認識。接下來，向?qū)W生闡明三百年前的物理學(xué)家伽利略認為這種認識是錯誤的，再向?qū)W生展現(xiàn)伽利略為推翻這一論斷而

10、如何質(zhì)疑、如何進行實驗驗證的？最后慢慢讓全班的立場都站到正確的或更具優(yōu)勢的認識上，使學(xué)生經(jīng)歷從錯誤到如何突破、再到正確認識的過程。再例如，在學(xué)習(xí)萬有引力定律時，可以按照教材展現(xiàn)的人類對行星運動規(guī)律的認識的過程，先提出是什么原因使行星圍繞太陽運動的問題，然后引導(dǎo)學(xué)生追尋牛頓的足跡，重演歷史過程，動手和動腦，經(jīng)歷“發(fā)現(xiàn)”萬有引力定律的過程，讓他們在萬有引力的簡潔公式中看到了宇宙的統(tǒng)一與和諧。二、重視物理學(xué)史課程資源的開發(fā)和利用根據(jù)課程標準編寫的物理教材盡管通過多樣化的方式呈現(xiàn)了豐富多彩的物理學(xué)史內(nèi)容，但這些內(nèi)容還不能滿足老師教學(xué)的需求，網(wǎng)絡(luò)、課外讀物等已經(jīng)成為教師獲取物理學(xué)史課程資源的重要渠道。教

11、師可以從網(wǎng)絡(luò)上獲取物理學(xué)家奇特而偉大的構(gòu)思和重大發(fā)現(xiàn)，以及他們的成功與失敗等方面的材料展示給學(xué)生，或者讓學(xué)生真搜集整理物理科學(xué)發(fā)展資料，自主地了解物理發(fā)展的歷史，也可以定期舉辦物理學(xué)史講座，講座不一定要在大的會議室進行，教師可以靈活自主的選擇在自習(xí)課的時間，在教室里或者以開主題班會的形式進行。在講座過程中可以采用多媒體設(shè)施，播放一些科教系列片，這些都可以潛移默化的實現(xiàn)物理學(xué)史的教育功能。當(dāng)然如何選擇適合學(xué)生認知水平、便于學(xué)生理解和激發(fā)學(xué)生興趣的講座內(nèi)容，則需要教師根據(jù)學(xué)生物理知識掌握情況及認知規(guī)律而確定，因為物理學(xué)家的思維水平與學(xué)生思維水平間存在著一定程度的差異，學(xué)生可能很難深刻地理解他們的思

12、維方法和技巧。三、提高教師物理學(xué)史教育的素養(yǎng)教師具有的物理學(xué)史知識的豐富程度直接影響到他們在教學(xué)中對物理學(xué)史的自覺應(yīng)用程度。物理教育理論指出，為更好地完成物理教育的目的任務(wù)，教師不能只掌握物理學(xué)本身的概念、規(guī)律和理論，物理教師最低限度要掌握物理學(xué)知識、物理學(xué)史知識、物理方法論知識這三方面的專業(yè)知識。將物理學(xué)史知識列入物理教師必備的專業(yè)知識中，足見其重要性。教師只有對物理學(xué)史的內(nèi)容有全面、深入的了解，才能對其作出合理取舍，設(shè)計出符合中學(xué)生思維和認識水平的教學(xué)方案，這同時要求教師能夠創(chuàng)造性地使用教材，除選入教科學(xué)的物理學(xué)史知識外，還要補充與物理知識直接相關(guān)的物理學(xué)史內(nèi)容。此外，教師還要特別關(guān)注物理學(xué)研究進程中出現(xiàn)的各種概念、學(xué)說、規(guī)律是怎樣建立的、怎樣形成的？這也是物理教師了解學(xué)生學(xué)習(xí)難點的有效