在中学物理教学中渗透物理学史的策略

陈海华

【摘 要】阐述在中学物理教学中渗透物理学史的六种策略：用细节来导入——自然流畅的渗透，以内容为核心——章节知识的补充，借事例来言说——史实材料的真知，融理念于场景——科学意识的培养，用方法来思考——科学本质的探索，在假想中感知—— 科学成果的重视。

【关键词】物理教学  物理学史  渗透策略

【中图分类号】G  【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2015）12B-0107-02

物理学是一门集电学、力学、光学、热学、量子力学等多种知识体系为一体的，以研究自然界物理现象为根本目的的独立学科。对学生来讲，学习物理学史不仅能够更好地对教材知识进行补充与深化，而且能够借此培养个人的科学意识，掌握科学方法。基于此，教师应当在教学过程中合理地从多个方面渗透物理学史的相关内容。

一、用细节来导入—— 自然流畅的渗透

物理学史在高中物理教学中并没有特别地以某一个章节或者某一个板块的形式出现，而是夹杂在一些前文介绍或者背景补充里面。因此，教师要将物理学史渗透到物理教学中，首先就要用细节来导入，以保证渗透的自然性与流畅性。以高中热学中的《分子动理论 内能》为例，这一章节在介绍到分子动理论时有一个物理学史知识点就是“布朗运动”，这是英国植物学家布朗在1827年发现的，悬浮在水中的花粉粒会不停地做无规则运动这一现象。从内容上看，首先，分子这一物质本身就属于微量事物，所谓微量即是不易观察的，不易发现的，不常思考的，这更需要研究者有一种专注的精神并带着思考的状态去观察。从核心要义上看，布朗运动的关键就在于“不规则运动”。因此，教师在介绍到分子动理论——“物体是由大量分子组成的，分子在永不停息地做无规则运动，分子间存在着引力和斥力”时，应当着重强调“无规则运动”，然后顺势借力抛出布朗运动这一史学知识。在教学实践中，用细节来导入，一方面有利于培养学生的专注性，养成学生不论是思考问题还是观察现象，都要对细节有足够的重视度;另一方面有利于史学知识的自然开展，不会过分突兀而使其显得无法与学科知识很好地联系起来。

二、以内容为核心—— 章节知识的补充

物理学史作为物理学知识的其中一个部分，自然是要为其他知识服务。对学生来讲，它也是学生对章节知识的一种补充学习与吸收，因此，教师在教学中渗透物理学史时，应当注意以内容为核心。以高中物理力学中的《牛顿运动定律》为例，其中所包括的物理学史就有意大利物理学家伽利略在1638年于比萨斜塔所做的两个不同质量的小球的下落实验，马德堡市长奥托·冯·格里克在1654年于神圣罗马帝国的雷根斯堡（今德国雷根斯堡）进行的马德堡半球实验等，实际上，它们都是在为牛顿运动定律服务的，即是每一项实验所揭示的结果都是推动牛顿运动定律最终成型的因素，同时也是其内容表现之一。因此，教师在开展类似的物理学史时，要始终以内容为核心，着重介绍实验的内容，特别是实验内容对后续成型定律的贡献与推动。其目的就是为了让学生能够对章节知识的前因后果及发展演变过程有更多的了解，从而更好地、更深入地、更全面地理解章节知识。

三、借事例来言说—— 史实材料的真知

所谓“史实”，就是过去发生的事情，它既代表着某一件具体的事情，又印证了时代发展过程的真实性，因此，教师在中学物理教学中渗透物理学史时，可以借助实例来言说，这也是凸显史实材料真知性的一个表现。以高中物理中的《欧姆定律》为例，这一定律的名称命名采用的是发明者名称的方式，这也就意味着该定律的产生与该发明者有绝对比例的关系，因此，教师在介绍到欧姆定律时，应当顺便普及下欧姆定律的发展简史。从最开始的探讨电流产生的电磁力的衰减与导线长度的关系的实验，到后来受到德国科学家施威格发明的检流计启发，将库仑扭秤方法与奥斯特关于电流磁效应的发现结合起来设计的测电流强度的电流扭力秤，到1825年7月用该装置来研究金属的相对电导率，到最后的欧姆定律最终确定。在这个发展简史中不难发现，欧姆定律的诞生实际上都是无数个尝试实验的步步推进，而科学家在每一个实验中所取得的进步与发现都是后来成型的欧姆定律中的部分内容。通过事例言说的方式来介绍物理学史，一方面有利于降低史实可能存在的枯燥性与乏味性，另一方面有利于增强定律诞生的真实感与过程感（即定律虽然只是呈现在书本上的某一个部分的，但它并不是凭空产生的），这些都有助于学生更好地理解物理学史。

四、融理念于场景—— 科学意识的培养

物理学史的教学价值中所承担的其中一个责任就是要培养学生的科学意识，而这可以在讲解物理学史时，以融理念于场景的方式来实现。以高中物理中的《力学》为例，其中介绍到伽利略落体实验时，在1589年时，伽利略在比萨斜塔当着其他教授和学生面做了这个实验，由此推翻了亚里士多德的观点—— 物体下落速度和重量成比例的学说，纠正了这个持续了1900多年之久的错误结论。这需要极大的自信、胆量与勇气。与此同时，对在场看到实验的观众来说，这也必然是震惊的，甚至是难以置信的，因为他们要自行推翻在自己脑海中已经烙下深刻印记的，甚至是从来没有怀疑过的一种结论，这需要极大的包容性、信任感与纳错度。不论是实验者还是观察者，在他们身上所折射出来的这种精神理念，正是科学思维的表现—— 敢于探索、敢于试错、敢于验证、敢于纠正，教师可以在讲解时放大这个场景，细化这个场景，突出场景中每一个人的所思所感，用这种直观的，极其富有感情色彩的方式来渗透物理学史，它将会给学生科学意识的培养带来直接且深刻的冲击。

五、用方法来思考—— 科学本质的探索

虽然我们在教材中看到的定律、公式、原理都是现成的，但他们都是科学家一步步研究思考所得，这其中就包括了各种各样的方式方法，而这也是科学本质的一种探索。因此，教师在物理教学中渗透物理学史时，可以鼓励学生用科学方法来思考。比如高中物理学中介绍到的《库仑定律》，它是电学发展史上的第一个定量规律，是电磁学和电磁场理论的基本定律之一。从发展史上看，卡文迪许的同心球电荷分布实验要早于库伦的扭秤实验几十年，但当时的卡文迪并没有发布自己的著作见解，而是后来其手稿辗转至麦克斯韦手中，由麦克斯韦亲手重复了卡文迪许的诸多试验并将其整理出版后才被世人所知，而后又在1784年至1785年间由法国物理学家查尔斯·库仑通过扭秤实验验证了这一定律。在这个过程中，不同的科学家都在用自己的方法来不断验证前人的结论，每个人所用方法的验证效果又各有不同，这无疑都是个人方法论的一种体现。但不论有何差异，究其共性都离不开“思考”二字，用適合的、科学的方法来思考，这正是科学本质的一种探索过程。而方法，同样是教师要教会给学生的一种思辨工具，因而，可以将两者的共进结合起来，从而达到培养学生理解科学本质的探索过程。

六、在假想中感知—— 科学成果的重视

最后要提到的一个于教学中渗透物理学史的方法就是带领学生在假想中感知，其目的就在于提高学生对科学成果的珍惜与重视程度。实际上，不论是多大多小的科学成果，也不论其被发现所耗费的时间长短，均是一个不断试错、纠正的过程，这其中任何一个环节发生停滞或者倒退都不可能诞生科学成果。从发展历史上看，虽然大部分研究成果只是以某一位科学的名字来命名，但其发现过程并不全然是该科学家本人的努力，而是还有其他科学家的付出与坚持，这些都凸显出科学成果的来之不易。当我们坐在课堂上“现摘”科学成果时，我们并没有付出科学家所经历过的艰辛努力，因此，我们更是要倍加珍惜与重视科学成果。当教师合乎情理又水到渠成地将这一精神传递给学生，将会有利于帮助学生在珍惜、重视的同时更加勤于自勉，培养并提升个人的学科能力。

学习不仅要“知其然”，还应当“知其所以然”，这给我们的启示是在学习中要带着一种追根朔源，寻究问底地探索与研究精神，由此才能更好地理解产出成果本身的价值与意义。对物理学来讲，物理学史的学习就是一种很好的方式。教师应当在教学中用细节来导入、以内容为核心、借事例来言说、融理念于场景、用方法来思考这六大方面为切口，自然合理地将物理学史的知识融入到物理教学之中，以活跃学生的思维，培养学生的价值观。这既是素质教育的必然要求，也是学科能力的重要保障。