新课程理念下物理学史教育作用探究

李敏

摘要：“注重体现物理学科本质，培养学生的物理学科核心素养”是新课程理念的核心内容，物理学科核心素养包括物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任四个维度，物理学史教育在培养高中生的物理学科核心素养方面，有其独特的作用。接下来，笔者将对此进行探究。

关键词：新课程理念  高中物理  核心素养  物理学史

《普通高中物理课程标准（2017年版）》指出，高中物理课程是普通高中自然科学领域的一门基础课程，旨在落实立德树人的根本任务，进一步提升学生的物理学科核心素养，为学生的终身发展奠定基础，促进人类科学事业的传承与社会的发展。物理学史是研究人类对自然界各种物理现象的认识史，它的基本任务就是描述物理概念、定律、理论和研究方法，揭示物理学观念、方法和内容的发展规律等。它不仅记录了物理学理论形成的历史进程，而且揭示了科学思维与研究方法，同时展示了物理学家在探求真理过程中的不畏艰险、献身科学的高尚品格。笔者认为，物理学史教育在培养高中生的物理学科核心素养方面，有其独特的作用。

一、 形成全面、系统的物理观念

“物理观念”是从物理学视角形成的关于物质、运动与相互作用、能量等的基本认识，是物理概念和物理规律等在头脑中的提炼与升华，是从物理学视角解释自然现象和解决实际问题的基础。任何一个物理概念或物理规律，都不是凭空产生的，它们的产生都是社会发展到一定阶段后，因生活与生产的实际需要而产生的，都有其特定的历史基础。因为篇幅的限制，高中物理教材往往在这方面言之甚少，这导致各个概念与规律之间经常处于一种割裂的状态，无法形成一个既有区别又有联系的整体。在物理教学中有意识地融入物理学史教育，有助于学生形成全面、系统的物理观念。

例如，在教学“动能与动量”时，由于受篇幅的限制，教材没有介绍相关的历史知识，学生尽管会用动能与动量的相关知识解题，但对为什么要用这两个不同的量来度量运动仍旧不解，更不能真正掌握这两个物理量的联系与区别。教师可以在课堂教学中补充物理学史的相关内容，给学生讲述历史上对动量与动能到底哪个能度量运动的争辩内容，介绍笛卡尔学派的动量观念与莱布尼茨学派的动能观念的思想碰撞，让学生知道达朗贝尔与恩格斯等人对这一问题的贡献，从而让学生理解动量与动能在研究对象和物理本质上的异同。

二、培养学生的科学思维

“科学思维”是从物理视角对客观事物的本质属性、内在规律及相互关系进行认知的方式，是基于经验事实建构物理模型的抽象概括过程，是分析综合、推理论證等方法在科学领域的具体运用。学生将要面对的是未来的世界，只有让学生在学习物理知识的同时掌握科学思维方法，才能让学生紧跟时代的步伐。然而，高中物理教材在涉及科学思维方面，大多采用“留白”的方式，没有过多地总结科学思维方法，假如教师也不注重培养学生的科学思维方法，必将导致学生把精力放在掌握知识并用于解题方面，难以形成科学思维。

例如，现代物理理论基石之一——相对论的发现，对现代物理发展与人类思维发展都产生了巨大影响。物理教材中“经典力学的局限性”一课，仅简单地介绍了相对论与牛顿经典力学的一些不同。但对于爱因斯坦是如何发现相对论的，他是如何在对经典质疑与批判的基础上提出创造性见解的，在相对论的发现与完善过程中，他运用了哪些科学思维方法等，教材均没有介绍。笔者认为，爱因斯坦发现相对论、完善相对论的过程，体现了人类科学思维的精髓。教师在授课时如果能有意识地进行物理学史教育，就能把科学思维方法显性化，从而有效培养学生的科学思维。

三、发展学生的科学探究能力

“科学探究”是指基于观察和实验提出物理问题、形成猜想和假设、设计实验与制定方案、获取和处理信息、基于证据得出结论并做出解释，以及对科学探究过程和结果进行交流、评估、反思的能力。发展学生的科学探究能力，关键要优化课堂教学设计，设计合理的科学探究活动，让学生在课堂上经历科学探究过程，在活动中发展相应的能力。物理学史研究的正好是物理规律的发现过程，教师在设计科学探究活动时，应该发挥主观能动性，从物理学史中汲取设计灵感，力争在课堂教学过程中，让学生重新经历物理规律的发现过程。

例如，电磁感应现象的发现是具有划时代意义的，它打破了电与磁长期分立的现象，揭示了电与磁的本质联系，找到了机械能与电能之间的转化方法。对于这一知识点，教材只是先简单地叙述了法拉第探究“磁生电”的几个时间节点，然后叙述法拉第在一次成功发现“磁生电”后，又设计了几十个实验继续探究“磁生电”的条件，最后叙述法拉第把“磁生电”现象称为电磁感应，至于法拉第为什么在前十年的探究中没有发现“磁生电”现象，第一次发现“磁生电”现象后又设计了哪些具体的实验进行探究，教材并没有涉及。教师不妨从物理学史中借鉴素材进行教学，把法拉第当年经历的科学探究实验放到课堂上，让学生也经历一次，以此培养学生的科学探究能力。

四、 培养学生的科学态度与责任感

科学态度与责任感是指在认识科学本质，认识科学与技术、社会、环境关系的基础上，逐渐形成严谨认真、实事求是和持之以恒的科学态度，以及遵守道德规范、保护环境并推动可持续发展的责任感。科学态度与责任感，不能仅停留在口头上，而要在实践反思中生成。

高中物理教材偏重于物理规律的理性推导，内容主要集中在物理概念的描述与物理规律的推导过程中，对物理学家克服万难、几十年如一日孜孜不倦追求真理的精神，对物理学家以推动社会发展与人类进步为己任的强大责任感，几乎很少叙述。这种编写方式，一方面很容易让学生觉得物理规律的发现是某个物理学家“偶然”“幸运”所得，另一方面即使教材介绍了物理学家的动人事迹，学生也很难感同身受、真正体会。在教学时，教师既可以根据物理学史有意识地补充能反映物理学家科学态度与责任感的相关事迹，也可以根据物理学史的相关记录，设计出简化版的物理探究活动，让学生在探究中获得体会，只有这样，才能有效地培养学生的科学态度与责任感。◆（作者单位：江西省南昌市第二中学）