物理学史与高中物理相结合的研究

叶智彬 刘奕辰

【摘要】物理学史当中包含丰富的思想财富，将物理学史融入高中物理课程，不仅有助于培养学生物理核心素养，还能助推物理学科教学高效开展.此外，物理学史与物理课堂教学的融入还能激发学生学习兴趣，提高教师教学动力.本文以“自由落体运动”为例，就物理学史和高中物理教学的融合展开探究，希望能提高学生物理学科核心素养.

【关键词】物理学史；高中物理；教学策略

高中物理学科教学中，为培养学生物理核心素养，提高学生物理知识认知，课堂教学期间有必要将物理学史与物理教学相结合.但结合当前高中物理学科教学情况看，很多教师仍采用传统教学方法，忽略学生认知发展情况，难以采取妥善的措施激发学生物理学习兴趣，这些都会影响高中生物理知识学习，将物理史融入其中可帮助改变这一情况.

1 高中物理教学中物理学史融入价值

1.1 培养学生物理思维

高中物理教学开展多以学生认知为基础，课堂教学期间，既要结合学生兴趣培养学生探究能力，还要联合教学内容引导学生学习物理背景，在课堂教学中融入物理学史，如此既可以通过历史背景研究帮助学生理解物理知识，还能利用概念研究将抽象知识形象化，帮助学生充分吸收物理知识.

从物理课程教学中发现，一些规律与概念的提出缺少过程研究，教师教学期间，也多以学生是否掌握结论为主，忽略学生对知识的理解.但融入物理学史内容积极开展物理学科教学，既能提高学生物理探究水平，还能激发学生物理探究兴趣，培养学生物理思维.站在物理学史视角分析，很多物理知识形成多和某一阶段的历史背景相似，高中物理教学中物理学史的融入，不仅能培养学生创新思维，还能帮助学生建立物理观念，培养学生物理学科核心素养.

1.2 提升课堂教学效果

高中物理教材当中包含很多物理学家，且很多物理知识教学内容也多源于这些物理学家，由此我们发现，物理教学中可充分体现物理学史內容，但由于以人物为基础的物理学史介绍范围较宽，不仅难以激发学生学习兴趣，还难以铺垫课堂教学，所以取得的教学效果并不显著.

物理教学当中物理学史的积极融入，可从物理学家研究内容与成果方面进行介绍，学习物理学史期间，学生既能崇拜物理学家，还能点燃学生物理研究兴趣.

为学生介绍物理知识与概念时，教师可以教学内容为基础，积极渗透物理学史内容，如此教师可以教学目标为基础向学生提问，引导学生积极探寻物理规律与概念，进而在培养学生物理观念的同时，教会学生物理思维与方法，提高物理课堂教学效果.

1.3 提高教师教学能力

高中物理教学期间，物理学史的融入，既可以完善教学内容，提高学生物理思维，还能丰富教学素材，为教师提供新的教学方案与思路，开展体系化教学.

高中物理教材当中涉及的物理学史内容简单，为进一步渗透物理学史知识，教师可与教学内容相结合，深入挖掘物理学史内容，如此学生既能了解物理规律与概念，还能了解物理问题研究现状，妥善解决物理学习中学生存在的不同问题.

2 高中物理教学现状分析

2.1 教师缺少物理学史研究

为发挥物理学史在高中物理教学中的作用，教师有必要加强对物理学史方面知识研究.但受传统教学模式影响，很多高中物理教师多以课程教学为重点，缺少对物理学史内容的研究，所以常常导致物理学史融入期间难以实现融会贯通，且难以高效培养学生物理思维，最终影响高中物理教学质量提升.

2.2 课程内容和课时不匹配

高中阶段学生学习任务沉重，加上教师可利用的课堂时间十分有限，所以课时分配与教学设计期间，很多教师都会忽略物理学史在物理教学中的作用，这些不仅不利于物理学史的融入，还会影响学生物理学科素养培养.

2.3 教学思路单一

素质教育全面开展的当下，学科教学模式都发生明显转变，但受传统教学习惯的影响，一些教师仍没有和高中物理教学现状相结合，改变物理教学思路，因而使得物理教学常常与学生需求不符，影响物理学史和高中物理教学相融，制约学生物理思维与学科素养形成.

3 物理学史融入高中物理教学的策略

3.1 整合物理学史资源，创新教学形式

高中物理教材中很少涉及物理学史内容，渗透物理学史期间，为确保课堂教学成效，教师应与教学内容相结合加强对物理教学资源的整合，然后站在教学内容视角合理优化教学形式，提高课堂教学成效.

首先，整合物理学史资源期间，教师可由文本与多媒体两方面资源入手来整合，其中文本资源包含物理知识背景与物理学家经历，通过让学生了解物理知识变化与发展情况，有助于增加学生对物理知识的了解，进而让学生站在物理学史视角理解物理知识.

例如 学习自由落体运动期间，教师可以伽利略为例为学生讲述物理学史资源，由其研究自由落体发展过程进行介绍，教学期间为学生讲述斜面实验.如此既可以让学生通过了解伽利略对物理研究产生兴趣，还能培养学生物理思维，提高学生物理学科核心素养.应用多媒体资源教学期间，教师可将很多课堂中无法展现的实验内容向学生展示，很多物理实验都需要一定道具完成，一些不能在课堂上展现的物理实验可利用多媒体资源为学生进行动画演示，如此既能辅助学生理解物理规律，还能通过创新教学方法提高学生物理学习兴趣.

其次，教师还可引导学生加强物理学史资源整合创新，利用这一方法开展物理教学，而后为学生布置课后作业，既可以引导学生自主探究，还可让学生利用小组讨论等形式学习物理学史，基于分享与探究的基础上，学生既能完成物理学史资源整合任务，还能将其同课堂教学内容相结合，提高自身物理思维与探究能力.

3.2 融入应用物理学史，提高教学价值

高中物理教学期间，在教师的帮助下有助于将物理学史教育价值充分发挥出来，为实现这一目标，课堂教学期间，教师应积极融入物理学史内容.首先，教师可在多项环节中融入物理学史内容，课堂导入阶段，教师可利用情境创设等形式点燃学生物理学习兴趣，由概念入手为学生创设社会情境，如此既能引导学生了解物理背景，还能提高学生对物理知识的认识，进而让学生在了解物理知识期间提高物理学科认识.物理课堂教学期间，教师还可将物理学史当做教学内容的补充，拓展学生物理视野.

例如 伽利略斜面实验教学期间，教师可站在能量守恒定律视角辅助学生理解实验内容，另外，教师还可利用物理实验教学培养学生物理探究力.学生学习物理知识多以间接形式获得，应用物理学史开展物理教学期间，教师可引导学生利用科学探究形式培养学生科学态度.

3.3 应用问题驱动法，研究实验规律

学完变速直线运动与匀速直线运动后，教师可向学生提问：什么是自由落体运动？哪些因素将运动区分为不同种类？教师提出疑问后，学生会认真思考回答.然后进行总结分析，即加速度的变化导致运动种类的不同.所以只要测定出自由落体运动中的加速度，即可得到自由落体为哪种运动.这种利用问题驱动式的教学方法，突出了学生在课堂学习中的主体作用，利用问题驱动法，吸引学生注意力，启发学生，让学生结合“加速度大小与变化”找到问题解决答案，这种方法利于学生学习物理知识.

例如 教师可组织学生开展物理演示实验：即用打点计时器测量物体下落期间的加速度.活动开展前教师应准备好实验装置与设备，做好计时打点准备，然后引导学生观察实验现象，分析纸袋当中测定的速度.通过实验数据分析得到，自由下落轨迹为一条直线，观察纸袋上面的点情况，即可发现同等时间下物体下落的距离逐渐增大，位移差相等.根据学到的知识，教师可引导学生计算自由落体下物体加速度，最后得到自由落体运动下物体加速度为9.8m/s².自由落体运动为匀加速直线运动，且初速度大小为0.

利用趣味课件为学生讲述物理知识，伽利略通过研究发现自然界事物间存在的规律清晰可见，其站在加速度与速度视角出发，提出了关于匀加速运动下的两种假设：一，速度变化和时间相关；二，速度变化和位移相关.最后通过验证得出，若速度和位移之间成正比，得出的结论不合理.由此，伽利略开始检测速度和时间的关系.由于伽利略时代，测量技术并不发达，很难直接测量到瞬时速度，所以很难直接得到速度变化规律.但伽利略利用数学计算得出如下结论：将位移正比于时间的平方，即可得到速度正比于时间.利用斜面实验验证，因旧时代科技发展十分滞后，计时工具操作并不准确，伽利略让铜球从小倾角的斜面滚下，减少重力对实验产生的影响，如此容易得到速度和时间平方间的关系.通过多次实验验证，伽利略发现沿着倾斜斜面滚落的小球加速度大小不变，由此得出小球做出的运动为匀加速直线运动.基于此，伽利略又进行了实验探究，随着斜面倾角不断增加，且逐渐增大到直角时，小球运动逐渐变成自由落体运动.

本堂课当中，可先通过硬币与纸片实验获得结论，物体下落速度和受力大小间没有关系；接着，通过分析伽利略探究过程，即可得到物体下落速度和重力大小无关，该过程可引导学生思索，利用“牛顿管”实验，即可获得物体开展自由落体运动条件；最终，“利用打点计时器测定物体下落加速度”，积极寻找自由落体运动规律.利用这种方法开展物理教学，不仅有助于学生逐一掌握物理知识，还能方便学生消化吸收所学知识.

3.4 加强教学反思，优化教学应用方式

高中物理教学期间，物理学史的融入，还应结合教学目标反思课堂教学，合理优化教学方式，全面整改教学方案，加强对学生物理核心素养的培育.以此为基础，未来物理教学期间，教师既要提高自身教学水平，还要努力提高课堂教学成效.

高中物理学科在培养学生思维能力方面有一定要求，与此同时，还要学生具有良好的抽象思维能力.物理学史融入高中物理教学期间，教师应全面调整物理学史应用方式，教学期间既要关注物理学史在课堂中的融入，还要鼓励学生课下积极参与体验物理现象.

例如 教师可引领学生到线下参观科技馆，提高学生对物理知识的认识，基于这种感性认识上积极向学生渗透物理学史内容，不仅能提高物理课堂教学成效，还能帮助教师开展体系化物理教学.此外，利用物理学史发展历程为学生讲述物理知识，还能让学生全面了解物理学史发展变化，帮助学生建立系统物理知识框架，促进学生物理思维发展.并且，为助推学生多元发展，教师应加强教学方法创新，积极开展线上教学，利用微课等方式为学生介绍物理学史演变过程，或者为学生播放物理实验视频，为学生详细介绍物理知识，通过多层次的物理知识演绎，不仅能加深学生对物理知识的理解，还能帮助学生全面了解物理学史发展过程，培养学生物理思维.

4 结语

高中物理身为课程体系当中的主要构成，对培养学生探究思维有重要作用.物理学史在高中物理教学中的融入，不仅能助推物理课堂教学高效开展，还能培养学生物理思维与能力.高中物理教学中，教师应按照实事求是原则，深入挖掘物理学科历史资源，利用新型教学方式渗透物理学史知识，引导学生利用物理知识思考，培养学生独立思考能力，便于实现物理学科素养教学目标.

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