物理學(xué)史與高中物理相結(jié)合的研究

葉智彬 劉奕辰

【摘要】物理學(xué)史當(dāng)中包含豐富的思想財富，將物理學(xué)史融入高中物理課程，不僅有助于培養(yǎng)學(xué)生物理核心素養(yǎng)，還能助推物理學(xué)科教學(xué)高效開展.此外，物理學(xué)史與物理課堂教學(xué)的融入還能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高教師教學(xué)動力.本文以“自由落體運動”為例，就物理學(xué)史和高中物理教學(xué)的融合展開探究，希望能提高學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng).

【關(guān)鍵詞】物理學(xué)史；高中物理；教學(xué)策略

高中物理學(xué)科教學(xué)中，為培養(yǎng)學(xué)生物理核心素養(yǎng)，提高學(xué)生物理知識認知，課堂教學(xué)期間有必要將物理學(xué)史與物理教學(xué)相結(jié)合.但結(jié)合當(dāng)前高中物理學(xué)科教學(xué)情況看，很多教師仍采用傳統(tǒng)教學(xué)方法，忽略學(xué)生認知發(fā)展情況，難以采取妥善的措施激發(fā)學(xué)生物理學(xué)習(xí)興趣，這些都會影響高中生物理知識學(xué)習(xí)，將物理史融入其中可幫助改變這一情況.

1 高中物理教學(xué)中物理學(xué)史融入價值

1.1 培養(yǎng)學(xué)生物理思維

高中物理教學(xué)開展多以學(xué)生認知為基礎(chǔ)，課堂教學(xué)期間，既要結(jié)合學(xué)生興趣培養(yǎng)學(xué)生探究能力，還要聯(lián)合教學(xué)內(nèi)容引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)物理背景，在課堂教學(xué)中融入物理學(xué)史，如此既可以通過歷史背景研究幫助學(xué)生理解物理知識，還能利用概念研究將抽象知識形象化，幫助學(xué)生充分吸收物理知識.

從物理課程教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，一些規(guī)律與概念的提出缺少過程研究，教師教學(xué)期間，也多以學(xué)生是否掌握結(jié)論為主，忽略學(xué)生對知識的理解.但融入物理學(xué)史內(nèi)容積極開展物理學(xué)科教學(xué)，既能提高學(xué)生物理探究水平，還能激發(fā)學(xué)生物理探究興趣，培養(yǎng)學(xué)生物理思維.站在物理學(xué)史視角分析，很多物理知識形成多和某一階段的歷史背景相似，高中物理教學(xué)中物理學(xué)史的融入，不僅能培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維，還能幫助學(xué)生建立物理觀念，培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng).

1.2 提升課堂教學(xué)效果

高中物理教材當(dāng)中包含很多物理學(xué)家，且很多物理知識教學(xué)內(nèi)容也多源于這些物理學(xué)家，由此我們發(fā)現(xiàn)，物理教學(xué)中可充分體現(xiàn)物理學(xué)史內(nèi)容，但由于以人物為基礎(chǔ)的物理學(xué)史介紹范圍較寬，不僅難以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，還難以鋪墊課堂教學(xué)，所以取得的教學(xué)效果并不顯著.

物理教學(xué)當(dāng)中物理學(xué)史的積極融入，可從物理學(xué)家研究內(nèi)容與成果方面進行介紹，學(xué)習(xí)物理學(xué)史期間，學(xué)生既能崇拜物理學(xué)家，還能點燃學(xué)生物理研究興趣.

為學(xué)生介紹物理知識與概念時，教師可以教學(xué)內(nèi)容為基礎(chǔ)，積極滲透物理學(xué)史內(nèi)容，如此教師可以教學(xué)目標(biāo)為基礎(chǔ)向?qū)W生提問，引導(dǎo)學(xué)生積極探尋物理規(guī)律與概念，進而在培養(yǎng)學(xué)生物理觀念的同時，教會學(xué)生物理思維與方法，提高物理課堂教學(xué)效果.

1.3 提高教師教學(xué)能力

高中物理教學(xué)期間，物理學(xué)史的融入，既可以完善教學(xué)內(nèi)容，提高學(xué)生物理思維，還能豐富教學(xué)素材，為教師提供新的教學(xué)方案與思路，開展體系化教學(xué).

高中物理教材當(dāng)中涉及的物理學(xué)史內(nèi)容簡單，為進一步滲透物理學(xué)史知識，教師可與教學(xué)內(nèi)容相結(jié)合，深入挖掘物理學(xué)史內(nèi)容，如此學(xué)生既能了解物理規(guī)律與概念，還能了解物理問題研究現(xiàn)狀，妥善解決物理學(xué)習(xí)中學(xué)生存在的不同問題.

2 高中物理教學(xué)現(xiàn)狀分析

2.1 教師缺少物理學(xué)史研究

為發(fā)揮物理學(xué)史在高中物理教學(xué)中的作用，教師有必要加強對物理學(xué)史方面知識研究.但受傳統(tǒng)教學(xué)模式影響，很多高中物理教師多以課程教學(xué)為重點，缺少對物理學(xué)史內(nèi)容的研究，所以常常導(dǎo)致物理學(xué)史融入期間難以實現(xiàn)融會貫通，且難以高效培養(yǎng)學(xué)生物理思維，最終影響高中物理教學(xué)質(zhì)量提升.

2.2 課程內(nèi)容和課時不匹配

高中階段學(xué)生學(xué)習(xí)任務(wù)沉重，加上教師可利用的課堂時間十分有限，所以課時分配與教學(xué)設(shè)計期間，很多教師都會忽略物理學(xué)史在物理教學(xué)中的作用，這些不僅不利于物理學(xué)史的融入，還會影響學(xué)生物理學(xué)科素養(yǎng)培養(yǎng).

2.3 教學(xué)思路單一

素質(zhì)教育全面開展的當(dāng)下，學(xué)科教學(xué)模式都發(fā)生明顯轉(zhuǎn)變，但受傳統(tǒng)教學(xué)習(xí)慣的影響，一些教師仍沒有和高中物理教學(xué)現(xiàn)狀相結(jié)合，改變物理教學(xué)思路，因而使得物理教學(xué)常常與學(xué)生需求不符，影響物理學(xué)史和高中物理教學(xué)相融，制約學(xué)生物理思維與學(xué)科素養(yǎng)形成.

3 物理學(xué)史融入高中物理教學(xué)的策略

3.1 整合物理學(xué)史資源，創(chuàng)新教學(xué)形式

高中物理教材中很少涉及物理學(xué)史內(nèi)容，滲透物理學(xué)史期間，為確保課堂教學(xué)成效，教師應(yīng)與教學(xué)內(nèi)容相結(jié)合加強對物理教學(xué)資源的整合，然后站在教學(xué)內(nèi)容視角合理優(yōu)化教學(xué)形式，提高課堂教學(xué)成效.

首先，整合物理學(xué)史資源期間，教師可由文本與多媒體兩方面資源入手來整合，其中文本資源包含物理知識背景與物理學(xué)家經(jīng)歷，通過讓學(xué)生了解物理知識變化與發(fā)展情況，有助于增加學(xué)生對物理知識的了解，進而讓學(xué)生站在物理學(xué)史視角理解物理知識.

例如 學(xué)習(xí)自由落體運動期間，教師可以伽利略為例為學(xué)生講述物理學(xué)史資源，由其研究自由落體發(fā)展過程進行介紹，教學(xué)期間為學(xué)生講述斜面實驗.如此既可以讓學(xué)生通過了解伽利略對物理研究產(chǎn)生興趣，還能培養(yǎng)學(xué)生物理思維，提高學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng).應(yīng)用多媒體資源教學(xué)期間，教師可將很多課堂中無法展現(xiàn)的實驗內(nèi)容向?qū)W生展示，很多物理實驗都需要一定道具完成，一些不能在課堂上展現(xiàn)的物理實驗可利用多媒體資源為學(xué)生進行動畫演示，如此既能輔助學(xué)生理解物理規(guī)律，還能通過創(chuàng)新教學(xué)方法提高學(xué)生物理學(xué)習(xí)興趣.

其次，教師還可引導(dǎo)學(xué)生加強物理學(xué)史資源整合創(chuàng)新，利用這一方法開展物理教學(xué)，而后為學(xué)生布置課后作業(yè)，既可以引導(dǎo)學(xué)生自主探究，還可讓學(xué)生利用小組討論等形式學(xué)習(xí)物理學(xué)史，基于分享與探究的基礎(chǔ)上，學(xué)生既能完成物理學(xué)史資源整合任務(wù)，還能將其同課堂教學(xué)內(nèi)容相結(jié)合，提高自身物理思維與探究能力.

3.2 融入應(yīng)用物理學(xué)史，提高教學(xué)價值

高中物理教學(xué)期間，在教師的幫助下有助于將物理學(xué)史教育價值充分發(fā)揮出來，為實現(xiàn)這一目標(biāo)，課堂教學(xué)期間，教師應(yīng)積極融入物理學(xué)史內(nèi)容.首先，教師可在多項環(huán)節(jié)中融入物理學(xué)史內(nèi)容，課堂導(dǎo)入階段，教師可利用情境創(chuàng)設(shè)等形式點燃學(xué)生物理學(xué)習(xí)興趣，由概念入手為學(xué)生創(chuàng)設(shè)社會情境，如此既能引導(dǎo)學(xué)生了解物理背景，還能提高學(xué)生對物理知識的認識，進而讓學(xué)生在了解物理知識期間提高物理學(xué)科認識.物理課堂教學(xué)期間，教師還可將物理學(xué)史當(dāng)做教學(xué)內(nèi)容的補充，拓展學(xué)生物理視野.

例如 伽利略斜面實驗教學(xué)期間，教師可站在能量守恒定律視角輔助學(xué)生理解實驗內(nèi)容，另外，教師還可利用物理實驗教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生物理探究力.學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識多以間接形式獲得，應(yīng)用物理學(xué)史開展物理教學(xué)期間，教師可引導(dǎo)學(xué)生利用科學(xué)探究形式培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)態(tài)度.

3.3 應(yīng)用問題驅(qū)動法，研究實驗規(guī)律

學(xué)完變速直線運動與勻速直線運動后，教師可向?qū)W生提問：什么是自由落體運動？哪些因素將運動區(qū)分為不同種類？教師提出疑問后，學(xué)生會認真思考回答.然后進行總結(jié)分析，即加速度的變化導(dǎo)致運動種類的不同.所以只要測定出自由落體運動中的加速度，即可得到自由落體為哪種運動.這種利用問題驅(qū)動式的教學(xué)方法，突出了學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)中的主體作用，利用問題驅(qū)動法，吸引學(xué)生注意力，啟發(fā)學(xué)生，讓學(xué)生結(jié)合“加速度大小與變化”找到問題解決答案，這種方法利于學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識.

例如 教師可組織學(xué)生開展物理演示實驗：即用打點計時器測量物體下落期間的加速度.活動開展前教師應(yīng)準(zhǔn)備好實驗裝置與設(shè)備，做好計時打點準(zhǔn)備，然后引導(dǎo)學(xué)生觀察實驗現(xiàn)象，分析紙袋當(dāng)中測定的速度.通過實驗數(shù)據(jù)分析得到，自由下落軌跡為一條直線，觀察紙袋上面的點情況，即可發(fā)現(xiàn)同等時間下物體下落的距離逐漸增大，位移差相等.根據(jù)學(xué)到的知識，教師可引導(dǎo)學(xué)生計算自由落體下物體加速度，最后得到自由落體運動下物體加速度為9.8m/s².自由落體運動為勻加速直線運動，且初速度大小為0.

利用趣味課件為學(xué)生講述物理知識，伽利略通過研究發(fā)現(xiàn)自然界事物間存在的規(guī)律清晰可見，其站在加速度與速度視角出發(fā)，提出了關(guān)于勻加速運動下的兩種假設(shè)：一，速度變化和時間相關(guān)；二，速度變化和位移相關(guān).最后通過驗證得出，若速度和位移之間成正比，得出的結(jié)論不合理.由此，伽利略開始檢測速度和時間的關(guān)系.由于伽利略時代，測量技術(shù)并不發(fā)達，很難直接測量到瞬時速度，所以很難直接得到速度變化規(guī)律.但伽利略利用數(shù)學(xué)計算得出如下結(jié)論：將位移正比于時間的平方，即可得到速度正比于時間.利用斜面實驗驗證，因舊時代科技發(fā)展十分滯后，計時工具操作并不準(zhǔn)確，伽利略讓銅球從小傾角的斜面滾下，減少重力對實驗產(chǎn)生的影響，如此容易得到速度和時間平方間的關(guān)系.通過多次實驗驗證，伽利略發(fā)現(xiàn)沿著傾斜斜面滾落的小球加速度大小不變，由此得出小球做出的運動為勻加速直線運動.基于此，伽利略又進行了實驗探究，隨著斜面傾角不斷增加，且逐漸增大到直角時，小球運動逐漸變成自由落體運動.

本堂課當(dāng)中，可先通過硬幣與紙片實驗獲得結(jié)論，物體下落速度和受力大小間沒有關(guān)系；接著，通過分析伽利略探究過程，即可得到物體下落速度和重力大小無關(guān)，該過程可引導(dǎo)學(xué)生思索，利用“牛頓管”實驗，即可獲得物體開展自由落體運動條件；最終，“利用打點計時器測定物體下落加速度”，積極尋找自由落體運動規(guī)律.利用這種方法開展物理教學(xué)，不僅有助于學(xué)生逐一掌握物理知識，還能方便學(xué)生消化吸收所學(xué)知識.

3.4 加強教學(xué)反思，優(yōu)化教學(xué)應(yīng)用方式

高中物理教學(xué)期間，物理學(xué)史的融入，還應(yīng)結(jié)合教學(xué)目標(biāo)反思課堂教學(xué)，合理優(yōu)化教學(xué)方式，全面整改教學(xué)方案，加強對學(xué)生物理核心素養(yǎng)的培育.以此為基礎(chǔ)，未來物理教學(xué)期間，教師既要提高自身教學(xué)水平，還要努力提高課堂教學(xué)成效.

高中物理學(xué)科在培養(yǎng)學(xué)生思維能力方面有一定要求，與此同時，還要學(xué)生具有良好的抽象思維能力.物理學(xué)史融入高中物理教學(xué)期間，教師應(yīng)全面調(diào)整物理學(xué)史應(yīng)用方式，教學(xué)期間既要關(guān)注物理學(xué)史在課堂中的融入，還要鼓勵學(xué)生課下積極參與體驗物理現(xiàn)象.

例如 教師可引領(lǐng)學(xué)生到線下參觀科技館，提高學(xué)生對物理知識的認識，基于這種感性認識上積極向?qū)W生滲透物理學(xué)史內(nèi)容，不僅能提高物理課堂教學(xué)成效，還能幫助教師開展體系化物理教學(xué).此外，利用物理學(xué)史發(fā)展歷程為學(xué)生講述物理知識，還能讓學(xué)生全面了解物理學(xué)史發(fā)展變化，幫助學(xué)生建立系統(tǒng)物理知識框架，促進學(xué)生物理思維發(fā)展.并且，為助推學(xué)生多元發(fā)展，教師應(yīng)加強教學(xué)方法創(chuàng)新，積極開展線上教學(xué)，利用微課等方式為學(xué)生介紹物理學(xué)史演變過程，或者為學(xué)生播放物理實驗視頻，為學(xué)生詳細介紹物理知識，通過多層次的物理知識演繹，不僅能加深學(xué)生對物理知識的理解，還能幫助學(xué)生全面了解物理學(xué)史發(fā)展過程，培養(yǎng)學(xué)生物理思維.

4 結(jié)語

高中物理身為課程體系當(dāng)中的主要構(gòu)成，對培養(yǎng)學(xué)生探究思維有重要作用.物理學(xué)史在高中物理教學(xué)中的融入，不僅能助推物理課堂教學(xué)高效開展，還能培養(yǎng)學(xué)生物理思維與能力.高中物理教學(xué)中，教師應(yīng)按照實事求是原則，深入挖掘物理學(xué)科歷史資源，利用新型教學(xué)方式滲透物理學(xué)史知識，引導(dǎo)學(xué)生利用物理知識思考，培養(yǎng)學(xué)生獨立思考能力，便于實現(xiàn)物理學(xué)科素養(yǎng)教學(xué)目標(biāo).

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