滲透物理學(xué)史，創(chuàng)設(shè)樂學(xué)的物理課堂

湯汝全

摘要

物理學(xué)史的滲透對于物理教學(xué)越來越重要。教師在實際教學(xué)中，可以運(yùn)用“成果展示法”“發(fā)現(xiàn)呈現(xiàn)法”“角色換位法”“歷程完善法”4種方法，把物理知識與人文知識相結(jié)合，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情和科學(xué)探究的欲望。

關(guān)鍵詞

物理學(xué)史 初中物理 物理課堂 滲透

物理學(xué)是一門實驗科學(xué)。學(xué)習(xí)物理史能夠培養(yǎng)學(xué)生尊重事實的態(tài)度，讓學(xué)生認(rèn)識到物理來源于生活而服務(wù)于生活，培養(yǎng)學(xué)生敢于質(zhì)疑的勇氣和意識。實際教學(xué)中，教師應(yīng)如何把理科知識與人文知識相結(jié)合？下面介紹4種教學(xué)方法。

一、成果展示法

教師通過成果展示，讓學(xué)生感知各個成果蘊(yùn)含的物理知識。例如“樂音的特征”教學(xué)中物理學(xué)史的滲透：編鐘是中國古代大型打擊樂器，興起于西周，盛于春秋戰(zhàn)國直至秦漢。中國是制造和使用樂鐘最早的國家……接下來，教師可介紹編鐘的組成，同時展示編鐘圖片。

在這里，教師用裝有不同量水的試管模擬編鐘發(fā)聲，提出問題：“閉上眼睛你能知道是什么樂器嗎？大小不一的編鐘改變的是什么？輕敲和重敲有什么不一樣？”從而引入樂音的3個特征，并由此展開探究。在此過程中，教師可自然滲透敲打樂器、管樂器、弦樂器聲源及工作原理的教學(xué)。這種倒敘的教學(xué)方法主要是通過歷史讓學(xué)生感知聲音、用科學(xué)方法研究聲音，能調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情和科學(xué)探究的欲望。

在蘇科版教材中可采用此方法進(jìn)行教學(xué)的章節(jié)有很多，比如熔化和凝固：介紹最早的冰箱——先秦時期的一件冰酒器（銅冰鑒）；光的直線傳播：沈括所著的《夢溪筆談》一書詳細(xì)敘述了“小孔成像匣”（針孔照相機(jī)雛形）；杠桿：越國政治家、商人范蠡發(fā)明的桿秤；力的作用是相互的：介紹中華民族“飛天夢”——長征系列運(yùn)載火箭；物體的浮與沉：曹沖稱象；磁體與磁場：介紹中國的司南。（也可以用國外的物理成果史。）

二、發(fā)現(xiàn)呈現(xiàn)法

沿著科學(xué)家的軌跡，教師指導(dǎo)學(xué)生通過動手實驗回顧發(fā)現(xiàn)之旅。例如“電流的磁場”教學(xué)中物理學(xué)史的滲透：奧斯特深信電和磁之間有某種聯(lián)系，就像電和發(fā)熱、發(fā)光的現(xiàn)象之間有聯(lián)系一樣。1812年他就在論文中寫道：“我們應(yīng)該檢驗的是，究竟電是否以其最隱蔽的方式對磁體有類似的作用?！彼谕姷膶?dǎo)線前面放一根磁針，企圖用通電的導(dǎo)線吸引磁針。然而盡管導(dǎo)線灼熱了，甚至燒紅發(fā)光了，磁針也毫無動靜。1820年4月，奧斯特在做有關(guān)電和磁的演講時，嘗試將磁針放在導(dǎo)線的側(cè)面，在接通電源時，發(fā)現(xiàn)磁針輕微地晃動了一下，他意識到這正是他多年盼望的實驗現(xiàn)象。經(jīng)過反復(fù)實驗，奧斯特終于查明電流的磁效應(yīng)是沿著圍繞導(dǎo)線的螺旋方向發(fā)生的。1820年7月21日，他用拉丁文簡潔地報告了60多次實驗的結(jié)果，向科學(xué)界宣告電流磁效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)。

學(xué)生動手呈現(xiàn)奧斯特實驗，走一趟奧斯特的發(fā)現(xiàn)之旅，通過實驗了解電流的磁效應(yīng)。滲透的物理學(xué)史可以讓學(xué)生感受到科研道路的曲折，培養(yǎng)學(xué)生不畏艱難、持之以恒的決心，告訴學(xué)生做一位生活中的有心人。這種教學(xué)法不僅可以指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實驗，而且可以對學(xué)生進(jìn)行情感態(tài)度與價值觀的教育。

在蘇科版教材中可采用此方法教學(xué)的章節(jié)也有一些，比如，重力：牛頓與蘋果的故事；大氣壓強(qiáng)：馬德堡半球?qū)嶒灒浑姶鸥袘?yīng)現(xiàn)象：法拉第與他的發(fā)電機(jī)等。

三、角色換位法

教師引導(dǎo)學(xué)生站在發(fā)現(xiàn)者的高度研究問題、發(fā)現(xiàn)問題、做出猜想、進(jìn)行科學(xué)探究、得出結(jié)論，最后向?qū)W生講述這是某位科學(xué)家的成果并介紹該科學(xué)家。例如“歐姆定律”教學(xué)中物理學(xué)史的滲透。課堂引入：如何改變電路中燈泡的亮度？學(xué)生回答：更換電池或改變電路中的電阻。教師提出問題：電流與電壓、電阻有什么關(guān)系？學(xué)生做出猜想。教師設(shè)計實驗（注意控制變量法的應(yīng)用及表格設(shè)計）。學(xué)生進(jìn)行實驗并收集證據(jù)。教師評價證據(jù)是否支持猜想（注意圖像法的使用）。學(xué)生得出結(jié)論（注意語言嚴(yán)謹(jǐn)）。最后教師介紹歐姆的故事，增加學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

這種物理學(xué)史滲透法是初中物理階段重要實驗、重要章節(jié)的常見教法，能夠讓學(xué)生學(xué)會更系統(tǒng)的研究問題的能力、更為嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶嶒灢僮髁鞒桃约罢Z言歸納方法，讓學(xué)生認(rèn)識到科學(xué)家探究的不易。教師只要幫助學(xué)生了解和感知科學(xué)家的精神，無須偏重故事的介紹，轉(zhuǎn)移重點。在蘇科版教材中可采用此方法的章節(jié)有一些，比如，壓力壓強(qiáng)：介紹帕斯卡；浮力：介紹阿基米德；焦耳定律：介紹焦耳。

四、歷程完善法

通過介紹科學(xué)家曲折漫長的糾錯或完善的歷程，引導(dǎo)學(xué)生最終回歸真相。例如下面“牛頓第一定律”教學(xué)中物理學(xué)史的滲透。

1.亞里士多德的觀點：力是維持物體運(yùn)動的原因。現(xiàn)象：在平直的路上推車，車才能運(yùn)動；停止用力，車子就要停下來。教師提問：“你認(rèn)為這個觀點有什么問題嗎？”學(xué)生一定會有不同的觀點。由于學(xué)生已經(jīng)看過課本及相關(guān)資料，所以學(xué)生馬上會得出這個觀點是錯誤的結(jié)論，但是在不少學(xué)生的心中還是存在著疑問的。在學(xué)生提出自己的觀點后，教師指出：“亞里士多德的觀點一直統(tǒng)治人們的思想將近2000年，直到300年前才由伽利略提出：力不是維持物體運(yùn)動的原因，物體的運(yùn)動不需要力來維持?！?/p>

2.伽利略的觀點：物體運(yùn)動不需要力來維持。教師提問：“假如你是伽利略，你會尋找怎樣的方法去推翻亞里士多德維持將近2000年的錯誤論點？”（教師給學(xué)生充分展示思維過程的機(jī)會，讓他們?nèi)ヌ角笪锢硪?guī)律，讓每一個學(xué)生都能夠深刻體會物體運(yùn)動的原因。）教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行伽利略斜面實驗并指出：“伽利略實驗對科學(xué)研究的啟示：正確實驗+合理的假設(shè)推理。在我們今天看來這是一個非常簡單的道理，但是在發(fā)現(xiàn)它的最初往往是非常艱難的，伽利略在充分的事實和理論依據(jù)的基礎(chǔ)上，靠堅強(qiáng)的意志和信念，終于獲得成功。”

3.笛卡兒的觀點：如果沒有其他原因，運(yùn)動物體將繼續(xù)以同一速度沿著一條直線運(yùn)動并且一直運(yùn)動下去。笛卡兒是一位與伽利略同時代的法國科學(xué)家，他進(jìn)一步完善了伽利略的觀點。

4.牛頓的觀點：一切物體總保持原來的勻速直線運(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止。

牛頓成功的秘密：站在巨人的肩上進(jìn)行質(zhì)疑和完善。學(xué)生通過歷史故事以及動手實驗認(rèn)識到：一個規(guī)律的發(fā)現(xiàn)并不是一帆風(fēng)順的，我們允許有錯誤，但我們要在認(rèn)識錯誤中糾錯，找出原因。學(xué)生通過學(xué)習(xí)這樣的過程向科學(xué)家致敬，培養(yǎng)敢于質(zhì)疑的勇氣和意識。在學(xué)生學(xué)到知識的同時，對學(xué)生進(jìn)行情感教育。教材中可采用此方法的章節(jié)有一些，比如探索更小的微粒：介紹道爾頓的蛋糕模型和盧瑟福的原子模型；宇宙探秘：介紹托勒密的地心說和哥白尼的日心說；能量轉(zhuǎn)化的基本規(guī)律：介紹永動機(jī)。

在初中物理教學(xué)中，滲透物理學(xué)史能達(dá)到良好的教學(xué)效果，從而提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，豐富學(xué)生的認(rèn)識，把物理學(xué)習(xí)與人相聯(lián)系，讓物理知識變得更有生命、更有活力。

（作者單位：江蘇省張家港市常青藤實驗中學(xué)）