在教學(xué)中滲透物理學(xué)史提升學(xué)生的核心素養(yǎng)的一點思考

馬鴻英

在教育部2014年印發(fā)的《關(guān)于全面深化課程改革落實立德樹人根本任務(wù)的意見》中，將核心素養(yǎng)作為重要的育人目標(biāo)。物理學(xué)科的核心素養(yǎng)是指學(xué)生在接受物理教育過程中逐步形成的適應(yīng)個人終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力，是學(xué)生通過物理學(xué)習(xí)內(nèi)化的帶有物理學(xué)科特性的品質(zhì)，是學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的關(guān)鍵成分。而事實上在物理教學(xué)中，教師們往往過多地強(qiáng)調(diào)知識的掌握和運(yùn)用而忽略物理學(xué)發(fā)生、發(fā)展的歷史，即物理學(xué)史的教學(xué)是不夠充分的，實際上教學(xué)中滲透物理學(xué)史，可以有效地提升學(xué)生的核心素養(yǎng)。

一、物理核心素養(yǎng)的介紹

物理核心素養(yǎng)主要有“物理觀念與應(yīng)用”“科學(xué)思維與創(chuàng)新”“科學(xué)探究與思維”“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”等四個方面的要素構(gòu)成。

隨著時間的流逝，學(xué)生在校所學(xué)的大量學(xué)科知識都將逐漸淡化甚至遺忘，真正伴隨學(xué)生一生發(fā)展并持續(xù)發(fā)揮作用的不是具體的物理學(xué)科知識，而是知識升華后留存在學(xué)生思想意識層面的東西。在教學(xué)中滲透物理學(xué)史有利于提升學(xué)生的核心素養(yǎng)。

二、物理學(xué)史介紹

物理學(xué)史是研究物理學(xué)發(fā)生、發(fā)展的歷史。從整個物理學(xué)科發(fā)展看，物理學(xué)知識以及物理學(xué)史和物理方法論構(gòu)成了物理學(xué)的兩大部分，這兩部分是不可分割的，緊密聯(lián)系的。

在傳授物理學(xué)知識的過程中通過對物理學(xué)歷史發(fā)展過程的再現(xiàn)，揭示物理學(xué)發(fā)生、發(fā)展和演變及其相應(yīng)的認(rèn)識論和方法論變革的歷史規(guī)律，并對物理學(xué)發(fā)展的基本趨勢和它在科學(xué)技術(shù)中的地位和作用提出科學(xué)的說明，有助于學(xué)生了解人類對自然界認(rèn)識發(fā)生發(fā)展的基本規(guī)律，了解物理學(xué)家和發(fā)現(xiàn)定理、定律的基本方法。

通過在課堂上滲透物理學(xué)史，會讓學(xué)生潛移默化地提升學(xué)生的物理核心素養(yǎng)。

三、物理教學(xué)現(xiàn)狀分析

大部分的一線教師在平時教學(xué)中只重視知識的結(jié)論，而忽視物理過程的分析，或淡化過程的教學(xué)，忽略知識的來龍去脈，這樣就使得學(xué)生缺少了對新知識學(xué)習(xí)的思維過程的建構(gòu)。

一線教師為什么不愿意在物理學(xué)史的研究上下功夫呢？筆者認(rèn)為：高考是教師教學(xué)的指揮棒，高考的重點考察還是知識類的問題，對于學(xué)科素養(yǎng)沒有辦法考察；教師的教學(xué)時間有限。在有限的時間內(nèi)，教師門不會把時間放在“低效”的物理學(xué)史上；學(xué)生的層次也決定了教師們的教學(xué)目標(biāo)更多放在知識的落實上，也不會用課堂上寶貴的時間滲透物理學(xué)史；教師的核心素養(yǎng)也需要提升，老師和學(xué)生一樣也缺乏物理學(xué)史的積淀。

著名哲學(xué)家馬赫認(rèn)為：物理學(xué)史的教學(xué)是對學(xué)生進(jìn)行富有成效的科學(xué)教學(xué)的一種輔助手段。因此教師們要有長遠(yuǎn)的眼光，為學(xué)生們的終身發(fā)展考慮。教學(xué)中滲透物理學(xué)史有助于學(xué)生們對于學(xué)生物理知識的理解，有助于學(xué)生樹立正確的人生觀、世界觀，堅持科學(xué)的方法論。

四、如何在物理教學(xué)中滲透物理學(xué)史

滲透法可以激發(fā)物理學(xué)習(xí)的熱情，開拓學(xué)生的視野，使學(xué)生更具有洞察力；還可以使他們以一種移情的方式設(shè)身處地體驗以往科學(xué)家的探究過程，促使他們主動學(xué)習(xí)和建構(gòu)知識，并形成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。目前物理課中，萬有引力一章知識的講解中可以很豐富地滲透物理學(xué)史，讓學(xué)生體會萬有引力發(fā)現(xiàn)的歷程的艱辛與美妙。同時，還有一些課程，我們可以專門地開設(shè)成物理學(xué)史的課，從而更加有效地提升學(xué)生的核心素養(yǎng)。

（一）以《伽利略對自由落體運(yùn)動的研究》為例，讓學(xué)生體會方法論

1.伽略利用邏輯推理的思想扳倒亞理士多德的有關(guān)輕的物體落得快還是重的物體落得快

伽利略是怎么想到重物和輕物落得一樣快的呢，又該如何說服周圍的人理解他的想法呢？還原當(dāng)時伽利略的邏輯推理：根據(jù)亞里士多德的論斷，一塊大石頭的下落速度要比一塊小石頭的下落速度大。假定大石頭的下落速度為8，小石頭的下落速度為4，當(dāng)我們把兩塊石頭捆在一起時，大石頭會被小石頭拖著而減慢，結(jié)果整個系統(tǒng)的下落速度應(yīng)該小于8；但兩塊石頭捆在一起，總的重力比大石頭還要重，因此整個系統(tǒng)下落的速度要比8還大。這樣，就從“重物比輕物落得快”的前提推斷出了互相矛盾的結(jié)論，這使亞里士多德的理論陷入了困境。為了擺脫這種困境，伽利略認(rèn)為只有一種可能性：重物與輕物應(yīng)該下落得同樣快。

2.伽利略在研究落體運(yùn)動的規(guī)律的過程也一樣困難重重。這一部分再一次體現(xiàn)了伽利略的非凡的嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐茖?dǎo)思路

伽利略認(rèn)為自然界的規(guī)律是簡潔明了的，這是一種哲學(xué)思想，因此他猜想落體運(yùn)動應(yīng)該是一種最簡單的變速運(yùn)動。伽利略用了一個非常巧妙的方法來“沖淡重力”。學(xué)生體會到伽利略對現(xiàn)象一般觀察—提出猜想—運(yùn)用邏輯推理—實驗對推理驗證-對猜想進(jìn)行修證（補(bǔ)充）—推廣應(yīng)用。體會在當(dāng)時那樣一個那年代，伽利略的嚴(yán)謹(jǐn)思路和科學(xué)方法。

3.在研究落體運(yùn)動中，最困難的問題是無法做到把阻力減小到幾乎是零

伽利略提出了抓住主要矛盾忽略次要矛盾的唯物辨證思想。在科學(xué)研究中，懂得忽略什么，有時比懂得重視什么同等重要！這是多么重要的辯證唯物主義思想。從伽利略開始，把實驗和邏輯推理和諧地結(jié)合起來，從而發(fā)展了人類的科學(xué)思維方式和科學(xué)研究方法。

（二）以《劃時代的發(fā)現(xiàn)》為例談?wù)軐W(xué)中的對稱思想指引著科學(xué)家的探究方向

在本節(jié)課的教學(xué)開始，筆者設(shè)計了這樣一個問題：是什么信念激勵奧斯特尋找電與磁的聯(lián)系的？18世紀(jì)末，人們開始思考不同自然現(xiàn)象之間的聯(lián)系：摩擦生熱表明機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，蒸汽機(jī)則實現(xiàn)了熱運(yùn)動向機(jī)械能轉(zhuǎn)化。以康德為代表的哲學(xué)家提出了各種自然現(xiàn)象之間是相互聯(lián)系和相互轉(zhuǎn)化的思想。正是這樣的一種哲學(xué)思想，讓奧斯特堅信電與磁之間可能存在著某種聯(lián)系。通過學(xué)生閱讀材料讓學(xué)生明白：電流的磁效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)引起了這種對稱性的思考?？梢娬軐W(xué)思想在引導(dǎo)著科學(xué)家的探究方向。

教育所給予人們的無非是當(dāng)一切已學(xué)過的東西都忘記后所剩下來的東西。德國教育學(xué)家第斯多惠也說過：“教學(xué)的藝術(shù)不在于傳授本領(lǐng)，而在于激勵、喚醒和鼓舞。”在教學(xué)中滲透物理學(xué)史，提升學(xué)生們的核心素養(yǎng)是教師們工作中的重中之重，教師只有對物理學(xué)史的內(nèi)容有全面、深入的了解，才能對其作出合理取舍，設(shè)計出符合中學(xué)生思維和認(rèn)識水平的教學(xué)方案。