我國(guó)古代物理學(xué)成就在中學(xué)物理活動(dòng)教學(xué)中的應(yīng)用①

吳之洋

(廣西壯族自治區(qū)桂林市平樂縣實(shí)驗(yàn)中學(xué)，廣西 桂林 542400)

我國(guó)古代學(xué)者在科技方面的成就璀璨奪目，深挖我國(guó)古代物理學(xué)成就，并在中學(xué)物理活動(dòng)教學(xué)中加以應(yīng)用，既可使學(xué)生深刻感受中國(guó)古代先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，提升民族自豪感，又能使學(xué)生在繼承中發(fā)揚(yáng)古代科學(xué)家的探索精神，幫助學(xué)生理解學(xué)科知識(shí)，提升創(chuàng)新能力，落實(shí)立德樹人根本任務(wù)。

1 中學(xué)物理活動(dòng)教學(xué)簡(jiǎn)介

在中學(xué)物理活動(dòng)教學(xué)中，教師根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)、學(xué)生學(xué)習(xí)需要及其身心發(fā)展的特點(diǎn)創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，讓學(xué)生持續(xù)參與閱讀、體驗(yàn)、討論分析、實(shí)驗(yàn)操作等，習(xí)得知識(shí)、發(fā)展能力。這種教學(xué)的特點(diǎn)是讓學(xué)生參與活動(dòng)，通過聽、觸、思等方式讓學(xué)生獲得切身體悟，完成知識(shí)的意義建構(gòu)，實(shí)現(xiàn)知識(shí)和能力的遷移和應(yīng)用。

2 我國(guó)古代物理學(xué)成就在中學(xué)物理活動(dòng)教學(xué)中應(yīng)用的程序和方式

2.1 基本程序

將我國(guó)古代物理學(xué)成就引入物理活動(dòng)教學(xué)，設(shè)計(jì)有挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)活動(dòng)，讓學(xué)生在真實(shí)的情境中，通過對(duì)活動(dòng)的持續(xù)參與、體驗(yàn)，注重學(xué)習(xí)主體的自身體驗(yàn)、感悟、操作和思維，促使外部操作活動(dòng)和內(nèi)部思維活動(dòng)不斷交互反饋。通過“做”來深化“思”，通過“思”來促進(jìn)“做”，實(shí)現(xiàn)學(xué)生知識(shí)的自我建構(gòu)與解決實(shí)際問題能力的生成，其基本程序如圖1所示。

圖1

2.2 應(yīng)用方式

我國(guó)古代物理學(xué)成就中涉及中學(xué)物理的相關(guān)內(nèi)容，可以用來設(shè)計(jì)活動(dòng)教學(xué)，其應(yīng)用方式主要有以下幾種。

2.2.1 討論分析式

在課堂上向?qū)W生展示與課堂教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的古代物理學(xué)成就，如古籍原文(帶翻譯)、掛圖、視頻等，通過閱讀、觀察，激發(fā)他們的興趣，培養(yǎng)他們敢于表達(dá)觀點(diǎn)的勇氣、與他人交流或爭(zhēng)辯的能力以及運(yùn)用物理知識(shí)解決實(shí)際問題的意識(shí)。

例如，在“力的合成”的教學(xué)中，可結(jié)合古籍原述，利用《墨經(jīng)》的記述和掛圖(圖2)，讓學(xué)生嘗試應(yīng)用平行四邊形法則解決問題：由兩人操作的戽斗提水怎樣才能更省力？

圖2

2.2.2 實(shí)驗(yàn)操作式

基于我國(guó)古代物理學(xué)成就，設(shè)計(jì)一些與物理課堂教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的實(shí)踐或探究活動(dòng)，可利用復(fù)制的實(shí)物、模型等，讓學(xué)生通過實(shí)物制作或?qū)嶒?yàn)操作，自主提出假設(shè)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，驗(yàn)證假設(shè)，歸納其中的物理原理，分析解決相關(guān)成就中蘊(yùn)涵的問題，培養(yǎng)學(xué)生的綜合應(yīng)用能力。這種活動(dòng)可以是學(xué)生個(gè)人完成、小組完成或師生合作完成。

例如，在“探究杠桿的平衡條件”的教學(xué)中，可以先將蘇科版初中物理教材中的活動(dòng)“探究蹺蹺板中的道理”，改為展示學(xué)生自制的桔槔、腳碓、桿秤等不等臂杠桿的實(shí)物模型，然后用PPT介紹：(1) 《莊子·天地》中敘述了孔子的學(xué)生子貢南游時(shí)教農(nóng)夫用桔槔的故事，指出：桔槔“后重前輕”；(2) 腳碓總是前短后長(zhǎng)，提問學(xué)生：為什么要做成這種樣式？再引導(dǎo)學(xué)生完成教材上的“活動(dòng)1：探究杠桿的平衡條件”，估測(cè)腳碓中動(dòng)力、阻力的大小和兩邊桿長(zhǎng)，試圖找出它們之間的關(guān)系；利用實(shí)驗(yàn)室器材精確測(cè)量力臂與力，做好記錄并總結(jié)出杠桿平衡條件。最后，利用杠桿的平衡條件，分析上述器具這樣做的優(yōu)勢(shì)。此外還可設(shè)計(jì)課外實(shí)踐活動(dòng)：自制一把桿秤，要求有兩個(gè)量程、刻度較精確。

2.2.3 游戲式

在課堂上讓學(xué)生展示課前準(zhǔn)備的圖片、課件或自制的實(shí)物模型，接受同學(xué)們的質(zhì)疑與提問，也可以進(jìn)行角色模擬，編排短劇，培養(yǎng)學(xué)生樂于表達(dá)、敢于質(zhì)疑的習(xí)慣，同時(shí)還可以調(diào)節(jié)課堂氣氛，使學(xué)生身心愉悅。

例如，在“怎樣描述運(yùn)動(dòng)”的教學(xué)之后，用PPT引入《呂氏春秋》中的“刻舟求劍”故事及配圖，教師用現(xiàn)代文翻譯后，讓學(xué)生分別扮演楚人、河岸、劍，模擬三者的運(yùn)動(dòng)情況，再讓學(xué)生思考：楚人為什么找不到所掉的劍？你能從相對(duì)運(yùn)動(dòng)的原理想出找到這把劍的方法嗎？

2.2.4 專題研究式

引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)提出的問題，查找和收集資料，分小組討論和總結(jié)，用小論文的形式表述所研究的問題和過程，也可以組織學(xué)生做小型的學(xué)術(shù)報(bào)告。

例如，在完成“探究杠桿的平衡條件”的活動(dòng)后，可組織學(xué)生閱讀《墨經(jīng)》《天工開物》等古籍，讓他們以小組合作的形式撰寫專題報(bào)告：我國(guó)古代有關(guān)杠桿的物理學(xué)成就，并選取優(yōu)秀報(bào)告集中展示。

3 結(jié)語

我國(guó)古代物理學(xué)的突出成就是提升學(xué)生能力的重要教學(xué)資源，引入這一資源，為中學(xué)物理教學(xué)提供了新的途徑，在中學(xué)物理活動(dòng)教學(xué)中引入我國(guó)古代物理學(xué)成就，可培養(yǎng)學(xué)生的民族自信和文化自信，提升學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)。