渗透物理学史发挥育人功效发挥物理学史功效培养学科核心素养

渗透物理学史㊀发挥育人功效
发挥物理学史功效培养学科核心素养
朱惠忠
(江苏省吴江中学㊀２１５２００)
摘㊀要: 读史可以明智 .物理学的发展史ꎬ如一部壮丽的科学史诗ꎬ对开拓学生的视野ꎬ培养学生学习物理的情感㊁态度等具有重大意义.在高中物理教学中ꎬ教师应结合物理学史进行教学ꎬ适时渗透物理学史ꎬ通过展现猜想的魅力㊁探究的过程以及科学的精神ꎬ提高学生学习的兴趣ꎬ更好的理解科学本质ꎬ增强情感体验ꎬ在感染和熏陶中促进学生的全面发展ꎬ发挥物理学史的育人功效ꎬ培养学生的学科核心素养.
关键词:高中物理ꎻ物理学史ꎻ课堂教学ꎻ核心素养
中图分类号:Ｇ６３２㊀㊀㊀㊀㊀㊀文献标识码:Ａ㊀㊀㊀㊀㊀㊀文章编号:１００８－０３３３(２０１９)１２－００６９－０２
收稿日期:２０１９－０１－２５
作者简介:朱惠忠(１９７３.７－)ꎬ男ꎬ江苏省吴江人ꎬ本科ꎬ中学一级教师ꎬ从事高中物理教学研究.
㊀㊀«普通高中物理课程标准»(实验)在课程目标中明确要求高中学生 初步了解物理学的发展历程 .因此ꎬ物理学史的内容在高中历史教材中得到了多处引用.物理学的发展史ꎬ如一部壮丽的科学史诗ꎬ囊括了物理学的起源与发展过程ꎬ歌颂了科学家们创造且严谨的科学思维ꎬ闪耀勇于探索㊁排除困难的科学精神.这些物理学史的内容ꎬ对培养学生正确的人生观㊁世界观ꎬ渗透素质教育有着积极的影响. 读史可以明智 ꎬ将充满曲折与艰辛的物理学史中充满积极影响的内容融入物理教学中ꎬ对开拓学生的视野ꎬ培养学生学习物理的情感㊁态度等具有重大意义.那么如何在有限的课堂时间内ꎬ寓物理学史于物理教学之中ꎬ以培养学生的科学态度与责任ꎬ在感染和熏陶中促进学生的全面发展呢?笔者从如下几方面进行了有益探索.㊀㊀
一㊁领悟猜想魅力ꎬ激发学习兴趣
探究性学习是新课标推崇的一种积极的学习过程.
在高中物理教学中ꎬ教师应积极付诸行动中ꎬ在学生探究性学习的过程中巧妙引入物理学史ꎬ为探究提供物理情境和问题ꎬ感受猜想与假设在物理理论建立㊁发展过程中的重要性ꎬ形成科学的思维方法ꎬ提高学生学习物理兴趣.㊀㊀
例如在教学关于 万有引力定律 的内容时ꎬ我在课堂上先提出问题: 地上的力与天上的力是和谐统一的
吗? 新奇的问题引起了课堂不小的骚动.我再趁势道出牛顿是如何检验他认为的 地上的力与天上的力是出于同一本源 的猜想的:各大星体间有引力ꎬ地球上的物体会受到重力ꎬ假设这两种力是同一性质的力ꎬ且与自身之间的距离的平方成反比关系ꎬ因为月心到地心的距离是地球半径的６０倍ꎬ根据万有引力强度ꎬ可以得到月球绕地球做近似匀速圆周运动的向心加速度就应该是地面重力加速度的１/３６００ꎬ从而验证了天上的力与地上的力是同一性质的力ꎬ遵循共同的规律ꎬ这就是著名的 月地 检验.在这个过程中ꎬ牛顿根据月球绕地球运动的周期Ｔ和运行的轨道半径ｒꎬ地球表面的重力加速度ｇꎬ计算得到了月球围绕地球做匀速圆周运动的向心加速度为:
ａ＝４π２
Ｔ２ｒ＝２.７４ˑ１０－３ｍ/ｓ一个物体受到的地球表面
的重力加速度为ｇ＝９.８ｍ/ｓ２ꎬ假设这个物体被置于月球轨道这个高度ꎬ那么这个物体的加速度应与月球的向心加速度一致ꎬ即:
ａ＝
１６０
２ｇ＝２.７２ˑ１０－３
ｍ/ｓ这就是猜想与假设的魅力!从上面的分析可以发现ꎬ这两种方法求得的数值十分接近ꎬ牛顿的猜想得到了验证ꎬ证实了地上的力与天上的力属于同一性质ꎬ两者遵循同一规律.
同样ꎬ伽利略的 自由落体运动 ㊁伽利略的理想斜面
９６
实验等ꎬ都可以成为教师引导学生感受科学探究魅力的有效素材ꎬ可以让学生知道ꎬ猜想与假设是开启探究的大门ꎬ总结失败ꎬ不断探究ꎬ才能走向成功.㊀㊀
二㊁展现探究过程ꎬ理解科学本质
物理学史本就是对物理世界的现象㊁规律等的探究
过程ꎬ是物理学成果的发现过程.在教学中ꎬ用历史的观点进行教学ꎬ将物理本质㊁规律的探究过程展现为一段段波澜壮阔㊁可歌可泣的历史过程ꎬ感受物理科学家的孜孜不倦ꎬ领悟物理学成果的来之不易ꎬ明白科学观的形成与被检验ꎬ从而更深刻的理解科学探究的本质.
在关于 自由落体运动 的教学过程中ꎬ教师可以突出落体定律的研究方法ꎬ展现伽利略科学的探究过程ꎬ如:㊀
(１)亚里士多德是如何提出 重者比轻者下落得快
的落体学说的?伽利略又是如何通过巧妙的逻辑推理进行反驳的?
(２)伽利略对自由落体运动提出了怎样的运动假设?并如何从假设中进一步推出下落位移与时间的平方是成正比的?
(３)落体研究为何要转化成斜面实验研究?伽利略是如何在当时的条件下顺利完成实验研究的?(４)伽利略是如何合理运用数学推理和 等末速度假设 将斜面实验结果推广到落体运动的?
科学的探究本无止境ꎬ通过历史探究过程的展现ꎬ使自由落体运动的规律和伽利略开创的科学研究方法呈现在学生面前ꎬ学生不但能掌握物理知识ꎬ从这些探究案例中学习物理问题的思考和解决ꎬ有助于帮助学生领悟科学知识的获得过程ꎬ养成探究的习惯.㊀㊀
三㊁培养科学精神ꎬ增强情感体验
教材中与学科相关的物理学史不仅呈现了物理学壮
观的发展ꎬ更是情感㊁态度㊁价值观培养的好素材ꎬ那么雄伟壮丽的发现过程就是一部科学史诗ꎬ真理来之不易ꎬ离不开前辈科学家们严谨的科学思维和勇于探索的科学精神.比如在«行星的运动»这一节中讲述的人类发现宇宙观规律的艰难历程ꎬ对提高学习物理兴趣㊁开拓视野㊁培养学生坚定的研究意志具有很高的价值.(１)以 地心学 与 日心说 发展历程对学生进行情感教育
惑则辩㊁辩则析㊁析则明 ꎬ这既是真理的发现过程ꎬ
也是人们对未知世界逐渐认识的历程.教学中ꎬ设计问题: 在古代先有地心说后有日心说ꎬ你认为这观点对
吗? 让学生充分 讨论 人类对宇宙的认识过程ꎬ并通过物理学史更正错误认知ꎬ来达到情感教育目的.(２)以日心说的艰难确立之路来培养学生对待科学的态度
日心说的观点虽自古有之ꎬ却常遇到反对者ꎬ哥白尼一直观测星体并研究学术史料ꎬ盼望能找出一种比托勒密体系更简洁的解释ꎬ最终发表«天体运行论»一书.哥白尼去世三年后ꎬ捍卫地心说的第谷在丹麦出生ꎬ他从不间断的测绘行星位置ꎬ凭着坚强的意志力ꎬ耗用２０年的时间将天体位置的测量误差从１０ᶄ减到小２ᶄ.有着数学天赋的开普勒是第谷的助手ꎬ经过４年多的刻苦计算终于发现了真实的 椭圆 轨道ꎬ形成了著名的 开普勒三定律 ꎬ使得哥白尼体系被普遍接受.这一段艰难的确立之路ꎬ让学生深切感受到日心说曲折的发展过程.通过物理学史的介绍ꎬ培养学生正确的人生观㊁价值观和正确的科学态度.㊀㊀
(３)以介绍科学家来培养学生正确的人生观㊁价值观天文学的发展离不开科学家坚定的信念和对真理的不懈追求ꎬ才把人类从神学带到了科学ꎬ人性的光辉在他们身上得以显现ꎬ如身为宫廷教师的第谷ꎬ孜孜不倦的投身于天体位置的测量中.当宗教与这些科学家们所信奉的科学发生冲突时ꎬ有妥协ꎬ有潜逃ꎬ有迎死ꎬ在对比中感受求实精神的难能可贵ꎬ体会科学家的生命价值.引导学生去设想:如果布鲁诺不死ꎬ那么又会发生些什么?从而激起学生的价值冲突ꎬ帮助学生形成正确的价值取向.
我国著名的物理学家钱三强曾指出: 在物理教学中适当增加一点物理学史的内容ꎬ让学生更多地了解科学发展的历程ꎬ这对他们的成长将会是有意的. 物理学史对于确保物理教学的有效进行具有重要意义.教师应遵循学生的认知规律ꎬ结合教学实际情况ꎬ优化教学设计ꎬ采用不同的教学措施引导学生学习和感知物理学史ꎬ体验科学家的人格魅力ꎬ培养学生的学习兴趣ꎬ从而提高学生的核心素养.㊀㊀
参考文献:
[１]苏丽琴.高中物理教学中渗透物理学史教育的探讨[Ｊ].中学物理ꎬ２０１６(１２):３２－３４.
[２]朱霞.在高中物理教学中实施物理学史教育的思考与实践[Ｊ].考试周刊ꎬ２０１２(３):１２０.
[３]唐联珍.物理中的 猜想与假设 [Ｊ].今日中学生ꎬ２００７(３６):１８－２２.
[责任编辑:闫久毅]
０７。