浅谈物理学史在初中物理教学中的实践研究，本文主要内容关键词为：物理学论文,浅谈论文,物理论文,初中论文,教学中论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
从整个物理学科的发展来看，物理学包含着两类重要的知识体系，一类是物理学的研究成果，即经过长期的历史积淀凝聚了无数科学家的智慧所形成的物理概念、规律和理论，我们可以称之为静态的知识体系；另一类是物理学的研究过程，这其中不仅包含科学家在探索、发现自然规律和构建物理知识大厦的过程中，各种理念、方法和技术的创新，还包含着美学、哲学、方法论等人文科学的诸多内容，我们可以称之为动态的知识体系即物理学史。
一、物理学史的教育功能
1.有利于激发学生学习物理的兴趣
物理学史是一幅理论与实验交叉、失败与成功并存、逻辑与非逻辑思维并用的丰富多彩的画面，是一部跌宕起伏、曲折前进的英雄乐章。物理学家的生平事迹、高尚情操、成功与挫折、智慧与幽默、分歧与争论、物理学思想与方法的演变、物理学发展跳动的脉搏，都可以调动学生的情绪，唤起他们强烈的好奇心和奋发向上的激情，引起浓厚的兴趣和积极的思考。比如，1820年4月的某天，奥斯特在讲课中，突然想起，过去许多人在电流方向上寻找电流对磁体的效应都没有获得成功，电流对磁体的作用很可能是“横”向的，而不是“纵”向的。于是，他“把导线和磁针平行放置”进行试验。当他接通电源时，果然发现导体附近的小磁针向垂直于导线的方向摆动起来了。小磁针的摆动，对听课的观众来说，几乎无动于衷，但对奥斯特来说，实在太重要了，他激动万分，他意识到自己获得了重大发现。这样的史实不仅能使学生对所学的内容印象深刻，同时还会引发学习物理知识的兴趣。
2.有助于学生对物理知识的掌握和理解
在教学中引入物理学史可以帮助学生沿着物理概念、规律及理论的产生和发展的历史脉络来理解和把握物理知识，从而逐步掌握正确的科学思维方法。例如在对“力与运动关系”的理解上，很多学生凭借“大量生活经验”固执地认为，力是使得物体运动的原因。大量的习题、实验都无法扭转学生这种经验性的错误观念。但如果能在实验的基础上让学生回顾历史，了解亚里士多德的“强迫运动定律”、伽利略的“斜面实验”、笛卡儿的“惯性原理”和牛顿的“运动第一定律”，感悟规律发展的历程，则必然能让学生深刻地体会到“运动不需力来维持”的深刻涵义。
3.有助于培养学生科学素养和创新思维
在物理教学中通过展现历史上物理学家探索物理世界奥秘的艰辛历程，可以让学生从中领悟到科学的本质以及科学思想，科学方法和科学精神，从而全面提高学生的科学素养。如居里夫妇在恶劣的条件下，用了4年时间，硬是从成吨的铀矿矿渣中，提炼出了0.12克镭盐，在此期间居里夫人健康受到了很大损害，体重减轻了10公斤，因为对天然放射性现象的执着研究，居里夫妇获得了诺贝尔物理学奖。
4.有助于培养学生的民族自豪感和爱国主义精神
三千年前我国已经开始了天象观测记录，殷墟甲骨卜辞中记载的日食，发生在公元前一千年以前，这是世界上可靠的日食记录中最早的。战国时期墨家经典著作《墨经》，对力学、几何学、运动的相对性、光学等都作出了精辟的论述。东汉著名科学家张衡设计了世界上第一台能够准确测报地震的地震仪，他还发明了利用水力来推动的浑天仪，并且继刘向正确解释日食的原因之后，正确解释了月食的原因。沈括发现了磁偏角，比西方要早400年。明末清初的宋应星在《天工开物》一书里，比较详细介绍了各种汲水工具和利用水能的机械，该书曾译成日文，有着较广的影响。通过介绍我国古代物理文化及发明成就，可以增强学生作为中国人的自豪感，培养热爱祖国，报效祖国的高尚情操，并树立攀登科学高峰的热望。
5.有助于提高学生人文精神和科学审美能力
科学家们在探索自然的过程中展现出的人格魅力、人文素养，对科学事业的执着追求精神，都会使学生的情感升华，对引导学生确立正确的人生观和价值观，实现人格的完美化具有积极的促进作用。牛顿是经典物理的奠基人，但他却谦称自己站在巨人的肩膀上；居里夫妇是镭元素的发现者，但她却说“镭是一种元素，它属于世界所有”，认为“科学应当为大众服务，它应当属于全人类”。1903年居里夫妇获得诺贝尔物理学奖后，把所获得的7万法朗奖金的大部分捐赠给了科学团体、公益事业、波兰来法求学的贫苦青年和一些穷亲属。
物理学史也是一部美学史，对称、和谐、统一等美学要素在物理学的发展中起着非常重要的文化导向作用。物理之美在于简洁，同样一个事物，如果能用简单的方法来描述，就没必要追求复杂。简洁美吸引着第谷、开普勒为之潜心钻研，最终修正后的“日心说”战胜了“地心说”，神学思想遭到了巨大的打击。物理之美也来源于对称和统一，在奥斯特发现了电流的磁效应后，人们将原本认为是独立的电学和磁学联系在了一起，随后法拉第发现了电磁感应现象，电现象和磁现象完美实现了统一，并被麦克斯韦用同一组方程式进行了描述，当然后面的弱电统一理论也是在这个指导思想下产生的。学生品尝物理之美是培养人文素养的重要课程资源，可以毫不夸张地说，物理美是启迪思想并使思想变得明晰的源泉之一。
二、将物理学史引入到教学中的四种模式
1.“呈现—总结”模式
（1）实施主线
（2）操作实例
课题：“电荷”概念的建立。①播放打雷闪电，现代高压输电线路以及大型电力驱动机械等视频，展示人类利用电的历史；②介绍西汉《淮南子》一书中，古人对雷电的认识：“阴阳相薄为雷，激扬为电”，即认为电是一种激扬之气，闪电是阴阳之气作用的结果；③介绍富兰克林的风筝实验，利用感应起电机模拟打雷、闪电，引导学生猜想闪电是怎样形成的；④从一系列静电现象中获得启发，感知电荷的知识，意识到无论是云层带电所导致的电闪雷鸣，还是感应起电机的放电现象都属于摩擦起电现象；⑤介绍在黑暗的环境下脱毛衣时可以看到火花并听见噼啪声，以及电风扇的扇叶易粘灰尘等生活中的常见现象，进一步认识电荷，为学习电流作知识上的准备。
（3）特点分析
“呈现—总结”模式是以历史为背景，以大量相对一致的史料为题材，沿着物理知识发展的脉络，对教学内容进行分析、概括从而提炼出物理概念、规律。这种历史的呈现可以认为是物理发展史的经典浓缩和精彩再现，有较好的故事性和趣味性。学生容易融入历史中，思维强度较低，使学生学习时能获得良好的心理感受，易于接受。
2.“冲突—统一”模式
（1）实施主线
（2）操作实例
课题：“牛顿第一定律”。①演示小车从同一斜面滚下，在桌面、玻璃板和丝绸表面滑行的实验，播放视频“宇宙飞船的运行”、“导弹击落飞行中的目标”，提出“力与运动的关系”。②早在两千多年前中国先哲墨子的论述，古希腊亚里士多德的研究，伽利略又提出另外的观点。③《墨经》中曾有记载：“力刑之所以奋也”，即指力是使人的运动发生变化的原因。亚里士多德认为“力是维持物体运动的原因”。伽利略认为“力是改变物体运动的原因”。谁说得对呢？请同学们分小组讨论充分发表看法，根据生活感受不少同学认为墨子和亚里士多德是对的。还有的同学看过书知道伽利略是对的。这时就会出现讨论交流的场面。最后让学生在辩论中认识到，物体在平面上停止运动是因受到摩擦阻力的作用，若接触面足够光滑物体将一直运动下去。（在这个过程中，老师可以适当引出一则史料：《考工记·辀人》中记载，“劝登马力，马力既竭，辀犹能一取焉。”这句话的意思是，在驾驶车马的过程中，即使马不再用力拉车了，但是车还能继续向前行走一小段路程。）④让小组派代表，表达出本小组的认识，其他小组成员进行纠正、补充，最后引导学生集体得出牛顿第一定律。⑤运用该定律分析相关实例。
（3）特点分析
交流、讨论是协作过程中不可缺少的环节，是统一认识、达到目的的重要手段之一。学生可以在观点的碰撞和融合中逐步养成敢于质疑、善于交流、乐于合作的科学态度。事实上，“冲突—统一”模式对师生的要求都很高，不仅要求教师善于引导、合理安排，还要求学生善于思考、懂得思辨。因为这些错误的“前概念”具有很强的欺骗性，并在学生的脑海中扎根很深。教师要引导学生从历史唯物主义的角度出发，明白轻易地否定老观点去建立新观点是不深刻的，也往往是站不住脚的。同时让学生也认识到错误的观点也有合理性，但正确的观点更具优越性。理论是不断发展和没有终结的。
3.“探究—发现”模式
（1）实施主线
（2）操作实例
课题：电磁感应。①演示电铃，电磁起重机等利用电流磁效应原理工作的设备，让学生体会到电能生磁给人类带来方便，并引发学生思考大量的电能又该如何产生；②介绍历史上在奥斯特之后众多科学家的努力，启发学生运用逆向思维的分析方法寻求突破；③介绍法拉第的努力情况（仅介绍到实验器材，不提供实验过程和实验现象等信息），给出模拟法拉第实验所用的器材，激发学生动手的欲望；④引导学生设计实验方案，亲自动手探究，尝试磁铁和导线的多种不同的相对运动形式，让学生亲身体验探究的艰难，并感受发现的快乐；⑤总结方法和规律，拓展应用于实际问题。
（3）特点分析
“探究—发现”模式是对历史最具体的重演，是一种较好的体验式助学模式。学生参与其中，重现历史过程蕴涵了大量的思维方法和新思想的萌芽。这些对学生科学素养的提高起到了潜移默化的作用。整个过程能充分体现物理学科的特征——大胆猜想，小心论证。极大地提高了学生的创造积极性。
4.“自学—交流”模式
（1）实施主线
（2）操作实例
课题：“宇宙探秘”。①按照合作学习小组的组建模式将全班学生分成若干学习小组后，播放《宇宙与人》的视频片断，使学生在对宇宙有一个初步认识的情况下，接受史料收集的任务，如：收集历史上关于宇宙产生、发展的理论及相关代表人物的资料，收集历史上人们对宇宙认识的相关理论及代表人物的资料（如“天圆地方说”、“地心说”、“日心说”等），科学家是如何逐渐发现宇宙中存在的这些天体的，恒星又是如何演变的等；②学习小组成员每人领取1个任务，并利用各种方式收集相关历史资料；③上课时，各成员在小组中汇报各自研究的结果，并进行讨论汇总；④小组代表上台汇报本小组研究的成果，其他小组可以进行补充或提出异议并发表自己的观点，直至全班达成共识；⑤总结知识和学到的方法，也可对科学家在研究过程中展现的科学素养和人文精神等方面进行评价。
（3）特点分析
“自学—交流”模式的整个教学过程是一个问题解决的探究过程，因而有益于培养学生的解决问题的能力和创新的能力。这种模式充分发挥了学生的主体性，促使他们主动学习和构建知识。而且在研究的过程中学生也会意识到科学家和常人一样也会犯错，从而逐渐养成不迷信权威，敢于质疑的优良品质。在这种学习模式下学生通过自学探究活动实现了学习观念的转变，也形成了正确的科学观。
综上所述，物理学史就是一个包含着丰富教学资源的宝藏，将其融入到物理教学中，不仅能够激发学生的学习兴趣，促进学生对物理知识、方法的掌握，还能够提高学生科学素养、人文精神、审美能力及爱国热情。不过，像一些始终没有得到考证或已被考证不是事实的历史上的趣闻、轶事，如牛顿是看到苹果落地而发现万有引力定律；瓦特是在烧开水时，发现水壶的盖子被蒸汽冲开，而得到灵感并设计制造出蒸汽机等内容能否被引入课堂，还有待我们进一步的讨论和研究。