「物理核心素養」百佳論文之038◆滲透物理學史教育體現核心素養內涵

今天參加「物理」與「歷史」文理兩學科的聯袂教學研討活動，感到很有意義，聽了陸良榮老師執教的《物理學重大進展》一課也頗有感觸。在物理教學中如何結合人文精神更好地去培養學生的核心素養是個很有意義的主題。

一、讓學生充分認識實驗在科學發展中的基礎作用

眾所周知，物理是一門以實驗為基礎的自然科學。物理學理論的產生與發展都是在科學實驗的基礎上建立起來的;每一次理論的大綜合和大統一，都伴隨著實驗技術與思想的進步。所以，在物理課上講物理學史的時候，首先得立足實驗，從實驗的角度展開。

這節課呈現的都是有著重大歷史意義的著名實驗。這些實驗所表現的理論的範圍廣且層次高，要在45分鐘的課上全部講到位顯然是不可能的。教師可以選取典型實驗作細緻闡述，不但要向學生說明實驗的背景、條件、手段、方法和過程，而且要闡明這個實驗的設計思想和研究處理問題的方法、闡明實驗與理論的關係以及實驗所做出的重大歷史貢獻。

例如，伽利略在探求自由落體定律的過程中，設計了著名的「沖淡」重力的斜面實驗以延長物體的運動時間。其實伽利略當年使用的器材在斜面傾角超過5度時就很難準確地計時了，伽利略的外推法是建立在直覺和邏輯之上的精準判斷。

課堂上展不物理學家的探究過程，可以讓學生認識到實驗是科學研究最重要的工具，『已對物理理論的產生、發展和驗證都起決定性的作用，從而讓學生更深刻地去領會實驗在物理學中的地位和作用。同時這也有助於增強學生的實驗設計意識，提高學生對實驗現象的觀察能力和對實驗結果的分析能力，從而減少學生在物理實驗中的失誤。

二、讓學生站在歷史角度學習物理學家的思辨能力

上物理學史的課若要與歷史老師上的課有區別，教師就要從物理學科本身出發，去體現物理學科的本質。除了實驗以外，要重視思辨能力。物理學科核心素養中也提到思辨能力，即基於事實證據和科學推理，對不同的觀點和結論提出質疑和批判，檢驗和修正，進而提出創造性見解的能力。教師在物理課上講科學的發展，就要研究科學的思想方法，以及科學家這種思想方法存在的背景和觀念的束縛。

例如，亞里士多德認為力是維持物體運動的原因，正是伽利略的懷疑和批判，用推理和實驗得出了正確的規律，為牛頓力學的建立奠定了基礎。牛頓建立的經典力學取得了巨大成就，但牛頓堅持「絕對的時空觀」，正是愛因斯坦研究邁克爾遜一一莫雷實驗，質疑牛頓力學成立的基礎，拋開了「靜止以太」「絕對運動」等概念，才創立了狹義相對論，並提出了「相對時空觀」。而普朗克否定了傳統的能量是連續的觀點，認為熱輻射是一份一份的，提出了量子論。

本節課上，教師利用物理學史充分展現了科學家們存疑、質疑、釋疑從而取得重大科學發現的歷程。這些歷程的展不不僅創設了良好的質疑情境，而且教會了學生思辨的一些常用方法，並能啟迪學生心靈，促使學生敢於質疑善於思辨。

三、讓學生站在歷史角度體會物理學家的科學情懷

物理學史上眾多科學家為探求真理而堅持不J解的精神，是對學生進行教育的好素材。教學中教師可以讓學生從歷史的節點出發，站在歷史人物的角度，去對科學發展進行分析和研究。這對於學生端正學習動機，樹立對真理的非功利性追求，是具有重大意義的。

例如，普朗克提出量子假說並得出黑體輻射的強度按波長分布的公式，這與實驗符合之好令人擊掌叫絕。然而，普朗克並沒有歡欣鼓舞，反而感到惶惑。他對兒子說，自己的發現「要麼是荒誕無稽的，要麼也許是牛頓以來物理學最偉大的發現之一。」這顯然脫離了歷史上科學界與哲學界固有的「能量連續變化的」的傳統觀念，學

生是無法理解為什麼這個假說能成為新物理學思想的基石之一的。如果我們的教育沒有把這個問題告訴學生，也是無法體現科學精神和科學態度的。

所以，教學中有必要讓學生體會科學問題的背景演化，明白其歷史條件及其所致的深遠影響。這有利於培養學生不沿襲前人和課本，敢於突破常規，提出自己獨到見解的精神。

四、要讓學生站在歷史角度看待物理學家的人文精神

物理學科核心素養要求學生在認識科學本質，理解科學、技術、社會、環境(STSE)關係的基礎上逐漸形成對科學和技術應有的正確態度以及責任感。

教師可以通過物理學史的滲透教學，使學生受到科學和人文相結合的教育熏陶，培養學生健全的人格，也使學生對科學的本質、功能、性質等認識有更加深刻的理解。

例如，愛因斯坦在第二次世界大戰期間，從人類的正義感出發，力勸美國總統羅斯福要趕在納粹德國之前研製出原子彈。而當他看到原子彈巨大的破壞力與毀滅性後，他又從人類的良知和社會責任感出發，堅決反對使用原子彈。

這些偉大的科學家在致力於科學研究的同時，處處重視人的價值，孜孜不倦地追求社會的和諧發展，這是科學精神和人文精神結合的楷模。教學中教師可以通過物理學史的滲透，以物理學家為楷模，培養學生逐步具備造福人類的高尚情操、基本的科學道德、崇高的愛國主義精神，從而形成正確的人生觀和世界觀。

錢三強在《物理學史》序言中說:「物理學發展史是一塊蘊藏著巨大精神財富的寶地。這塊寶地很值得我們去開墾，這些精神財富很值得我們去發掘。」而在新教育形勢下，如何在物理教學中滲透物理學史教育，切實去提高學生的核心素養，是很值得我們一線物理教師去研究、去實踐、去拓展的一個課題。

整理：董友軍（汕頭實驗中學）

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