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

朱惠忠

(江苏省吴江中学 215200)

《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，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，如一部壮丽的科学史诗，囊括了物理学的起源与发展过程，歌颂了科学家们创造且严谨的科学思维，闪耀勇于探索、排除困难的科学精神.这些物理学史的内容，对培养学生正确的人生观、世界观，渗透素质教育有着积极的影响.“读史可以明智”，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，对开拓学生的视野，培养学生学习物理的情感、态度等具有重大意义.那么如何在有限的课堂时间内，寓物理学史于物理教学之中，以培养学生的科学态度与责任，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.

一、领悟猜想魅力，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，教师应积极付诸行动中，在学生探究性学习的过程中巧妙引入物理学史，为探究提供物理情境和问题，感受猜想与假设在物理理论建立、发展过程中的重要性，形成科学的思维方法，提高学生学习物理兴趣.

例如在教学关于“万有引力定律”的内容时，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，地球上的物体会受到重力，假设这两种力是同一性质的力，且与自身之间的距离的平方成反比关系，因为月心到地心的距离是地球半径的60倍，根据万有引力强度，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1/3600，从而验证了天上的力与地上的力是同一性质的力，遵循共同的规律，这就是著名的“月地”检验.在这个过程中，牛顿根据月球绕地球运动的周期T和运行的轨道半径r，地球表面的重力加速度g，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：

这就是猜想与假设的魅力！从上面的分析可以发现，这两种方法求得的数值十分接近，牛顿的猜想得到了验证，证实了地上的力与天上的力属于同一性质，两者遵循同一规律.

同样，伽利略的“自由落体运动”、伽利略的理想斜面实验等，都可以成为教师引导学生感受科学探究魅力的有效素材，可以让学生知道，猜想与假设是开启探究的大门，总结失败，不断探究，才能走向成功.

二、展现探究过程，理解科学本质

物理学史本就是对物理世界的现象、规律等的探究过程，是物理学成果的发现过程.在教学中，用历史的观点进行教学，将物理本质、规律的探究过程展现为一段段波澜壮阔、可歌可泣的历史过程，感受物理科学家的孜孜不倦，领悟物理学成果的来之不易，明白科学观的形成与被检验，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，教师可以突出落体定律的研究方法，展现伽利略科学的探究过程，如：

(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，通过历史探究过程的展现，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，学生不但能掌握物理知识，从这些探究案例中学习物理问题的思考和解决，有助于帮助学生领悟科学知识的获得过程，养成探究的习惯.

三、培养科学精神，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，更是情感、态度、价值观培养的好素材，那么雄伟壮丽的发现过程就是一部科学史诗，真理来之不易，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，对提高学习物理兴趣、开拓视野、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、辩则析、析则明”，这既是真理的发现过程，也是人们对未知世界逐渐认识的历程.教学中，设计问题：“在古代先有地心说后有日心说，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，并通过物理学史更正错误认知，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，却常遇到反对者，哥白尼一直观测星体并研究学术史料，盼望能找出一种比托勒密体系更简洁的解释，最终发表《天体运行论》一书.哥白尼去世三年后，捍卫地心说的第谷在丹麦出生，他从不间断的测绘行星位置，凭着坚强的意志力，耗用20年的时间将天体位置的测量误差从10′减到小2′.有着数学天赋的开普勒是第谷的助手，经过4年多的刻苦计算终于发现了真实的“椭圆”轨道，形成了著名的“开普勒三定律”，使得哥白尼体系被普遍接受.这一段艰难的确立之路，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，培养学生正确的人生观、价值观和正确的科学态度.

(3)以介绍科学家来培养学生正确的人生观、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，才把人类从神学带到了科学，人性的光辉在他们身上得以显现，如身为宫廷教师的第谷，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，有妥协，有潜逃，有迎死，在对比中感受求实精神的难能可贵，体会科学家的生命价值.引导学生去设想：如果布鲁诺不死，那么又会发生些什么？从而激起学生的价值冲突，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，让学生更多地了解科学发展的历程，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，结合教学实际情况，优化教学设计，采用不同的教学措施引导学生学习和感知物理学史，体验科学家的人格魅力，培养学生的学习兴趣，从而提高学生的核心素养.