论科学家的历史课教学设计

陶俊杰

【摘要】科学家的历史课设计向来比较难，科学成就讲的过多，变成了物理课，失去了历史味。不讲，则流于表面，不够深入。所以，如何平衡好二者的关系，这是科学家的历史课教学设计的难点，本论文以《20世纪的科学伟人爱因斯坦》为例，平衡了爱因斯坦的科学成就和个人品质，重点突出了爱因斯坦的个人成长和人生理想，深入探讨了史料实证和历史价值观，培养了学生关于历史的核心素养。

【关键词】核心素养 史料实证 历史价值观

【中图分类号】O6-4 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）35-0151-02

引力波，大家有听说过吧？引力波是什么？我们不妨来看个片段。

播放片段。

早在一百年前，就有一个人预言了引力波的存在。这个人是谁？

爱因斯坦！

这节课，就让我们时光倒流，穿越到爱因斯坦的世界，看看他除了语言引力波，还有什么其他的科学成就？

一、科学成就篇

我们进行小组合作，概括出爱因斯坦的科学成就。每个小组长来领下任务单。

一是狭义相对论。根据相对性和光速不变的原理得出，这是近代物理学领域的一次伟大革命。

二是广义相对论，根据等效原理和广义相对性得出，这促进了人们对天体和宇宙的观测研究和理论探讨。就是参考系没有优劣之分，运动是绝对的，静止是相对的。

三是光量子假说。这解释了经典物理学不能解释的光电效应，推动了量子力学的发展。

根据以上知识，我们牛刀小试，学以致用。

“天上一日，人间十年”，请你根据相对论，说说有无此可能性？颠覆了谁的理论？

有，牛顿。

牛顿认为时间和空间是绝对的，不变的，但爱因斯坦认为时间和空间是是相对的，可变的。所以这是近代物理学领域的一次伟大革命。

为什么时间和空间是相对的，可变的？

假设一束光向你而去，如果你乘一辆每秒20万公里的火车去追它，那么你在火车测到的光速是多少万公里每秒？根据相对性原理，是10万公里每秒。

但无论你选取的是什么参照系，光的传播速度不受光源和观察者本人的影响，光速永远为30万公里每秒。这就是光速不变原理。

光速不变，什么发生了变化？时间和空间。这就是狭义相对论。所以有个双生子宇航难题。双胞胎兄弟，一个做接近光速的宇宙飞船去了太空，另一个留在地球上，结果坐飞船回来的兄弟和留在地球上的，谁比较年轻？

做飞船的！这就是狭义相对论。

广义相对论则认为，质量很大的天体，例如恒星，会造成时空的坍塌，这样，光线在经过恒星的时候，也不得不改变路径。

如果引力非常大的时候，连光速也摆脱不了的物体，就是黑洞。

为什么爱因斯坦能够提出相对论？

是偶然的吗？

那应该从哪里寻找原因。

这既与物理学的发展有关，也同爱因斯坦的个人经历有关。

二、人生成长篇

我们小组合作，制造爱因斯坦的个人简历，每个小组长领简历表。通过这样的合作探究，帮助学生培养史料实证的能力。诚如袁伟时先生所言：“好奇、怀疑、批判，是治学和创造的起点。”[1]

在爱因斯坦的简历中，我们发现爱因斯坦在1879年出生于德国小镇乌尔姆的一个犹太人家庭。很少讲话，善于思考，对自然界的许多现象，总要寻根究底。这里有一个罗盘针的故事。我们看一段材料：爱因斯坦的早年岁月——好奇心萌发的阶段。这段材料来自于《爱因斯坦文集》，收录了爱因斯坦的的个人回忆和一些文章，因此较为可靠。

材料一表明爱因斯坦从小就具备哪两种优秀品质？

火车开回来。

喜欢自由学习，有强烈的好奇心，这为他以后从事科学研究埋下了伏笔。

1896年考人瑞士苏黎世联邦工业大学师范系理论物理专业。这是爱因斯坦的求学经历，也是他一生中最求知若渴的阶段，并为今后的物理学研究打下了扎实的基础。但在这一时刻的物理老师仍然不喜欢他，甚至有人认为他根本不适合学物理。

材料二反映了爱因斯坦认为什么对科学研究是至关重要的？

反映了爱因斯坦认为自由对科学研究是至关重要的。

1902——1909年爱因斯坦在瑞士伯尔尼专利局任技术员。这是他凤凰涅槃，化茧成蝶的时刻，狭义相对论，光量子假说都发表于这一时期。是什么原因促使他能在这一时期有这么多的物理成果？我们看两段材料。

材料三和四谁更可靠？为什么？结合材料三、四和所学知识，分析伯尔尼专利局的工作为爱因斯坦发表狭义相对论有何贡献？

材料四，材料三是二手史料。它是转引自，是从其他地方的转述，因此可靠性上不如爱因斯坦个人的回忆。所以对史事的推理和认证必须依据可靠的史料作为依据。所以我们依据材料四，论从史出，提出我们的史学观点。

结合材料四和所学知识，分析伯尔尼专利局的工作为爱因斯坦发表狭义相对论有何贡献？

既为爱因斯坦解决了后顾之忧，又训练了他的批判思维能力。

三、人生理想篇

每个人都有一定的理想，这种理想决定着他的努力和判断的方向。在这个意义上，我从来不把安逸和享乐看做是生活目的本身──这种伦理基础，我叫它“猪栏的理想”。照亮我的道路，并且不断地给我新的勇气去愉快地正视生活的理想，是善、美和真……

──爱因斯坦《爱因斯坦文集》第三卷

依据第一手史料，我们看到爱因斯坦的人生理想是什么？

追求善美真。善是第一位的。

请同学们列举爱因斯坦为人类和平事业而奋斗的史实。

1.一戰时：支持反战宣言。

2.一战后：致力于恢复各国人民的相互谅解，

呼吁人民为和平而斗争。

3.二战时：建议罗斯福抢在纳粹之前研制原子弹；

并痛心原子弹爆炸引起的大量平民伤害，说：“早知如此，我宁愿去当个修表匠。”

4.二战后：致力于防止核战争的发生，

发表反核战的《原子科学家公报》。

通过以上史实，我们能感受到爱因斯坦有哪些崇高的品质？

高度的社会责任感和热爱生活、热爱全人类。

在对善的追求中，爱因斯坦达到了美的境界，追求生命的和谐与修养。例如爱好拉小提琴。爱因斯坦的母亲很有音乐天赋。年幼时，爱因斯坦就开始学习音乐，六岁开始练习拉小提琴，音乐几乎成了爱因斯坦的"第二职业"，小提琴终身陪伴着他。

这三段材料，告诉我们爱因斯坦还有哪些崇高的品质？

不追求财产，不虚荣和不追求奢侈生活。

理想之三是追求真理，并影响了我们的日常生活。你能否举个例子？

例如，一是电脑显示器，利用的是狭义相对论。

二是激光，利用的是激光理论。

三是数码相机，利用的是光电效应。

四是核电站，这又是利用了爱因斯坦的什么科学原理？

E=mc2

较小质量的变化会引发非常大的能量。这既能和平利用，也能用于破坏性的，比如原子弹。以此为例，谈谈你对科技的认识？

科学是一把双刃剑，既可以用核电站发电，也可以造成巨大的灾难。但它取决于人本身，而不是工具。

爱因斯坦对善美真的追求，这对你树立人生理想有何启迪？

在爱因斯坦去世时，我们用歌德悼念席勒的诗来纪念他。同学们一起朗读，感受一下20世纪的科学伟人的风采。

总结：爱因斯坦是20世纪最伟大的科学家。他创立的相对论为科学的发展带来了革命性的变化；他提出的著名的质能关系式为原子能的和平利用提供了理论依据；他热爱和平，厌恶战争，关心人类的命运；而他伟大的人生理想更是留给后人的一笔最宝贵的遗产。

这样的教学设计的创新点在于历史核心素养的培养。当然，在具体的培养一个学生的历史思维方面，诚如美国教育学者杜威所言：“我听到，我忘记；我看见，我记得；我做过，我理解。”（I listen，I forgot；I saw，I remember；I do，I understand.）让学生通过自己主动学习获得知识的效果，远比老师单纯的讲授效果要好得多。因为“学生首先应当学会理解事物，然后再去记忆他们，在这两点经过訓练之前，不可强调言语与笔墨的运用。”

板书设计：

20世纪的科学伟人爱因斯坦

——树立善美真的人生理想

（1）科学成就：相对论、光电效应

（2）个人品质：1.好奇心

2.创新精神

3.批判思维

（3）人生理想：追求善美真

参考文献：

[1]袁伟时.中国近代史教学的几个问题[J].中学历史教学参考：焦点观察，2012（1）.5.