融入物理学史 让物理课堂更有魅力

2021-09-10 07:22范义添
数理化解题研究·综合版 2021年4期
关键词:物理学史文化价值高中

摘 要:文化育人、学科育人,每门学科都有其特定的文化价值与育人内涵,在高中物理的课堂教学过程中,其中一项文化价值就是物理学史,在常态化的教学过程中,教师要善于利用教学内容,注重物理学史的渗透和渲染,让学生在物理学史中了解物理规律和物理知识的建构与历程,感受物理学家的艰辛与智慧,更能從中悟出科学研究的精神所在.

关键词:文化价值;物理学史;高中;课堂

中图分类号:G632      文献标识码:A      文章编号:1008-0333(2021)12-0058-02

收稿日期:2021-01-25

作者简介:范义添(1984-),男,江苏省海门人,本科,中学一级教师,从事高中物理教学研究.

物理学作为自然科学的带头学科,是研究物质最一般的运动规律和物质基本结构的科目,最早起源于伽利略与牛顿的年代,经过漫长的发展与探索,已经成为当今最精密的一门自然科学类学科.在教育领域,物理属于高中阶段课程体系的关键构成部分,教师在讲授理论知识过程中需主动融入物理学史,让物理课堂更有魅力,辅助学生形成完善的知识网络.

一、讲述物理学史故事,激发学生学习兴趣

基于物理知识同物理学史之间的关系视角来看,把物理学史融入到高中物理教学中,不仅能让物理课堂显得更有魅力,还有利于学生更加全面的了解物理原理,改善他们的学习能力与知识水平.高中物理教学内容相对抽象,很难调动学生的学习兴趣,教师可在新课导入环节讲述一些与知识主题相关的物理学史故事,激发他们的学习兴趣,使其把注意力集中.

例如,在实施“自由落体运动”教学时,教师先讲述一个有关发现自由落体运动的物理学史故事导入新课:两千多年前,古希腊圣人亚里士多德是最早一批研究自由落体运动现象的学者,他指出:物体下落的速度由自身质量所决定,物体质量越大,下落速度就越快;反之,则下落得越慢.大家认为这一说法正确吗?鼓励学生自由交流,提出各自的见解与看法,且简单论述,与其固有认知产生冲突,调动他们学习新课的热情.接着,教师讲述伽利略在比萨斜塔上做的著名实验“两个铁球同时着地”,及观点:物体下落的速度同自身质量没有关系,假如两个物体在空气受到的阻力大小一样,或者忽略空气阻力,则两个重量不一样的物体在同一高度下落时速度一样,一起落至地面.进一步激起学的探究渴望.

如此,教师通过讲述物理学史故事设计新课导入,提升课堂的趣味性,让学生快速进入到学习状态,吸引他们的注意力,使其积极思考物理学史的内容,极大调动学习新课的兴趣.

二、巧妙融入物理学史,促使学生交流互动

高中物理教学内容同初中相比深度与难度均有所增加,学习起来更加枯燥乏味与机械无趣,学生的学习积极性不高,长此以往极易引发他们的抵触心理与厌学情绪,课堂氛围也是显得异常沉闷.这时高中物理教师在日常教学中,可根据所授内容巧妙融入一些物理学史,为课堂注入更多生机与活力,促使学生主动交流与积极互动,营造轻松愉悦的学习气氛.

在“电磁感应现象及应用”教学中,教师先讲述奥斯特发现电流的磁效应物理学史:他于1820年4月到7月,费时3个多月做几十项实验,将磁针分别放在导线的上方与下方,研究电流对磁针方向产生的作用;将磁针放在同导线距离不一样的地方,研究电流对磁针产生的强弱作用;将水、松脂、瓦片、石头、木块、金属等放在磁针同导线中间,研究电流对磁针所产生的影响等,发现电流的磁效应.引导学生思考:引领学生质疑:由于电流可以产生磁场,那么磁场是否能产生电流?教师及时引入物理史:法拉经过多年的研究,最终在1931年发现磁场产生电流的条件和规律.提问:怎样才能由磁生电?引领学生依据已有知识、经验提出猜想,尝试设计实验和验证.

这样教师巧妙融入物理学史丰富教学内容,让课堂更有魅力,吸引学生主动交流,使其一起探究电磁感性现象,让他们处于积极参与探究的状态之中,有助于对获取知识的巩固.

三、运用物理学史启迪,促进学生理解知识

众所周知,物理知识本身就比较抽象难懂,高中物理教材中选编的内容尤为如此,要想让学生更好的学习与理解物理知识,以及让物理课堂更有魅力,教师不能再采用以往的照本宣科式教学,而要运用物理学史带给他们更多启迪,提供一些分析与解决问题的线索,使其思维被启发,打开学生的思维空间,促进他们自然而然的掌握所学知识,改善教学效果.

此时,在进行“库仑定律”教学时,这是揭示静止点电荷相互作用力的规律,教师融入相关的物理学史:1785年法国科学家库仑根据实验研究得知:在真空内,两个静止点的电荷之间存在相互作用力,这个力同它们的电荷量乘积成正比,与它们的距离二次方成反比,作用力的方向在它们之间的连线上,且同电荷相斥、异电荷相吸.指导学生操作实验:将一玻璃棒的中点用绝缘丝线悬挂在物理支架上,使之呈水平、平衡,再用丝绸摩擦一端,用另一与丝绸摩擦过的玻璃棒的一端接近;用一与毛皮摩擦过橡胶棒接近.使其分析实验现象,引导他们总结:电荷间有相互作用力,且同种电荷相互推斥、异种电荷相互吸引,指出这种力称为静电力,或库仑力.随着组织学生继续通过实验探究影响静电力大小的因素.

上述案例,教师运用物理学史启迪学生思考,使其思维变得活跃起来,再借助书中的实验研究库仑定律,让他们慢慢掌握库仑定律的文字表述及其表达式,促进对新知识的理解.

四、活用物理学史设疑,吸引学生自主探究

正所谓“学起于思,思起于疑”,高中生在学习物理知识过程中离不开他人的引导、提示与点拨,教师顺理成章担此重任,通过融入物理学史巧妙设疑置问,激起他们的好奇心理,使其自主参与到知识探索中.所以,高中物理教师应当灵活运用物理学史设计问题,借此调动学生的求知渴望,使其在问题导向下自主探究物理的奥秘,锻炼他们的问题解决能力.

以“万有引力定律”教学为例,教师可以围绕万有引力的发现融入物理学史,先询问:提到万有引力定律大家首先想到什么?随机挑选学生讲述牛顿与苹果的故事,课件中同步展示牛顿在苹果树下被苹果砸到的图片,使其回顾牛顿受到的启发:地球与月球之间的吸引力同地球吸引苹果落地的力是否为同一个力?即使在很高的山顶或建筑物上,物体的重力也不会减弱,那么地球表面所存在的这种“吸力”是否能够顺延至月球上面?吸住月球使之围绕地球做公转,以及各个行星和太阳之间的作用力原理是否也是这样?引领他们同牛顿“一起”猜想,它们可能是同一种力,这些力是同一种性质的力,都遵从与距离的平方成反比的规律.

在上述案例中,教师运用物理学史设计课题提问,引领学生对万有引力进行自主思考与探究,使牛顿的想法能激发他们的探索渴望与想像能力,使其顺利进入到物理知识的探索中.

五、适当穿插物理学史,强化学生知识掌握

在新时期下的高中物理教学中,强调课堂形式的多样化,以及教学模式与知识呈现方式的多元化,如果教师一味的使用“灌输式”教学模式,学生的注意难以被集中起来,影响他们的学习质量与效果.这就要求高中物理教师在课堂上,应该适当穿插一些物理学史,把教授内容融入其中,讓学生一边了解物理学史,一边学习物理知识,强化他们的掌握情况.

在学习“牛顿第二定律”过程中,教师可结合牛顿第二定律的发展简史穿插至课堂教学中,如:在1662年,伽利略提出:无论物体以任何速度运动时,只要把加速或减速的外因去除掉,该速度就能够保持不变;笛卡尔也提出相似的说法:当没有外力作用时,粒子只会出现两种状态,要么静止、要么匀速运动.牛顿将这样的假定归纳整理成“牛顿第一定律”,且进一步推广伽利略的观点,总结成“牛顿第二定律”.从1684年8月开始,牛顿开始书写《自然哲学的数学原理》一书,重新整理研究手稿和思考部分问题,直至1685年11月才形成两卷著作;然后在1687年,该书出现拉丁文版,其中在绪论部分正式提出“牛顿第二定律”的说法.在这渗透的过程中,科学家经历的探究过程是多么漫长、深入、艰难,也为学生的物理学习注入精神的营养液. 除此以外,我们可以追问学生,为什么牛顿说他是站在巨人的肩膀上获得这些成果的,这里的巨人又是指谁?此时科学家的这种谦逊的精神又渗透给了学生们.

对于上述案例,教师适当穿插物理学史设计课堂教学,一方面强化学生对理论知识的掌握,另一方面让他们了解到物理探索的艰辛与刻苦,使其树立正确的学习态度与价值观念.

总之,在高中物理教学活动中融入物理学史是对教学内容很好补充,有助于学生对物理学理论发展产生更为清晰的认识,在一定程度上降低知识的学习难度,使其自觉、踊跃的参与到学习中,提升物理课堂的魅力,升华他们的学习成效.

  参考文献:

[1]周和建. 核心素养下“物理学史+ 规律教学” 课例的教学设计研究———以《行星的运动》设计为例[J].物理教学探讨,2020(07):32-33+36.

[2]程会,冯杰,汤凤君,崔贺. 初探物理新课程中中国物理学史内容教学策略[J].物理教师,2014(07):70-73.

[责任编辑:李 璟]

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