孫鵬偉

什么是物理學(xué)科教育。首都師范大學(xué)物理系邢紅軍教授在“論物理思想的教育價(jià)值及其啟示”一文中提出：我們把進(jìn)行物理學(xué)科教育活動(dòng)比喻為一棵大樹(shù)，樹(shù)葉好比物理知識(shí)，樹(shù)枝好比物理方法，樹(shù)干好比物理思想，樹(shù)根好比物理觀念，物理精神教育如同這棵大樹(shù)生長(zhǎng)所需要的水分和養(yǎng)料，它不構(gòu)成大樹(shù)本身，但卻是大樹(shù)生長(zhǎng)不可缺少的營(yíng)養(yǎng)。在課堂教學(xué)活動(dòng)中如何落實(shí)物理學(xué)科教育。本文從“引導(dǎo)、精講、精練、提高”四環(huán)節(jié)，以“萬(wàn)有引力理論的成就”的教學(xué)實(shí)踐開(kāi)展物理學(xué)科教育活動(dòng)。

一、以“引導(dǎo)”為基礎(chǔ)，學(xué)會(huì)物理知識(shí)，感悟物理方法

“引導(dǎo)”就是教師對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程的“引導(dǎo)和指導(dǎo)”。就“萬(wàn)有引力理論的成就”一節(jié)，課前教師“引導(dǎo)”學(xué)生帶著這樣的問(wèn)題閱讀教材：有人問(wèn)諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者李政道教授，在他做學(xué)生時(shí)，剛一接觸物理學(xué)，什么東西給他的印象最深時(shí)，為什么他毫不遲疑地回答是物理學(xué)法則的普適性深深地打動(dòng)了他？圍繞“物理學(xué)法則的普適性”的問(wèn)題閱讀教材，思考“萬(wàn)有引力理論的普適性”何在。課中在學(xué)習(xí)“卡文迪許稱量地球質(zhì)量”的方法時(shí)，教師組織學(xué)生小組合作交流，“指導(dǎo)”合作小組探究根據(jù)“卡文迪許稱量地球質(zhì)量”的方法還能“稱量”宇宙中其他哪些星體的質(zhì)量？通過(guò)“引導(dǎo)”自主學(xué)習(xí)與“指導(dǎo)”小組合作探究?jī)啥雀形颉叭f(wàn)有引力理論”所蘊(yùn)含的“物理方法”及其普適性的表現(xiàn)。

二、以“精講”為重點(diǎn)，建立物理思想，培植物理觀念

“萬(wàn)有引力理論的成就”一節(jié)，精講“卡文迪許實(shí)驗(yàn)”的思想；精講利用“卡文迪許稱量地球質(zhì)量”的思想，并依據(jù)這一思想指導(dǎo)學(xué)生探究稱量其他星體質(zhì)量；精講牛頓引力理論對(duì)行星軌道的計(jì)算所蘊(yùn)含的物理思想。在精講中使學(xué)生感悟諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者馮·勞厄所說(shuō)的“沒(méi)有任何東西像牛頓引力理論對(duì)行星軌道的計(jì)算那樣，如此有力地樹(shù)立起人們對(duì)年輕的物理學(xué)的尊敬?！边@句話的深刻含義，在精講中深化學(xué)生對(duì)萬(wàn)有引力定律所蘊(yùn)含物理思想的理解，建立“物質(zhì)、運(yùn)動(dòng)及相互作用”的物理觀念。

三、以“精練”為手段，掌握物理方法，滲透物理精神

為了夯實(shí)和鞏固當(dāng)堂所學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)、基本技能以及重點(diǎn)難點(diǎn)知識(shí)，課堂練習(xí)及課后作業(yè)是必不可少的，但這些只是停留在知識(shí)、方法、技能以及應(yīng)用層面，一般對(duì)物理精神涉及甚少，教師要縱向挖掘及橫向拓展教材中“物理精神”的內(nèi)涵和外延，編制體現(xiàn)“物理精神”的例題或練習(xí)，使物理精神滲透于“精練”之中，培養(yǎng)學(xué)生的“物理精神”。就“萬(wàn)有引力理論的成就”一節(jié)，教師可設(shè)計(jì)開(kāi)放性問(wèn)題，彌補(bǔ)教材及課外練習(xí)的不足。例如：我國(guó)“神舟”載人飛船相繼七次成功發(fā)射以及實(shí)現(xiàn)了載人飛船與天宮一號(hào)的成功對(duì)接，不僅標(biāo)志著我國(guó)航天技術(shù)的日趨成熟，而且也為建立我國(guó)自己的空間站邁出了堅(jiān)實(shí)的一步。當(dāng)飛船在環(huán)繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)過(guò)程中宇航員完成了許多預(yù)定的科學(xué)實(shí)驗(yàn)和測(cè)量，其中包括可以比較準(zhǔn)確地測(cè)量地球的質(zhì)量，如果你是宇航員，你將如何測(cè)量地球的質(zhì)量？

四、以“提高”為目標(biāo)，深化物理思想，提升物理精神

就“萬(wàn)有引力理論的成就”一節(jié)，學(xué)生在學(xué)習(xí)該節(jié)之前已認(rèn)識(shí)了“卡文迪許扭秤”實(shí)驗(yàn)，但對(duì)該實(shí)驗(yàn)所蘊(yùn)含的“物理思想”并沒(méi)有足夠的認(rèn)識(shí)，最多只是停留在該實(shí)驗(yàn)測(cè)出了萬(wàn)有引力常量被稱為人類物理學(xué)上最偉大、最巧妙的實(shí)驗(yàn)之一。但在學(xué)習(xí)該節(jié)時(shí)，“卡文迪許曾經(jīng)把他自己的實(shí)驗(yàn)說(shuō)成是‘稱量地球質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)”應(yīng)成為學(xué)生重新審視該實(shí)驗(yàn)的最佳時(shí)機(jī)。首先，“稱量地球質(zhì)量”及“計(jì)算出地球質(zhì)量”前無(wú)古人；第二，該實(shí)驗(yàn)使牛頓萬(wàn)有引力定律由比例表達(dá)式變?yōu)榈仁奖磉_(dá)；第三，扭秤方法的發(fā)明和使用開(kāi)創(chuàng)了“弱力測(cè)量新時(shí)代”。至此，學(xué)生對(duì)“扭秤的思想”以及“類比的方法”才自然內(nèi)化為“自己的物理思想”，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的態(tài)度、探究的精神，促進(jìn)學(xué)生思維發(fā)展、思維品質(zhì)的提升和精神成長(zhǎng)。

總之，基于“引導(dǎo)、精講、精練、提高”的課堂教學(xué)方法，是以夯實(shí)物理知識(shí)為基礎(chǔ)，以掌握物理方法為導(dǎo)向，以建立物理思想為目標(biāo)，以培植物理觀念為根基，全方位滲透物理精神，全面落實(shí)物理學(xué)科教育。endprint