葉 倩

（江西中醫(yī)藥大學(xué) 江西南昌 330004）

引言

物理學(xué)史是人類文明的重要組成部分，也是推動物理學(xué)科創(chuàng)新發(fā)展的內(nèi)在動力，經(jīng)歷了古代、近代及現(xiàn)代不同時期長期復(fù)雜的演變和發(fā)展已經(jīng)成為科學(xué)史的重要內(nèi)容之一，也是人類文明進(jìn)程中輝煌而璀璨的一段物理學(xué)史詩，更是物理學(xué)科能夠逐步壯大和創(chuàng)新發(fā)展的重要基礎(chǔ)，是當(dāng)代物理學(xué)教學(xué)資源不斷豐富和拓展的重要內(nèi)容。

一、物理學(xué)史融入物理教學(xué)的價值及意義

1.發(fā)展核心素養(yǎng)視角下物理學(xué)史的內(nèi)涵及意義

物理學(xué)史具有豐富的內(nèi)涵，是人類發(fā)覺自然規(guī)律、利用自然規(guī)律和創(chuàng)新方法科學(xué)實(shí)驗(yàn)的前提。物理學(xué)史作為物理學(xué)科產(chǎn)生和發(fā)展的巨大精神財富，是人類文明的重要組成部分，也是推動物理學(xué)科創(chuàng)新發(fā)展的內(nèi)在動力和源泉。中國物理學(xué)史在愛國主義教育這方面有得天獨(dú)厚的條件，例如：在中國歷史上，曾經(jīng)出現(xiàn)過等墨翟、沈括、郭守敬、王恂、許衡、宋應(yīng)星、張衡、錢學(xué)森、錢三強(qiáng)、李四光、竺可楨、鄧稼先、錢偉長、嚴(yán)濟(jì)慈、吳有訓(xùn)、謝希德、李政道、高錕、王竹溪、丁肇中和葉企孫等偉大的物理學(xué)家，他們曾在我國核工業(yè)、半導(dǎo)體、制導(dǎo)、衛(wèi)星、航空、光學(xué)、激光、力學(xué)、動力學(xué)和地質(zhì)學(xué)等領(lǐng)域取得了巨大的成就，為國家強(qiáng)大、民族強(qiáng)大和生產(chǎn)力強(qiáng)大等方面作出了巨大貢獻(xiàn)，他們對于物理學(xué)的貢獻(xiàn)是舉世矚目的，更是不可替代的，是“激發(fā)民族自豪感，培養(yǎng)社會責(zé)任，扎根炎黃情結(jié)，奉獻(xiàn)科學(xué)事業(yè)”等愛國主義精神與理想的集中體現(xiàn)[1-5]。

2.發(fā)展核心素養(yǎng)視角下物理教學(xué)的價值及意義

發(fā)展核心素養(yǎng)視角下物理學(xué)史融入物理教學(xué)過程，對于物理學(xué)科自身發(fā)展、學(xué)生學(xué)習(xí)需求以及教學(xué)方法的創(chuàng)新都是具有必要性和可行性的。尤其是從物理學(xué)歷史的原理、精神、演變和創(chuàng)新等方面，對于激發(fā)學(xué)生對物理的濃厚興趣和求知欲、學(xué)習(xí)方法的創(chuàng)新、理解能力的啟發(fā)、知識點(diǎn)的深刻理解和對實(shí)踐探索的精益求精等領(lǐng)域都發(fā)揮著非常重要的助推作用。物理教學(xué)不僅是激發(fā)學(xué)生的理性思維、空間思維、實(shí)踐思維和創(chuàng)新思維，同時也是激活和滲透了愛國主義的靈魂。對于學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識、原理和實(shí)驗(yàn)，尤其是物理專業(yè)學(xué)生樹立正確的人生觀和價值觀，對奉獻(xiàn)于及奮斗于偉大物理科學(xué)創(chuàng)新實(shí)踐具有積極意義。中國物理學(xué)經(jīng)歷了古代、近代和現(xiàn)代不同時期長期復(fù)雜的演變和發(fā)展已經(jīng)成為科學(xué)史的重要內(nèi)容之一，也是人類文明進(jìn)程中輝煌而璀璨的一段物理學(xué)史詩，更是物理學(xué)科能夠逐步壯大和創(chuàng)新發(fā)展的重要基礎(chǔ)，也是當(dāng)代物理學(xué)教學(xué)資源不斷豐富和拓展的重要內(nèi)容。從不同時期的物理學(xué)原理、物理學(xué)演變及物理學(xué)創(chuàng)新等視角來看待中國的物理學(xué)史發(fā)展歷程和物理學(xué)教學(xué)方法的創(chuàng)新，可以概括為課前、課中、課后3個不同階段的傳承、延續(xù)、滲透和發(fā)展。

二、發(fā)展核心素養(yǎng)視角下物理學(xué)史融入物理教學(xué)的辯證關(guān)系研究

物理學(xué)史與物理教學(xué)的融合是學(xué)校育人的重要資源，是構(gòu)建學(xué)習(xí)型、創(chuàng)新型和科學(xué)型的重要思想武器。培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)是我國大學(xué)階段教學(xué)目標(biāo)中的重要任務(wù)之一，物理學(xué)史作為培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的重要資源，尤其是物理教學(xué)在理工科學(xué)生群體中發(fā)揮著不可替代的作用。物理學(xué)能夠有效幫助學(xué)生深入理解物理知識、物理原理、物理實(shí)驗(yàn)和物理科學(xué)，從而使學(xué)生能夠運(yùn)用科學(xué)的物理學(xué)方法來認(rèn)識世界和改造世界，促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的培育和形成。從遠(yuǎn)古直到中世紀(jì)末，由于生產(chǎn)的發(fā)展積累了不少物理知識，瓦特發(fā)明了蒸汽機(jī)解決了動力機(jī)械為主導(dǎo)的第一次工業(yè)革命，原子能、電子計算機(jī)、空間技術(shù)的發(fā)明和應(yīng)用打開了近現(xiàn)代科學(xué)與文明的大門，可謂是物理發(fā)展史上的里程碑。物理史學(xué)所蘊(yùn)含著科學(xué)思想、創(chuàng)新思想和創(chuàng)造思想是物理學(xué)科進(jìn)展的重要資源[6]。

物理學(xué)史與物理教學(xué)的融合在培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)、創(chuàng)新素質(zhì)、人文素質(zhì)和責(zé)任擔(dān)當(dāng)?shù)确矫娴慕逃δ芫哂虚L遠(yuǎn)的滲透和引領(lǐng)功能。本文通過研究和總結(jié)物理發(fā)展史上的背景，追溯物理科學(xué)的產(chǎn)生背景、發(fā)展過程和創(chuàng)新趨勢，挖掘其中所蘊(yùn)含的科學(xué)思想，更好地融入培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)為目標(biāo)的教學(xué)體系中。同時能夠系統(tǒng)性地增強(qiáng)學(xué)生對物理學(xué)科的崇尚，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科思維，形成正確的物理科學(xué)實(shí)驗(yàn)價值目標(biāo)，促進(jìn)學(xué)生掌握科學(xué)學(xué)習(xí)方法加速學(xué)習(xí)成績的提升。物理學(xué)史從某個角度完整地呈現(xiàn)出物理學(xué)內(nèi)涵以及物理學(xué)發(fā)展的歷程，也展現(xiàn)了偉大的人類科學(xué)家追求科學(xué)規(guī)律、探究創(chuàng)新思維、檢驗(yàn)科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)研究方法、實(shí)踐改造世界的理想與追求，更展現(xiàn)出歷史上諸多物理科學(xué)風(fēng)云人物遠(yuǎn)大的報國志向、堅毅的民族精神、勇于追求真理的執(zhí)著和艱苦卓絕的奮斗足跡。對于當(dāng)代大學(xué)生，未來的社會主義建設(shè)者，更是思想教育的無價之寶和精神武器。

1.物理學(xué)史對物理教學(xué)的思想引領(lǐng)

物理學(xué)史與物理教學(xué)的融合，不單純是為了傳授知識與技能，更重要的育人任務(wù)是幫助學(xué)生正確地認(rèn)識中國物理發(fā)展史，了解物理科學(xué)的社會價值，讓學(xué)生能夠在社會主義核心價值觀的引領(lǐng)下樹立正確的“先有國，再有家”大局觀的思想觀念，以此成為當(dāng)代社會主義建設(shè)主力軍培育的思想武器。同時還能提高社會主義接班人的核心價值觀、職業(yè)道德和思想觀念等綜合素質(zhì)過硬的隊伍素質(zhì)[7]。

2.物理學(xué)史對物理教學(xué)的價值追求

物理學(xué)到了大學(xué)階段就超越了普通的教學(xué)目標(biāo)，賦予了更多方法創(chuàng)新、實(shí)驗(yàn)實(shí)踐、科學(xué)研究和改造世界的長遠(yuǎn)奮斗目標(biāo)。對人才培養(yǎng)的追求也進(jìn)一步升華，圍繞“核心素養(yǎng)”培育的總體目標(biāo)，更注重激發(fā)學(xué)生自主、自發(fā)、自覺地參與創(chuàng)新思維理念與實(shí)踐的創(chuàng)新突破。

3.物理學(xué)史對物理教學(xué)的思維啟迪

物理教學(xué)過程中，教學(xué)內(nèi)容、目標(biāo)和形式在超越傳統(tǒng)物理學(xué)史理論知識的基礎(chǔ)上，更多地貼近了生活，貼近了學(xué)生在邏輯思維領(lǐng)域的理解認(rèn)識和實(shí)踐創(chuàng)新。學(xué)生逐步通過對概念的理解、認(rèn)知和推敲，形成對抽象事物的探究。在客觀的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)自我意識，發(fā)現(xiàn)自我價值，從而超越自我約束，發(fā)揮個體更大的思維潛力和創(chuàng)新創(chuàng)造力。

4.物理學(xué)史對物理教學(xué)的方法與實(shí)踐助推

物理學(xué)自身的發(fā)展具有一定的內(nèi)在客觀規(guī)律，不能脫離生活和實(shí)踐。學(xué)生在教師的引導(dǎo)下通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象，通過現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)本質(zhì)，通過本質(zhì)發(fā)現(xiàn)規(guī)律，通過規(guī)律發(fā)現(xiàn)方法，通過方法改造世界，是一個不斷實(shí)驗(yàn)不斷創(chuàng)新的過程。這就需要學(xué)生透過現(xiàn)象理解本質(zhì)，透過本質(zhì)掌握方法，透過方法超越自己。通過學(xué)習(xí)物理，利用物理對現(xiàn)象進(jìn)行合理的解釋和創(chuàng)新探索。

三、發(fā)展核心素養(yǎng)視角下物理學(xué)史融入物理教學(xué)的路徑探究

物理學(xué)史與物理教學(xué)融合的重要方式有將物理學(xué)史以故事、案例、微課、快課、科學(xué)實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新活動等形式滲透到物理教學(xué)的各個環(huán)節(jié)中去，發(fā)揮物理學(xué)史的“思想涵養(yǎng)人，故事吸引人，精神激勵人，實(shí)驗(yàn)啟發(fā)人，成功激勵人”的育人功效，提升了學(xué)生對于科學(xué)方法的理解力、思維力、記憶力、創(chuàng)造力和持久力[8-12]。

1.課前導(dǎo)讀

引入學(xué)生容易理解和掌握的物理知識、物理學(xué)代表、實(shí)驗(yàn)案例、物理現(xiàn)象、物理概念、物理規(guī)律、物理實(shí)驗(yàn)、學(xué)科優(yōu)勢、科學(xué)方法、應(yīng)用成果和創(chuàng)新成果介紹等方面內(nèi)容，進(jìn)行物理知識相關(guān)內(nèi)涵的通識教育，以培養(yǎng)和激發(fā)學(xué)生對物理知識的學(xué)習(xí)興趣為主要目標(biāo)；以培育學(xué)生樹立正確的自然觀、世界觀、價值觀、審美觀、科學(xué)觀和創(chuàng)新觀等為主要任務(wù)；培養(yǎng)學(xué)生具備科學(xué)邏輯思維與逆向思維能力，發(fā)展學(xué)生的想象力、創(chuàng)新力、探索力、突破力和改造力，提升學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)和實(shí)際應(yīng)用的能力。

2.課中滲透

借助物理學(xué)史與物理教學(xué)的融合，不斷催人奮進(jìn)，端正學(xué)習(xí)態(tài)度，形成學(xué)習(xí)習(xí)慣，感受物理學(xué)中理性美、抽象美、簡潔美、和諧美、對稱美和辯證美，讓學(xué)生在體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)的歷程中探尋物理學(xué)規(guī)律之美，改造世界之美，也能激發(fā)起學(xué)生學(xué)習(xí)物理和投身科學(xué)實(shí)驗(yàn)的興趣。借助物理學(xué)史與物理教學(xué)的融合，加速抽象思維到成熟思考，加速思想融入方法鞏固，加速自主學(xué)習(xí)到創(chuàng)新創(chuàng)造。從學(xué)生的角度出發(fā)，從教師的角度出發(fā)，從物理學(xué)科發(fā)展的角度出發(fā)，優(yōu)化思維能力、知識結(jié)構(gòu)、學(xué)習(xí)方法和創(chuàng)新創(chuàng)造力。最常用的方法有“穿插史料，引入人物，補(bǔ)充歷史，體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)”。教師向?qū)W生講述科學(xué)家們的故事。例如，我國科學(xué)家，兩彈一星功勛獎?wù)芦@得者錢學(xué)森先生，為了發(fā)展和強(qiáng)大我國的航天事業(yè)，他義無反顧地貢獻(xiàn)出自己畢生的精力。本在美國麻省理工學(xué)院當(dāng)教授的他，為了回國報效，錢學(xué)森經(jīng)歷了漫長艱難的歸國之路，即使被軟禁也未曾動搖他歸國的意志。通過這些科學(xué)家們故事的講述，引領(lǐng)學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中感悟和吸收他們成長道路中為人處世、對待困難和逆境的態(tài)度、愛國之心、頑強(qiáng)不懈、努力拼搏和奉獻(xiàn)精神等。

3.案例植入

通過成功實(shí)驗(yàn)案例的植入，引導(dǎo)學(xué)生深層次掌握物理學(xué)原理、規(guī)律、實(shí)驗(yàn)方法和創(chuàng)新方法，并能夠應(yīng)用到現(xiàn)實(shí)解決問題和改造世界的實(shí)踐活動中。在物理課堂教學(xué)過程中逐步滲透物理學(xué)史相應(yīng)的人物精神，讓學(xué)生能夠深層次地認(rèn)知和理解物理學(xué)科在國家興旺、民族團(tuán)結(jié)和科學(xué)發(fā)展中的重要意義。例如，奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，由于奧斯特對電、磁長期有一定的研究，一次偶然的電磁講座中，他發(fā)現(xiàn)放在電路旁的小磁針在接通電源的瞬間發(fā)生的偏轉(zhuǎn)，由此受到啟發(fā)，經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)，得出通有電流的導(dǎo)線周圍會產(chǎn)生磁場的結(jié)論。他的這一重大發(fā)現(xiàn)，促使了后續(xù)電磁鐵和電流計等的發(fā)明。教師可以進(jìn)行課堂現(xiàn)場重演的示范，讓學(xué)生清楚物理學(xué)是理論與實(shí)踐相結(jié)合的學(xué)科，并借助物理科學(xué)的方法和思維方式，掌握和利用其他領(lǐng)域的研究方法，對今后的學(xué)習(xí)、工作、科研和創(chuàng)新等實(shí)踐活動發(fā)揮更大的價值。尤其是對學(xué)生在學(xué)習(xí)理論方法與實(shí)驗(yàn)實(shí)踐方法的同時，培養(yǎng)學(xué)生的物理科學(xué)品質(zhì)和科學(xué)精神等素質(zhì)具有積極意義。著名的物理學(xué)家愛因斯坦曾經(jīng)說過“科學(xué)對于人類社會的進(jìn)步發(fā)揮了極大地影響”。其一，科學(xué)直接地或者間接地改變了人類的生產(chǎn)生活方式；其二，是對人類認(rèn)知自然、認(rèn)知社會和認(rèn)知自我的思想教育的武器；其三，是對人類研究事物，改造實(shí)物的科學(xué)武器。

4.課后拓展

當(dāng)代大學(xué)生應(yīng)當(dāng)具備的核心素養(yǎng)主要包含了：人文底蘊(yùn)、科學(xué)精神、健康生活、責(zé)任擔(dān)當(dāng)和實(shí)踐創(chuàng)新等素質(zhì)培育，物理學(xué)科的發(fā)展則進(jìn)一步加速了上述核心素養(yǎng)的培育。堅持“變被動為主動，變求知為動力，變理論為實(shí)踐，變實(shí)驗(yàn)為創(chuàng)新”的物理教學(xué)宗旨，重視物理實(shí)踐課和實(shí)驗(yàn)課對學(xué)生基礎(chǔ)知識和學(xué)科知識的拓展，圍繞物理學(xué)史與物理教學(xué)展開物理學(xué)科的科研創(chuàng)新活動，讓學(xué)生能夠自主開展和參與物理實(shí)踐創(chuàng)新等活動。借助課外活動、興趣小組和實(shí)驗(yàn)賽事等讓學(xué)生自主參與并實(shí)施簡易能夠?qū)崿F(xiàn)的物理小實(shí)驗(yàn)。例如：光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)、摩擦力實(shí)驗(yàn)、電磁感應(yīng)與磁場實(shí)驗(yàn)等。讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)的體驗(yàn)過程中體驗(yàn)和感受物理探究的樂趣。

結(jié)語

物理學(xué)史與物理教學(xué)融合發(fā)展的歷程中，學(xué)生與教師是主體，學(xué)校環(huán)境是載體，物理學(xué)科育人資源是主要對象。物理學(xué)史與物理教學(xué)的融合在培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)、創(chuàng)新素質(zhì)、人文素質(zhì)和責(zé)任擔(dān)當(dāng)?shù)确矫娴慕逃哂虚L遠(yuǎn)的滲透和引領(lǐng)功能，對于當(dāng)代大學(xué)生、未來的社會主義建設(shè)者、物理科學(xué)的追求者來說，更是思想教育的無價之寶和精神武器。