利用高中物理学史提升物理学科核心素养

利用高中物理学史提升物理学科核心素养

王利

四川省 泸州老窖天府中学

摘 要：现代课本的编写，主要遵循知识的连贯性和逻辑性，不是严格按照物理学史发现问题的先后顺序编写的。由于应试教育的驱动，教师侧重于知识的应用和解题的技巧，很大程度上忽视了对知识的探究过程。学生没有经历过科学认识过程中某些阶段的训练也就得不到创造性思维方法的锻炼，这让学生的学科素养与创造能力很难得到提升。为了让学生体会物理学的认识过程和研究方法，将物理学史融入物理教学也就显得非常必要了。  　　关键词：高中物理 物理学史 优化教学 

　近年来通过物理教学与物理学史结合，以期达到培养学生的创造性思维的目的，正逐步成为物理学科素养实现的重要手段。将物理学史中，科学的探究，问题的假设，实验的进行，结果的谈论，专家学者们不断争论的思维过程，一一呈现在学生面前，不仅让学生发现，他们熟知的物理学家不仅仅是一位治学严谨，实事求是的专家，也是一位脾气温和，耐心接受他人指正的谦虚的老人;也让学生萌生，这些物理学家离自己并不遥远，他们的思维方式学生在逐步模仿着，随着课程的深入，教师着重对学生思维的训练，就可以让学生学会像物理学家那样，存疑，解决问题，再存疑，再解决。这样会让他们在学习物理的过程中体会快乐，使他们的情绪得以释放。从而达到培养学生学科素养的终极目标。 

1物理学史及其教学价值  　　物理学史即物理学科史，是科学史的一个分支，是人类对自然界各种物理现象的认识史，如物理学发生和发展的基本规律，物理学概念和思想发展和变革的过程等的研究[1]。本研究中的“物理学史”特指人教版高中必修1教材中涉及的物理学史相关内容。  　　物理学史具有“物理科学内容，历史科学过程”的鲜明特色，其中蕴含着丰富的科学思想、科学方法、科学世界观、科学精神和科学态度等内容，它对于学生了解物理知识的来龙去脉和学习物理学的研究方法，培养思维能力具有重要的作用[2]。通过学习物理学史，学生能使沿着科学家探索物理世界的道路，理解物理学的本质和物理学的研究方法，同时可以学习和体验科学家献身科学的精神，这对提高学生的科学素养是很有意义，理应受到一线教育工作者的重视。  　　2物理学科核心素养  　　物理学科核心素养包括四个方面：（1）物理观念，即形成关于物质、运动和相互作用、能量等的基本认识，是解释自然现象和解决实际问题的基础。（2）科学思维，即从物理学视角对客观事物的本质属性、内在规律及相互关系的认识方式，它是分析综合、推断论证等方法在科学领域的具体应用。（3）科学探究，即提出问题、形成假说、设计实验、得出结论并进行交流的能力。（4）科学态度与责任，即逐渐形成严谨认真、实事求是和持之以恒的科学态度，以及关注科技发展，利用所学物理知识保护环境等的责任感。  　　3利用高中物理学史提升物理学科核心素养  　　3.1借助物理学史促进学生物理观念形成  　　高中阶段需要培养和提升的“物理观念”主要包括物质观念、运动和相互作用观念、能量观念等[3]，这些是学生学习高中物理最基本的要求，也是物理学替他核心素养提升的基础。所以，教学中需要特别注意物理观念的培养。合理的利用教材中的物理学史内容，对学生物理观念的形成和提升有显著作用。例如在学习“四种基本相互作用”时，通过星球等物体之间的万有引力，电荷之间的电磁相互作用，质子之间的强相互作用以及在放射现象中起作用的弱相互作用等的学习，学生可以形成“相互作用是普遍存在的”这一物理观念。又如“牛顿第一定律的发现”通过介绍亚里士多德、伽利略、笛卡尔对物体运动原因的理解，以及牛顿在前人研究基础上总结出惯性定律等物理学史，可以很好使得学生很好的认同“一切物质总是保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态”这一物理学基本运动观念。  　　3.2利用物理学史提升学生科学思维素养  　　高中阶段需要培养和提升的“科学思维”主要包括模型建构、科学推理、科学论证、质疑创新等。这些是学生处理物理学问题的基本能力，同时对于其他理科科目的学习也有很大的帮助。在日常教学中也是非常重要的内容和教学目标。有效的利用物理学史内容进行科学思维的培养是教学中不错得选择。例如在学习“伽利略对自由落体运动的研究”时，通过亚里士多德认为物体自由落体的速度由物体的重量决定，引出伽利略的质疑和比萨斜塔推理，这部分是提升学生质疑精神和培养科学推理的好素材。其次，伽利略提出“落体一定是一种最简单的变速运动”假说，并用实验验证这一假说。这些对引导学生进行科学的推理、假说和以及创造性的设计实验等有积极的助力作用。  　　3.3利用物理学史提升科学探究素养  　　高中阶段需要培养和提升的“科学探究”主要包括提出问题、证据搜集、解释、交流等。科学探究是学生创造力的体现和实现途径，当今中小学教育重视学生创造力的培养，所以在教学中培养和提升学生的科学探究素养显得尤为重要。利用物理学史素材可以很好的去培养和提升学生科学探究素养。例如物理学史内容“用动力学方法测质量”展示了1966年利用双子号宇宙飞船推动火箭组事件。根据这一科学事件，可以引导学生提出可探究问题，如如何计算火箭质量等，并要求学生对提出问题进行科学的处理和解释，其后可以在班级内部鼓励学生进行交流。如此教材科学史内容不仅得到了合理和有效的利用，同时也极大的提升了学生科学探究素养。  　　3.4利用物理学史培养学生科学态度与责任  　　高中阶段需要培养和提升的“科学态度与责任”主要包括科学本质、科学态度、社会责任等。科学态度与责任直接指向立德树人的根本教育目标，是物理课程育人功能的直接体现。要求物理教学培养和提升学生实事求是、认真探索、持之以恒的科学态度，以及保护环境、关注人类科技发展、关注国家科技进展等责任。因此，在教学中有意识的利用物理学史去培养学生的科学态度与责任是非常有必要的。

　　参考文献：  　　[1]徐夏平.渗透物理学史，提高科学素养[J].教育界，2018（10）：47-48.  　　[2]杨学峰.物理学史教育在高中教学中的重要作用[J].新课程（中学），2018（12）：85.  　　[3]中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2018：4-5.