如何提升物理學史教育的效能＊①

陳海濤

（蘇州工業園區星海實驗中學 江蘇 蘇州 215021）

培根曾說過，“讀史可以使人明智”.隨著我國基礎教育改革的深入和推進，越來越多的教師也意識到物理學史教育的重要性.物理學史好比一塊蘊藏著巨大財富的寶地，既包含著豐富的物理知識、科學方法、物理思想，又雪藏著物理學的神奇之美、科學家的探索精神……如果能開發和利用好物理學史，發掘出這塊“寶地”中的財富，必將對提升中學生的科學素養和人文素養大有裨益.但是，目前的中學物理學史教育現狀卻并不樂觀，因此，如何提升物理學史教育的效能，是一個值得我們認真反思和探討的課題.

1 中學物理學史教育的現狀反思

1.1 關于中學物理課程的反思

對于中學物理課程，近幾十年來處于不停的變更或修訂中，但是總體來說編者對物理學史的教育都給予了一定程度的重視，同時也在嘗試著以豐富多彩的形式展示物理學史.中學物理課程中引入的物理學史內容大致分以下幾類：

（1）科學家的生平；

（2）科學方法的介紹；

（3）重要實驗、規律、概念發現的過程及產生的歷史背景；

（4）學派、假說間的爭議；

（5）我國古代的科學技術與物理文化.

縱向來看，課程中物理學史的內容呈現增加的態勢，物理學史的呈現形式也進行了創新.教師的教輔用書中也有不少關于物理學史的內容，初、高中的《課程標準》中也對物理學史的教育提出了少許要求.這些都為教師進行物理學史教育提供了必要的指導和幫助.但是，總的來說，筆者認為，物理學史內容所占比重還較低；課程中部分物理學史的趣味性不強、感染力不佳；敢于把物理學史作為正式教學內容的嘗試還很少，在這方面開展的研究也偏少；對于科學方法和科學精神的體現也單調、欠缺，物理學史教育中的人文內涵體現很少.另外，還缺少物理學史的輔助課程或課外讀本，缺少對于物理學史教育的系統評價.

1.2 關于教師對待物理學史教育的反思

作為一直工作在教學第一線的教師，筆者通過多年的觀察和調查發現，雖然有部分教師對物理學史教育比較重視，但是更多的教師由于對物理學史認識的不足，在他們的教學中，物理學史教育基本上是處于“配角”中的“配角”，很多時候物理學史教育處于可有可無的狀態，甚至是“真空”狀態.

之所以出現這種狀況，也不能完全怪教師無心，其實這與國家基礎教育的發展是分不開的.眾所周知，我國還處于發展中，基礎教育正在由“應試教育”掙扎著向“素質教育”過渡，目前的基礎教育還沒有從中考、高考指揮棒的影響中擺脫出來，社會、家長、學校對教師的評價仍未走出“以考試升學率定優劣”的怪圈.基于這種大氣候和價值觀，使得很多教師自然而然地按照知識內容編排講授的簡捷方式和程序，“高效”地向學生傳授已有的物理知識，教給學生現成的物理方法，以近乎“純粹的”形式展現出人類科學認識的“終極”成果，完全忽略了物理知識和方法的產生、由來等史學過程.在現實中，不少教師已經形成了認識的誤區，認為這樣做有利于縮短學生的認識過程和提高教學效率，學生在考試中可能會取得較好的成績.

在中學教學評價體系中對物理學史教育有失偏頗，應該說這是直接導致上述狀況的主要推手.

1.3 關于學生看待物理學史教育的反思

文獻［1］指出，通過對中學生進行問卷調查發現，學生對物理學史內容較感興趣；大多數學生認為，物理學史對他們的非智力因素的培養是有幫助的，但由于教師及教材的原因，對于物理學史教育能產生的多種積極影響存在認識不足；大多數學生對科學家敬而遠之，認為“圣人”的成就、品德與精神可望不可及.由此可見，學生還是歡迎物理學史教育的，這為開展物理學史教育提供了必要支撐；“大多數學生對科學家敬而遠之”，卻又表明對物理學史教育還有些膚淺，沒有藉此激發出大多數學生成長的斗志.

總之，筆者覺得我國教育界對中學物理學史的教育價值及定位還需要進行全方位的論證和定位，教師、學生的物理學史意識和素養也都有待提高，物理學史的教學策略還不夠完善.如何提升物理學史教育效能，讓“物理學史”這塊蘊藏著巨大財富的寶地大發光芒，更好地哺育下一代，還是一個亟待破解的難題.

2 提升物理學史教育效能探討

2.1 充分認識物理學史的教育功能

物理學史集中體現了人類探索和逐步認識物理世界的現象、特性、規律和本質的歷程.諸多的物理知識和理論體系往往都是匯集許多科學家的研究成果而建立起來的，常常要經過幾十年，甚至上百年、上千年的努力才能邁出實質性的進步.它既包含著認識論和方法論的因素，又包含著探索者的艱辛與悲歡，科學家對科學與世界的認識；同時又體現著認識過程、理論與實踐、繼承與突破、理性與非理性的辯證統一，因而蘊藏著豐富的教育元素.

在中學物理學史教育的開發方面，筆者通過檢索發現，國內已經有部分學者、教師做了一些努力，歸納起來主要有以下幾類：

（1）通過物理學史中大量的趣聞軼事，激發學生的好奇心與求知欲，培養學生的學習興趣；

（2）通過介紹科學家的探索過程，讓學生了解基本概念、規律和物理學發展歷程；

（3）通過帶領學生研讀史料，讓學生學習物理學史中的科學方法，并希望培養學生的觀察能力，提出問題的能力，實驗能力，質疑、批判和創新能力；

（4）學習中國古代先人的成就，激發民族自豪感，進行德育滲透，培養學生的愛國主義情操；

（5）引導學生模仿物理學家的探索過程，重現一些簡單的科學探究與實踐，促進學生對物理學科本質的理解；

（6）借助物理學史的學習，通過增加情感體驗，希望培養學生敢于堅持真理、勇于創新和無私奉獻的科學精神.

但是，經過分析、比較，筆者發現大多數研究成果在“架構”上還不夠完美，有失偏頗.現有的研究成果基本集中在物理學史的“科學素養”教育上，對物理學史的“人文素養”教育關注還不夠.我們最好能打破這種“學科本位”，認識到人的成長需求是“立體”的，既需要科學素養的提高，也需要人文素養的潤澤.教師在開發物理學史教育功能時，最好能居高臨下，先整體認清物理學史的教育功能，把握好“架構”，既要考慮物理學史中蘊含的科學素養教育，又要考慮其中的人文素養教育，同時還要兼顧其中蘊藏的物理之美、物理思想、哲學思想等諸方面教育.在具體教學時，可根據學生的情況、教學內容的特點，靈活開展物理學史教育.

對于同樣的物理學史料，教師如果能整體認識物理學史的教育功能，在教學時思考的維度就會截然不同.例如，介紹和學習愛因斯坦的相關史料時，教師就可以進行“立體化”設計，除了可以讓學生學習他是怎樣取得各種著名的成就（比如，在1905年尚還年輕的他就提出了狹義相對論等重要理論，這種神奇本身對學生就充滿“誘惑”），學習他在科學方面的執著追求（比如，為了驗證廣義相對論的正確性，他費盡周折尋找證據，歷盡艱辛，終于如愿以償），還可以介紹他充滿人文主義的態度和精神（比如，從人類的良知和社會責任感出發，和原子彈之父奧本海默一起，聯袂反對使用原子彈；在美國他還幫助過不少受難的人），當然也可以兼顧物理美學等方面的教育（如狹義相對論，全文字數雖少，但是字字珠璣，相關公式更是充分體現了物理學中的“簡潔美”）.這樣，把“科學的”和“人文的”揉合在一起教育學生，可以使其對相關的物理學史認識更全面、更客觀，收獲也更多.在進行“立體化”設計時，教師還應考慮教學的對象，不要讓學生感覺物理學史枯燥或生疏，教師要考慮學生的最近發展區.比如，對愛因斯坦都不知道的學生，教師進行相關教學時就應該做一些必要的介紹和鋪墊，激發學生的興趣和崇敬之心，以保證進一步教育的質量.

2.2 關于如何提升物理學史教育效能的探討

在目前的教育現狀下，可以說物理學史的教育效能并不高，還需要大家齊心共建，不斷探索.筆者建議廣大的一線教師或相關部門應該關注以下幾個方面.

（1）呼吁完善中學教學評價體系，適當增加對教師教授物理學史的評價和學生學習物理學史的評價.目前可以見到在高考題和中考題中常有涉及物理學史的試題，但是總體上對推動物理學史教育的作用還微不足道.

（2）進一步優化現有課程中的物理學史，適當增加史料的份量，改變目前課程中對史料平淡的敘述方式，研究如何增加“趣味性”，增加史料的吸引力，更全面地挖掘、釋放物理學史中蘊含的教育功能.

（3）緊貼初、高中教學內容，開發一批物理學史輔助讀本（包含物理學史視頻），讓教師和學生有更多的選擇余地.在輔助讀本中，可大量增加有趣的視頻材料，使學生看到栩栩如生的物理學史，必將增加課程的可讀性，而且可以讓學習物理學史融入學生的課外生活，甚至是學生的家庭生活，發揮隱形教育的滴水穿石之效，無形中會提升物理學史的教育效能.目前有好多電視節目中都有相關的內容，只是缺少必要的加工和整合.

（4）創新物理學史教育形式，推進物理學史教育發展.通過調查和檢索發現，目前最常見的物理學史教學形式是教師在課堂教學中穿插講授，或者引導學生在課外自主閱讀.也有教師嘗試（也許是僅僅限于思考、設想）對學生開設物理學史專題講座，或者設問題于史料，利用物理學史編制相應的習題，或者組織學生開展“研究性小課題”活動，讓學生主動地習得方法，或者重現當年實驗情景，讓學生模仿以增加體驗，或者利用第二課堂舉辦學史知識競賽、圖片展覽，舉辦辯論賽等形式激發學生興趣.其實，無論采用哪種方式，在目前狀況下其積極性都是值得肯定的.

另外，還有很多事情值得大家探索.比如，課程編寫的專家能否考慮一下改進課程結構，在物理課本中增加一些物理學史的教學專題，保證留有充裕的教學時間，讓教師進行物理學史教育；課程標準的制定專家能否在物理學史的教學評價方面做一下引導，適當增加物理學史評價的權重；有條件的優質學校能否激勵學生自主搜索、自主學習一些物理學史，并納入教學計劃，或自主編寫一些趣味的物理學史讀本……

不過，為了提升物理學史教育效能，筆者建議除了關注物理學史教育的“立體化”設計，最好能在教學時特別關注一下“趣味性”和“活動化”兩大方面.在使用史料進行教學時，不妨嘗試一下對史料進行“藝術化”和“情感化”加工，增加物理學史教學的“趣味性”及教學的感染力，勢必會提升教育的效能.就拿“物質波”的教學來說，由于大多數學生對“吉尼斯世界紀錄”很感興趣，筆者在上此課時，一開始就對學生設疑：你們知道嗎？在本節課里就有三件事可以載入“吉尼斯世界紀錄”，請大家找找看.學生面面相覷，不知所云.筆者此時揭示謎底：德布羅意是第一個做學生（博士）時的研究成果獲得諾貝爾獎的人，此事堪稱“世界紀錄”；G·P·湯姆孫因為率先驗證了物質波的存在而獲得諾貝爾獎，此事也堪稱“世界紀錄”；德國科學家盧斯卡利用物質波的原理制造了實用的電子顯微鏡，使人們第一次可以看到病毒，此事堪稱“世界紀錄”也沒問題.可想而知，接下來的教學，充滿著學生的興趣和享受，甚至激發部分學生在課外主動搜索相關的史料進行閱讀，在物理學史中浸淫一番.要知道，興趣是最好的老師，教師如果處理恰當，必將能激發出學生學習物理學史的濃厚興趣.在此基礎上，提升物理學史的教育效能自然不在話下.

在“趣味性”的基礎上，還要注意調動好學生的主動性.教師不要單調地講史，不妨多試試把學生的積極性調動起來，讓學生主動參與“活動”，教學效果可能會事半功倍.因為不管是初中生，還是高中生，他們都喜歡通過活動進行學習.比如，在學習電磁感應知識介紹法拉第的貢獻時，教師就可以設問題于史料，把靜態的史料“活動化”，可以讓學生思考如下問題（需要課內和課外相結合），即為什么有人美譽法拉第為“貧民科學家”？法拉第發現電磁感應共經歷了多少年？有人說法拉第發現電磁感應是帶有偶然性的，你怎么看？你能重現并表演一下法拉第發現電磁感應時的情景嗎？這樣處理，讓學生通過參與活動，既能輕松地體驗法拉第的驚人發現，又能在活動中讓學生感受到一份“厚重”—— 法拉第的科學素養和人文素養不一般.筆者認為，有了“活動化”支撐，為物理學史教育的深入開展提供了極大的可能，在活動中更容易彰顯物理學史教育的魅力，更容易吸引年輕人.

3 結束語

總體來說，目前對物理學史教育的研究和論證亟待深入，要開展好物理學史教育，尚需有識之士悉心耕耘物理學史這塊“寶地”，認真研究和挖掘物理學史教育的優勢所在，能彰顯出物理學史教育的魅力，讓廣大師生充分認識物理學史的教育功能，直至吸引廣大師生浸濡其中，樂此不疲.當然，可能更迫切也更需要的是從制度上進行規范，從評價上進行引領，從課程上進行充實，從教學形式上進行創新.那么，會更快地迎來物理學史教育的“春天”.

1 蔡志凌.物理學史教學的現狀、問題與研究對策.課程·教材·教法，2003（7）：35～38

2 楊小松.中學物理學史教育研究述評.物理教學探討，2011（8）：2～3

3 馮偉.論物理學史在物理教學中的作用.文山師范高等專科學校學報，2004（9）：266～269

4 忻永立.物理學史與中學物理教學結合的教學模式研究.中國科教創新導刊，2010（9）：41

5 陸良榮.物理學史科學教育功能再認識.江蘇教育研究，2012（9）：28～30

6 陳海濤.“情感教學”兩大策略：以情施教與以教求趣的探討.物理通報，2012（3）：34～36