物理教材中物理學史資源的開發與利用

胡雨宸++張一馳

摘要：

物理學史資源作為一種重要的物理課程資源，自新課程改革以來受到廣大教師的重視并被運用于教學中，但與此同時也產生了偽科學史現象。通過以“愛因斯坦與相對論”為例，對其進行開發與利用，探索在課外開發和運用物理學史資源的策略，并提出啟示和建議。

關鍵詞：物理學史；物理教材；物理課程資源；開發利用

一.引言

自新課程改革以來，物理學史資源作為一種重要的物理課程資源，越來越受到廣大物理教師的重視，并通過文本資源、多媒體資源、網絡資源等形式運用于教學中，尤其是文本形式的物理學史資源，其本身作為科學史是科學教學的重要內容，而且也是培養學生的知識與技能、過程與方法、情感態度與價值觀的重要途徑。在物理教學中融入物理學史的教學方法取得了顯著的成效，但同時也應該看到，目前的教學中存在著大量的偽科學史現象，影響著教學實踐。本文通過對物理教材中的物理學史資源進行分析，試圖找到在課外開發和利用物理學史資源的途徑和策略，給一線物理教師一些啟示，從而有效地豐富教學內容。

二.物理教材中開發

1.開發利用物理學史資源的意義

（1）豐富物理課程資源，培養教師科學素養

教師在教學過程中發揮主導作用，不僅需要具有豐富的學科知識和教育知識，同時承擔著開發課程資源的責任。當前的教師迫于升學壓力，更多的注重自身專業知識的儲備和教學能力的提升，缺乏開發課程資源的意識，其本身科學史素養并不樂觀，在教學中傾向于借鑒互聯網已有資源和材料，并未進行仔細考證和資源開發，這也導致了偽科學史教學的出現。教師對物理學史資源進行開發和利用，不僅可以提升自身的科學素養，同時也培養了學生獲取知識的能力，減輕自身的教學負擔。

（2）科學與社會相結合，激發學生學習興趣

學生缺乏學習興趣是當前學校教學中普遍存在的問題，尤其在理科教學中尤為突出。丹麥學者伊列雷斯（Knud Illeris）的調查表明，雖然科學技術課程帶來了社會地位較高、薪水較好的就業機會，但是大多數青年人選擇了諸如人文、社會、教育和人際交往等學科，因為這些學科提供了更好的機會來構建一種在學術內容和身份認同之間的互動。將物理學史資源融入物理教學中，將自然科學與人文社會科學相結合，通過讓學生課外自行查閱史料資源，重走科學家探索之路，感受科學教育中的人文魅力，使學生在情感上受到陶冶，有助于激發學生的學習興趣和對物理的熱愛。

（3）培養學生處理信息、解決問題的能力

基礎教育課程改革的目標之一是改變課程實施強調接受學習的現狀，倡導學生主動參與，培養學生搜集和處理信息的能力、獲取新知識的能力、分析解決問題的能力以及合作交流的能力。為了實現這一目標，教師在開發物理學史資源的基礎上，引導學生課外以小組為單位閱讀史料，觀看影視資源，主動獲取物理學史知識并進行考證，鼓勵學生互相交流討論并進行學習匯報展示，在掌握知識的基礎上，培養了學生獲取信息、解決問題、交流合作的能力，有利于學生的全面發展。

三.以“愛因斯坦與相對論”的案例分析

本文將以人教版高中物理選修3-4第十五章“相對論簡介”為例，探討如何在課外開發和利用物理教材中的物理學史資源。

1.“愛因斯坦與相對論”簡介

人教版高中物理選修3-4第十五章“相對論簡介”以物理學史為線索呈現與相對論有關的知識點，包括“相對論的誕生”、“時間和空間的相對性”、“狹義相對論的其他結論”以及“廣義相對論簡介”四節內容，詳細介紹了相對論自誕生至完善的發展進程和基本理論，第二節和第四節分別設置“科學足跡”和“科學漫步”欄目，在運用物理學史文本介紹科學知識的同時，還涉及天文、歷史、社會等方面的知識，學生通過簡單的閱讀便能體會科學家的探索精神和創新意識，但這種學習往往是浮于表面的，而不是全面而深入的，學生很難體會到其中蘊含的全面發展的教育價值和意義。

2.開發過的“愛因斯坦與相對論”教學設計

（1）精選物理學史文本資源

作為科學史的一部分，物理學史經過漫長的發展，已經形成了系統的學科體系并孕育出豐富的文獻資源。對于中學生而言，在浩如煙海的文獻資源中尋找適合自身能力和特點的書籍，不僅存在著一定的困難同時也增加了學生的負擔，所以需要教師精心研讀各類物理學史文獻資源，從中挑選出在內容、表達、思想等方面適合中學生閱讀的文本。本文選擇四種不同類型的物理學史文本作為參考：國外物理教材《Introductory College Physics》、科普類讀物《郵票上的物理學史》、我國物理學史教材《簡明物理學史》以及國外物理學史教材《物理學史》中有關愛因斯坦和相對論的部分。

（2）設計課外閱讀主題學習活動

以“愛因斯坦與相對論”為主題，設計以閱讀為主要形式讀書匯報學習活動。教師向學生提供四篇不同類型的閱讀材料供學生選擇，并給學生提出三維閱讀目標，使學生通過閱讀達到教學設計的目標。例如：在知識與技能層面，了解愛因斯坦的生平、了解相對論誕生的歷史背景、知道狹義相對論的兩個基本假設、知道廣義相對論的基本原理和主要結論、介紹廣義相對論的實驗驗證；在過程與方法層面，了解愛因斯坦思考和推演相對論的思維過程、理解愛因斯坦建立相對論的科學探究思想和邏輯推理方法；在情感態度價值觀層面：體會在宇宙中人類的渺小和科學的巨大力量、明確實驗是物理科學理論發展的基礎。

（3）學生分組閱讀并進行匯報展示

教師安排學生自由選擇五人分為一組，給學生提供準備好的文本，由學生根據興趣選擇其中兩篇精讀，其余兩篇根據學生能力自行閱讀，向學生提出三維閱讀目標以及在閱讀過程中注意思考的問題，安排學生課外開展閱讀形式的讀書匯報學習活動，學生以小組為單位提交活動作業。在評價過程中，教師可以從不同角度分析學生的作業，選擇其中優秀的作業，給予學生課堂展示的機會。最后，在學習過程中教師也要關注學生所表現出的興趣、能力等特點的不同和差異，在以后的教學中便于因材施教，培養學生全面發展。

參考文獻：

[1]Martin Klein.The use and abuse of historical teaching in physics.History in the teaching of physics，1970.

[2]郭奕玲.物理學史.第二版.北京：清華大學出版社.2005.

[3]蔡志凌.物理學史教學的現狀、問題與對策研究.課程·教材·教法，2003（7）：35-38.