論科學家的歷史課教學設計

陶俊杰

【摘要】科學家的歷史課設計向來比較難，科學成就講的過多，變成了物理課，失去了歷史味。不講，則流于表面，不夠深入。所以，如何平衡好二者的關系，這是科學家的歷史課教學設計的難點，本論文以《20世紀的科學偉人愛因斯坦》為例，平衡了愛因斯坦的科學成就和個人品質，重點突出了愛因斯坦的個人成長和人生理想，深入探討了史料實證和歷史價值觀，培養了學生關于歷史的核心素養。

【關鍵詞】核心素養 史料實證 歷史價值觀

【中圖分類號】O6-4 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2016）35-0151-02

引力波，大家有聽說過吧？引力波是什么？我們不妨來看個片段。

播放片段。

早在一百年前，就有一個人預言了引力波的存在。這個人是誰？

愛因斯坦！

這節課，就讓我們時光倒流，穿越到愛因斯坦的世界，看看他除了語言引力波，還有什么其他的科學成就？

一、科學成就篇

我們進行小組合作，概括出愛因斯坦的科學成就。每個小組長來領下任務單。

一是狹義相對論。根據相對性和光速不變的原理得出，這是近代物理學領域的一次偉大革命。

二是廣義相對論，根據等效原理和廣義相對性得出，這促進了人們對天體和宇宙的觀測研究和理論探討。就是參考系沒有優劣之分，運動是絕對的，靜止是相對的。

三是光量子假說。這解釋了經典物理學不能解釋的光電效應，推動了量子力學的發展。

根據以上知識，我們牛刀小試，學以致用。

“天上一日，人間十年”，請你根據相對論，說說有無此可能性？顛覆了誰的理論？

有，牛頓。

牛頓認為時間和空間是絕對的，不變的，但愛因斯坦認為時間和空間是是相對的，可變的。所以這是近代物理學領域的一次偉大革命。

為什么時間和空間是相對的，可變的？

假設一束光向你而去，如果你乘一輛每秒20萬公里的火車去追它，那么你在火車測到的光速是多少萬公里每秒？根據相對性原理，是10萬公里每秒。

但無論你選取的是什么參照系，光的傳播速度不受光源和觀察者本人的影響，光速永遠為30萬公里每秒。這就是光速不變原理。

光速不變，什么發生了變化？時間和空間。這就是狹義相對論。所以有個雙生子宇航難題。雙胞胎兄弟，一個做接近光速的宇宙飛船去了太空，另一個留在地球上，結果坐飛船回來的兄弟和留在地球上的，誰比較年輕？

做飛船的！這就是狹義相對論。

廣義相對論則認為，質量很大的天體，例如恒星，會造成時空的坍塌，這樣，光線在經過恒星的時候，也不得不改變路徑。

如果引力非常大的時候，連光速也擺脫不了的物體，就是黑洞。

為什么愛因斯坦能夠提出相對論？

是偶然的嗎？

那應該從哪里尋找原因。

這既與物理學的發展有關，也同愛因斯坦的個人經歷有關。

二、人生成長篇

我們小組合作，制造愛因斯坦的個人簡歷，每個小組長領簡歷表。通過這樣的合作探究，幫助學生培養史料實證的能力。誠如袁偉時先生所言：“好奇、懷疑、批判，是治學和創造的起點。”[1]

在愛因斯坦的簡歷中，我們發現愛因斯坦在1879年出生于德國小鎮烏爾姆的一個猶太人家庭。很少講話，善于思考，對自然界的許多現象，總要尋根究底。這里有一個羅盤針的故事。我們看一段材料：愛因斯坦的早年歲月——好奇心萌發的階段。這段材料來自于《愛因斯坦文集》，收錄了愛因斯坦的的個人回憶和一些文章，因此較為可靠。

材料一表明愛因斯坦從小就具備哪兩種優秀品質？

火車開回來。

喜歡自由學習，有強烈的好奇心，這為他以后從事科學研究埋下了伏筆。

1896年考人瑞士蘇黎世聯邦工業大學師范系理論物理專業。這是愛因斯坦的求學經歷，也是他一生中最求知若渴的階段，并為今后的物理學研究打下了扎實的基礎。但在這一時刻的物理老師仍然不喜歡他，甚至有人認為他根本不適合學物理。

材料二反映了愛因斯坦認為什么對科學研究是至關重要的？

反映了愛因斯坦認為自由對科學研究是至關重要的。

1902——1909年愛因斯坦在瑞士伯爾尼專利局任技術員。這是他鳳凰涅槃，化繭成蝶的時刻，狹義相對論，光量子假說都發表于這一時期。是什么原因促使他能在這一時期有這么多的物理成果？我們看兩段材料。

材料三和四誰更可靠？為什么？結合材料三、四和所學知識，分析伯爾尼專利局的工作為愛因斯坦發表狹義相對論有何貢獻？

材料四，材料三是二手史料。它是轉引自，是從其他地方的轉述，因此可靠性上不如愛因斯坦個人的回憶。所以對史事的推理和認證必須依據可靠的史料作為依據。所以我們依據材料四，論從史出，提出我們的史學觀點。

結合材料四和所學知識，分析伯爾尼專利局的工作為愛因斯坦發表狹義相對論有何貢獻？

既為愛因斯坦解決了后顧之憂，又訓練了他的批判思維能力。

三、人生理想篇

每個人都有一定的理想，這種理想決定著他的努力和判斷的方向。在這個意義上，我從來不把安逸和享樂看做是生活目的本身──這種倫理基礎，我叫它“豬欄的理想”。照亮我的道路，并且不斷地給我新的勇氣去愉快地正視生活的理想，是善、美和真……

──愛因斯坦《愛因斯坦文集》第三卷

依據第一手史料，我們看到愛因斯坦的人生理想是什么？

追求善美真。善是第一位的。

請同學們列舉愛因斯坦為人類和平事業而奮斗的史實。

1.一戰時：支持反戰宣言。

2.一戰后：致力于恢復各國人民的相互諒解，

呼吁人民為和平而斗爭。

3.二戰時：建議羅斯福搶在納粹之前研制原子彈；

并痛心原子彈爆炸引起的大量平民傷害，說：“早知如此，我寧愿去當個修表匠。”

4.二戰后：致力于防止核戰爭的發生，

發表反核戰的《原子科學家公報》。

通過以上史實，我們能感受到愛因斯坦有哪些崇高的品質？

高度的社會責任感和熱愛生活、熱愛全人類。

在對善的追求中，愛因斯坦達到了美的境界，追求生命的和諧與修養。例如愛好拉小提琴。愛因斯坦的母親很有音樂天賦。年幼時，愛因斯坦就開始學習音樂，六歲開始練習拉小提琴，音樂幾乎成了愛因斯坦的"第二職業"，小提琴終身陪伴著他。

這三段材料，告訴我們愛因斯坦還有哪些崇高的品質？

不追求財產，不虛榮和不追求奢侈生活。

理想之三是追求真理，并影響了我們的日常生活。你能否舉個例子？

例如，一是電腦顯示器，利用的是狹義相對論。

二是激光，利用的是激光理論。

三是數碼相機，利用的是光電效應。

四是核電站，這又是利用了愛因斯坦的什么科學原理？

E=mc2

較小質量的變化會引發非常大的能量。這既能和平利用，也能用于破壞性的，比如原子彈。以此為例，談談你對科技的認識？

科學是一把雙刃劍，既可以用核電站發電，也可以造成巨大的災難。但它取決于人本身，而不是工具。

愛因斯坦對善美真的追求，這對你樹立人生理想有何啟迪？

在愛因斯坦去世時，我們用歌德悼念席勒的詩來紀念他。同學們一起朗讀，感受一下20世紀的科學偉人的風采。

總結：愛因斯坦是20世紀最偉大的科學家。他創立的相對論為科學的發展帶來了革命性的變化；他提出的著名的質能關系式為原子能的和平利用提供了理論依據；他熱愛和平，厭惡戰爭，關心人類的命運；而他偉大的人生理想更是留給后人的一筆最寶貴的遺產。

這樣的教學設計的創新點在于歷史核心素養的培養。當然，在具體的培養一個學生的歷史思維方面，誠如美國教育學者杜威所言：“我聽到，我忘記；我看見，我記得；我做過，我理解。”（I listen，I forgot；I saw，I remember；I do，I understand.）讓學生通過自己主動學習獲得知識的效果，遠比老師單純的講授效果要好得多。因為“學生首先應當學會理解事物，然后再去記憶他們，在這兩點經過訓練之前，不可強調言語與筆墨的運用。”

板書設計：

20世紀的科學偉人愛因斯坦

——樹立善美真的人生理想

（1）科學成就：相對論、光電效應

（2）個人品質：1.好奇心

2.創新精神

3.批判思維

（3）人生理想：追求善美真

參考文獻：

[1]袁偉時.中國近代史教學的幾個問題[J].中學歷史教學參考：焦點觀察，2012（1）.5.