我國古代物理學成就在中學物理活動教學中的應用①

吳之洋

(廣西壯族自治區桂林市平樂縣實驗中學，廣西 桂林 542400)

我國古代學者在科技方面的成就璀璨奪目，深挖我國古代物理學成就，并在中學物理活動教學中加以應用，既可使學生深刻感受中國古代先進的科學技術，提升民族自豪感，又能使學生在繼承中發揚古代科學家的探索精神，幫助學生理解學科知識，提升創新能力，落實立德樹人根本任務。

1 中學物理活動教學簡介

在中學物理活動教學中，教師根據課程標準、學生學習需要及其身心發展的特點創設教學情境，讓學生持續參與閱讀、體驗、討論分析、實驗操作等，習得知識、發展能力。這種教學的特點是讓學生參與活動，通過聽、觸、思等方式讓學生獲得切身體悟，完成知識的意義建構，實現知識和能力的遷移和應用。

2 我國古代物理學成就在中學物理活動教學中應用的程序和方式

2.1 基本程序

將我國古代物理學成就引入物理活動教學，設計有挑戰性的學習活動，讓學生在真實的情境中，通過對活動的持續參與、體驗，注重學習主體的自身體驗、感悟、操作和思維，促使外部操作活動和內部思維活動不斷交互反饋。通過“做”來深化“思”，通過“思”來促進“做”，實現學生知識的自我建構與解決實際問題能力的生成，其基本程序如圖1所示。

圖1

2.2 應用方式

我國古代物理學成就中涉及中學物理的相關內容，可以用來設計活動教學，其應用方式主要有以下幾種。

2.2.1 討論分析式

在課堂上向學生展示與課堂教學內容相關的古代物理學成就，如古籍原文(帶翻譯)、掛圖、視頻等，通過閱讀、觀察，激發他們的興趣，培養他們敢于表達觀點的勇氣、與他人交流或爭辯的能力以及運用物理知識解決實際問題的意識。

例如，在“力的合成”的教學中，可結合古籍原述，利用《墨經》的記述和掛圖(圖2)，讓學生嘗試應用平行四邊形法則解決問題：由兩人操作的戽斗提水怎樣才能更省力？

圖2

2.2.2 實驗操作式

基于我國古代物理學成就，設計一些與物理課堂教學內容相關的實踐或探究活動，可利用復制的實物、模型等，讓學生通過實物制作或實驗操作，自主提出假設，設計實驗方案，驗證假設，歸納其中的物理原理，分析解決相關成就中蘊涵的問題，培養學生的綜合應用能力。這種活動可以是學生個人完成、小組完成或師生合作完成。

例如，在“探究杠桿的平衡條件”的教學中，可以先將蘇科版初中物理教材中的活動“探究蹺蹺板中的道理”，改為展示學生自制的桔槔、腳碓、桿秤等不等臂杠桿的實物模型，然后用PPT介紹：(1) 《莊子·天地》中敘述了孔子的學生子貢南游時教農夫用桔槔的故事，指出：桔槔“后重前輕”；(2) 腳碓總是前短后長，提問學生：為什么要做成這種樣式？再引導學生完成教材上的“活動1：探究杠桿的平衡條件”，估測腳碓中動力、阻力的大小和兩邊桿長，試圖找出它們之間的關系；利用實驗室器材精確測量力臂與力，做好記錄并總結出杠桿平衡條件。最后，利用杠桿的平衡條件，分析上述器具這樣做的優勢。此外還可設計課外實踐活動：自制一把桿秤，要求有兩個量程、刻度較精確。

2.2.3 游戲式

在課堂上讓學生展示課前準備的圖片、課件或自制的實物模型，接受同學們的質疑與提問，也可以進行角色模擬，編排短劇，培養學生樂于表達、敢于質疑的習慣，同時還可以調節課堂氣氛，使學生身心愉悅。

例如，在“怎樣描述運動”的教學之后，用PPT引入《呂氏春秋》中的“刻舟求劍”故事及配圖，教師用現代文翻譯后，讓學生分別扮演楚人、河岸、劍，模擬三者的運動情況，再讓學生思考：楚人為什么找不到所掉的劍？你能從相對運動的原理想出找到這把劍的方法嗎？

2.2.4 專題研究式

引導學生根據提出的問題，查找和收集資料，分小組討論和總結，用小論文的形式表述所研究的問題和過程，也可以組織學生做小型的學術報告。

例如，在完成“探究杠桿的平衡條件”的活動后，可組織學生閱讀《墨經》《天工開物》等古籍，讓他們以小組合作的形式撰寫專題報告：我國古代有關杠桿的物理學成就，并選取優秀報告集中展示。

3 結語

我國古代物理學的突出成就是提升學生能力的重要教學資源，引入這一資源，為中學物理教學提供了新的途徑，在中學物理活動教學中引入我國古代物理學成就，可培養學生的民族自信和文化自信，提升學生的物理學科核心素養。