物理學史與高中物理相結合的研究

葉智彬 劉奕辰

【摘要】物理學史當中包含豐富的思想財富，將物理學史融入高中物理課程，不僅有助于培養學生物理核心素養，還能助推物理學科教學高效開展.此外，物理學史與物理課堂教學的融入還能激發學生學習興趣，提高教師教學動力.本文以“自由落體運動”為例，就物理學史和高中物理教學的融合展開探究，希望能提高學生物理學科核心素養.

【關鍵詞】物理學史；高中物理；教學策略

高中物理學科教學中，為培養學生物理核心素養，提高學生物理知識認知，課堂教學期間有必要將物理學史與物理教學相結合.但結合當前高中物理學科教學情況看，很多教師仍采用傳統教學方法，忽略學生認知發展情況，難以采取妥善的措施激發學生物理學習興趣，這些都會影響高中生物理知識學習，將物理史融入其中可幫助改變這一情況.

1 高中物理教學中物理學史融入價值

1.1 培養學生物理思維

高中物理教學開展多以學生認知為基礎，課堂教學期間，既要結合學生興趣培養學生探究能力，還要聯合教學內容引導學生學習物理背景，在課堂教學中融入物理學史，如此既可以通過歷史背景研究幫助學生理解物理知識，還能利用概念研究將抽象知識形象化，幫助學生充分吸收物理知識.

從物理課程教學中發現，一些規律與概念的提出缺少過程研究，教師教學期間，也多以學生是否掌握結論為主，忽略學生對知識的理解.但融入物理學史內容積極開展物理學科教學，既能提高學生物理探究水平，還能激發學生物理探究興趣，培養學生物理思維.站在物理學史視角分析，很多物理知識形成多和某一階段的歷史背景相似，高中物理教學中物理學史的融入，不僅能培養學生創新思維，還能幫助學生建立物理觀念，培養學生物理學科核心素養.

1.2 提升課堂教學效果

高中物理教材當中包含很多物理學家，且很多物理知識教學內容也多源于這些物理學家，由此我們發現，物理教學中可充分體現物理學史內容，但由于以人物為基礎的物理學史介紹范圍較寬，不僅難以激發學生學習興趣，還難以鋪墊課堂教學，所以取得的教學效果并不顯著.

物理教學當中物理學史的積極融入，可從物理學家研究內容與成果方面進行介紹，學習物理學史期間，學生既能崇拜物理學家，還能點燃學生物理研究興趣.

為學生介紹物理知識與概念時，教師可以教學內容為基礎，積極滲透物理學史內容，如此教師可以教學目標為基礎向學生提問，引導學生積極探尋物理規律與概念，進而在培養學生物理觀念的同時，教會學生物理思維與方法，提高物理課堂教學效果.

1.3 提高教師教學能力

高中物理教學期間，物理學史的融入，既可以完善教學內容，提高學生物理思維，還能豐富教學素材，為教師提供新的教學方案與思路，開展體系化教學.

高中物理教材當中涉及的物理學史內容簡單，為進一步滲透物理學史知識，教師可與教學內容相結合，深入挖掘物理學史內容，如此學生既能了解物理規律與概念，還能了解物理問題研究現狀，妥善解決物理學習中學生存在的不同問題.

2 高中物理教學現狀分析

2.1 教師缺少物理學史研究

為發揮物理學史在高中物理教學中的作用，教師有必要加強對物理學史方面知識研究.但受傳統教學模式影響，很多高中物理教師多以課程教學為重點，缺少對物理學史內容的研究，所以常常導致物理學史融入期間難以實現融會貫通，且難以高效培養學生物理思維，最終影響高中物理教學質量提升.

2.2 課程內容和課時不匹配

高中階段學生學習任務沉重，加上教師可利用的課堂時間十分有限，所以課時分配與教學設計期間，很多教師都會忽略物理學史在物理教學中的作用，這些不僅不利于物理學史的融入，還會影響學生物理學科素養培養.

2.3 教學思路單一

素質教育全面開展的當下，學科教學模式都發生明顯轉變，但受傳統教學習慣的影響，一些教師仍沒有和高中物理教學現狀相結合，改變物理教學思路，因而使得物理教學常常與學生需求不符，影響物理學史和高中物理教學相融，制約學生物理思維與學科素養形成.

3 物理學史融入高中物理教學的策略

3.1 整合物理學史資源，創新教學形式

高中物理教材中很少涉及物理學史內容，滲透物理學史期間，為確保課堂教學成效，教師應與教學內容相結合加強對物理教學資源的整合，然后站在教學內容視角合理優化教學形式，提高課堂教學成效.

首先，整合物理學史資源期間，教師可由文本與多媒體兩方面資源入手來整合，其中文本資源包含物理知識背景與物理學家經歷，通過讓學生了解物理知識變化與發展情況，有助于增加學生對物理知識的了解，進而讓學生站在物理學史視角理解物理知識.

例如 學習自由落體運動期間，教師可以伽利略為例為學生講述物理學史資源，由其研究自由落體發展過程進行介紹，教學期間為學生講述斜面實驗.如此既可以讓學生通過了解伽利略對物理研究產生興趣，還能培養學生物理思維，提高學生物理學科核心素養.應用多媒體資源教學期間，教師可將很多課堂中無法展現的實驗內容向學生展示，很多物理實驗都需要一定道具完成，一些不能在課堂上展現的物理實驗可利用多媒體資源為學生進行動畫演示，如此既能輔助學生理解物理規律，還能通過創新教學方法提高學生物理學習興趣.

其次，教師還可引導學生加強物理學史資源整合創新，利用這一方法開展物理教學，而后為學生布置課后作業，既可以引導學生自主探究，還可讓學生利用小組討論等形式學習物理學史，基于分享與探究的基礎上，學生既能完成物理學史資源整合任務，還能將其同課堂教學內容相結合，提高自身物理思維與探究能力.

3.2 融入應用物理學史，提高教學價值

高中物理教學期間，在教師的幫助下有助于將物理學史教育價值充分發揮出來，為實現這一目標，課堂教學期間，教師應積極融入物理學史內容.首先，教師可在多項環節中融入物理學史內容，課堂導入階段，教師可利用情境創設等形式點燃學生物理學習興趣，由概念入手為學生創設社會情境，如此既能引導學生了解物理背景，還能提高學生對物理知識的認識，進而讓學生在了解物理知識期間提高物理學科認識.物理課堂教學期間，教師還可將物理學史當做教學內容的補充，拓展學生物理視野.

例如 伽利略斜面實驗教學期間，教師可站在能量守恒定律視角輔助學生理解實驗內容，另外，教師還可利用物理實驗教學培養學生物理探究力.學生學習物理知識多以間接形式獲得，應用物理學史開展物理教學期間，教師可引導學生利用科學探究形式培養學生科學態度.

3.3 應用問題驅動法，研究實驗規律

學完變速直線運動與勻速直線運動后，教師可向學生提問：什么是自由落體運動？哪些因素將運動區分為不同種類？教師提出疑問后，學生會認真思考回答.然后進行總結分析，即加速度的變化導致運動種類的不同.所以只要測定出自由落體運動中的加速度，即可得到自由落體為哪種運動.這種利用問題驅動式的教學方法，突出了學生在課堂學習中的主體作用，利用問題驅動法，吸引學生注意力，啟發學生，讓學生結合“加速度大小與變化”找到問題解決答案，這種方法利于學生學習物理知識.

例如 教師可組織學生開展物理演示實驗：即用打點計時器測量物體下落期間的加速度.活動開展前教師應準備好實驗裝置與設備，做好計時打點準備，然后引導學生觀察實驗現象，分析紙袋當中測定的速度.通過實驗數據分析得到，自由下落軌跡為一條直線，觀察紙袋上面的點情況，即可發現同等時間下物體下落的距離逐漸增大，位移差相等.根據學到的知識，教師可引導學生計算自由落體下物體加速度，最后得到自由落體運動下物體加速度為9.8m/s².自由落體運動為勻加速直線運動，且初速度大小為0.

利用趣味課件為學生講述物理知識，伽利略通過研究發現自然界事物間存在的規律清晰可見，其站在加速度與速度視角出發，提出了關于勻加速運動下的兩種假設：一，速度變化和時間相關；二，速度變化和位移相關.最后通過驗證得出，若速度和位移之間成正比，得出的結論不合理.由此，伽利略開始檢測速度和時間的關系.由于伽利略時代，測量技術并不發達，很難直接測量到瞬時速度，所以很難直接得到速度變化規律.但伽利略利用數學計算得出如下結論：將位移正比于時間的平方，即可得到速度正比于時間.利用斜面實驗驗證，因舊時代科技發展十分滯后，計時工具操作并不準確，伽利略讓銅球從小傾角的斜面滾下，減少重力對實驗產生的影響，如此容易得到速度和時間平方間的關系.通過多次實驗驗證，伽利略發現沿著傾斜斜面滾落的小球加速度大小不變，由此得出小球做出的運動為勻加速直線運動.基于此，伽利略又進行了實驗探究，隨著斜面傾角不斷增加，且逐漸增大到直角時，小球運動逐漸變成自由落體運動.

本堂課當中，可先通過硬幣與紙片實驗獲得結論，物體下落速度和受力大小間沒有關系；接著，通過分析伽利略探究過程，即可得到物體下落速度和重力大小無關，該過程可引導學生思索，利用“牛頓管”實驗，即可獲得物體開展自由落體運動條件；最終，“利用打點計時器測定物體下落加速度”，積極尋找自由落體運動規律.利用這種方法開展物理教學，不僅有助于學生逐一掌握物理知識，還能方便學生消化吸收所學知識.

3.4 加強教學反思，優化教學應用方式

高中物理教學期間，物理學史的融入，還應結合教學目標反思課堂教學，合理優化教學方式，全面整改教學方案，加強對學生物理核心素養的培育.以此為基礎，未來物理教學期間，教師既要提高自身教學水平，還要努力提高課堂教學成效.

高中物理學科在培養學生思維能力方面有一定要求，與此同時，還要學生具有良好的抽象思維能力.物理學史融入高中物理教學期間，教師應全面調整物理學史應用方式，教學期間既要關注物理學史在課堂中的融入，還要鼓勵學生課下積極參與體驗物理現象.

例如 教師可引領學生到線下參觀科技館，提高學生對物理知識的認識，基于這種感性認識上積極向學生滲透物理學史內容，不僅能提高物理課堂教學成效，還能幫助教師開展體系化物理教學.此外，利用物理學史發展歷程為學生講述物理知識，還能讓學生全面了解物理學史發展變化，幫助學生建立系統物理知識框架，促進學生物理思維發展.并且，為助推學生多元發展，教師應加強教學方法創新，積極開展線上教學，利用微課等方式為學生介紹物理學史演變過程，或者為學生播放物理實驗視頻，為學生詳細介紹物理知識，通過多層次的物理知識演繹，不僅能加深學生對物理知識的理解，還能幫助學生全面了解物理學史發展過程，培養學生物理思維.

4 結語

高中物理身為課程體系當中的主要構成，對培養學生探究思維有重要作用.物理學史在高中物理教學中的融入，不僅能助推物理課堂教學高效開展，還能培養學生物理思維與能力.高中物理教學中，教師應按照實事求是原則，深入挖掘物理學科歷史資源，利用新型教學方式滲透物理學史知識，引導學生利用物理知識思考，培養學生獨立思考能力，便于實現物理學科素養教學目標.

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