谈物理教学中物理学史教育对学生物理学科核心素养的培养_张飞鹏.pdf
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1、DOI:1019392/jcnki1671-7341202318012谈物理教学中物理学史教育对学生物理学科核心素养的培养张飞鹏1黄永华2*1云南师范大学物理与电子信息学院云南昆明650500;2云南师范大学附属中学云南昆明650500摘要:在新的时代背景下,高中物理的教育目标由三维目标走向了物理学科核心素养,更加强调运用原理和方法解释或处理工作和生活中的实际问题,文章从物理学史引入物理课堂的必要性入手,详细阐述了物理教学中物理学史教育对学生物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任四个方面物理学科核心素养培养的积极作用,对融入物理学史进行教学的现状进行了分析并就此给出了实施建议:引入物理学
2、史的内容必须真实、进阶、典型;引入物理学史的方式须形式多样;作为学生的引导者,教师应当积极地学习、实践,做到教师先行。物理学史作为一个丰富的教育资源库,教师应当充分挖掘这些素材中蕴含的教育价值,将物理学史充分应用到教学实践中,培养学生的物理学科核心素养。关键词:物理学史;物理学科核心素养;实施建议1 问题的提出在新的时代背景下,高中物理的教育目标由三维目标走向了物理学科核心素养,主要包括物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任四个方面1,更加强调运用原理和方法解释或处理工作和生活中的实际问题2。我国高中学校教育还没有完全从高考指挥棒的影响下脱离出来,社会、学校、家长对教师的评价依旧是以升学
3、率作为最终的衡量标准3。传统的科学教育出发点忽视了对学生物理学科核心素养的全面培养,自 20 世纪 50 年代初,原哈佛大学的校长科南特大力倡导物理学史引入科学教育后,物理学史极为重要的教育功能早已成为共识,融入物理学史进行教学是培养学生物理学科核心素养的有效途径。2 融入物理学史对培养学生物理学科核心素养的作用21 融入物理学史对培养学生物理观念的作用物理观念是物理概念和规律等在头脑中的提炼和升华1,正如爱因斯坦所说:“建立一个物理理论时,基本观念起了最主要的作用。”随着物理学的发展以及数学工具的引入,物理观念已经变得越来越高深,学生在学习的过程中不可避免会遇到类似“场”这样难于理解的概念。
4、在现代基础教育科学课程背景下,直接将高频考点凝聚出来的重要物理模型倒背如流以应对考试,容易使学生失去对物理本质的认识。物理学史的引入对培养学生的物理观念有积极的作用,当学生在遇到某些不易理解的观念时,常常也是物理学发展史上所遇到的科学难题,借助物理学史原著中最原始的叙述,了解物理学家当时如何攻克这个难题,物理学家们通俗易懂的描述可加深学生对此核心概念的理解,并增强其实际运用的能力。22 融入物理学史对培养学生科学思维的作用正如爱因斯坦所说:“培养独立思考和独立判断的能力,应当始终放在首位,而不应该把获得专业知识放在首位。”物理学就是用我们常见的模型来探讨千变万化的世界背后支配着它的规律,很多的
5、物理规律并非直接经验的总结,它们创造于理想的情况下,在数学的世界中成立,再一步一步地解释实验现象,如果能够经受事实的检验那它就暂时是正确的,否则就需要被进一步完善甚至舍弃,可见创造力是物理学的发展中不可缺少的部分4。引入相关物理学史的内容,可以非常形象生动为学生展示物理学家科学成就背后的整个思维过程5。以图 1 中展示的万有引力定律的发现过程为例,有选择性地向学生展示相关物理学发现完整历程的重要节点,而非一些破碎的画面或者结论,可以引导学生正确使用归纳法等思维方法,激发学生的创新精神,这对学生未来的适应和发展有着举足轻重的作用。23 融入物理学史对培养学生科学探究的作用正如爱迪生所说:“世上一
6、切都是谜,一个谜的答案即是另一个谜。”是否敢于并且善于提出科学问题,是怀疑精神的具体表现,物理学史几乎每一个革命性的发现,都是始于对问题的认识7。物理学家们提出万物的本源是什么?开始了人类对于世界本质的探索,直到如今物理学家们仍旧走在物理学统一的路上;牛顿提出:为什么成熟的苹果会往下掉?让其开始思考万物之间引力的关系;法拉第提出:电荷之间的作用力是如何产生的?建立了场的概念,给物理学带来了丰硕的成果;对地球在以太中运动的问题43科教论坛科技风 2023 年 6 月图 1 万有引力的发现过程以及黑体辐射问题的探究,使物理学家们开启了相对论和量子力学的征程。如图 2 所示,在教师的引导下,让学生置
7、身其中经历完整的科学探究过程,可以使学生更深层次地意识到物理学的发展正是在不断的提出问题、解决问题的过程中前进的。图 2 物理学史培养学生科学探究能力的途径样例24 融入物理学史对培养学生科学态度与责任的作用高中物理课程旨在落实立德树人的根本任务1。物理学史的引入对培养学生的科学态度与责任有积极的作用。首先是对科学本质的认识,物理学作为物理学家们认识世界的方式,这些表达方式和思考的角度是科学家们创造出来的,都是动态的并且时刻经受着实验和事实的检验,正如亚里士多德对力和运动的认识影响了人类将近两千年一样,现如今的量子力学和相对论就是完全正确的吗?这还需要实验和事实的进一步检验,引导学生明白物理学
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