古代物理史與物理教學(xué)的融合探究

　　現(xiàn)行物理教學(xué)過程中, 往往忽視了對我國古代物理史的滲透.從統(tǒng)計初高中物理教材對中國古代物理史的引入情況著手, 對中國古代物理史與物理教學(xué)的結(jié)合價值和意義進(jìn)行分析, 并在物理概念、物理規(guī)律和物理實(shí)驗等課程中, 初步探析了結(jié)合中國古代物理史的實(shí)施策略, 以期為物理教學(xué)提供參考.

　　《教師博覽》(月刊)創(chuàng)刊于，是由江西教育期刊社主辦的全國惟一一份面向中小學(xué)教師、師范院校學(xué)生及學(xué)生家長的文摘期刊。

　　1 問題的提出

　　我國作為世界上文明發(fā)達(dá)最早的國家之一, 在物理學(xué)領(lǐng)域曾長期處于世界領(lǐng)先水平, 我們的先人對物理學(xué)的發(fā)展做出了重大的貢獻(xiàn).因此, 中國古代物理史是一筆寶貴的不應(yīng)被忽視的課程資源.

　　現(xiàn)行中學(xué)物理教材即便貫徹了課程改革新思想與新理念, 然而對中國物理史的涉及卻寥若晨星.以下為滬科版初中物理教材 (表1) 、魯科版高中物理教材 (表2) 中對中國古代物理史引入情況的統(tǒng)計.

　　統(tǒng)計顯示, 滬科版初中物理教材共引入3處中國古代物理史, 而魯科版高中物理教材則共引入8處, 平均每冊引入1～2處, 因此, 現(xiàn)如今物理教學(xué)對中國古代物理史的重視程度可見一斑.

　　2 中國古代物理史與物理教學(xué)結(jié)合的必要性

　　2.1 響應(yīng)課程標(biāo)準(zhǔn)落實(shí)核心素養(yǎng)

　　物理課程改革已經(jīng)進(jìn)入了一個全新的時代, 2017年版普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)在實(shí)施建議中提出“注重教材的人文關(guān)懷, 弘揚(yáng)中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化, 增強(qiáng)民族自信心和凝聚力”[1], 中國古代物理史毋庸置疑是中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化的一部分, 在物理課堂中結(jié)合中國古代物理史進(jìn)行教學(xué)則有效響應(yīng)了課程標(biāo)準(zhǔn)的理念.在介紹古人如何就自然現(xiàn)象進(jìn)行大量獨(dú)立的研究和歸納演繹的過程中, 讓學(xué)生從中習(xí)得人文科學(xué)等知識與技能, 體現(xiàn)并彰顯了人文底蘊(yùn)、科學(xué)精神的核心素養(yǎng).

　　2.2 弘揚(yáng)愛國情懷助力德育教育

　　“科學(xué)無國界, 但科學(xué)家有自己的祖國.”愛國情懷是國家凝聚力的內(nèi)核, 是全民族大步向前的強(qiáng)勁合外力, 且愛國主義教育又是學(xué)校德育的首要內(nèi)容.在物理課堂教學(xué)中不應(yīng)妄自菲薄、數(shù)典忘祖, 過分宣揚(yáng)國外科學(xué)家的赫赫戰(zhàn)績, 而孤立冷落了我們先人的偉大成就.例如在“體積的測量”一節(jié)中, 可以在課前向?qū)W生展示中國古代量米所用的“斗”, 以此引入課題, 再簡要介紹秦始皇統(tǒng)一“度量衡”的創(chuàng)舉, 促進(jìn)其民族自豪感和自信力的形成, 同時也有助于德育教育的開展與實(shí)施[2].

　　2.3 激發(fā)學(xué)習(xí)興趣培養(yǎng)探索精神

　　中國古代物理史主要來源于生產(chǎn)生活實(shí)踐, 為學(xué)生所熟悉, 其儀器設(shè)備簡潔但原理巧妙, 操作性和重復(fù)性較高, 不少古代科技成就即便從今天視角來看仍令人拍案叫絕.如在學(xué)習(xí)“機(jī)械振動”之后, 讓學(xué)生雙手來回摩擦“魚洗”的兩只“耳朵”, 伴隨著陣陣的嗡鳴聲, 洗內(nèi)的水便產(chǎn)生華麗壯闊的駐波, 仿佛是洗底的魚嬉鬧所致, 使學(xué)生切身體驗這一過程, 一改往日對物理持有“晦澀枯燥”的淺層印象, 學(xué)生興奮不已的同時, 對物理的學(xué)習(xí)興趣也徒然而增, 更進(jìn)一步激發(fā)起內(nèi)心的探索欲望.

　　3 中國古代物理史與物理教學(xué)的結(jié)合

　　3.1 中國古代物理史內(nèi)化物理概念的理解

　　“機(jī)械運(yùn)動”這一概念, 人教版高中《物理·必修1》的教材中僅是列舉了一系列物體運(yùn)動的實(shí)例便直接給出“物體的空間位置隨時間的變化, 是自然界中最簡單、最基本的運(yùn)動形態(tài), 稱為機(jī)械運(yùn)動”[3].即便是“最簡單、最基本的運(yùn)動”, 但這樣的編排對于高一的學(xué)生而言仍略顯蒼白淺顯.其實(shí)在教學(xué)過程中, 教師可以介紹我國古代著名思想家、科學(xué)家墨子曾言:“動, 或 (域) 徙也.” (《墨子·經(jīng)上》) 這里的“徙”, 即“遷徙”之意, 指地域即地理位置的變化.意思就是, 機(jī)械運(yùn)動就是物體位置的變化.

　　通過對古人就“機(jī)械運(yùn)動”言簡意賅闡述的深入解讀, 提升學(xué)生古文的閱讀理解能力的同時, 做到學(xué)科之間滲透滴漏, 從而促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的提升.在物理概念課上巧妙地與中國古代物理史進(jìn)行結(jié)合, 豐富了課程資源的同時, 加深了學(xué)生對知識的理解與感悟, 更為后續(xù)力學(xué)的學(xué)習(xí)奠定良好的基礎(chǔ).

　　3.2 中國古代物理史拓寬物理規(guī)律的探究

　　“探究彈簧彈力與形變量的關(guān)系”在新課標(biāo)中被列為學(xué)生的必做實(shí)驗之一[1], 且胡克定律在日常生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有著極為廣泛的應(yīng)用.常規(guī)教學(xué)中, 教師演示或進(jìn)行分組實(shí)驗探究彈力與彈簧形變量的關(guān)系, 再給出這是由英國科學(xué)家胡克發(fā)現(xiàn)的, 叫做胡克定律.實(shí)際上, 來自國防科技大學(xué)的一名教授研究發(fā)現(xiàn), 我國東漢末年的一名大儒———鄭玄 (127年-200年) 是世界上已知的首位明確提出“力與形變成正比”這一線性關(guān)系的學(xué)者.

　　教學(xué)中, 教師可以拋出問題:“既然彈力的產(chǎn)生和方向都與其形變有關(guān), 那么彈力的大小是否也存在與形變的確切關(guān)系?”引導(dǎo)學(xué)生利用所提供的器材進(jìn)行分組實(shí)驗探究, 學(xué)生擬合實(shí)驗所得數(shù)據(jù)得出胡克定律.此時教師介紹, 早于胡克約1 500年的鄭玄在為齊國人所著的《考工記·弓人》中“量其力, 有三鈞”一句做出這樣的注解:“假令弓力勝三石, 引之中三尺, 馳其弦, 以緩擐之, 每加物一石, 則張一尺.”此處的“緩擐”指的是沒有力的作用, 而“每加物一石, 則張一尺”則更是正確揭示了彈性定律.學(xué)生內(nèi)心洶涌澎湃著民族自豪感, 對胡克定律也有了更深層次的認(rèn)識, 學(xué)習(xí)興趣和熱情也高漲了不少.

　　3.3 中國古代物理史顯化物理實(shí)驗的思想

　　實(shí)驗之于物理的重要性不言而喻.我國東漢時期的王充也認(rèn)為“效驗”是必要的, 其在所著作的《論衡》中記有“故夫王道定事以驗, 立實(shí)以效, 效驗不彰, 實(shí)誠不見.”意為必須要通過實(shí)際效驗來論證事物, 若不引證實(shí)際效驗或?qū)嶋H效驗不充分, 即便說再多, 人們也不會相信.

　　我國古代先人在光學(xué)上的造詣和科學(xué)思想是光學(xué)教學(xué)很好的素材資源.我國古代很早便開始制作和應(yīng)用光源, 為世界古代光學(xué)做出了突出的貢獻(xiàn).在“光沿直線傳播”這節(jié)知識的學(xué)習(xí)中, 教師可以讓學(xué)生在上新課之前查閱世界上最早的墨家所完成的針孔成像實(shí)驗, 以及沈括在《夢溪筆談》中所做的小孔成像實(shí)驗的相關(guān)資料, 在課堂上或課后教師還可以引領(lǐng)學(xué)生親自動手還原實(shí)驗的整個過程.在“焦距的測定”一節(jié)中, 教師讓學(xué)生像沈括那般將一指置于凹面鏡前, 觀察成像情況, 再隨著手指與鏡面距離的遠(yuǎn)近移動, 觀察像的變化情況, 最后用蠟燭完成凹面鏡的焦距測定實(shí)驗.

　　通過經(jīng)典實(shí)驗的還原再現(xiàn), 讓學(xué)生經(jīng)歷我國古代學(xué)者們的實(shí)驗探究過程, 領(lǐng)悟其中蘊(yùn)含的思想方法, 使其真正領(lǐng)會物理定律背后的科學(xué)本質(zhì)和物理實(shí)驗的精美絕倫, 提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性和知識獲得感, 從而大大提升物理課堂教學(xué)效果及學(xué)生的實(shí)驗探究能力.

　　4 結(jié)束語

　　正如諾貝爾獎獲得者、世界著名物理學(xué)家楊振寧所言:整理和評價中國學(xué)者的科學(xué)貢獻(xiàn), 應(yīng)當(dāng)是中國科技史研究的重點(diǎn)之一[4].若緩緩地向?qū)W生展開一個個由古代學(xué)者們逐步探索的產(chǎn)物, 將生動又極富韻味的中國古代物理史與中學(xué)物理教學(xué)進(jìn)行結(jié)合, 學(xué)生對物理則不再是停留在物理難學(xué)枯燥的淺層印象上, 而會萌發(fā)更多的新奇與信心, 其內(nèi)心的探索欲望也隨之油然而生, 對于核心素養(yǎng)的落實(shí)也同樣具有重要的現(xiàn)實(shí)意義.因此, 在物理教學(xué)過程中不應(yīng)重外國物理史, 而輕中國物理史.中國古代物理史是極為珍貴的課程資源, 其價值和內(nèi)涵亟待也值得我們進(jìn)一步的開發(fā)和挖掘.

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