古代物理史与物理教学的融合探究

　　现行物理教学过程中, 往往忽视了对我国古代物理史的渗透.从统计初高中物理教材对中国古代物理史的引入情况着手, 对中国古代物理史与物理教学的结合价值和意义进行分析, 并在物理概念、物理规律和物理实验等课程中, 初步探析了结合中国古代物理史的实施策略, 以期为物理教学提供参考.

　　《教师博览》(月刊)创刊于，是由江西教育期刊社主办的全国惟一一份面向中小学教师、师范院校学生及学生家长的文摘期刊。

　　1 问题的提出

　　我国作为世界上文明发达最早的国家之一, 在物理学领域曾长期处于世界领先水平, 我们的先人对物理学的发展做出了重大的贡献.因此, 中国古代物理史是一笔宝贵的不应被忽视的课程资源.

　　现行中学物理教材即便贯彻了课程改革新思想与新理念, 然而对中国物理史的涉及却寥若晨星.以下为沪科版初中物理教材 (表1) 、鲁科版高中物理教材 (表2) 中对中国古代物理史引入情况的统计.

　　统计显示, 沪科版初中物理教材共引入3处中国古代物理史, 而鲁科版高中物理教材则共引入8处, 平均每册引入1～2处, 因此, 现如今物理教学对中国古代物理史的重视程度可见一斑.

　　2 中国古代物理史与物理教学结合的必要性

　　2.1 响应课程标准落实核心素养

　　物理课程改革已经进入了一个全新的时代, 2017年版普通高中物理课程标准在实施建议中提出“注重教材的人文关怀, 弘扬中华优秀传统文化, 增强民族自信心和凝聚力”[1], 中国古代物理史毋庸置疑是中华优秀传统文化的一部分, 在物理课堂中结合中国古代物理史进行教学则有效响应了课程标准的理念.在介绍古人如何就自然现象进行大量独立的研究和归纳演绎的过程中, 让学生从中习得人文科学等知识与技能, 体现并彰显了人文底蕴、科学精神的核心素养.

　　2.2 弘扬爱国情怀助力德育教育

　　“科学无国界, 但科学家有自己的祖国.”爱国情怀是国家凝聚力的内核, 是全民族大步向前的强劲合外力, 且爱国主义教育又是学校德育的首要内容.在物理课堂教学中不应妄自菲薄、数典忘祖, 过分宣扬国外科学家的赫赫战绩, 而孤立冷落了我们先人的伟大成就.例如在“体积的测量”一节中, 可以在课前向学生展示中国古代量米所用的“斗”, 以此引入课题, 再简要介绍秦始皇统一“度量衡”的创举, 促进其民族自豪感和自信力的形成, 同时也有助于德育教育的开展与实施[2].

　　2.3 激发学习兴趣培养探索精神

　　中国古代物理史主要来源于生产生活实践, 为学生所熟悉, 其仪器设备简洁但原理巧妙, 操作性和重复性较高, 不少古代科技成就即便从今天视角来看仍令人拍案叫绝.如在学习“机械振动”之后, 让学生双手来回摩擦“鱼洗”的两只“耳朵”, 伴随着阵阵的嗡鸣声, 洗内的水便产生华丽壮阔的驻波, 仿佛是洗底的鱼嬉闹所致, 使学生切身体验这一过程, 一改往日对物理持有“晦涩枯燥”的浅层印象, 学生兴奋不已的同时, 对物理的学习兴趣也徒然而增, 更进一步激发起内心的探索欲望.

　　3 中国古代物理史与物理教学的结合

　　3.1 中国古代物理史内化物理概念的理解

　　“机械运动”这一概念, 人教版高中《物理·必修1》的教材中仅是列举了一系列物体运动的实例便直接给出“物体的空间位置随时间的变化, 是自然界中最简单、最基本的运动形态, 称为机械运动”[3].即便是“最简单、最基本的运动”, 但这样的编排对于高一的学生而言仍略显苍白浅显.其实在教学过程中, 教师可以介绍我国古代着名思想家、科学家墨子曾言:“动, 或 (域) 徙也.” (《墨子·经上》) 这里的“徙”, 即“迁徙”之意, 指地域即地理位置的变化.意思就是, 机械运动就是物体位置的变化.

　　通过对古人就“机械运动”言简意赅阐述的深入解读, 提升学生古文的阅读理解能力的同时, 做到学科之间渗透滴漏, 从而促进学生核心素养的提升.在物理概念课上巧妙地与中国古代物理史进行结合, 丰富了课程资源的同时, 加深了学生对知识的理解与感悟, 更为后续力学的学习奠定良好的基础.

　　3.2 中国古代物理史拓宽物理规律的探究

　　“探究弹簧弹力与形变量的关系”在新课标中被列为学生的必做实验之一[1], 且胡克定律在日常生活和工农业生产中有着极为广泛的应用.常规教学中, 教师演示或进行分组实验探究弹力与弹簧形变量的关系, 再给出这是由英国科学家胡克发现的, 叫做胡克定律.实际上, 来自国防科技大学的一名教授研究发现, 我国东汉末年的一名大儒———郑玄 (127年-200年) 是世界上已知的首位明确提出“力与形变成正比”这一线性关系的学者.

　　教学中, 教师可以抛出问题:“既然弹力的产生和方向都与其形变有关, 那么弹力的大小是否也存在与形变的确切关系?”引导学生利用所提供的器材进行分组实验探究, 学生拟合实验所得数据得出胡克定律.此时教师介绍, 早于胡克约1 500年的郑玄在为齐国人所着的《考工记·弓人》中“量其力, 有三钧”一句做出这样的注解:“假令弓力胜三石, 引之中三尺, 驰其弦, 以缓擐之, 每加物一石, 则张一尺.”此处的“缓擐”指的是没有力的作用, 而“每加物一石, 则张一尺”则更是正确揭示了弹性定律.学生内心汹涌澎湃着民族自豪感, 对胡克定律也有了更深层次的认识, 学习兴趣和热情也高涨了不少.

　　3.3 中国古代物理史显化物理实验的思想

　　实验之于物理的重要性不言而喻.我国东汉时期的王充也认为“效验”是必要的, 其在所着作的《论衡》中记有“故夫王道定事以验, 立实以效, 效验不彰, 实诚不见.”意为必须要通过实际效验来论证事物, 若不引证实际效验或实际效验不充分, 即便说再多, 人们也不会相信.

　　我国古代先人在光学上的造诣和科学思想是光学教学很好的素材资源.我国古代很早便开始制作和应用光源, 为世界古代光学做出了突出的贡献.在“光沿直线传播”这节知识的学习中, 教师可以让学生在上新课之前查阅世界上最早的墨家所完成的针孔成像实验, 以及沈括在《梦溪笔谈》中所做的小孔成像实验的相关资料, 在课堂上或课后教师还可以引领学生亲自动手还原实验的整个过程.在“焦距的测定”一节中, 教师让学生像沈括那般将一指置于凹面镜前, 观察成像情况, 再随着手指与镜面距离的远近移动, 观察像的变化情况, 最后用蜡烛完成凹面镜的焦距测定实验.

　　通过经典实验的还原再现, 让学生经历我国古代学者们的实验探究过程, 领悟其中蕴含的思想方法, 使其真正领会物理定律背后的科学本质和物理实验的精美绝伦, 提高学生的学习主动性和知识获得感, 从而大大提升物理课堂教学效果及学生的实验探究能力.

　　4 结束语

　　正如诺贝尔奖获得者、世界着名物理学家杨振宁所言:整理和评价中国学者的科学贡献, 应当是中国科技史研究的重点之一[4].若缓缓地向学生展开一个个由古代学者们逐步探索的产物, 将生动又极富韵味的中国古代物理史与中学物理教学进行结合, 学生对物理则不再是停留在物理难学枯燥的浅层印象上, 而会萌发更多的新奇与信心, 其内心的探索欲望也随之油然而生, 对于核心素养的落实也同样具有重要的现实意义.因此, 在物理教学过程中不应重外国物理史, 而轻中国物理史.中国古代物理史是极为珍贵的课程资源, 其价值和内涵亟待也值得我们进一步的开发和挖掘.

　　参考文献:

　　[1]中国人民共和国教育部.普通高中物理课程标准 (实验) .北京:人民教育出版社, 2018

　　[2]许芙蓉, 黄树清.春兰秋菊, 各自芬芳---赏析同课异构“体积的测量”.湖南中学物理, 2018, 33 (9) :29~31

　　[3] 人民教育出版社, 物理课程教材研究开发中心, 课程教材研究所.普通高中课程标准实验教科书·物理·必修1.北京:人民教育出版社, 2016.8

　　[4]谭秀仪.以中国人命名的物理定律、定理、理论、效应和常量.中学物理教学参考, 1994 (7) :42~43

　　[5]蔡宾牟, 袁运开.物理学史讲义---中国古代部分.北京:高等教育出版社, 1985.192~211

　　[6]熊万杰.物理学与传统文化.北京:科学出版社, 2017.139~170

　　[7]张阳阳.中国古代力学认识新探:[博士学位论文].合肥:中国科技大学, 2016

　　[8]李新.引导学生自主学习中国古代物理知识初探.高等函授学报 (自然科学版) , 2003, 16 (2) :61~63

　　[9] 陆良荣.渗透物理学史教育提高核心素养.物理教师, 2017, 38 (06) :22~24