基于物理学史创设情景教学，提升学生核心素养

正文：“初中（2022 年版）物理新课程标准”在目标要求中提到初步认识科学本质，体会物理学对人类认识深化及社会发展的推动作用；亲近自然，崇尚科学，乐于思考与实践，具有探索自然的好奇心和求知欲，有克服困难的信心和决心，能总结成功的经验，分析失败的原因，体验战胜困难、解决问题的喜悦，严谨认真，实事求是，善于跟他人分享与合作，不迷信权威，敢于提出并坚持基于证据的个人见解，勇于放弃或修正不正确的观点。笔者认为可以从物理揭示客观事实的过程出发，从物理学史入手，创设合适的情境，引导中学生进入有意义的学习中去，从而激发中学生的学习兴趣，提高他们的学习能力，提高核心素养。

一、了解物理学史创设问题情境，帮助学生理解物理学原理的发展

初中学生存在很强的好奇心，一个有意义的问题情境可以激发学生的极大兴 趣和思考欲望！然而创设问题情境并不是让学生感到一时的高兴，而是针对一节 课内容可以起到将要所学知识的铺垫甚至是物理观念的建立的过程的再现。

例如人教版八年级下物理第八章《牛顿第一定律》的新课中对力和运动关系的认识，物理学史中对这一规律认识发展过程大致是公元5 世纪前希腊学者亚里士多德的运动学观点、然后伽利略观点到笛卡尔《哲学原理》，最后到牛顿总结的第一定律，结合以上进行创设一个历史纷争的问题情景，1.亚里士多德的观点是什么；2.伽利略的观点是什么，他采用什么方法来否定亚里士多德的错误？学生对物理学的兴趣提升，同时会引发积极思考和思维的碰撞，建构伽利略的理想实验模型，学生经历通过设计实验对比分析得出结论，运动不需要力来维持，不需要里力的运动会怎样呢？进行推理运动状态，构建匀速直线运动模型，从而与笛卡尔《哲学原理》中观点一致，然后进行补充得出牛顿第一定律的整个过程。这样不仅了解牛顿第一定律来源的历程，同时对于后面惯性的理解起到了帮助，拓展思考如果在太空中没有任何阻力，一个物体被推动后会怎样运动？ 还有人教版九年级第十三章《内能》学习中，同样利用人类在认识热过程中就热的本质的争论为情景问题。古希腊学者的“热质说 ”热只能从较热的物体传到较冷物体，这种观点是否正确，如何证明？引起学生的探究欲望，通过设计摩擦生热的再现伦福德实验证实热质说是错误的，介绍焦耳的观点热是能量形式，非物质，再引导经过建构微观粒子运动模型进行理论分析，从而得出内能是分子热运动动能与分子势能总和的模型。这样经历了物理学史中的一段历程，将物理学史与物理概念联系起来，通过再现历史情境来引发学生的兴趣和思考，通过模拟或讨论历史实验的过程和结果，帮助学生理解物理学原理的发展，培养学生的科学探究能力和批判性思维等核心素养。

二、通过分析物理学史提升学生科学思维和科学探究能力

物理学史也是人类认识物质世界的过程，物理概念的形成，物理规律的发现，都经过一个较为漫长的过程。物理学史融入物理教学可以使学生了解这一过程，使学生加深对知识的理解，并学会一种探索问题的方法，提高学生分析和解决问题的能力。

例如人教版九年级第十六章《电阻》和第十七章《欧姆定律》的教学中，整合进行以欧姆如何研究的历程为情景线索，以此帮助学生揭示出科学探究的一般程序：提出问题—设计实验收集证据—分析与论证解释—交流修正。使学生从中领悟到科学家是怎样用科学方法进行研究的，受到科学的思维方法的熏陶，有利于学生从“被动学习、被动思考、获得知识 ”，向“主动探索、主动思考、勇于尝试”转化，获得真正的“智慧 ”。

在物理教学中分析物理学的发展史有助于学生了解各概念、定理、定律的来 龙去脉和科学知识的发展过程。例如在人教版九年级第二十章《电与磁》的单元教学中，以奥斯特发现电流的磁效应为线索，向学生介绍人类对电和磁关系的认识过程。通过创设情景逐步引导学生提出一系列问题：如何让磁性变的更强？

如何判断磁极？如何控制磁性的强弱？是否能够通过磁产生电等等，引导学生 了解安培、法拉弟等人在揭示电磁关系工作历史上的物理学家们是如何提出问题、如何设计实验、并观察现象并得出结论的。使学生在有了对电磁发展总体认识的基础上，加深对课本内容的理解和建构通电螺线管的磁场模型，右手定则、法拉第电磁感应模型、以及电动机和发电机的发明，对于这些的发现和研究是通过不断地利用实验、类比、模型、控制变量法、转化法等得出的。介绍他们的思考方式和方法，培养学生的科学探究能力。

三、通过联系现实问题与物理学史发展，提升学生对物理学习的信心和责任感。

物理学史不仅是理论研究，更是为了应用于实际生活中。教学设计中如果将 物理学成果与现实生活中的问题联系起来，鼓励学生将所学知识与实际问题联系 起来，思考如何应用物理学史的成就解决现实挑战，提升学生对物理学习的信心 和责任感有很大的帮助。例如人教版第十四章中《热机》教学：通过介绍热机在 日常生活中的应用，如汽车引擎、火力发电站等引出热机在物理学史上的重要性。引起学生对热机的兴趣。然后学生分组设计一个简单的热机图，包括热源、工作物质和工作部件等。他们需要考虑如何利用热能转化为机械能，并在老师的指导下进行改良，让学生了解热机的演变过程和对现代社会的影响。结合查阅从第一辆蒸汽机车到现在的新能源热机，追溯热机的历史发展，介绍蒸汽机、内燃机等热机的由来，简要介绍热机的基本原理。通过这样的教学设计，学生不仅能够学习到热机模型的基本原理和工作原理，还能了解热机在现实生活中的应用和在物理学史上的重要性。这样的教学设计可以帮助学生更好地理解物理学的发展历史，激发他们对科学研究和创新的兴趣。

四、介绍物理学史培养学生的爱国情怀，树立民族自信心

我国古代在物理学的理论和实践也有着辉煌的成就。按照历史朝代顺序先秦时期《考工记》记载了工程技术涉及到力学、声学等相关内容，是国内目前所见年代最早的手工业技术文献；先秦墨家所著《墨经》，其中包含对光学的论述，记载了小孔成像现象，还运用“标”（力臂）、“本”（重臂）等概念，揭示了杠杆平衡原理；汉代东汉王充所著《论衡·是应篇》记载摩擦生电现象比欧洲早1300 多年；宋代沈括的《梦溪笔谈》中，有对磁偏角的论述，这一发现比欧洲早了400 多年；明代宋应星的《天工开物》中有对简单机械的记述，如桔槔、龙骨水车等，是世界上第一部关于农业和手工业生产的综合性著作。

以上都可以在教学中结合教材内容，介绍我国在物理学方面对杰出的贡献，可以使学生了解祖国古代灿烂的文化，激发他们的民族自豪感。

现代我国从“神州 1 号”到“神州19 号”的发射成功，嫦娥五号的登月，量子卫星应用；从下潜深度300 米的7310 救生艇到10909 米的奋斗者号潜水器，一个个技术难题的突破，使中华民族逐步实现了“飞天问苍穹、深潜探海壑”的梦想。教学中介绍这些史料，不仅激发学生的爱国热情，更能唤起学生的民族自尊心和使命感。

结束语：在初中物理课堂教学中，基于物理学史的教学设计可以有效地提高学生的学习兴趣和学习效果，促进学生的核心素养的培养。因此，在教学中应该充分利用物理学史的资源创设情境，设计出更加科学、合理的教学方案，让学生更好地掌握物理学的基本概念和原理，学习中让他们意识到物理学在日常生活中的重要性，为将来的学习和工作打下坚实的基础的学习活动更富有成效。

参考文献：

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