学习物理学史 培养学生核心素养

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 学习物理学史 培养学生核心素养 摘 要：培养学生的核心素养， 首先要培养学生的学科素养。物理学科 的核心素养主要包括物理观念、科学思 维、实验探究、科学态度与责任。文章 用“伽利略关于自由落体运动的研究” 一 节的教学为d 体，尝试讲述物理学史 对培养学生核心素养的重要性。 中国论文网 /9/view-13004935.htm 关键词：核心素养；物理学科素 养；物理学史 随着素质教育的不断发展，培养 学生的核心素养已成为教育研究的重点。 核心素养是学生在接受相应学段的教育 过程中，逐步形成的适应个人终身发展 和社会发展需要的必备品格与关键能力， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 它分为文化基础、自主发展、社会参与 三个方面，综合表现为人文底蕴、科学 精神、学会学习、健康生活、责任担当、 实践创新六大素养。在“ 核心素养体系 ” 的整体框架基础上，高中物理学科的核 心素养分为四个维度：物理观念、科学 思维、实验探究、科学态度与责任。物 理学是研究物质及其行为和运动的科学， 是最早形成的自然科学之一。它内容广 泛，研究大至宇宙、小至基本粒子等一 切物质最基本的运动形式和规律；结构 严谨，所有的知识体系、定理规律都经 过无数科学家反复摸索、探究、论证、 辨析，因此，物理学史是物理学不可分 割的重要组成部分。笔者认为通过学习 物理学史，了解物理规律发现过程的背 景和科学轶事，有助于激发学生的学习 兴趣，增强学生的物理概念认知，锻炼 学生的科学思维，提高学生的学习探究 能力，培养学生的科学态度和责任。 高中物理课改教材各章节都渗透 了大量的物理学史教育内容 （“STS”23 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 篇， “科学足迹 ”24 篇， “科学漫步”28 篇） 。 但在中学物理日常教学过程中，教师往 往迫于教学进度的压力，忽视了物理学 史的地位和作用，让学生直接记住物理 学家、物理规律以及发现物理规律的时 间，很少运用物理学史了解发现过程和 背景帮助学生记忆。以下以自由落体运 动的问题为例，谈谈笔者在相关方面的 认知。 一、了解物理学史，增强物理观 念，学习科学态度 物理是研究物质形态规律的学科， 不仅包括物理知识体系，同时也包含数 学形式以及物理思维。 “自由落体运动 ” 是人教版高中物理必修一第二章中的内 容，其中第六节是伽利略对自由落体运 动的研究。在物理学的发展史上，伽利 略是一位具有里程碑意义的人物。在伽 利略以前，物理学的发展是在哲学体系 下进行的逻辑推理，缺少科学的方法， 发展进程曲折而缓慢。因此可以安排一 课时向学生详细阐述当时的历史背景、 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 发生的历史事件，让学生通过了解科学 家们的事迹，熟悉物理学史的发展历程， 体会科学家们的人格魅力，增强物理概 念，学习科学家们的科学态度和责任。 不少物理教师在本课中忽视了 “知识的相对观和发展观 ”这一素材，尤 其是亚里士多德对物理学的贡献。事实 上，亚里士多德时代对空气、力等基本 的认识还几乎处于空白，他注意观察、 善于总结的特点对时代的科学进步其实 还是有较大的贡献的。亚里士多德是当 时伟大的哲学家、科学家和教育家之一， 堪称希腊哲学的集大成者。他是逻辑推 理的创始人，提出了“ 四因说 ”：形式因、 质料因、动力因、目的因。他提出的理 论是基于当时哲学体系下的分析，因此 亚里士多德认为“ 重物的下落 ”是由于万 物有天然位置，轻在上，重在下。物体 越重，下落得越快；物体越轻，则下落 得越慢。这一理论在其后的两千多年里， 都被奉为经典。但伽利略则对此提出了 质疑，据说伽利略曾当众从比萨斜塔顶 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 端抛下一轻一重两个铁球，结果两个铁 球同时着地，瞬间推翻了亚里士多德的 理论。虽然此说无可查证，但是在关 于两门新科学的谈话和数学证明一书 中，伽利略写道：“ 从高 200 库比特（1 库比特45.7 厘米）的塔顶落下的铅球 和乌术球，着地时前者不会比后者超前 4 英寸”，根据轻重物体几乎同时着地这 一事实，伽利略假定了一种理想状况， 即如果没有空气阻力，两球下落速度相 等。 爱因斯坦曾说：“ 提出一个问题 往往比解决一个问题更为重要，因为解 决一个问题也许只是一个数学上或实验 上的技巧问题。而提出新的问题、新的 可能性，从新的角度看旧问题，却需要 创造性的想象力，而且标志着科学的真 正进步。 ”在关于运动的问题方面，亚里 士多德思考的是物体为什么会运动，是 怎样运动起来的；而伽利略思考的是物 体怎样运动又是怎样停下来的。学生们 从中会积极思考领悟这一故事中所体现 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 的物理知识以及科学精神，如伽利略是 在观察的基础上进行了思索和实验论证， 从而推翻了亚里士多德的理论；伽利略 依靠他首创的科学方法，积极思考，勇 于挑战权威，成为第一个打破“亚氏权 威”的人。 二、创设实验情境，锻炼学生科 学思维，提高学生探究能力 实践是检验真理的唯一标准。任 何结论和猜想都必须经过实验验证，否 则不成理论。猜想或假说只有通过验证 才会成为理论。所谓实验验证就是任何 人在理论条件下去操作都能得到实验结 果，它具有任意性，但不是无条件的， 实验是在一定条件下的验证，而与实际 有区别。伽利略对自由落体运动的研究， 揭示出自由落体运动的规律，对经典物 理学体系的建立起到了关键性的作用。 在教学过程中，通过重现经典实验过程， 将演示实验和自主实验相结合，学生们 在体验参与实验的过程中，能切实感受 到实验的魅力，了解科学家们缜密的思 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 维逻辑，掌握科学实验的基本步骤，提 高科学探究能力。 教师结合教材图 2.6-3 讲述伽利 略研究关于自由落体运动时运用的原理 及方法，通过创设情境，引发学生思考， 让学生切实体会到伽利略逻辑和实验的 伟大之处。教师提问一：“物体下落快 慢到底和质量有没有关系，让大小相同、 质量不同的橡皮和粉笔从同一高度同时 落下，是同时落地还是先后落地？”学 生根据历史史实以及所学知识回答： “同时落地。 ”教师做演示实验证实物体 的下落速度与质量无关。提问二：“物 体下落的速度和体积有无关系？让质量 相同体积不同的木块和铁块从同一高度 同时落下，是同时落地还是先后落地？ ”学生回答： “同时落地。 ”教师做演示实 验证实物体下落速度和体积无关。提问 三：“从作业本中撕下两张纸，一张平 展，一张揉成团，这两张纸从同一高度 同时落下，是同时落地还是先后落地？ ”学生自主实验，交流讨论得出结论： -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 “先后落地。 ”教师继续引导： “这种现象 是什么导致的呢？伽利略的理论难道错 了吗？”学生们阅读教材，相互交流思 考回答问题：“ 伽利略开展自由落体运 动规律研究的前提是忽略空气阻力。 ”实 验的过程中要突出主要因素，忽略次要 因素，抓住事物的本质。自由落体运动 主要是重力作用引起的，因此，重力为 主要因素，阻力为次要因素可忽略不计， 从而把自由落体运动理想化为只受重力 作用。教师向学生介绍其他人验证伽利 略关于自由落体实验的方法，开拓学生 眼界，发散学生思维，锻炼学生思维能 力。比如，提问四：“ 如何用一张纸和 一本书验证？” 学生小组合作进行自主 实验，交流思考后回答问题：让书和纸 从同一高度同时落下，发现书比纸下落 得快；将纸放在书上，让它们在同一高 度同时落下，发现它们同时落地；将纸 放在书下在同一高度同时落下，发现也 是同时落地。因为纸放在书上和书