高中物理学史教育的实践研究

1、台州市玉城中学台州市玉城中学 赵顺法赵顺法yczx_一、课题的提出一、课题的提出“一门科学的历史，就是这门科学本身。一门科学的历史，就是这门科学本身。”歌德歌德 “在科学教学中，加入历史的观点是有百利而在科学教学中，加入历史的观点是有百利而无一弊的。无一弊的。”朗之万朗之万 “真正懂得科学的人都知道科学史对科学进展的真正懂得科学的人都知道科学史对科学进展的重要性，真正了解科学教育的人也都知道用科学重要性，真正了解科学教育的人也都知道用科学史于科学教学之优点。史于科学教学之优点。”刘广定刘广定科学史与科学教学科学史与科学教学 三、研究取得的成果三、研究取得的成果n课题研究主报告课题研究主报告 “

2、高中物理学史教育的实践研究与校本教材开发高中物理学史教育的实践研究与校本教材开发”n校本教材与课程系列校本教材与课程系列 物理学探究的历程物理学探究的历程 对物理学探究历程的再探究对物理学探究历程的再探究 物理学探究的历程系列讲座（电子课件版）物理学探究的历程系列讲座（电子课件版）n历史探究教学案例历史探究教学案例n公开发表、出版的成果目录公开发表、出版的成果目录 （一）高中物理学史的教育功能及目标体系物理课堂教学的境界求真 科学境界科学境界向善 人文境界人文境界臻美 艺术境界艺术境界吴加澍老师教育思想观点吴加澍老师教育思想观点 把人类社会积累的物理学知识转化为学把人类社会积累的物理学知识转化

3、为学生个体的知识生个体的知识; ; 把前人从事物理智力活动的思想、方法把前人从事物理智力活动的思想、方法转化为学生的认识能力转化为学生的认识能力; ; 把蕴含在物理知识载体中的观念、态度把蕴含在物理知识载体中的观念、态度和精神转化为学生的行为准则和精神转化为学生的行为准则. . 物理教学的价值物理教学的价值物理学史的教育价值物理学史的教育价值了解物理学的发展历程了解物理学的发展历程加深理解物理知识加深理解物理知识认识实验的地位和作用认识实验的地位和作用领悟物理学基本思想和观念领悟物理学基本思想和观念了解重大的科学探究过程了解重大的科学探究过程理解科学的探究本质与方法理解科学的探究本质与方法领悟

4、物理学思维方法领悟物理学思维方法养育人文精神和爱国主义情怀养育人文精神和爱国主义情怀激发学习物理的好奇心与探究欲激发学习物理的好奇心与探究欲培养科学态度和科学精神培养科学态度和科学精神树立科学世界观和人生观树立科学世界观和人生观知识与知识与技能技能过程与过程与方法方法情感态度情感态度与价值观与价值观高高中中物物理理学学史史教教育育的的目目标标体体系系 理想实验在已有的经验事实基础上，进行假设、推论，有时理想实验在已有的经验事实基础上，进行假设、推论，有时更能深刻地反映自然规律。伽利略更能深刻地反映自然规律。伽利略“斜面实验斜面实验”是理想实验，是理想实验，这个实验对以后的物理学发展有着深远的意

5、义和影响。下面这个实验对以后的物理学发展有着深远的意义和影响。下面是对该实验的叙述，其中是经验事实的（是对该实验的叙述，其中是经验事实的（ ） a. a. 减小第二斜面的倾角，小球在斜面上仍然要达到原来的高减小第二斜面的倾角，小球在斜面上仍然要达到原来的高度度b. b. 如果斜面光滑，小球将上升到原来释放时的高度如果斜面光滑，小球将上升到原来释放时的高度c. c. 两个对接的斜面，让静止小球沿斜面滚下，小球将滚上另两个对接的斜面，让静止小球沿斜面滚下，小球将滚上另一个斜面一个斜面d. d. 继续减小第二个斜面的倾角最后使它成水平面，小球要沿继续减小第二个斜面的倾角最后使它成水平面，小球要沿水平

6、面做持续的匀速运动水平面做持续的匀速运动 高一期末试题高一期末试题 （20012001年）年）9 9请将右面三位科学家的姓名按历史年代先请将右面三位科学家的姓名按历史年代先后顺序排列：后顺序排列： 、 、 。任选其中二位科学家，简要写出他们在物理学上的主要贡任选其中二位科学家，简要写出他们在物理学上的主要贡献各一项：献各一项： ， 。 牛顿牛顿 爱因斯坦爱因斯坦 伽利略伽利略 上海高考题上海高考题（20022002年）年）3.3.爱因斯坦由光电效应的实验规律，猜测光具爱因斯坦由光电效应的实验规律，猜测光具有粒子性，从而提出光子说。从科学研究的方法来说，这有粒子性，从而提出光子说。从科学研究的方

7、法来说，这属于属于 （ c c ） a.a.等效替代等效替代 b.b.控制变量控制变量 c.c.科学假说科学假说 d.d.数学归纳数学归纳 （20032003年）年）2 2下列说法中正确的是（下列说法中正确的是（ cd cd ）（a a）玛丽）玛丽居里首先提出原子的核式结构学说。居里首先提出原子的核式结构学说。（b b）卢瑟福在）卢瑟福在 粒子散射实验中发现了电子粒子散射实验中发现了电子。（cc）查德威克在原子核人工转变的实验中发现了中子。）查德威克在原子核人工转变的实验中发现了中子。（d d）爱因斯坦为解释光电效应的实验规律提出了光子说。）爱因斯坦为解释光电效应的实验规律提出了光子说。 （2

8、0042004年）年）6 6人类对光的本性的认识经历了曲折的过人类对光的本性的认识经历了曲折的过程。下列关于光的本性的陈述符合科学规律或历史事实程。下列关于光的本性的陈述符合科学规律或历史事实的是的是( ( bd ) bd ) （a a）牛顿的）牛顿的“微粒说微粒说”与爱因斯坦的与爱因斯坦的“光子说光子说”本质本质上是一样的上是一样的 （b b）光的双缝干涉实验显示了光具有波动性）光的双缝干涉实验显示了光具有波动性 （cc）麦克斯韦预言了光是一种电磁波）麦克斯韦预言了光是一种电磁波 （d d）光具有波粒二像性）光具有波粒二像性 （20052005年）年）6 620052005年被联合国定为年被

9、联合国定为“世界物理年世界物理年”，以，以表彰爱因斯坦对科学的贡献爱因斯坦对物理学的贡献有表彰爱因斯坦对科学的贡献爱因斯坦对物理学的贡献有( )( )(a)(a)创立创立“相对论相对论” ” (b)(b)发现发现“x x射线射线”(c)(c)提出提出“光子说光子说” ” (d)(d)建立建立“原子核式模型原子核式模型” ” （20052005年）年）3 3对对“落体运动快慢落体运动快慢”、“力与物体运动关力与物体运动关系系”等问题，亚里士多德和伽利略存在着不同的观点请等问题，亚里士多德和伽利略存在着不同的观点请完成下表：完成下表： （20062006年）年）4 4伽利略通过研究自由落体和物块沿

10、光滑斜伽利略通过研究自由落体和物块沿光滑斜面的运动，首次发现了匀加速运动规律伽利略假设物面的运动，首次发现了匀加速运动规律伽利略假设物块沿斜面运动与物块自由下落遵从同样的法则，他在斜块沿斜面运动与物块自由下落遵从同样的法则，他在斜面上用刻度表示物块滑下的路程，并测出物块通过相应面上用刻度表示物块滑下的路程，并测出物块通过相应路程的时间，然后用图线表示整个运动过程，如图所路程的时间，然后用图线表示整个运动过程，如图所示图中示图中oaoa表示测得的时间，矩形表示测得的时间，矩形oaedoaed的面积表示该的面积表示该时间内物块经过的路程，则图中时间内物块经过的路程，则图中odod的长度表示的长度表

11、示 p p为为dede的中点，连接的中点，连接opop且延长交且延长交aeae的延长线于的延长线于b b，则，则abab的长度表示的长度表示 “历史探究教学历史探究教学” 模式模式（二）物理学史融入物理课堂的教学模式构建“历史探究教学历史探究教学”的意义的意义n介绍前人的探究历程介绍前人的探究历程理解领悟理解领悟n对前人的探究的再探究对前人的探究的再探究反思启迪反思启迪n分析前人的探究思想和精神分析前人的探究思想和精神熏陶升华熏陶升华n设计优于前人的探究方案设计优于前人的探究方案发展创新发展创新 案例：自由落体运动的研究案例：自由落体运动的研究新课程教科书的安排（新课程教科书的安排（2 2课时

12、）课时）提出问题提出问题历史探究教学的设计（历史探究教学的设计（2 2课时）课时）提出问题提出问题科学概念（定义）科学概念（定义）探究实验（测加速度）探究实验（测加速度）得出规律（落体）得出规律（落体）讲述历史（逻辑思考、猜想与假说、实验、阐述科学方法）讲述历史（逻辑思考、猜想与假说、实验、阐述科学方法）演示实验（玻璃筒）演示实验（玻璃筒）学生探究学生探究1 1学习历史学习历史1 1演示实验演示实验学习历史学习历史2 2科学概念（定义）科学概念（定义）学生探究学生探究2 2得出规律（落体）得出规律（落体）讨论与评价讨论与评价规律应用规律应用研究自由落体运动的历史阶段比较研究自由落体运动的历史阶

13、段比较古希腊古希腊亚里士多德亚里士多德观察与思辨观察与思辨自然观察自然观察物体下落快物体下落快慢与重力有慢与重力有关关十九世纪十九世纪伽利略伽利略科学方法（观察、科学方法（观察、假设、逻辑数学假设、逻辑数学推论、实验检验、推论、实验检验、修正与推广）修正与推广）逻辑与理想实验、逻辑与理想实验、斜面实验、外推斜面实验、外推物体下落快慢与物体下落快慢与重力无关、自由重力无关、自由落体运动是匀加落体运动是匀加速运动速运动现代现代现代人现代人科学方法科学方法玻璃筒实验、玻璃筒实验、测落体加速度测落体加速度物体下落快慢物体下落快慢与重力无关、与重力无关、自由落体运动自由落体运动是匀加速运动是匀加速运动且

14、加速度为且加速度为g.g.时代代表人物研究方法研究手段观点与结论“历史探究历史探究”教学的四种基本模式教学的四种基本模式如：划时代的发现与探究电磁感应的产生条件如：划时代的发现与探究电磁感应的产生条件如：自由落体运动与伽利略对自由落体运动的研究、库仑定律如：自由落体运动与伽利略对自由落体运动的研究、库仑定律如：追寻守恒量、行星的运动、相对论的诞生、电磁波的发现如：追寻守恒量、行星的运动、相对论的诞生、电磁波的发现如：牛顿第一定律、太阳与行星间的引力如：牛顿第一定律、太阳与行星间的引力提出问题发现规律学习历史提出假说探究或检验评价讨论总结提出问题猜想假说渗透历史设计实验探究或检验评价讨论总结介绍

15、历史得出结论提出问题评价讨论总结探究历史提出问题引出观点学习历史探究或推理评价讨论总结“历史探究历史探究”教学模式的基本程序教学模式的基本程序 演示提出问题演示提出问题引出学生观念观念1观念2观念3设计实验教师讲解历史观念进行实验评估和讨论证据评估和讨论证据教师讲解科学观念“历史探究历史探究”教学模式的操作结构教学模式的操作结构 物理学史融入课堂教学的原则物理学史融入课堂教学的原则n目的性和适应性目的性和适应性n教育性和真实性教育性和真实性n教育性和真实性教育性和真实性n针对性和实效性针对性和实效性n灵活性和多样性灵活性和多样性n思想性和趣味性思想性和趣味性n以小见大和自成体系以小见大和自成体

16、系n物理规律的发现背景、过程与方法物理规律的发现背景、过程与方法n历史图片历史图片n人类对物理规律认识的历程人类对物理规律认识的历程n科学家的生平科学家的生平n对物理理论体系的评述对物理理论体系的评述n科学发展对社会和技术进步的影响科学发展对社会和技术进步的影响n科学前沿知识科学前沿知识n科学佯谬与科学争论科学佯谬与科学争论n趣味性或幽默故事趣味性或幽默故事提供生动形象的情境激发学生的兴趣和动机，符合学提供生动形象的情境激发学生的兴趣和动机，符合学生的心理特点和认生的心理特点和认知规律。知规律。注重图文结合，呈现注重图文结合，呈现物理物理学史内容。学史内容。 具有一定的交互性，能引导学生进行科

17、学探究的活动。具有一定的交互性，能引导学生进行科学探究的活动。呈现方式特点呈现方式特点开展物理学史教育的途径开展物理学史教育的途径n利用和挖掘教科书在课堂上开展物理学史渗透教育利用和挖掘教科书在课堂上开展物理学史渗透教育n开设物理学史校本课程开设物理学史校本课程n开展融入物理学史的研究性学习课题研究开展融入物理学史的研究性学习课题研究n在习题中适度渗透物理学史在习题中适度渗透物理学史 黑板报宣传黑板报宣传 建物理新闻橱窗建物理新闻橱窗 播放录像播放录像n利用各种媒体进行物理学史的教育传播工作利用各种媒体进行物理学史的教育传播工作n利用第二课堂途径传播物理学史利用第二课堂途径传播物理学史 举办学

18、史知识竞赛并及时评比举办学史知识竞赛并及时评比 举办专题讲座或图片展览举办专题讲座或图片展览举办物理学史主题班会举办物理学史主题班会 成立物理学史兴趣小组成立物理学史兴趣小组举办物理学史辩论赛举办物理学史辩论赛 举办物理学史展览会举办物理学史展览会案例案例n惯性定律惯性定律 n自由落体运动自由落体运动 n电流磁效应电流磁效应 n电磁感应现象电磁感应现象 引入歧途的摩擦力引入歧途的摩擦力拨开迷雾的理想实验拨开迷雾的理想实验引入歧途的的空气阻力引入歧途的的空气阻力拨开迷雾的科学实验方法拨开迷雾的科学实验方法突破由稳定磁场去产生电流的思想突破由稳定磁场去产生电流的思想发现变化磁场激发瞬间电流的暂态过程发现变化磁场激发瞬间电流的暂态过程突破力的作用是纵向中心力的思想突破力的作用是纵向中心力的思想发现电流对磁针的横向作用力发现电流对磁针的横向作用力n万有引力定万有引力定律律 实现天上运动与地上运动的统一实现天上运动与地上运动的统一案例案例 探究太阳与行星之间的引力