【摘要】物理观念的建立，是非常重要的，可以说是具有科学态度责任的人主观的去科学探究，并运用科学思维，一步步建立的。教学中一定不能填鸭式的告诉，这样对于概念的形成，只是让学生最野蛮的知道，无法应用于生活实际，更失去了物理的魅力。而当教学贯穿于科学家的故事和背景，所经历的困难，思想的蜕变，理解古人的智慧，更让学生以形成的观念去解决实际的问题，科学精神和态度是最终跟随人一生的。

【关键词】:物理学史  教学 

随着新课程改革，上海试行“3+3”的高考模式已有三年，高中物理的教学从本到质都发生了显著的变化，可以说是越来越注重学生个体发展的终身成长，体现物理本质的学科精神，即也就是从培养学生物理核心素养向培养学生能力、应用、科学素养转移。其实各学科之间有相互关联。相互印证的点，各学科也必将以传授学习方法，共同提高学生素养，科学思维，情感、态度与责任等学习品质。

一、 对核心素养的理解

物理核心素养有四个方面，分别是物理观念、科学思维、科学探究和科学态度与责任，其中物理观念是对知识体系的认知，这是学习的基础，形成观念，然后解决联系实际的问题和现象；科学思维包括模型建构、科学推理、科学论证、质疑创新。笔者认为前三者还是以基础的学习所能得到，而最后的升华，当以质疑创新的科学精神为重，否则作为神父的哥白尼如何敢挑战作为1400年教材的《天文学之大成》，从而创立惊叹世人的《天体运行论》；科学探究又是以方法为主导，问题、证据、解释、交流。不仅培养了学生这方面的意识，又以实际的操作，计划，改进、处理、合作使学生能实施行动，衍生了课外的学习，也更深入主动的学习；最后的科学态度与责任，其实是一个大综合，包含了科学本质、科学态度、社会责任，这并不是抽象的概念，而是真正结合学生素养的一个提升，能有好奇心，意识去发现问题，用已有的知识去构建计划，严密的逻辑去实行实验，严谨的态度收集数据，最后分析得出结论并改进。而物理观念的建立，是非常重要的，可以说是具有科学态度责任的人主观的去科学探究，并运用科学思维，一步步建立的。教学中一定不能填鸭式的告诉，这样概念的形成，只是最野蛮的知道，无法应用于生活实际，更失去了物理的魅力。而当教学贯穿于科学家的故事和背景，所经历的困难，思想的蜕变，理解古人的智慧，跟会以形成的观念去解决实际的问题。

二、 物理学史与课本知识结合的脉络

在第一篇的机械运动中，从质点，位移和时间的课程中其实就以古人研究星空星象的过程，来分析运动。确实如爱因斯坦所言“有一个基本问题，几千年来都因为它太复杂而含糊不清，这就是运动的问题。”科学研究运动也基于每个人亲眼所见，太阳白天从东边升起，晚上从西边落下，不仅是太阳，月亮，天上的繁星点点都是这样，东升西落，而又有日食月食，等奇异的现象，这些现象怎么解释，如何描述天体的运动最为简单和谐，就有了地心说和日心说之争，而古人为何想不到地球在自转，古人的智慧并不简单，地球是一个球形，它的周期可以测得，它的半径也可以测得，那么如果地球转动，在赤道上的速度可以达到400多米每秒，那人和物怎么没被甩出去呢？地球一定不在自转！那事实究竟如何，伽利略用物理逻辑，实验和数学演算相结合一步一步的驳斥亚里士多德的理论，支持者哥白尼，从加速度讲到自由落体运动，可以说伽利略的科学历程同样被同学在学习的过程中重复着，这样的知识建构带领同学们重新思考了问题的本身，加速度，自由落体等概念在学习中加深印象。

以此第二章、第三章，力的概念的产生和牛顿是分不开的，以此牛顿运动定律仿佛是上帝的指挥棒，人类不止是知道天体是如何运动的，而且知道为什么这么运动。而第四章就是讲如何运动的，哈雷因此而预测到了哈雷彗星，但可惜他自己却没亲眼见证。而第二篇的能量与能量守恒，仿佛是距今两百多年第一次工业革命的发展史，从瓦特改进蒸汽机，马力作为功率的第一个单位，到科里奥利将功、功率、动能等单位有效的统一，各个国家的发展也迈入了工业时代，而对于热学的发展，第六章从阿伏伽德罗的分子学说从物质围观内部进行了打开，书本中虽然没谈热力学第一定律第二定律等，但焦耳的热功当量实验，惊叹世人，从能源效率等各个方面使同学们了解当下，尤其是玻义耳定律，它是人类历史上的第一个物理定律，由玻义耳、胡克，牛顿引领的科学可以说是世界之巅，因而英国的工业革命并非空穴来风而是有理论支持的。第三篇的电场和磁场会在后文中详细叙述，场的概念的提出就是法拉第的核心思想，学生也可以进一步认识电和磁。

第四篇的微观和宇观世界，这一章节是充分展现人类思维，不仅有详细的实验，也需要严密的逻辑推理，一个个原子模型的建立，一个个有用实验反复验证。推翻再建构的过程，而这段历史只距今100年不到，而原子世界大门的打开，短短三十年，由于战争的加速，原子弹就通过数百上千的科学家，在曼哈顿工程中得以释放，可以说汤姆生，卢瑟福、玻尔、爱因斯坦、居里夫人等等科学家智慧的光芒在此交汇，也非常感慨索尔维会议上的照片，那么多的物理大牛相聚一堂，讨论着当时的科学前沿会是什么景象，其中的德布罗意、薛定谔、海森堡、泡利又分为两大阵营，量子力学中的矩阵力学和波动力学由此诞生。而拓展篇的光学也是同时期发展的，对于其是波还是粒子，更是经历了三次变革。而宇宙的探究直至今日也依然无休无止，中国的FAST射电望远镜和悟空探测暗物质卫星都是中国科技力量的象征。

三、电场、磁场概念的建立，法拉第的艰苦历程

在第三篇教授电场和磁场的同时，仍然讲述英国物理学家、化学家、实验学家法拉第的励志传奇，将他的故事串联于三节课中，分别阐述于第八章电场，第十章磁场，第十一章电磁感应，电磁波中，在完成课堂教学的重、难点之时，更给学生强大的历史背景，人物性格加深学习印象，突出概念的生成，同学们也感受到那些物理学大牛们振奋人心的奇思妙想，面对思想禁锢时如何打破牢笼，以及以质疑、探索、求真的态度去证实科学，更以严谨的实验和思想的火花去浇灌铸成经典物理学的大厦。下面为讲述物理学史的课堂实录：

法拉第在皇家学院职务名称是实验室助手兼矿物标本管理员，兼仪器设备总管。职务很多，杂事都归他管，但只要与科学有关的研究他都参与。法拉第对电磁的研究是非常细致的。静电有感应现象，伏打电有没有感应现象？在他的老师戴维死后，法拉第又把工作重心移到了他所最爱的电磁领域上，（见书第2，3页两个实验）这种电非常不稳定，那怎么办，他设计了P1图11-1，一根接在铜盘中心，一根接在铜盘边沿，转动铜盘得到稳定的电流，著《电学实验研究》一开篇就是磁感应实验，并且化学上的阴极、阳极、电解质，全是法拉第创造的，他把静电，伏打电（化学电），生物电，磁电，天上的闪电统一归类，没有什么不同，管你怎么来的呢？    到了1845年，他发现偏振光（液晶板）在磁场的作用下，偏振方向会发生改变。诶！光与磁性也有关联。他模模糊糊有了一种新的思想，电与磁是如何转化的？为什么电能够生磁？他拿细铁粉洒在磁铁周围，轻轻敲桌子，细铁粉排列成规则的线条，那为什么会排成磁力线，没有铁屑，线还存在吗？法拉第也做化学讲座，他打磨演讲技巧，皇家学院的科普讲座，他做了19次圣诞讲座，女王丈夫阿尔伯特亲王喜欢听法拉第讲座，入迷了！但法拉第的思想太前沿了，有一次他讲的那叫酣畅淋漓，该讲的不该讲的，全部讲了，原来他把他建立“场”的概念和力线，给观众讲了，下边的人全部吹胡子瞪眼，一个都没听懂，当时“场”的概念有多难，亥姆霍兹曾说过：“每次我看到法拉第的论文，都要疯了，十多分钟，也看不了几行，我拼命把力线转化成图像，但还是想不通到底是什么样子。”好在，他有生之年看到了麦克斯韦的一篇论文《论法拉第的力线》，他把法拉第造的稀奇古怪的名词整理得井井有条，大家才能看懂，而法拉第很多实验的成就记录在了《电学实验研究》这本书中，而这本书把两个年轻人推上了历史舞台，一个人就是来自苏格兰的麦克斯韦。他看到这本书，那是兴奋坏了呀，他剑桥毕业论文就是《论法拉第的力线》，他还把这论文拿给法拉第看，法拉第看了之后，一脸蒙圈，上面写满了微积分符号，而且全是偏微分方程。复杂的数学不是他的擅长，但是他的直觉是一流的，现在同学们学过的左手定则，右手定则，为什么磁铁是同性相斥，异性相吸？磁感线又是什么含义？磁力大小和磁线疏密有关。库仑定律呢？它和引力又相似，所以法拉第第一个意识到了场作为一个物理量的重要性。场是很难讲清楚的，物质与物质会相互作用且电荷间又不相互接触，那就需要场。后来麦克斯韦就用方程式精确地表达了法拉第这种思想，而且统一了电和磁，一开始法拉第和麦克斯韦也只是把场作为帮助计算的数学工具，后来人们越来越感觉到场是真实的物质，麦克斯韦就成了第一位理论科学家，麦克斯韦推到了电磁学方程，经典电磁学由此奠基，而且麦克斯韦预言了电磁波的存在，光也是电磁波。麦克斯韦一直去找法拉第，但法拉第那时已经衰老了，麦克斯韦发现法拉第记不清东西，说话会混，有时前言不搭后语，好像失智症，那时阿尔兹海默症还没有发现，但估计是这种病，一开始爱忘事，后来越来越严重，法拉第也觉得精力不够，法拉第一生淡泊名利，有两次让他当皇家协会的会长，他都坚持不就。后来维多利亚女王和阿尔伯特亲王要封他为贵族，他也拒绝了。他一生以平民为荣，他从小是铁匠的儿子，现在也是铁匠的儿子。他几十年都居住在皇家学院的楼上，别的地方高薪挖他他也不去。阿尔伯特亲王挂名剑桥大学的校长，一看法拉第在皇家学院已经住了40年，就赐了一套公寓给法拉第，不用房钱和维护费用。1858年，法拉第搬了进去。法拉第依然喜欢做实验，但是有一次他突然发现，他现在做的这个实验，几年前就做过了，实验记录上可以查得到，他自己完全忘记了，他又做了一遍，他最后一次演讲，是皇家会员讨论会，时间是1862年6月。他本来要讲西门子气体炉，西门子搞出的一种炼钢新方法，但演讲稿被烧掉了，法拉第站在台上，他一个字也想不起来，他只好给大家道歉，他老糊涂了，他该退休了。1867年6月25日，法拉第像往常一样，安静地坐在椅子上，睡着了，他再也没有醒来。如果他愿意被安葬在威斯敏斯特大教堂与牛顿作伴的话，以他的资格和身份，是绝对可以的，他安葬在海格特公墓，很简朴。他生为平民，死为平民，一代实验科学大师，就此长眠。为了纪念他，法拉第的故居后来改成了纪念馆，在威斯敏斯特大教堂有他的纪念碑。

法拉第的故事讲完了，物理学史传递出的不仅仅是科学概念的形成，本质就在于培养学生的科学精神，法拉第影响着一代人，麦克斯韦就通过优美的四个公式统一了电和磁。爱迪生更是发明了电灯将光与火分离，可以说法拉第的《电学实验研究》开启了第二次工业革命。

四、实践反思

人类科学的发展史，其实就是人类探寻大自然，追求真理的艰辛历程史，从“天圆地方”或是上帝创造地球的蒙昧无知，到如今我们国家也能发射“嫦娥四号”登月卫星去看清月球的背面，天地之间仿佛澄清一片，虽然对于宇宙的了解人类还陷于黑暗，但我们已经有自信去剥开那层迷雾，哪怕只是一点点。

通过将物理学史融入课堂，学生学习物理的新区更高昂，对知识概念形成印象也更深。

显然物理学本身就以简洁优美而存在，而教育之美，更是要在学生的心中种下一颗兴趣的种子，使其能够拥有科学精神，科学意志去勇敢地发现，质疑，创造！

参考文献：【1】马秀芬，熊艺.【M】上海：学林出版社，2019.