中国石油天然气管道局中学 河北 廊坊 065000
摘 要：教育理论和教学实践表明，学生认知的过程符合“重演论”，物理学史在帮助学生获得学科素养、感悟科学方法、提升人文素养以及在培养创新意识等方面的重要价值日益彰显。它能够以发现为过程，激活学生创新思维；以实验为基础，凸显科学方法教育；以人文精神渗透为手段，凸现物理文化。
关键词：自主建构 物理学史 核心素养
一部物理学史是人类艰苦探索科学真理的历史，它记录了物理学的形成和发展过程中自然科学与人文精神的渗透与融合，它渗透着理性、求真的科学精神及价值、理想、信念等人文情怀，其丰富的内容，决定了它特有的教育功能。现通过教学实践活动中利用物理学史的具体教学案例，谈谈物理学史教学在培养学生物理学科素养、科学精神，感悟科学方法、提高人文素养等方面的突出作用。
一、以发现为过程，激活学生创新思维
科学探究是科学家群体在长期探索自然规律的过程中所形成的有效的认识和时间方式，而物理学史则可以说是由一个个科学探究的片段融汇而成，呈现在教科书上的，是科学研究的结果，是科学家思维活动的结晶，是静态知识。它掩盖了知识形成与发展的生动过程，使学习者难以体验探索和发现的喜悦。具体的教学实践中，教师的主导作用就要外化为“将凝固的历史激活”，让学生置身于历史背景下，经历一次次的“发现”之旅，从探索发现的视角和方法获取知识，通过学习及内化前人的探究活动，体会和实践科学探究。下面以原子核式结构发现的教学片断为例，展示教学实践活动线索。
卢瑟福通过α粒子散射实验，创立了原子核式结构学说，第一次正确描绘出了原子内部结构的图景。这不仅在科学理论上具有重大的意义，而且在思想方法上，也给后人以极大的启迪。它是一次黑箱实验的成功典范，从此打开了原子微观世界的大门。
为了充分开发、体现这段教材中知识和方法的双重价值。具体的教学线索如下：原子结构的研究：汤姆逊发现电子（开启了研究历史）→汤姆逊的枣糕式模型（只有部分能解释）→高速电子流可穿透（不支持上述模型）→α粒子散射实验→用汤姆逊模型解释（矛盾）→原子核式结构模型（成功解释了α粒子散射实验）→氢光谱（新的矛盾）→玻尔理论。
综观上述线索，不难发现，在这样一个科学探究的历史过程中，提出问题、猜想与假设、分析及论证等要素十分突出，实验所起的作用也十分明显。
教学时，可先鼓励学生尝试自我构建原子模型，然后提出汤姆逊的“枣糕式模型”，让学生看到物理学家的创造性思维也可能发源于生活原型。接着指出由于“枣糕式模型”被较高速电子流穿透而被怀疑不是原来想象中的实心体后，卢瑟福运用探测微观世界的创造性方法——高能粒子轰击法，即α粒子散射实验对原子内部进行了“火力侦察”。让学生根据探测的“三条情报”模拟画出“弹道轨迹”，并要求他们先用枣糕模型解释，产生矛盾后，再鼓励他们大胆猜想和验证，得出是“原子核式结构”模型。在此基础上，教师指出，氢原子的分立谱线发现，用核式结构无法解释，玻尔将量子理论创造性地引入了原子核式结构，并成功地解释了氢原子结构和光谱，最后，老师总结点评：某些“真理”是在一定的历史阶段、一定范畴领域内是正确的，但随着历史的进展，“真理”也需要发展、需要更新。我们完全可以怀疑目前所公认的一些“权威”理论，但怀疑并不能盲目，而要依据一定的实验事实。
通过这样的教学，让学生看到了一幅物理创新思维的过程图景，感悟到物理创新思维，需要形象思维、抽象思维和批判思维，还需要类比、想象，更需要勇于挑战的胆识。经过学习者充分的内化活动，使之转化为个性化知识，即成为学生个体的经验、智慧和方法后，课本知识才能被激活，从而具有新的生命和价值。那些包含物理规律发现的最激动人心的“过程”，在我们教科书中有很多，如：劳伦兹发现回旋加速器、法拉第的划时代发现等等，列举如下：
论文作者:孙英杰
论文发表刊物:《教育学》2019年1月总第166期
论文发表时间:2019/1/23
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