黃天平　馬巧麗

摘要：廣安代市中學(xué)針對本校物理教師為了應(yīng)付考試，在教學(xué)中疏于對學(xué)生探究精神、創(chuàng)新意識以及實(shí)踐能力培養(yǎng)等問題，采取教師與學(xué)生共同參與的形式編著了《物理學(xué)家之科學(xué)探究》，并在其日常教學(xué)中有效地使用，取得了一定的成效，通過對這一事實(shí)的闡述，希望能給更多的人一些參考與借鑒，使更多的人受益。

關(guān)鍵詞：物理學(xué)家；教學(xué)方式；探究性學(xué)習(xí)

中圖分類號：G632 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）08-0139-03

一、研究背景

物理學(xué)是研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)、物質(zhì)相互作用和運(yùn)動規(guī)律的自然科學(xué)，它要求“通過科學(xué)探究，使學(xué)生經(jīng)歷基本的科學(xué)探究過程，學(xué)習(xí)科學(xué)探究方法，發(fā)展初步的科學(xué)探究能力，形成尊重事實(shí)、探索真理的科學(xué)態(tài)度”。可是，在中學(xué)物理課程教學(xué)中，我們發(fā)現(xiàn)，許多物理教師為了應(yīng)付考試，囿于課本教學(xué)，過于強(qiáng)調(diào)接受學(xué)習(xí)、死記硬背、機(jī)械訓(xùn)練，過分強(qiáng)調(diào)書本知識傳承，疏于讓學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探究過程，從中學(xué)習(xí)科學(xué)研究方法，忽視了學(xué)生探索精神、創(chuàng)新意識以及實(shí)踐能力的培養(yǎng)。

為了有效實(shí)施《全日制義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)》、《高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》，改變我校（廣安代市中學(xué)）物理教師為了應(yīng)付考試，囿于課本教學(xué)等問題，提倡多樣化的教學(xué)方式，以常規(guī)課堂教學(xué)為契機(jī)，結(jié)合物理學(xué)科本身的特點(diǎn)，引入探究性學(xué)習(xí)的觀念、方法，在常規(guī)課程教學(xué)中，真正使學(xué)生建立用科學(xué)的思維方式主動探究、發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)新，提高教學(xué)實(shí)效性，從2010年9月以來，我們開始了“用物理學(xué)家故事激勵(lì)中學(xué)生探究學(xué)習(xí)的實(shí)踐研究”。

二、校本教材的編寫與使用

（一）概念的界定

1.物理學(xué)家故事。物理學(xué)家故事是學(xué)生在教師指導(dǎo)下，通過圖書查閱、網(wǎng)絡(luò)媒體等獲得的教材中涉及的“以探索物質(zhì)的組成和物質(zhì)世界的運(yùn)行規(guī)律為目的的科學(xué)家——物理學(xué)家”的生平簡介和科學(xué)成就等。

2.科學(xué)探究性學(xué)習(xí)?？茖W(xué)探究性學(xué)習(xí)是指學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，在學(xué)科領(lǐng)域或現(xiàn)實(shí)生活的情境中，通過主動地發(fā)現(xiàn)問題、體驗(yàn)感悟、實(shí)踐操作、表達(dá)交流等探究性活動，獲得知識和技能的學(xué)習(xí)方式和學(xué)習(xí)過程。

（二）校本教材的編寫與使用

1.搜集編寫《物理學(xué)家之科學(xué)探究》校本教材。由老師指導(dǎo)學(xué)生收集初高中物理教材中涉及的科學(xué)家生平、科學(xué)發(fā)現(xiàn)的過程、主要科學(xué)成就。期間組織學(xué)生交流資料信息及收集資料的過程、方法，談心得體會，然后再指導(dǎo)學(xué)生深化研究，繼續(xù)完善了資料，進(jìn)一步探索物理學(xué)家的科學(xué)發(fā)現(xiàn)途徑與方法，并由學(xué)生撰寫小論文交流。學(xué)生把搜集的資料和心得體會交給老師，由老師統(tǒng)一整理編輯成為校本教材《物理學(xué)家之科學(xué)探究》。

2.指導(dǎo)學(xué)生使用《物理學(xué)家之科學(xué)探究》校本教材。在教學(xué)中，指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)《物理學(xué)家之科學(xué)探究》，培養(yǎng)學(xué)生向科學(xué)家學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)科學(xué)家的科學(xué)探究精神和獻(xiàn)身精神，以及敢于批判質(zhì)疑的求真務(wù)實(shí)精神和科學(xué)創(chuàng)新精神。

例如：（1）講萬有引力時(shí)可以指導(dǎo)學(xué)生查看校本教材中關(guān)于牛頓發(fā)現(xiàn)引力定律的過程：在17世紀(jì)后半葉意大利物理學(xué)家阿爾方斯·博雷利（Alphonse Borelli）、英國物理學(xué)家羅伯特·胡克（Robert Hooke）、天文學(xué)家愛德蒙·哈雷（Edmund Halley）和數(shù)學(xué)家克里斯托費(fèi)·雷恩（Christopher Wren）及牛頓本人差不多是同時(shí)在從事引力理論的研究。1666年，博雷利在察行星運(yùn)動和木星的衛(wèi)星運(yùn)動時(shí)得出結(jié)論說：“毫無疑問，天體間必存在著一種使之相互接近的自然傾向力。而旋轉(zhuǎn)運(yùn)動在物體中又引起了一種使物體脫離旋轉(zhuǎn)中心的傾向力。如果這兩個(gè)傾向力，一個(gè)企圖離開太陽，另一個(gè)則力圖接近太陽，而它們又彼此相等，則該行星只能在離太陽一定距離的地方運(yùn)動。假設(shè)在某一瞬時(shí)，行星離太陽的距離以及它的運(yùn)動速度，是在離心力小于向太陽的傾向力時(shí)，則該行星便從大半徑的圓轉(zhuǎn)到小半徑的圓上，并開始接近太陽，直到兩力彼此平衡的位置?！?/p>

1666年，胡克曾在皇家學(xué)會做了一個(gè)實(shí)驗(yàn)報(bào)告企圖找出物體重力與物體距地球表面高度間的關(guān)系。胡克認(rèn)為重力與磁力、電力相同，必隨離地球中心的距離增大而減少，后來，他又指出行星運(yùn)動的軌道曲線必是某種恒力所引起的，行星對太陽的傾向力可從旋轉(zhuǎn)中心具有某種吸引性質(zhì)來解釋。經(jīng)過長期研究，胡克在1679年認(rèn)為：“一切天體都具有傾向其中心的吸引力，它不僅吸引其本身各部分，并且還吸引其作用范圍內(nèi)的其他天體?！彼€認(rèn)為：“受到吸引力作用的物體越靠近吸引中心，其吸引力也越大?！?680年1月6日，胡克在給牛頓的一封信中寫道：“假設(shè)吸引力是與兩中心間的距離平方成反比的?！睂?shí)際上，自從荷蘭物理學(xué)家惠更斯（Christian Huygens）1673年發(fā)表了離心定律后，胡克、哈雷和雷恩等人都于1679年推出了平方反比定律。他們指出：如果行星繞太陽運(yùn)行于圓形軌道上，而其運(yùn)轉(zhuǎn)周期的平方與其到太陽的平均距離的立方成正比，則可證明，作用于各行星的引力必與此距離的平方成反比，但他們都未能證明，行星的橢圓軌道是平方反比定律的結(jié)果。

在開普勒“三大定律”、胡克等“引力問題探索”、惠更斯“離心定律”、皮卡兒“地球半徑”、牛頓“微積分”后，牛頓于1684年8月完成了“平方反比定律”的證明。萬有引力定律建立后獲得了極大的成功，解決了當(dāng)時(shí)地球形狀的爭論；根據(jù)萬有引力定律，法國數(shù)學(xué)家克雷羅計(jì)算出了木星和衛(wèi)星對哈雷彗星的攝動作用、并預(yù)言了哈雷彗星經(jīng)過近日點(diǎn)的時(shí)刻（1759年）；1846年法國天文學(xué)家萊維利葉和英國天文學(xué)家亞當(dāng)斯利用萬有引力定律用計(jì)算的方法發(fā)現(xiàn)了海王星；1930年3月14日用同樣的方法發(fā)現(xiàn)了冥王星；20世紀(jì)以來對幾百萬光年宇宙結(jié)構(gòu)的研究都證明了萬有引力定律的正確性。

通過學(xué)習(xí)讓學(xué)生了解牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力定律并非簡單地從蘋果落地而得，這是他善于繼承前人的成果、奮發(fā)好學(xué)、勤于思考的結(jié)果，他完成這一巨大綜合工程是基于中世紀(jì)以來世世代代從事科學(xué)研究的前人的累累成果。

例如：（2）講電磁感應(yīng)時(shí)指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)“電磁學(xué)之父”法拉第的有關(guān)知識：我國早在三、四千年前就有了雷電現(xiàn)象的記載，春秋時(shí)期《管子》“地?cái)?shù)篇”中出現(xiàn)“慈石”說明，古希臘的泰勒斯（Thales，公元前640～546年）

發(fā)現(xiàn)琥珀摩擦起電和磁石吸鐵的現(xiàn)象。然而，直到19世紀(jì)人們?nèi)匀徽J(rèn)為磁和電是完全不同的物質(zhì)，對它們的觀察還停留在現(xiàn)象階段。1802年安培說“我愿意去證明磁和電相互獨(dú)立的兩種不同流體”。庫侖甚至斷言：“磁和電是兩種完全不同的實(shí)體，它們不可能相互轉(zhuǎn)化?！?820年奧斯特發(fā)現(xiàn)電流的磁效應(yīng)揭開了物理學(xué)的新篇章，后來安培、菲涅耳、科拉頓等科學(xué)家都在試圖尋找磁場產(chǎn)生電流的條件，但他們都失敗了。法拉第也開始了這一探索工作，經(jīng)過整整十年的不懈探索，經(jīng)歷了失敗、試驗(yàn)、再失敗、再試驗(yàn)，最終于1831年發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，法拉第被譽(yù)為“電磁學(xué)之父”。同時(shí)為學(xué)生介紹物理學(xué)家法拉第在逆境中頑強(qiáng)奮斗的一生等。

三、產(chǎn)生的實(shí)際效果

《物理學(xué)家之科學(xué)探究》校本教材的有效使用，促進(jìn)了學(xué)生的科學(xué)探究意識的增強(qiáng)，激發(fā)了學(xué)生熱愛物理學(xué)科興趣，提高了學(xué)生參與物理探究活動的熱情，提升了學(xué)生科學(xué)探究的能力，取得了明顯的效果。

1.增強(qiáng)了學(xué)生科學(xué)探究興趣。2008～2009年，由黃天平指導(dǎo)的高2009級、高2008級學(xué)生參加四川省中小學(xué)生科技創(chuàng)新大賽，被學(xué)校選送作品4件參加區(qū)市展評，有1件作品獲廣安區(qū)二等獎(jiǎng)，1件作品獲廣安市三等獎(jiǎng)。

2.學(xué)生的科學(xué)探究意識明顯增強(qiáng)。通過讓學(xué)生參與校本教材的編寫引領(lǐng)學(xué)生通過多途徑了解物理學(xué)家對自然規(guī)律的發(fā)現(xiàn)、分析、總結(jié)、應(yīng)用的過程，掌握進(jìn)行科學(xué)探究的基本技能，包括觀察、實(shí)驗(yàn)、推理方面的技能及收集信息、處理信息、傳遞信息的技能。讓學(xué)生體會和經(jīng)歷探究過程，獲得情感體驗(yàn)，培養(yǎng)了學(xué)生探究科學(xué)的興趣和對物理現(xiàn)象的好奇心，激發(fā)學(xué)生獨(dú)立思考、勇于完成、敢于實(shí)踐、勇于創(chuàng)新的科學(xué)精神，逐步形成科學(xué)態(tài)度和科學(xué)的價(jià)值觀。同時(shí)，也促進(jìn)了學(xué)生文化成績的提高。如高一學(xué)生陳雪峰寫到：“錢學(xué)森——中國偉大的數(shù)學(xué)家，物理學(xué)家。當(dāng)我看到錢學(xué)森的豐功偉績，我的全身都熱血沸騰。錢學(xué)森在外留學(xué)時(shí)，學(xué)習(xí)非?？炭?，可以說是三月不知肉味，可是，我呢，非常貪玩。當(dāng)我看了錢學(xué)森的生平之后，我了解到一個(gè)人的成功，不在于他這一時(shí)一刻的奮斗，而是一點(diǎn)點(diǎn)的積累，由量轉(zhuǎn)換為質(zhì)的這樣一個(gè)過程。不論是哪一位成功的人，他的發(fā)展過程是緩慢的，而他們的專心、耐心、求知心引導(dǎo)他去探索未知的世界。所以我決定向所有的科學(xué)家們學(xué)習(xí)，擇其善者從之。以此來慢慢完善自己的思想觀念，整體提高自己的思想素質(zhì)，做他們的追隨者！”

3.學(xué)生的物理學(xué)科成績不斷提升。從下表可以看出，隨校本教材的有效使用，教學(xué)實(shí)驗(yàn)班成績逐漸提高，特別是課改年級（現(xiàn)在的2011級）實(shí)驗(yàn)班成績比學(xué)校和全區(qū)成績有更大優(yōu)勢，學(xué)校高中物理成績也提高很快，探究性學(xué)習(xí)正在我校學(xué)生中全面開展并取得階段性成果。表1“代市中學(xué)原2008級2班、2011級2班、現(xiàn)2011級1班與區(qū)市統(tǒng)考成績比較表”

四、總結(jié)

在物理課程中，科學(xué)探究既是學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)，又是一種重要的教學(xué)方式。作為目標(biāo)，基礎(chǔ)教育階段的科學(xué)探究是一種精心設(shè)計(jì)的，為培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力服務(wù)的教學(xué)活動?！段锢韺W(xué)家之科學(xué)探究》校本教材在廣安代市中學(xué)的有效使用，取得了一定的成效，希望能夠給在教學(xué)中有同樣問題的老師們提供一些參考與借鑒，使更多的人受益。

參考文獻(xiàn)：

[1]郭奕玲.物理學(xué)史[M].重慶：西南大學(xué)出版社，2005.

[2]靳玉樂.探究教學(xué)論[M].重慶：西南師范大學(xué)出版社，2001.

[3]常龍生.高中物理課題研究[M].上海：上海教育出版社，2004.

[4]教育部.《物理課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）》[S].

[5]《現(xiàn)代課堂教學(xué)理論與實(shí)踐》編寫組.現(xiàn)代課堂教學(xué)理論與實(shí)踐[M].成都：四川教育出版社，2000.

[6]教育部《普通高中研究性學(xué)習(xí)實(shí)施指南（試行）》[S].