高中物理课堂教学中物理文化的渗透探索

於罗英

1 物理文化的概念和内涵

1.1 物理文化的概念

物理文化是人类文化不可分割的一部分，它具有人类文化的特点，同时也具有物理特有的文化特征.从狭义上讲物理文化是世界历代物理学家在创建物理学理论过程中，发现、创造和形成的物理思想、物理方法、物理概念、物理规律、物理语言符号、价值标准、科学精神、物理仪器设备以及约定俗成的工作方法的总和.从广义上讲物理文化以物理工作者为核心、为创造源、为实践者而向人类辐射的一种文化，它集中体现为物理工作者思想及思维模式、情感模式、行为习惯、价值标准、工作方法等.

1.2 物理文化的内涵

物理文化的内涵就是真、善、美.真就是对物质、物质结构及物质运动的一般规律的实事求是的认识；善就是将物理知识、技术服务于社会，使广大群众受益；美就是真和善在物理文化中和谐统一的体现，也就是人类和自然的和谐美.物理文化为人类创造了丰富的物质财富和精神财富，蕴涵着丰富的人文思想、丰富的科学道德精神，是科学精神与人文精神的结合体.

2 课堂教学中渗透物理文化的教育价值

2.1 课堂教学中渗透物理文化能培养学生的科学素养

（1）通过对物理知识的学习，培养学生的科学认知.物理科学体系是自然界中最具代表性的知识体系，它载录了人类认识物理世界的智慧成果，是物理文化形式之一.学生在学习物理知识，理解和掌握物理概念、规律和理论的同时，也对物理的知识体系有一个完整清晰的认识，形成对物理世界乃至整个自然界的科学认识.

（2）掌握科学的物理方法和物理思想，使物理科学得以传承和发展.物理方法是人类认识物质世界过程中形成的普适方式，如观察法、实验法、比较法、等效法、控制变量法、分析与综合法，这些方法对学生物理能力的提高有积极作用.物理思想是对物理概念、规律、方法和理论进一步概括而形成的，守恒思想、对称思想、实验验证思想、理想化思想等.

（3）在课堂中传播物理文化，使学生得到智慧的启迪.渗透物理文化，不仅使学生学到现成的知识，也使他们经历了一个科学探究的过程.在这个过程中，学生要进行观察实验，运用物理方法进行探究和思考，进行猜想、假设、验证、拓展和应用，学生得到操作技能和心智技能的训练；物理科学的逻辑性、方法性、实证性、精密性和实用性能促进学生智能发展，使学生得到智慧的启迪.

2.2 课堂教学中渗透物理文化可起到人文理念的教育功能

物理文化是人类文化的一部分，具有深刻的人文特征和人文理念的教育功能.

（1）有利于培养学生科学的世界观.经典物理是在冲破宗教神学的桎梏，并以西方文化的逻辑传统和实验验证取代了纯粹的思辨才建立起来的.每一次物理科学的重大发展，总与人类的思想观念相互作用，相互影响，相互联系，物理科学理论不可避免地体现某种自然观、社会观、科学精神和人文精神，因此渗透物理文化不仅能影响人的自然观也能影响人的社会观.

（2）有利于培养学生良好的精神面貌.科学内部存在着自我发展的推动力，这种推动力正是人类在科学活动中形成的科学精神、科学态度和科学思想的集中表现.物理科学中包含着丰富的科学品质培养因素，可以通过物理教育内化到受教育者的身心之中.在课堂上渗透物理文化，可以让学生通过认识物理科学发展历史，通过了解物理学家的奋斗经历，接受科学品质的熏陶，树立良好的精神面貌.

（3）有利于培养学生科学的审美情趣.物理学是理性的诗歌、抽象的绘画、符号的音乐.物理现象、物理规律的描述和物理理论的构建等与美有着千丝万缕的联系，处处体现出“明快简洁、均衡对称、奇异相对、和谐统一”的美学特征.我们随处可见的物理现象中，美丽的彩虹、神奇的激光、奇妙的光谱、多彩的干涉和衍射条纹；在物理规律的表述方面，开普勒三定律、万有引力定律、库仑定律、麦克斯韦电磁理论方程、爱因斯坦质能方程等；在物理理论的构建方面，牛顿力学体系的合理结构及爱因斯坦相对论的简洁优雅等，使我们体会到人类在科学探索上对美的追求，使学生得到科学美的陶冶.

3 课堂教学中渗透物理文化的有效途径

3.1 注重物理学史的渗透，培养学生对物理学的情感

物理学史是一部生动、真实地进行爱国主义教育的教科书，结合物理教学的内容，渗透相关的物理学史，培养学生对物理学的情感，激发学生学习物理的浓厚兴趣，使枯燥的课堂教学变得有声有色.介绍一些优秀物理人物的事迹来激励学生，逐步培养学生坚忍不拔追求真理的求索精神，如英国物理学家焦耳花了近30年时间做了400多次实验，进行了精确的热功当量的测定.通过作者介绍、背景分析，使学生了解物理知识的来龙去脉，丰富学生的感性体验，如法拉第经过整整10年的不懈探索终于发现了电磁感应现象.讲解物理学逸事，使物理知识折射出人性化，如阿基米德在浴盘里发现了浮力定律；牛顿从苹果落地的现象中发现了万有引力；奥斯特在上课实验时无意中移动了小磁针而发现了电流的磁效应.介绍物理学史上感人事例，培养学生的科学理想、科学精神及献身精神.如伽利略为支持日心说被终身监禁而矢志不移；开普勒为观察到金星凌日历经迫害，贫困交加；法拉第鄙视名利，终身进行实验探索；富兰克林为了研究雷电而进行费城实验，利赫曼为引雷电而捐躯；居里夫妇为提炼镭元素而甘受放射性的损害.还可以用物理学史上的典型事例，引导学生对书本知识多问几个为什么，培养质疑能力.如伽利略用对亚里士多德的怀疑和批判，推翻了错误的落体定律和强迫运动定律，得出了惯性定律，爱因斯坦抛弃了牛顿的绝对时空观，得出了相对论；普朗克否定了传统的能量是连续的观点，得出了量子论.

3.2 注重物理问题生活化，培养学生热爱生活的品质

在物理教学中，要充分体现“生活、物理、社会”的教学理念，把物理教学与学生的生活体验相联系，把物理问题与生活情境相结合.课堂上可利用生活经验，创设问题情境；结合生活实践，探究物理规律；借助生活实例，理解物理规律.还可以充分挖掘教材，在教材中寻找实施STS相关内容，如各种类型实验、插图、阅读材料等内容，从多角度展现生活与物理的广泛联系，使学生在学习物理知识的过程体会和领悟人与环境、人与社会、人与自然协调发展的关系.

3.3 注重前沿物理文化的渗透，促进学生终身学习

物理学是带头科学，又是一门不断发展的科学，它向着研究物质世界的深度和广度进军，探索着物质世界及其运动的奥秘.教师将前沿物理内化到课堂教学中.由于前沿物理知识偏难、偏抽象，不符合学生的心理和生理特点，前沿知识的教学在“量”上应遵循少而精的原则，以能体现物理学新思想、新方法的内容为主；在“度”上应以介绍和渗透为主，注重思想、方法的熏陶而非繁杂的公式推导.如爱因斯坦相对论可用他的经典：“一个男人如果坐一烧红的火炉上，一分钟就像一小时；如果坐一漂亮姑娘身边，一小时就像一分钟”，寥寥几句将现代物理学中最为复杂的理论解释得非常直白.再如介绍爱因斯坦时空观可结合科幻片中“时光隧道”，询问如果物体速度为光速时时间是否会停止，询问有没有超光速，如果真有超光速时光是否会倒流.再如学习麦克斯韦电磁理论时可介绍历史上的三次工业革命，蒸汽机的发明和牛顿力学的建立导致了第一次工业革命，电磁理论的发现和建立使人类进入了电气化时代（第二次工业革命），量子理论与信息技术导致第三次工业科技革命.介绍2014年在德国汉诺威工业博览会提出的“工业4.0”概念，让学生预感第四次工业革命（绿色革命）即将来临，告诉学生能赶上这一革命的黎明期、发动期，是不易的、也是万幸的，这正是施展他们才能的时候.

总之，在课堂教学中渗透物理文化，让学生品味物理文化，获取物理文化的滋养，让物理教育使学生终身受用， 那正是物理文化的内涵与价值所在.