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高中物理学史实践的探讨“一门科学的历史，就是这门科学本身。”——歌德“在科学教学中，加入历史的观点是有百利而无一弊的。”——朗之万“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史于科学教学之优点。”——刘广定《科学史与科学教学》一、高中物理学史的教育功能及目标体系物理是什么?物理是一门科学物理是一种智慧物理是一种文化物理课堂教学的境界求真——科学境界向善——人文境界臻美——艺术境界◆把人类社会积累的物理学知识转化为学生个体的知识;◆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;◆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.物理教学的价值物理学史的教育价值高中物理课程三维目标与物理学史的教育功能●了解物理学的发展历程●加深理解物理知识●认识实验的地位和作用●领悟物理学基本思想和观念●了解重大的科学探究过程●理解科学的探究本质与方法●领悟物理学思维方法●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●培养科学态度和科学精神●树立科学世界观和人生观知识与技能过程与方法情感态度与价值观高中物理学史教育的目标体系知识1．了解物理学的基本观点和思想及其发展变化经过。2．认识科学实验在物理学中的地位作用，了解一些重大实验对物理学发展的推动作用。3．初步了解物理学的发展历程，知道科学技术的主要成就和发展趋势以及物理学对经济、社会发展的影响4．了解物理学发展中与其他学科之间的联系，知道一些与物理学相关的应用领域。方法能力1．认识科学探究的意义，了解物理学上重大的科学探究过程。2．了解物理学的研究方法，认识物理实验、物理模型和数学工具在物理学发展过程中的作用3．领悟科学思维方法，尝试应用科学探究的方法研究问题。情感态度价值观1．有学好物理的欲望与热情，乐于探究自然界的奥秘，体验探索自然规律的艰辛与喜悦。2．有主动与他人合作的精神，认识交流与合作的重要性3．有敢于坚持真理和勇于创新的批判质疑精神，有实事求是和尊重自然规律的科学态度，树立科学的世界观。4．有振兴中华的使命感与责任感，有将科学服务于人类的意识，树立科学的人生观。5．正确认识科学及相关技术的发展对自然环境及人类生活的影响，树立可持续发展意识。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“斜面实验”是理想实验，这个实验对以后的物理学发展有着深远的意义和影响。下面是对该实验的叙述，其中是经验事实的（）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度B.如果斜面光滑，小球将上升到原来释放时的高度C.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，小球要沿水平面做持续的匀速运动高一例题（2001年）9．请将右面三位科学家的姓名按历史年代先后顺序排列：、、。任选其中二位科学家，简要写出他们在物理学上的主要贡献各一项：，。牛顿爱因斯坦伽利略上海高考题（2002年）3.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，这属于（C）A.等效替代B.控制变量C.科学假说D.数学归纳（2003年）2．下列说法中正确的是（CD）（A）玛丽·居里首先提出原子的核式结构学说。（B）卢瑟福在α粒子散射实验中发现了电子。（C）查德威克在原子核人工转变的实验中发现了中子。（D）爱因斯坦为解释光电效应的实验规律提出了光子说。（2004年）6．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的是(BD)（A）牛顿的“微粒说”与爱因斯坦的“光子说”本质上是一样的．（B）光的双缝干涉实验显示了光具有波动性．（C）麦克斯韦预言了光是一种电磁波．（D）光具有波粒二像性．（2005年）6．2005年被联合国定为“世界物理年”，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()(A)创立“相对论”(B)发现“X射线”(C)提出“光子说”(D)建立“原子核式模型”（2005年）3．对“落体运动快慢”、“力与物体运动关系”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：亚里士多德的观点伽利略的观点落体运动快慢重的物体下落快，轻的物体下落慢力与物体运动关系维持物体运动不需要力（2006年）4．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路程的时间，然后用图线表示整个运动过程，如图所示．图中OA表示测得的时间，矩形OAED的面积表示该时间内物块经过的路程，则图中OD的长度表示．P为DE的中点，连接OP且延长交AE的延长线于B，则AB的长度表示．——“历史探究教学”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”的意义介绍前人的探究历程——理解领悟对前人的探究的再探究——反思启迪分析前人的探究思想和精神——熏陶升华设计优于前人的探究方案——发展创新案例：自由落体运动的研究新课程教科书的安排（2课时）提出问题历史探究教学的设计（2课时）提出问题科学概念（定义）探究实验（测加速度）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）演示实验（玻璃筒）学生探究1学习历史1演示实验学习历史2科学概念（定义）学生探究2得出规律（落体）讨论与评价规律应用研究自由落体运动的历史阶段比较古希腊亚里士多德观察与思辨自然观察物体下落快慢与重力有关十九世纪伽利略科学方法（观察、假设、逻辑数学推论、实验检验、修正与推广）逻辑与理想实验、斜面实验、外推物体下落快慢与重力无关、自由落体运动是匀加速运动现代现代人科学方法玻璃筒实验、测落体加速度物体下落快慢与重力无关、自由落体运动是匀加速运动且加速度为g.时代代表人物研究方法研究手段观点与结论“历史探究”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：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：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1.提出问题2.引出观念3.学习历史4.设计实验5.科学观念和实验检验6.评论与评价产生有关一个特定现象的一系列观念，可能包括科学观点通过实验检验这些观点得出实验资料进行解释理解科学的概念、证据的局限和不同形式的解释“历史探究”教学模式的基本程序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教师讲解科学观念步骤：问题－自学－历史研究－设计实验－归纳－评价知识逻辑线师生活动提出问题观点1观点2观点3展示资料启发讨论设计实验科学结论问题评价探究方法线意图通过对学生原有认识和概念的分析，提出更深层次的质疑。呈现历史材料，或争论焦点科学探究活动的模拟关于科学概念规律的认识和科学本质的领悟“历史探究”教学模式的操作结构物理学史融入课堂教学的原则目的性和适应性教育性和真实性教育性和真实性针对性和实效性灵活性和多样性思想性和趣味性以小见大和自成体系三、高中物理新课程与物理学史内容的渗透新课程教科书引入物理学史内容的类型科学名言、妙语和评价物理规律的发现背景、过程与方法历史图片人类对物理规律认识的历程科学家的生平对物理理论体系的评述科学发展对社会和技术进步的影响科学前沿知识科学佯谬与科学争论趣味性或幽默故事新课程教科书中物理学史的呈现方式物理学史作为叙事脉络贯穿一节课文始终。作为课文内容的一部分。在部分教科书的“科学足迹”、“科学漫步”、“STS”栏目中出现。作为相关链接在课文正文的旁边出现。提供物理学史学习的网址作为课后习题和科技活动素材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知规律。注重图文结合，呈现物理学史内容。具有一定的交互性，能引导学生进行科学探究的活动。呈现方式特点四、开展物理学史教育的途径与策略开展物理学史教育的途径利用和挖掘教科书在课堂上开展物理学史渗透教育开设物理学史校本课程开展融入物理学史的研究性学习课题研究在习题中适度渗透物理学史⑴黑板报宣传⑵建物理新闻橱窗⑶播放录像利用各种媒体进行物理学史的教育传播工作利用第二课堂途径传播物理学史⑴举办学史知识竞赛并及时评比⑵举办专题讲座或图片展览⑶举办物理学史主题班会⑷成立物理学史兴趣小组⑸举办物理学史辩论赛⑹举办物理学史展览会案例惯性定律—自由落体运动—电流磁效应—电磁感应现象—引入歧途的摩擦力拨开迷雾的理想实验引入歧途的的空气阻力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发现电流对磁针的横向作用力万有引力定律—实现天上运动与地上运动的统一案例探究太阳与行星之间的引力提出问题猜想建立假说检验与收集证据间接检验实验检验卡文迪许实验月地检验行星的运动行星形状海洋潮汐2rMF2rMmFrvmF2krT32Trv22rmF2rMmGFFF科学猜想推理概括案例STS（科学、技术、社会）科学足迹从伽利略的一生看科学与社会——没有学术的民主和思想的自由，科学就不能繁荣。人类对行星运动规律的认识——自然规律具有简洁性、科学探究是有乐趣的。牛顿的科学生涯——科学研究首先要对探索自然产生浓厚的兴趣、并不断深思、勤奋学习、坚持不懈。科学发现的启迪与伟大的科学家法拉第——自然界是统一的和相互联系的、科学家对自然现象、自然规律的某些信念对科学发现起着重要的作用。五、高中物理学史所涉及的内容1、1638年，意大利物理学家伽利略论证重物体不会比轻物体下落得快；2、英国科学家牛顿1683年，提出了三条运动定律。1687年，发表万有引力定律；3、17世纪，伽利略理想实验法指出：在水平面上运动的物体若没有摩擦，将保持这个速度一直运动下去；4、20爱因斯坦提出的狭义相对论经典力学不适用于微观粒子和高速运动物体。5、17世纪德国天文学家开普勒提出开普勒三定律；6、1798年英国物理学家卡文迪许利用扭秤装置比较准确地测出了引力常量；7、奥地利物理学家多普勒（1803-1853）发现由于波源和观察者之间有相对运动，使观察者感到频率发生变化的现象——多普勒效应。8、1827年英国植物学家布朗悬浮在水中的花粉微粒不停地做无规则运动的现象——布朗运动。9、1785年法国物理学家库仑利用扭秤实验发现了电荷之间的相互作用规律——库仑定律。10、1752年，富兰克林过风筝实验验证闪电是电的一种形式，把天电与地电统一起来，并发明避雷针。11、1826年德国物理学家欧姆（1787-1854）通过实验得出欧姆定律。12、1911年荷兰科学家昂尼斯大多数金属在温度降到某一值时，都会出现电阻突然降为零的现象——超导现象。13、1841～1842年焦耳和楞次先后各自独立发现电流通过导体时产生热效应的规律，称为焦耳——楞次定律。14、1820年，丹麦物理学家奥斯特电流可以使周围的磁针偏转的效应，称为电流的磁效应。15、荷兰物理学家洛仑兹提出运动电荷产生了磁场和磁场对运动电荷有作用力（洛仑兹力）的观点。16、1831年英国物理学家法拉第发现了由磁场产生电流的条件和规律——电磁感应现象；17、1834年，楞次确定感应电流方向的定律。18、1832年，亨利发现自感现象。19、1864年英国物理学家麦克斯韦预言了电磁波的存在，指出光是一种电磁波，为光的电磁理论奠定了基础。20、1887年德国物理学家赫兹用实验证实了电磁波的存在并测定了电磁波的传播速度等于光速。21、公元前468-前376，我国的墨翟在《墨经》中记载了光的直线传播、影的形成、光的反射、