如何在高中物理教学中搞好物理学史教育
国内物理教育界也对物理学史融入物理教材的做法给予了充分肯定。2003年《普通高中物理课程标准》(以下简称《课程标准》)提出，教材的编写要关注科学的发生和发展过程，要以更加精确的方式展现科学过程所凝结和升华的科学思维方式和科学研究方法，让学习者从中汲取到资深科学家的科学思维和研究方法的滋养。还要用生动的材料弘扬其科学精神和献身科学的精神，让学习者受到生动的情感、态度和价值观的影响和感染，有利于健全人格的培养。根据课程标准，各版本的高中物理教材都不同程度地增加了大量的历史知识，主要表现在“科学足迹”、“科学行走”、“STS”等栏目中。
从国内一项关于高中物理课堂中物理教育史的调查中，我们可以了解到物理教学中物理教育史仍然存在一些困难和制约因素。有的老师认为高考中几乎没有关于物理学史的题目，在教学中会弱化对物理学教育史的关注；有人认为教学中的物理学史教育有时会占用大量时间，不一定能完成规定的教学内容；对于学生来说，由于学业负担重，没有足够的时间阅读课本以外的物理学史资料；教师普遍认为加入物理学史的素材无疑是有益的，但如何加入，在实践中如何将物理学史的内容融入物理课程的教学方法和策略还很欠缺。但不可否认的是，在实践中仍然存在轻视物理学史作用的倾向，认为物理学史只是传授物理知识的载体或者是物理教学内容的补充。实际上，这种只注重物理知识的教学倾向不利于学生科学素养的提高，也低估和忽视了物理学史本身的教育价值。一些教师认为物理学史在高中物理教学中起着非常重要的作用，但教学效果很难评价。作者认为，物理学史的教学不能因为它的评价而被抛弃。物理学史对学生的影响是潜移默化、潜移默化的。正如著名科学家杨振宁教授所说，“学习有两种方式。一种方式是循序渐进，另一种是渗透式。很多事情都是不知不觉的。接触久了，不知道什么时候已经明白了。”那么如何在高中物理教学中做好物理学史的教育呢？笔者认为，应该从以下几个方面着手:
一、掌握物理学史的教学方法
(1)渗透法:所谓渗透法，就是将与物理课程相关的物理学史知识恰当地插入物理课堂，逐步进行物理学史教育的方法。物理学史的渗透，可以以问题为线索，介绍物理学家的轶事或以往的研究过程或片段，可以是一大块篇幅，几个字，甚至一张图片。这不仅可以缓解学习者的学习疲劳，激发他们对物理学习的热情，还可以让学生在心理上和情感上亲近科学，增加对物理的亲和力，开阔视野，让学生更有见地。还能让他们感同身受地体验过去科学家的探究过程，督促他们主动学习和建构知识，形成严谨的科学态度。比如在探索感应电流的条件时，问题“电流能产生磁场，那么磁场能产生电流吗？”？如果能生产，条件是什么？“然后，介绍了历史上安培、科拉顿、法拉第等科学家提出的利用磁性发电的方法。在史料的基础上，让学生讨论并提出产生感应电流的几种猜想:①将导线置于磁场中，导线中能产生电流；(2)导体在磁场中的运动可以在导体中产生电流；(3)磁铁运动，导体的动能在导线中产生电流；(4)导体和磁铁不动，使通过闭合电路的磁场变化，可在导线中产生电流。然后全班分成小组进行实验。根据事实得出结论:当通过闭合电路的磁通量发生变化时，闭合电路中就会有电流。还可以插入一个关于科拉顿在这方面研究的轶事:“科拉顿在法拉第发现之前做过这样一个实验。他把螺线管和安培计连接起来。为了避免实验时磁铁对电流表指针的影响，他把电流表放在另一个房间里。实验时，他插入或拔出磁铁后，跑到另一个房间观察检流计指针的变化。当然，他什么也看不见。"让学生思考科拉顿没有成功的原因。"Coraton的方法表明他的实验设计不够严谨。如果当时他能安排一名助手在另一个房间观察检流计，他将是第一个在这一领域取得突破的人。这个案例从反面告诉我们，思考问题，设计实验，一定要科学透彻，不能有丝毫疏忽。“但是，为了满足学生的需求，一定不能讲一大堆科学家的轶事，那样会喧宾夺主，冲淡对主要教学内容的学习。不能为了介绍史料而介绍史料。如果没有必要，就不介绍了。既要注意与课本的结合，又要注意与学生认知能力的结合，同时要简洁。适时、适度、适度的课堂渗透是开展物理学史教育的有效主要途径。
(2)准历史方法:所谓“准历史方法”，就是在忠于史实的条件下，将与教学内容相关的实物史料按照历史发展的顺序组织起来，以达到某种教学目的的教学方法。这种方法要求对那些重要的历史足迹进行科学还原，是对历史最具体的重复，是一种很好的过程体验教学法，在很大程度上符合学生的认知发展过程，使学生更容易理解和接受物理规律，广泛吸收科学的思维方法和研究方法以及相关历史事件中蕴含的科学精神和人文精神，从而真正在课堂教学中践行物理学史教育[4]。具体步骤是:1。按照问题的由来、工作假说的提出、猜测举一反三、实验或思想实验检验推论、假说修正、结论通俗化来组织物理理论(教学内容)的历史发展过程，从而形成教学内容的“准历史”过程。2.学生对物理知识(教学内容)的一般认知过程，即观察物理现象——提出问题——假设或猜测——实验探索——对认知过程的总结和反思，融入到组织好的教学内容的“准历史”过程中，形成具体的教学过程。比如在学习牛顿第一定律的时候，先问学生一个问题:“根据生活中的经验，一个物体只有在受到很强的力的作用时才会运动，它还是没有力的。这是正确的吗？”然后让学生讨论并形成自己的观点(假设)，然后向学生解释历史人物对这个问题的思考，即亚里士多德和他同时代的人也有“物体受力时运动，不受力时停止”的认识。接下来向学生解释300年前的物理学家伽利略认为这种理解是错误的，然后向学生展示伽利略是如何质疑并通过实验验证这一论断的。最后慢慢让全班站在正确的或者更有优势的认识上，让学生经历从错误到如何突破再到正确认识的过程。再比如，在学习万有引力定律时，可以先根据课本上展示的人类认识行星运动规律的过程，提出是什么原因导致行星围绕太阳运动的问题，然后引导学生跟随牛顿的脚步，重复历史过程，体验“发现”万有引力定律的过程，让他们在万有引力的简单公式中看到宇宙的统一与和谐。
第二，重视物理学史课程资源的开发和利用
虽然按照课程标准编写的物理教材以各种方式呈现了丰富多彩的物理学史内容，但这些内容并不能满足教师教学的需要。互联网和课外读物已经成为教师获取物理学史课程资源的重要渠道。老师可以从网上获取物理学家奇怪而伟大的想法和伟大的发现，以及他们的成功和失败，展示给学生看，或者让学生真正收集和整理物理科学的发展资料，自主学习物理发展史。他们还可以定期举办物理学史讲座。讲座不一定要在大会议室里举行。教师可以灵活自主地选择自习课的时间，在课堂上或以专题班会的形式进行。在讲座过程中，可以利用多媒体设施播放一些科教系列影片，潜移默化地实现物理学史的教育功能。当然，如何选择适合学生认知水平，既方便学生理解，又能激发学生兴趣的讲课内容，需要教师根据学生对物理知识和认知规律的掌握程度来确定，因为物理学家的思维水平和学生的思维水平存在一定程度的差异，学生可能很难深刻理解他们的思维方法和技巧。
第三，提高教师物理学史教育的质量
教师物理学史知识的丰富程度直接影响到他们在教学中对物理学史的自觉应用。物理教育理论指出，为了更好地完成物理教育的目的和任务，教师不仅要掌握物理学本身的概念、规律和理论，而且至少要掌握物理学的专业知识、物理学史和物理学的方法论[5]。将物理学史知识纳入物理教师必备的专业知识中，可见其重要性。教师只有对物理学史的内容有全面深入的了解，才能做出合理的选择，设计出符合中学生思维和认知水平的教案。同时，要求教师创造性地使用教材，除了教授物理学史的科学知识外，还应补充与物理知识直接相关的物理学史内容。另外，教师要特别注意物理研究过程中出现的各种概念、理论、规律是如何建立和形成的。这也是物理老师了解学生学习困难的有效途径。由于历史上物理学家在形成物理概念和发现物理规律的过程中遇到的困难，学生在学习过程中经常会遇到、产生和做出各种各样的想法(包括许多错误的想法)和各种各样的判断(包括一些错误的判断)。熟悉物理学史的教师可以了解学生在学习过程中可能遇到的问题和困难，进而将其作为教学的重点和难点，帮助学生克服认知困难，消除误解和疑惑，加深对物理知识结构的理解。