高中物理学史教育的实践研究课件.ppt

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1、一、课题的提出一、课题的提出“一门科学的历史，就是这门科学本身。一门科学的历史，就是这门科学本身。”歌德歌德“在在科科学学教教学学中中，加加入入历历史史的的观观点点是是有有百百利利而而无一弊的。无一弊的。”朗之万朗之万“真正懂得科学的人都知道科学史对科学进展的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。史于科学教学之优点。”刘广定刘广定科学史与科学教学科学史与科学教学 二、研究的内容三、研究取得的成果三、研究取得的成果n公开发表、出版的成果目录公开发表、出版的成果目录 物理是什么?物理是一门科学

2、物理是一种智慧物理是一种文化物理课物理课堂教学堂教学的境界的境界求真求真 科学境界科学境界科学境界科学境界向善向善 人文境界人文境界人文境界人文境界臻美臻美 艺术境界艺术境界艺术境界艺术境界吴加澍老师教育思想观点吴加澍老师教育思想观点 把人类社会积累的物理学知识转化为学把人类社会积累的物理学知识转化为学生个体的知识生个体的知识;把前人从事物理智力活动的思想、方法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和精神转化为学生的行为准则.物理教学的价值物理教学的价值物理学史的

3、教育价值物理学史的教育价值了解物理学的发展历程了解物理学的发展历程加深理解物理知识加深理解物理知识认识实验的地位和作用认识实验的地位和作用领悟物理学基本思想和观念领悟物理学基本思想和观念了解重大的科学探究过程了解重大的科学探究过程理解科学的探究本质与方法理解科学的探究本质与方法领悟物理学思维方法领悟物理学思维方法养育人文精神和爱国主义情怀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培养科学态度和科学精神树立科学世界观和人生观树立科学世界观和人生观知识与知识与技能技能过程与过程与方法方法情感态度情感态度与价值观与价值观知知知知识识识识1

4、 1了解物理学的基本观点和思想及其发展变化经过。了解物理学的基本观点和思想及其发展变化经过。了解物理学的基本观点和思想及其发展变化经过。了解物理学的基本观点和思想及其发展变化经过。2 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。动作用。动作用。动作用。3 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初步了解物理学的发展历程，知道科学技术的主要成

5、就和发展趋势以及物理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、社会发展的影响学对经济、社会发展的影响学对经济、社会发展的影响学对经济、社会发展的影响 4 4了了了了解解解解物物物物理理理理学学学学发发发发展展展展中中中中与与与与其其其其他他他他学学学学科科科科之之之之间间间间的的的的联联联联系系系系，知知知知道道道道一一一一些些些些与与与与物物物物理理理理学学学学相相相相关关关关的的的的应应应应用用用用领领领领域。域。域。域。方方方方法法法法能能能能力力力力1 1认识科学探究的意义，了解物理学上

6、重大的科学探究过程。认识科学探究的意义，了解物理学上重大的科学探究过程。认识科学探究的意义，了解物理学上重大的科学探究过程。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 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过程中的作用过程中的作用过程中的作用 3 3领悟科学思维方法，尝试应用科学探究的方法研究问题。领悟科学思维方法，尝试应用科学探究的方法研究问题

7、。领悟科学思维方法，尝试应用科学探究的方法研究问题。领悟科学思维方法，尝试应用科学探究的方法研究问题。情情情情感感感感态态态态度度度度价价价价值值值值观观观观1 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。辛与喜悦。辛与喜悦。辛与喜悦。2 2有主动与他人合作的精神，认识交流与合作的重要性有主动与他人合作的精神，认识交流与合作的重要性有主动与他人合作的精神，认识交流与

8、合作的重要性有主动与他人合作的精神，认识交流与合作的重要性 3 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。科学态度，树立科学的世界观。科学态度，树立科学的世界观。科学态度，树立科学的世界观。4 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，树立科学的人有振兴中华的使命感与

9、责任感，有将科学服务于人类的意识，树立科学的人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。生观。生观。生观。5 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。发展意识。发展意识。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。伽利略更能深刻地反映自然规

10、律。伽利略“斜面实验斜面实验”是理想实验，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（是对该实验的叙述，其中是经验事实的（）A.A.减减小小第第二二斜斜面面的的倾倾角角，小小球球在在斜斜面面上上仍仍然然要要达达到到原原来来的的高高度度B.B.如果斜面光滑，小球将上升到原来释放时的高度如果斜面光滑，小球将上升到原来释放时的高度C.C.两两个个对对接接的的斜斜面面，让让静静止止小小球球沿沿斜斜面面滚滚下下，小小球球将将滚滚上上另另一个斜面一个斜面D.D.继续减小第二个斜面的倾角最后使它成水平

11、面，小球要沿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水平面做持续的匀速运动 高一期末试题高一期末试题（20022002年）年）3.3.爱因斯坦由光电效应的实验规律，猜测光具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，这有粒子性，从而提出光子说。从科学研究的方法来说，这属于属于 （C C ）A.A.等效替代等效替代 B.B.控制变量控制变量 C.C.科学假说科学假说 D.D.数学归纳数学归纳 （20032003年）年）2 2下列说法中正确的是（下列说法中正确的是（CD CD）（A A）玛丽）玛丽居里首先提出原子的核式结构学

12、说。居里首先提出原子的核式结构学说。（B B）卢瑟福在）卢瑟福在 粒子散射实验中发现了电子粒子散射实验中发现了电子。（CC）查德威克在原子核人工转变的实验中发现了中子。）查德威克在原子核人工转变的实验中发现了中子。（D D）爱因斯坦为解释光电效应的实验规律提出了光子说。）爱因斯坦为解释光电效应的实验规律提出了光子说。（20042004年）年）6 6人类对光的本性的认识经历了曲折的过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的是(BD )(BD )（A A）牛牛顿顿的的“微微粒粒说说”与与爱爱因因斯斯坦坦

13、的的“光光子子说说”本本质质上是一样的上是一样的 （B B）光的双缝干涉实验显示了光具有波动性）光的双缝干涉实验显示了光具有波动性 （CC）麦克斯韦预言了光是一种电磁波）麦克斯韦预言了光是一种电磁波 （D D）光具有波粒二像性）光具有波粒二像性 （20052005年）年）6 620052005年被联合国定为年被联合国定为“世界物理年世界物理年”，以，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)(A)创立创立“相对论相对论”(B)(B)发现发现“X X射线射线”(C)(C)提出提出“光子说光子说”(D)(D)建立建立“原子核式模型原

14、子核式模型”亚里士多德的观亚里士多德的观亚里士多德的观亚里士多德的观点点点点 伽利略的观点伽利略的观点伽利略的观点伽利略的观点 落体运动快慢落体运动快慢落体运动快慢落体运动快慢 重的物体下落快，重的物体下落快，重的物体下落快，重的物体下落快，轻的物体下落慢轻的物体下落慢轻的物体下落慢轻的物体下落慢 力与物体运动力与物体运动力与物体运动力与物体运动关关关关系系系系 维持物体运动不维持物体运动不维持物体运动不维持物体运动不需要力需要力需要力需要力 （20062006年）年）4 4伽利略通过研究自由落体和物块沿光滑斜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面

15、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，如图所示路程的时间，然后用图线表示整个运动过程，如图所示图中图中OAOA表示测得的时间，矩形表示测得的时间，矩形OAEDOAED的面积表示该时的面积表示该时间内物块经过的路程，则图中间内物块经过的路程，则图中ODOD的长度表示的长度表示 P P为为DEDE的中点，连接的中点，连接OPOP且延长交且延长交AEAE的延长线于的

16、延长线于B B，则，则ABAB的长度表示的长度表示 “历史探究教学历史探究教学”模式模式（二）物理学史融入物理课堂的教学模式构建“历史探究教学历史探究教学”的意义的意义n介绍前人的探究历程介绍前人的探究历程理解领悟理解领悟n对前人的探究的再探究对前人的探究的再探究反思启迪反思启迪n分析前人的探究思想和精神分析前人的探究思想和精神熏陶升华熏陶升华n设计优于前人的探究方案设计优于前人的探究方案发展创新发展创新 案例：自由落体运动的研究案例：自由落体运动的研究新课程教科书的安排（新课程教科书的安排（2 2课时）课时）提出问题提出问题历史探究教学的设计（历史探究教学的设计（2 2课时）课时）提出问题提

17、出问题科学概念（定义）科学概念（定义）探究实验（测加速度）探究实验（测加速度）得出规律（落体）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）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）演示实验（玻璃筒）学生探究学生探究1 1学习历史学习历史1 1演示实验演示实验学习历史学习历史2 2科学概念（定义）科学概念（定义）学生探究学生探究2 2得出规律（落体）得出规律（落体）讨论与评价讨论与评价规律应用规律应用研究自由落体运动的历史阶段比较研究自由落体运动的历史阶段比较古希腊古希腊亚里士多德亚里士多德观察与思辨观察与思辨自然观察自然观察物体下落快物体下落

18、快慢与重力有慢与重力有关关十九世纪十九世纪伽利略伽利略科学方法（观察、科学方法（观察、假设、逻辑数学假设、逻辑数学推论、实验检验、推论、实验检验、修正与推广）修正与推广）逻辑与理想实验、逻辑与理想实验、斜面实验、外推斜面实验、外推物体下落快慢与物体下落快慢与重力无关、自由重力无关、自由落体运动是匀加落体运动是匀加速运动速运动现代现代现代人现代人科学方法科学方法玻璃筒实验、玻璃筒实验、测落体加速度测落体加速度物体下落快慢物体下落快慢与重力无关、与重力无关、自由落体运动自由落体运动是匀加速运动是匀加速运动且加速度为且加速度为g.g.时代代表人物研究方法研究手段观点与结论“历史探究历史探究”教学的四

19、种基本模式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：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：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：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1.1

20、.1.1.提出问题提出问题提出问题提出问题 2.2.2.2.引出观念引出观念引出观念引出观念 3.3.3.3.学习历史学习历史学习历史学习历史 4.4.4.4.设计实验设计实验设计实验设计实验 5.5.5.5.科学观念科学观念科学观念科学观念 和和和和 实实实实 验验验验 检检检检验验验验 6.6.6.6.评论与评评论与评评论与评评论与评价价价价 产产产产生生生生有有有有关关关关一一一一个个个个特特特特定定定定现现现现象象象象的的的的一一一一系系系系列列列列观观观观念念念念，可能包括科学观点可能包括科学观点可能包括科学观点可能包括科学观点 通通通通过过过过实实实实验验验验检检检检验验验验这这这

21、这些些些些观点观点观点观点 得得得得出出出出实实实实验验验验资资资资料料料料进进进进行行行行解释解释解释解释 理解科学的概念、理解科学的概念、理解科学的概念、理解科学的概念、证据的局限和不同证据的局限和不同证据的局限和不同证据的局限和不同形式的解释形式的解释形式的解释形式的解释 “历史探究历史探究”教学模式的基本程序教学模式的基本程序 演示提出问题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步骤：问题自学历史研究设计实验归纳评价步骤：问题自学历史研究设计实验归纳评价步骤：问题自学历史

22、研究设计实验归纳评价 知识逻辑线知识逻辑线 师师生生活活动动提提出出问问题题观点观点1 1观点观点2 2观点观点3 3展示展示资料资料启发启发讨论讨论设设计计实实验验 科科科科学学学学结结结结论论论论 问问问问题题题题评评评评价价价价 探究方法线探究方法线 意意意意图图图图 通过对学生原有认识通过对学生原有认识通过对学生原有认识通过对学生原有认识和概念的分析，提出和概念的分析，提出和概念的分析，提出和概念的分析，提出更深层次的质疑。更深层次的质疑。更深层次的质疑。更深层次的质疑。呈现历史呈现历史呈现历史呈现历史材料，或材料，或材料，或材料，或争论焦点争论焦点争论焦点争论焦点 科学探科学探科学探

23、科学探究活动究活动究活动究活动的模拟的模拟的模拟的模拟 关于科学概念规律关于科学概念规律关于科学概念规律关于科学概念规律的认识和科学本质的认识和科学本质的认识和科学本质的认识和科学本质的领悟的领悟的领悟的领悟 “历史探究历史探究”教学模式的操作结构教学模式的操作结构 物理学史融入课堂教学的原则物理学史融入课堂教学的原则n目的性和适应性目的性和适应性n教育性和真实性教育性和真实性n教育性和真实性教育性和真实性n针对性和实效性针对性和实效性n灵活性和多样性灵活性和多样性n思想性和趣味性思想性和趣味性n以小见大和自成体系以小见大和自成体系（三）高中物理新课程与物理学史（三）高中物理新课程与物理学史内

24、容的渗透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、妙语和科学名言、妙语和评价评价n物理规律的发现背景、过程与方法物理规律的发现背景、过程与方法n历史图片历史图片n人类对物理规律认识的历程人类对物理规律认识的历程n科学家的生平科学家的生平n对物理理论体系的评述对物理理论体系的评述n科学发展对社会和技术进步的影响科学发展对社会和技术进步的影响n科学前沿知识科学前沿知识n科学佯谬与科学争论科学佯谬与科学争论n趣味性或幽默故事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。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。作为课文内容的一部

25、分。在部分教科书的在部分教科书的“科学足迹科学足迹”、“科学漫步科学漫步”、“STSSTS”栏目栏目 中出现。中出现。作为相关链接在课文正文的旁边出现。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提供物理学史学习的网址 作为课后习题和科技活动素材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生的心理特点和认知规律。知规律。注重图文结合，呈现注重图文结合，呈现物理物理学史内容。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。具有一定的交互性，能引导学生进行科学探究的活动。呈现方式特点呈

26、现方式特点（四）开展物理学史教育的途径与策略（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开展物理学史教育的途径n利用和挖掘教科书在课堂上开展物理学史渗透教育利用和挖掘教科书在课堂上开展物理学史渗透教育n开设物理学史校本课程开设物理学史校本课程n开展融入物理学史的研究性学习课题研究开展融入物理学史的研究性学习课题研究n在习题中适度渗透物理学史在习题中适度渗透物理学史 黑板报宣传黑板报宣传 建物理新闻橱窗建物理新闻橱窗 播放录像播放录像n利用各种媒体进行物理学史的教育传播工作利用各种媒体进行物理学史的教育传播工作n利用第二课堂途径传播物理学史利用第二课堂途径传播物理学史 举办学史知识

27、竞赛并及时评比举办学史知识竞赛并及时评比 举办专题讲座或图片展览举办专题讲座或图片展览举办物理学史主题班会举办物理学史主题班会 成立物理学史兴趣小组成立物理学史兴趣小组举办物理学史辩论赛举办物理学史辩论赛 举办物理学史展览会举办物理学史展览会案例案例n惯性定律惯性定律 n自由落体运动自由落体运动 n电流磁效应电流磁效应 n电磁感应现象电磁感应现象 引入歧途的摩擦力引入歧途的摩擦力拨开迷雾的理想实验拨开迷雾的理想实验引入歧途的的空气阻力引入歧途的的空气阻力拨开迷雾的科学实验方法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发现

28、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发现电流对磁针的横向作用力n万有引力定律万有引力定律 实现天上运动与地上运动的统一实现天上运动与地上运动的统一案例案例 探究太阳与行星之间的引力探究太阳与行星之间的引力提出问题提出问题猜想猜想建立假说建立假说检验与收集证据检验与收集证据间接检验间接检验实验检验实验检验卡文迪许实验卡文迪许实验月地检验月地检验行星的运动行星的运动行星形状行星形状海洋潮汐海洋潮汐科学猜想科学猜想推理推理概括概括案例（案例（STSSTS、科学足迹）、科学足迹）n从伽利略的一生看科学与社会从伽利略的一生看

29、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。没有学术的民主和思想的自由，科学就不能繁荣。n人类对行星运动规律的认识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。自然规律具有简洁性、科学探究是有乐趣的。n牛顿的科学生涯牛顿的科学生涯 科学研究首先要对科学研究首先要对探索自然产生浓厚的兴趣、并探索自然产生浓厚的兴趣、并不断深思、勤奋学习、坚持不懈。不断深思、勤奋学习、坚持不懈。n科学发现的启迪与伟大的科学家法拉第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、自然界是统一的和相互联系的、科学家对自然现科学家对自然现象、自然规律的某些信念对科学发现起着重要的作用。象、自然规律的某些信念对科学发现起着重要的作用。