应用物理学史进行探究性教学的实践研究
物理学史集中体现了人类追求、探索和逐步认识客观物质世界的现象、特性、规律的历程，它包含着认识论和方法论，包含着探索者的艰辛与欢喜，包含着无数物理学家洞察世事的传奇经历，又体现着认识过程中的理论与实践、继承与突破、理性与非理性的辩证统一，因此蕴含着丰富的教育因素。但由于应试教育和对探究性教学理解的偏差等因素的影响，实际教学中并没有充分挖掘和利用这些因素。本文根据教学实践，试图对当前高中物理课堂教学中应用物理学史进行探究性教学存在的问题进行简要的分析探讨，以期抛砖引玉。
一、 运用物理学史进行探究性教学存在的问题
第一，探究的机械化。探究式教学是在教师的启发诱导下，以学生独立自主学习和合作讨论为前提，以现行教材为基本探究内容，以学生周围世界和生活实际为参照对象，为学生提供自由表达、质疑、探究、讨论问题的机会，让学生通过个人、小组、集体等多种解难释疑活动，将自己所学知识应用于解决实际问题的一种教学形式。科学探究包含的要素有：提出问题，猜想与假设，设计实验和进行实验（收集证据），分析论证，评估，交流与合作。不少教师以为这就是探究性教学的环节，可以不考虑教学内容的特殊性，不考虑学生的认知水平、知识基础、性格特征等因素，按照上述顺序进行就可以了。但这不符合探究性教学的旨意，因为“要素”不等于“环节”。很多教师认为，实验是物理学的基础，课堂上没有实验的设计和验证，就不是真正意义上的探究性教学，而物理学家们所做的很多实验没法在课堂上实现，所以物理学史的探究式教学是无法进行的。笔者认为，探究的魂是独立思考，探究实践，只要能体现探究精神，哪怕只有一个要素，也属于探究性教学，因为它提高了学生的科学素养。例如氢原子模型的教学，课堂上不可能让学生设计实验和进行实验，但可以让学生回到波尔时代，了解时代背景材料，即汤姆生的“枣糕式”模型和卢瑟福的核式结构模型，以及当时的困惑，即氢原子的光谱问题和原子内电子绕核运动经典解析遇到的矛盾，提出科学猜想，然后分析论证，提出合理模型，进行科学解析，这一过程其实就是很好的探究过程。
第二，重证实轻证伪。从科学发展历程来看，证实和证伪是科学发现的两种方法。教材呈现给学生的是严谨无误的定理定律，因此在教学过程中，教师往往以其学业在先、学术专攻的优势，很快踢除那些他们认为是完全错误的假设，让猜想得到证实。但是科学的历程本身就充满着失败和曲折，科学家们也会犯很幼稚的错误，因而在探究教学过程中，应该适当选取学生错误的猜想，逐步推理排除错误，这样既能起到纠正错误的目的，又能让学生认识到科学探究并不是一帆风顺的。
二、 运用物理学史进行探究性教学的实践
根据高中物理学史特点、学生心理特点以及科学发现方法论，可以把物理学史探究式课堂分为：实验探究模式，即提出问题——猜想——实验——论证；理论探究模式，即提出问题——理论探究（建立假说）——实验验证。实验探究模式主要是把物理学家曾经做过的实验引入课堂，如落体速度的变化、电磁感应定律等。实际教学中，这种模式应用得较多。有不少的定理定律没办法用实验进行探究，如万有引力定律、波尔理论等，对于这些内容，如何进行探究性教学呢？笔者尝试应用理论探究模式进行教学，收到了意想不到的效果。
以下是万有引力定律探究式教学的设计和分析（本课例参加全区录像课比赛获一等奖）。
对于万有引力定律教学，由于学生不易猜想到物体之间的引力与距离成平方反比关系，更无法用实验验证猜想，如果根据常用的实验探究模式进行，教学将无法进行。我们不妨带领学生回到牛顿时代，了解时代背景知识，进行理论探究，让学生自己推导出万有引力定律。
问题一：时光倒流到公元1670年，最近牛顿很烦，苹果受地球引力作用而下落，月球也应该受地球的引力作用，但为什么不会掉下呢？为了研究这些问题，牛顿查找了相关的资料。
资料一：德国天文学家开普勒对弟谷的天文观察资料进行研究，在1609年和1619年分别总结出行星运动的三大定律——轨道定律、面积定律和周期定律，即：所有行星分别是在大小不同的椭圆轨道上运行；在同样的时间里行星向径在轨道平面上所扫过的面积相等；行星公转周期的平方与它同太阳距离的立方成正比。
资料二：意大利科学家伽利略在1638年出版的《关于两门新科学的对话》中，根据斜面实验得出结论：“一个运动的物体，假如有了某种速度以后，只要没有增加或减小速度的外部原因，便会始终保持这种速度。”
资料三：荷兰科学家惠更斯在1658年出版的《摆钟论》提出，一个做圆周运动的物体具有飞离中心的倾向，它向中心施加的向心力与速度的平方成正比，与运动半径成反比。
资料四：牛顿自己已经利用数学知识证明天体中椭圆运动周期与其半长轴为半径的圆的周期相同，并提出了牛顿第三定律。
设计意图：通过前期对运动知识的介绍，让学生如亲临奇境一样，感受人类对运动研究有多么的困难，深刻体验牛顿的至理名言——如果说我看得比别人更远些，那是因为我站在巨人的肩膀上。这一教学过程实现了“情感态度和价值观”的目标，也为后阶段的科学探究作好知识储备，激发学生的探究欲望。让学生体验科学研究过程中查找资料的重要性，实现“过程与方法”的教学目标。
在误差范围内这两种方法求得的向心加速度相同。
设计意图：当学生通过两种不同的方法得出相同的月球绕地球做圆周运动的向心加速度时，兴奋不已，体验到了逻辑思维的魅力，学生亲身经历了科学探究的提出问题、理论探究、实验验证等环节，在学到知识的同时，掌握了获取知识的方法，实现了“知识与技能，过程与方法”的教学目标。
综上所述，物理学的发展规律与人的认知规律具有一致性，人类的科学发现过程也是学生在课堂上的学习过程，物理学史上最纠缠不清的问题往往就是学生难以理解的困惑之处，物理学史可以为教师把握好学生的认知规律提供很好的借鉴作用。著名物理学家钱三强指出：物理学史是一块蕴藏着巨大精神财富的宝地，这块宝地值得我们去开垦，这些精神财富值得我们去发掘。应用理论探究模式把物理学史融入探究性课堂上，是实现新课程三维目标的有效方法，对提高学生的科学素养和综合素质有积极作用。
（责任编辑易志毅）