摘 要：本文在阐述物理学史目前在教学实践中的现状、存在问题及其原因分析的基础上，以“伽利略探究落体运动”为例，提出提高物理学史教学有效性的策略。
关键词：分析；探究；策略
物理学史是在物理学发展过程中形成的，描述物理学发展历程的学科，是关于物理学本身规律的学问。物理学史是学科思想的宝库，但在教学实践中还存在很多问题。
一、 高中物理学史教学中存在的问题及原因分析
（一） 物理学史相关内容在高中物理教学中没有得到重视
一方面是因为课标中物理学史内容属于了解水平。另一方面，物理学史的内容一般安排在专题章节的第一节，很多时候教师将其作为新学内容的开篇介绍、过渡内容让学生自主阅读了解。
（二） 相关史料挖掘不深，教学方式单一
目前物理学史课教师大多让学生自主阅读了解科学家探究问题的过程，这种方式可简单了解相关内容，但是并没有体现科学家探究问题的思维过程以及克服困难的方法和巧妙之处。
（三） 学习过程没有在史料基础上培养学生的思辨意识和思维能力
教材中提供的史料一般比较简单笼统，对为什么会出现认识误区，探究过程中产生困难的原因是什么，解决困难的方法是否严密，在当时的历史背景下还有没有更好的方法没有进行深入思考。这样不利于学生形成思辨意识。
基于上述分析，笔者以伽利略探究落体运动为例，从引课、新课教学、总结三个环节提出提高物理学史教学有效性的策略。
二、 高中物理学史教学的策略——以伽利略探究落体运动为例
（一） 教材分析
“伽利略探究落体运动”在课标中属于了解内容，但在物理学的发展中处于非常重要的地位。通过伽利略对落体运动的研究开启了一门新的科学，第一次形成物理学史上的一套系统科学的研究方法，本节内容处理好了可以为学生后面学习运动学奠定重要基础，更能激发学生学习物理的兴趣。
（二） 教学设计思想
1. 教材方面：以相关内容历史发展为载体，力求尊重历史，实事求是；以教学目标和教学任务为出发点和归宿，搜集与课堂内容相关的物理知识。
2. 学生方面：遵循学生的认知规律，因材施教。
3. 设计核心要点：
一是要突出物理科学发展中有争议的概念、定律、理论及实验，因为这也正是学生最难接受、最易出错的地方，即教学的难点。
二是要让学生亲自体验和感受关键性实验或认识问题的误区。
三是要发掘和展现物理学丰富的人文内涵，体现研究过程思维复杂曲折的发展历程。
（三） 教学设计
1. 引课
做简单的实验，让学生观察钢球和纸片从同一高度由静止开始下落，钢球先落地，纸片后落地。培养学生注意观察，体验亚里士多德通过直接经验得到结论的过程。
2. 新课教学
伽利略的佯谬。根据实验：同样的两张纸片，一张保持原样，一张揉成纸团，从同一高处由静止开始下落，纸团比纸片先落地。
重点思考三个问题：
（1）刚才的结论正确吗？
（2）伽利略当时是通过什么方法发现亚里士多德的观点有问题呢？
（3）为什么亚里士多德的论断流传了2000多年，才开始被质疑？
这个环节的设计意图是尊重落体运动研究的发展史实，体会逻辑思辨的方法，明确摩擦力和阻力对落体运动的研究是主要干扰因素。要明确伽利略探究的落体运动是只有重力作用下的落体运动。
伽利略的探究之路。教师在学生了解大致该过程后针对每个环节提出一些基于史料的拓展性问题引发学生思考。
1. 大胆猜想环节。教材上明确伽利略猜想的结论是物体下落速度与时间成正比，实际上伽利略在理解物体下落速度均匀增加时也走了一段弯路，起初伽利略假设下落过程的速度与下落距离成正比，请同学们帮助他判断一下这个假设有什么问题？如果上述猜想合理，说明物体落下的距离加倍时，速度也应该加倍，那么物体通过两段距离的时间一样，显然这个结论是荒谬的。这个过程让学生体会伽利略的思维过程也是曲折复杂的，大胆猜想的同时还要注意猜想的合理性。
2. 实验验证环节：引导学生总结研究落体运动过程中的主要困难。
困难一：直接测量瞬时速度很困难，伽利略借助数学工具推理得出从静止开始的匀加速直线运动其位移与运动时间的平方成正比，从而将注意力转移到验证物体下落位移与时间的关系上。
这个部分引导学生思考这样做有什么好处，以便体会伽利略将实验与数学结合在一起，既注重逻辑推理又依靠实验检验的科学方法。
困难二：计时困难。
伽利略探究落体运动的精彩之处主要体现在这一部分，如果让学生阅读课本回答问题就无法体现伽利略探究落体运动的思想精髓。在这里可以提出一些拓展性思考问题：
（1）伽利略设计的斜面实验用的是什么材質的球？为什么在斜面上铺光滑的羊皮纸？
（2）“冲淡重力”实验是怎么操作的？伽利略是怎么想到这个方法的？
（3）在斜面实验中需要测量相邻时间间隔时用称水重的方法是否可行？如果不行，在当时背景下还可以用什么方法？
早在伽利略研究落体运动之前，伽利略就对斜面实验感兴趣了，曾提出过下列问题：①为什么物体在陡的平面上运动得更快？②不同斜面，运动之比如何？并得到结论：“同一重物垂直下落比沿斜面下降具有更大的力，这要看斜面下降的长度与垂直下落的长度成什么样的比例”。既然力的大小与斜度成一定比例，落体运动的研究就可以用斜面来代替，按一定比例“冲淡”作用的力，“加长”运动的距离，这样可以比落体更有效地研究运动的规律。
这个环节力求让学生学会根据运动的性质设计实验，知道“冲淡重力”实验不是凭空想象而是科学家在前面研究问题的经验积累，这也为合理外推的思想提供了理论依据。引导学生在阅读过程中要有思辨意识。
三、 课堂总结
这个环节要求学生自己总结伽利略探究落体运动思路，即问题→猜想→数学推理→实验验证→合理外推→得出结论。一方面培养学生总结归纳能力；另一方面让学生能够体会伽利略创立运动学理论过程既有思辨又有实验，依靠思辨和实验相互印证和相互补充的方法艰难前行。
四、 结语
总之物理学史的教学一定要在尊重历史、顺应学生认知规律的基础上尽量挖掘其中的学科思想方法，让学生感受探究物理问题过程中的复杂性和曲折性。
参考文献：
[1]胡化凯.物理学史二十讲[M].北京：中国科学技术大学出版社，2009.
[2]郭奕玲，沈慧君.物理学史[M].北京：清华大学出版社，2004.
作者简介：
宋辅英，陕西省咸阳市，咸阳彩虹中学。
