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摘要：本文介绍了一种顺应素质教育要求、顺应学生的兴趣爱好和认知能力、顺应当前的评价体系，在初中物理习题中合理创设科技史的情境，让学生在做题过程中接受科技史教育的认识和在初中教学中的尝试性做法，并给出了部分相关实例。
关键词：科技史教育；物理习题；情境
中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148(2010)12(S)-0059-3
科技史教育是物理教学的一个重要分支，也是素质教育的要求。它可以培养学生对科学的情感、对科学家的崇敬和对科学事业的不懈追求精神。同时，从中可了解物理学在科技发展过程中的作用、地位和演变历程，受到科学方法的教育，更好地实现学科间、和技术间的联系。但在处于从应试教育向素质教育转型期的当前，家长和教师出于对学生的前途着想，眼光还主要聚焦于使学生考出好成绩上。因此，大量做题仍是学生学习物理的主要手段，也是当前物理教学必不可少的方式，无暇顾及科技史教育。而作为一名普通的物理教师，是无力改变这一现状的。
要在物理教学中对学生进行科技史教育，则要在教学环节中创设相应的情境。而在物理教学中创设情境的途径是多元的，习题也是其中的一个重要方面。若我们因势利导，在学生每天都大量接触的物理习题中创设科技史教育的情境，使学生在做题的过程中，受到科技史教育的熏陶，既能加深对所探究的知识点的理解和掌握，也能知道所涉及知识点的历史渊源和作用，在潜移默化中受到科技史的教育和启迪。为此，我在很多物理同行创设的简易、零散的相关习题的基础上，首先尝试在初中物理教学中编写了很多较为系统、完整地介绍科技史实方面的习题。下面给出几例：
例1 1752年6月的一天，美国科学家富兰克林在雷雨即将到来时将一只风筝放上了天。当风筝进入带电的雨云后，风筝上的纤维就竖了起来，这是因为______的缘故；系风筝的麻线被雨打湿后，就将电荷传至了地面上，原本为绝缘体的麻线这时就变成了______；若雷击时麻线两端的电压达到了300kV，麻线的电阻为5kΩ，则在这一瞬间麻线中的电流强度可达______A。富兰克林的实验证实了雷电和摩擦产生的电是一回事。
例2 1820年4月，奥斯特在一次讲座上进行演示时，发现当一根金属丝与电池相连时，旁边的小磁针摆动了一下。这一不显眼的现象没有引起听众的注意，而奥斯特却对此非常重视。他连续三个月进行深入的研究，在同年7月21日宣布了实验结果。这一实验是著名的______实验，这一实验表明；通电导体跟磁体一样，周围也存在着______，它的方向与______方向有关。
例3
法拉第是一个伟大的实验物理学家，他以深刻的洞察力提出：既然电能生磁，那么，磁能不能生电呢?为此，他经过十年的不懈努力，终于在1831年发现了——现象，实现了“磁生电”的愿望。从此，人类实现了机械能向电能的大规模转化。
这些习题尊重史实，融科技史与物理概念于一体，与问题的关联较为自然、合理，收效较好。笔者经过实践探索后认为，若能将在这种情境更具故事性，使对一个科技史实的描述更加完整，则效果应该更好。在这种想法的驱使下，笔者原创了很多体现这一思路的以阅读理解形式为载体的习题，并将它们用于复习和试卷中。如关于发现大气压的历史的习题有：
例4 探测大气压的历史
托里拆利经长时间的对用一端封闭的长玻璃管制成的气压计观察发现，每天水银柱的高度略有不同，甚至一天中的不同时刻亦是如此。德国科学家格里克用自制的很长的注水“托里拆利管”发现在不同的天气条件下，水面高度也不相同，并由此成功地预报过风暴。
问题1：上述托里拆利和格里克对液面观察的发现，下列解释中正确的是( )
A 这是地球的自转速度变化引起的
B 温度变化引起水银或水柱长度的变化
C 不同的时间或气候条件下的大气压不同
D 因装水银或水的玻璃管没放稳引起的
法国科学家帕斯卡对液体有过潜心的研究，他在对大气压强的研究方面也是卓有成效的。对由通信传来的托里拆利的实验结果，使他产生了浓厚的兴趣。但在当时，“自然厌恶真空”之说根深蒂固，很多人认为托里拆利得到的结果要么是个错误，要么只是一个特例——是自然对水银情有独钟。为了验证托里拆利的结论，在他25岁那年，帕斯卡在一根专门拉制成的14m长的玻璃管内装入葡萄酒，重做托里拆利的实验，他也由此得到了一段真空，从而进一步证明了自然界中真空和大气的存在。
问题2；若设帕斯卡实验所用的葡萄酒的密度是1.05×10kg/m3，试问这段真空有多长?
帕斯卡还想到，若大气压真的如所说那样存在，则其值应随着高度向增加而减小。于是，多病不堪爬山的他(他39岁便因病而英年早逝)便让其内兄沿多姆山路上行约1600m后重做托里拆利实验。为了避免差错，他让内兄用两套同样的仪器各重复做了5次相同的实验。果然发现管中水银柱比山脚处下降了76mm。这就进一步验证了大气压存在的正确性。
问题3：帕斯卡内兄做实验处的大气压和山脚下的大气压相比( )
A 是山脚下的十分之一
B 减小了1.01×10Pa
c 增加了十分之一
D 大气压强保持不变
格里克在1654年任马德堡市市长期间，用著名的马德堡半球实验向世人证明了大气压强的存在。其实，在此之前，他就潜心钻研并做过很多次实验。他曾用薄铜皮做成一个大球壳，再用自制的活塞式抽气机往外抽气。随着抽气的进行，抽动抽气机活塞的力也要越来越大，最后不得不用几个人来拉，才能抽动。终于随着“嘭”的一声巨响，铜球壳瘪了。是大气压将它压瘪的!
问题4：在从铜球壳内向外抽气的过程中，为什么越往后，抽动抽气机越费力?
问题5：若设铜球壳的表面积是1.25m2，则作用在球壳表面上的大气压力有多大?
据考证，格里克当年当众向马德堡市民演示的著名的马德堡半球实验中，所用的一对半球的直径为42cm。若设演示时，经过抽气的马德堡半球内仍有0.1标准大气压，而要拉开它用了16匹马。
问题6：试求每匹马的平均拉力是多大?
本题充分利用了学生的好奇心，在解决了一个问题后才能接着往下读“故事”。使学生在阅读故事的过程中，既了解了大气压发现史，又系统地学习了相关的物理知识和解决物理问题的方法。这种题在“大气压”一节时作为复习题或测试题效果尤佳。
针对很多学生喜爱航空器、兵器的特点，笔者又“投其所好”，编制了一些相关的发明史习题。如2003年纪念“航空百年”时，为中考试卷编制的考题：
例5 飞机的发明
今年，是飞机发明100周年。1903年12月14日，美国俄亥俄州开自行车修理铺的莱特兄弟用自制的“飞行者1号”飞机首次实现了动力飞行：飞行时间12s，飞行距离36.6m。这次飞行虽然短 暂，但从此之后，人类步入了航空时代。
问题1：莱特兄弟的第一次成功飞行的平均速度约为______m/s。
当时，人们对莱特兄弟成功地制成飞机的消息普遍持怀疑的态度。有的专家竟然断言说“不可能造出比空气重的飞行器。”
问题2：他们所说的“比空气重”的意思为
A 比地球上空气的总量都重
B 平均密度比空气的大
C 平均密度比空气小
D 比任意体积的空气都重
为了打消人们的疑虑，莱特兄弟到世界各地做巡回表演。1908年8月8目，他们在法国巴黎进行了一次轰动世界的飞行表演。当时，因为发动机的功率不够大，为了减小起飞距离，他们把飞机安在一台轨道车上，在远处搭起一个高架子，上面吊着一个重物，而吊重物的绳子通过滑轮拉着飞机。
问题3：重物下落时，它的势能( )
A 增大了重物和飞机的动能
B 只增大了飞机的动能
C 只增大了重物的动能
D 又转化成了飞机的势能
经过人类一个世纪的努力，飞机得到了飞速的发展。它除了在军事、科研等方面大显身手外，更成了人类须臾不可缺少的交通工具。
问题4：我国自行研制的“飞豹”战斗轰炸机，是我国航空工业的骄傲。它安装的航空喷气发动机推力十分强劲。它在起飞时的推力远比飞机受到的阻力大，其目的是( )
A 使飞机保持匀速运动
B 使飞行更稳定
C 使飞机速度加快
D 使飞行的方向不变
本题以激发学生自主学习的兴趣为目的，信息量较大，综合性强，史实完整，在考查学生多个物理知识点的同时，使学生对世界航空史的发端有一个初步的了解，也为他们进一步了解航空史、立志祖国的航空事业起到了“引子”的作用。这类题目已远远超出了一般填空题或选择题的科技史教育功能。
多年来，笔者利用学生喜闻乐见的科技史实，考虑到初中生的认知能力和教学要求，原创了很多集知识性、趣味性、综合性于一体的物理习题，内容涉及科学家逸事、趣闻的发明史，探索行星运动、发现新天体的天文史，以国庆阅兵为题材的兵器发展史，以“神舟”飞船、探月、深空探索为主线的人类航天史，以及现代科技的发展渊源等诸多方面，广泛使用于学校教学和中考试卷中，受到了广大师生的好评。很多题被收入专著或被刊物发表，有的题在教育部进行的中考试题评价中，作为优秀题范例受到多次褒奖，给予了高度评价。
利用物理习题进行科技史教育，可以节省专门进行“渗透”、“开拓”学习的时间，使教学效率大大提高。另外，可以克服学生对物理学习的畏惧感，化厌烦为热衷，化被动学习为主动探究，使学生学习物理学的兴趣大大提高。笔者通过跟踪调查发现，使用过这种习题(或考题)的学生，毕业很久后仍普遍反映对这种情境的印象深刻，对感兴趣的内容至今仍能如数家珍、兴趣盎然，当然对所学的知识点的掌握上也是难以磨灭了。
当然，用这种方式对学生进行科技史教育是肤浅的，充其量只能起到教学“渗透”的作用。但笔者想，通过这种方式的学习，可对学生更进一步的学习物理(甚至历史)打好基础，对学生更深层次地探讨科技史起到铺垫的作用，甚至对学生的一生产生深刻的影响。
例题参考答案：
(1)风筝所带的两种电荷相互排斥，导体，60；
(2)奥斯特，磁场，电流；
(3)电磁感应；
(4)D；
(5)c，4.2m，B，越往后则球壳内空气越稀薄，压强越小，而外界大气强不变。又由于它们的方向相反，故它们作用在抽气机活塞上的力的合力也越来越大，且合力的方向指向球壳内，所以抽动越来越费力。1.27×10N，约1 573N；
(6)3.05，B，A，C。
参考文献：
[1]杨光和，谈物理学史在中学物理教学中的作用[J]，物理教学探讨，2010，04：10
[2]殷建楼，物理学史与物理教学情境的创设[J]，物理教学探讨，2010，04：15
关键词：科技史教育；物理习题；情境
中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148(2010)12(S)-0059-3
科技史教育是物理教学的一个重要分支，也是素质教育的要求。它可以培养学生对科学的情感、对科学家的崇敬和对科学事业的不懈追求精神。同时，从中可了解物理学在科技发展过程中的作用、地位和演变历程，受到科学方法的教育，更好地实现学科间、和技术间的联系。但在处于从应试教育向素质教育转型期的当前，家长和教师出于对学生的前途着想，眼光还主要聚焦于使学生考出好成绩上。因此，大量做题仍是学生学习物理的主要手段，也是当前物理教学必不可少的方式，无暇顾及科技史教育。而作为一名普通的物理教师，是无力改变这一现状的。
要在物理教学中对学生进行科技史教育，则要在教学环节中创设相应的情境。而在物理教学中创设情境的途径是多元的，习题也是其中的一个重要方面。若我们因势利导，在学生每天都大量接触的物理习题中创设科技史教育的情境，使学生在做题的过程中，受到科技史教育的熏陶，既能加深对所探究的知识点的理解和掌握，也能知道所涉及知识点的历史渊源和作用，在潜移默化中受到科技史的教育和启迪。为此，我在很多物理同行创设的简易、零散的相关习题的基础上，首先尝试在初中物理教学中编写了很多较为系统、完整地介绍科技史实方面的习题。下面给出几例：
例1 1752年6月的一天，美国科学家富兰克林在雷雨即将到来时将一只风筝放上了天。当风筝进入带电的雨云后，风筝上的纤维就竖了起来，这是因为______的缘故；系风筝的麻线被雨打湿后，就将电荷传至了地面上，原本为绝缘体的麻线这时就变成了______；若雷击时麻线两端的电压达到了300kV，麻线的电阻为5kΩ，则在这一瞬间麻线中的电流强度可达______A。富兰克林的实验证实了雷电和摩擦产生的电是一回事。
例2 1820年4月，奥斯特在一次讲座上进行演示时，发现当一根金属丝与电池相连时，旁边的小磁针摆动了一下。这一不显眼的现象没有引起听众的注意，而奥斯特却对此非常重视。他连续三个月进行深入的研究，在同年7月21日宣布了实验结果。这一实验是著名的______实验，这一实验表明；通电导体跟磁体一样，周围也存在着______，它的方向与______方向有关。
例3
法拉第是一个伟大的实验物理学家，他以深刻的洞察力提出：既然电能生磁，那么，磁能不能生电呢?为此，他经过十年的不懈努力，终于在1831年发现了——现象，实现了“磁生电”的愿望。从此，人类实现了机械能向电能的大规模转化。
这些习题尊重史实，融科技史与物理概念于一体，与问题的关联较为自然、合理，收效较好。笔者经过实践探索后认为，若能将在这种情境更具故事性，使对一个科技史实的描述更加完整，则效果应该更好。在这种想法的驱使下，笔者原创了很多体现这一思路的以阅读理解形式为载体的习题，并将它们用于复习和试卷中。如关于发现大气压的历史的习题有：
例4 探测大气压的历史
托里拆利经长时间的对用一端封闭的长玻璃管制成的气压计观察发现，每天水银柱的高度略有不同，甚至一天中的不同时刻亦是如此。德国科学家格里克用自制的很长的注水“托里拆利管”发现在不同的天气条件下，水面高度也不相同，并由此成功地预报过风暴。
问题1：上述托里拆利和格里克对液面观察的发现，下列解释中正确的是( )
A 这是地球的自转速度变化引起的
B 温度变化引起水银或水柱长度的变化
C 不同的时间或气候条件下的大气压不同
D 因装水银或水的玻璃管没放稳引起的
法国科学家帕斯卡对液体有过潜心的研究，他在对大气压强的研究方面也是卓有成效的。对由通信传来的托里拆利的实验结果，使他产生了浓厚的兴趣。但在当时，“自然厌恶真空”之说根深蒂固，很多人认为托里拆利得到的结果要么是个错误，要么只是一个特例——是自然对水银情有独钟。为了验证托里拆利的结论，在他25岁那年，帕斯卡在一根专门拉制成的14m长的玻璃管内装入葡萄酒，重做托里拆利的实验，他也由此得到了一段真空，从而进一步证明了自然界中真空和大气的存在。
问题2；若设帕斯卡实验所用的葡萄酒的密度是1.05×10kg/m3，试问这段真空有多长?
帕斯卡还想到，若大气压真的如所说那样存在，则其值应随着高度向增加而减小。于是，多病不堪爬山的他(他39岁便因病而英年早逝)便让其内兄沿多姆山路上行约1600m后重做托里拆利实验。为了避免差错，他让内兄用两套同样的仪器各重复做了5次相同的实验。果然发现管中水银柱比山脚处下降了76mm。这就进一步验证了大气压存在的正确性。
问题3：帕斯卡内兄做实验处的大气压和山脚下的大气压相比( )
A 是山脚下的十分之一
B 减小了1.01×10Pa
c 增加了十分之一
D 大气压强保持不变
格里克在1654年任马德堡市市长期间，用著名的马德堡半球实验向世人证明了大气压强的存在。其实，在此之前，他就潜心钻研并做过很多次实验。他曾用薄铜皮做成一个大球壳，再用自制的活塞式抽气机往外抽气。随着抽气的进行，抽动抽气机活塞的力也要越来越大，最后不得不用几个人来拉，才能抽动。终于随着“嘭”的一声巨响，铜球壳瘪了。是大气压将它压瘪的!
问题4：在从铜球壳内向外抽气的过程中，为什么越往后，抽动抽气机越费力?
问题5：若设铜球壳的表面积是1.25m2，则作用在球壳表面上的大气压力有多大?
据考证，格里克当年当众向马德堡市民演示的著名的马德堡半球实验中，所用的一对半球的直径为42cm。若设演示时，经过抽气的马德堡半球内仍有0.1标准大气压，而要拉开它用了16匹马。
问题6：试求每匹马的平均拉力是多大?
本题充分利用了学生的好奇心，在解决了一个问题后才能接着往下读“故事”。使学生在阅读故事的过程中，既了解了大气压发现史，又系统地学习了相关的物理知识和解决物理问题的方法。这种题在“大气压”一节时作为复习题或测试题效果尤佳。
针对很多学生喜爱航空器、兵器的特点，笔者又“投其所好”，编制了一些相关的发明史习题。如2003年纪念“航空百年”时，为中考试卷编制的考题：
例5 飞机的发明
今年，是飞机发明100周年。1903年12月14日，美国俄亥俄州开自行车修理铺的莱特兄弟用自制的“飞行者1号”飞机首次实现了动力飞行：飞行时间12s，飞行距离36.6m。这次飞行虽然短 暂，但从此之后，人类步入了航空时代。
问题1：莱特兄弟的第一次成功飞行的平均速度约为______m/s。
当时，人们对莱特兄弟成功地制成飞机的消息普遍持怀疑的态度。有的专家竟然断言说“不可能造出比空气重的飞行器。”
问题2：他们所说的“比空气重”的意思为
A 比地球上空气的总量都重
B 平均密度比空气的大
C 平均密度比空气小
D 比任意体积的空气都重
为了打消人们的疑虑，莱特兄弟到世界各地做巡回表演。1908年8月8目，他们在法国巴黎进行了一次轰动世界的飞行表演。当时，因为发动机的功率不够大，为了减小起飞距离，他们把飞机安在一台轨道车上，在远处搭起一个高架子，上面吊着一个重物，而吊重物的绳子通过滑轮拉着飞机。
问题3：重物下落时，它的势能( )
A 增大了重物和飞机的动能
B 只增大了飞机的动能
C 只增大了重物的动能
D 又转化成了飞机的势能
经过人类一个世纪的努力，飞机得到了飞速的发展。它除了在军事、科研等方面大显身手外，更成了人类须臾不可缺少的交通工具。
问题4：我国自行研制的“飞豹”战斗轰炸机，是我国航空工业的骄傲。它安装的航空喷气发动机推力十分强劲。它在起飞时的推力远比飞机受到的阻力大，其目的是( )
A 使飞机保持匀速运动
B 使飞行更稳定
C 使飞机速度加快
D 使飞行的方向不变
本题以激发学生自主学习的兴趣为目的，信息量较大，综合性强，史实完整，在考查学生多个物理知识点的同时，使学生对世界航空史的发端有一个初步的了解，也为他们进一步了解航空史、立志祖国的航空事业起到了“引子”的作用。这类题目已远远超出了一般填空题或选择题的科技史教育功能。
多年来，笔者利用学生喜闻乐见的科技史实，考虑到初中生的认知能力和教学要求，原创了很多集知识性、趣味性、综合性于一体的物理习题，内容涉及科学家逸事、趣闻的发明史，探索行星运动、发现新天体的天文史，以国庆阅兵为题材的兵器发展史，以“神舟”飞船、探月、深空探索为主线的人类航天史，以及现代科技的发展渊源等诸多方面，广泛使用于学校教学和中考试卷中，受到了广大师生的好评。很多题被收入专著或被刊物发表，有的题在教育部进行的中考试题评价中，作为优秀题范例受到多次褒奖，给予了高度评价。
利用物理习题进行科技史教育，可以节省专门进行“渗透”、“开拓”学习的时间，使教学效率大大提高。另外，可以克服学生对物理学习的畏惧感，化厌烦为热衷，化被动学习为主动探究，使学生学习物理学的兴趣大大提高。笔者通过跟踪调查发现，使用过这种习题(或考题)的学生，毕业很久后仍普遍反映对这种情境的印象深刻，对感兴趣的内容至今仍能如数家珍、兴趣盎然，当然对所学的知识点的掌握上也是难以磨灭了。
当然，用这种方式对学生进行科技史教育是肤浅的，充其量只能起到教学“渗透”的作用。但笔者想，通过这种方式的学习，可对学生更进一步的学习物理(甚至历史)打好基础，对学生更深层次地探讨科技史起到铺垫的作用，甚至对学生的一生产生深刻的影响。
例题参考答案：
(1)风筝所带的两种电荷相互排斥，导体，60；
(2)奥斯特，磁场，电流；
(3)电磁感应；
(4)D；
(5)c，4.2m，B，越往后则球壳内空气越稀薄，压强越小，而外界大气强不变。又由于它们的方向相反，故它们作用在抽气机活塞上的力的合力也越来越大，且合力的方向指向球壳内，所以抽动越来越费力。1.27×10N，约1 573N；
(6)3.05，B，A，C。
参考文献：
[1]杨光和，谈物理学史在中学物理教学中的作用[J]，物理教学探讨，2010，04：10
[2]殷建楼，物理学史与物理教学情境的创设[J]，物理教学探讨，2010，04：15