一、引言
(一)研究背景
1.国际上科学教育对科学史教育的重视
科学史与科学教育的有机结合，己成为当今世界科学教育界的热点问题之一。科学史的创始人乔治·萨顿(George Sutton)认为，科学史是自然科学与人文学科之间的桥梁，它能够帮助学生获得自然科学的整体形象、人性的形象，从而全面的理解科学、理解科学与人文的关系。自从原美国哈佛大学校长科南特在50年代初大力倡导把科学史引入科学教育以来，科学史无论是在教育研究领域还是在教学实践领域，都日益引起人们广泛的重视。把物理学史引入物理教育己经成为国际上物理教育改革的趋势之一。
2.课程标准对物理学史的重视
义务教育物理课程以提高学生的科学素养为宗旨，从“知识与技能”“过程与方法”和“情感·态度·价值观”三方面提出了课程目标。
在义务教育物理课程标准(2011版)中指出:“此阶段的物理课程不仅应注重科学知识的传授和技能的训练，而且应注重对学生学习兴趣、探究能力、创新意识以及科学态度、科学精神等方面的培养。”同时也指出了物理学史的教育功能:“了解物理学及其相关技术发展的大致历程，知道物理学不仅含有物理知识，而且还含有科学研究的过程与方法、科学态度和科学精神。”
教育部2001年制订的《全日制义务教育物理课程标准(实验稿)》第一部分的“课程性质”第4条强调了对学生科学方法的培养:“通过科学想象与科学推理方法的结合，发展学生的想象力和分析概括能力，使学生养成良好的思维习惯，敢于质疑，敢于创新。”第5条强调了物理学发展史对培养学生正确科学观的重要性:“通过展示物理学发展的大体历程，让学生学习一些科学方法和科学家的探索精神，关心科技发展的动态，关注技术应用带来的社会进步和问题，树立正确的科学观。”尸由此可以看出，课程标准中越来越重视物理学史在物理教学中体现出来的教育功能。
我国物理学家钱三强曾经指出，现今的教师往往忽视物理学史的教育而过分重视知识和理论的逻辑体系。学生在这样的教学方法下容易对科学概念的产生和发展产生误会，无法了解科学的来龙去脉，久而久之便把科学当作一门死科学。因此，通过对物理学史的介绍，让学生明白科学道路的艰辛和曲折，从而形成正确的科学观，尤见物理学史的重要性。同时，物理学史中蕴藏着巨大的精神财富，非常值得我们去开垦和发掘。
 
(二)相关研究综述
1.国外研究综述
国际上关于物理学史与物理教学的结合兴起于科学史教育的发展。自19世纪初科学课程相继进入高等教育，科学史教育的问题就引起人们的关注。1851年时任英国科学促进会(BAAS)主席惠威尔曾呼吁:“我们要教给年轻人的，与其说是科学结论，不如说是科学方法，更不如说是科学史。”1895年德国科学家马赫(E. Mach)曾指出，没有任何科学教育可以不重视科学的历史与哲学。1920年，哈佛大学教授萨顿开始向各专业的学生开设科学史课程。1952年，美国哈佛大学的科学史教授霍尔顿编写了一本物理学教材《物理科学的概念和理论导论》，被誉为科学教育中的一块里程碑。与此同时美国很多高校中都单独开设《物理学史》的选修课程。20世纪50年代后期，科学史教育热潮开始向基础教育扩展。具有代表性的事件是:从1962年开始，在美国自然科学基金会的资助下，由霍尔顿和一些教育学家、中学教师及科学史学家参与了“哈佛物理教学改革计划”，并于1970年出版了一套具有人文取向的中学物理教材《哈佛物理教程》。以下是对国外科学史与科学课程结合的研究综述。
(1)科学课程中渗透科学史的教育功能研究
加里森和劳威尔认为，科学史是科学教学的必备要素，并且科学史能帮助学生更好地理解科学方法的本质。杜西尔提出认为科学史有利于学生理解科学知识的建构本质。马修斯(Matthews)则认为科学史可以激发学生的学习动机，可以使教材更具人性化，还可以促进学生对科学概念的理解，认识科学和科学方法的本质，了解科学知识的不定性和可变性。
(2)科学课程中渗透科学史的教材研究
西格尔以哈佛大学开发的物理课程说明了融入科学史的教科书对学生理解科学的本质具有的积极作用。杜素则强调了科学史是设计教科书不可缺少的成分，并强调教材中没有科学史则会简化科学理论的结果以及与其他理论之间的互动，将科学理论孤立于社会和文化之外，从而使学生误认为所有科学的研究过程都具有一致性，所有的科学知识都具有绝对的真理性，所有的科学知识都是一种线性累积的过程，而这些对培养学生正确的科学观是没有任何作用的。
  (3)科学课程中渗透科学史的教学模式研究
英国科学教育学者孟克和奥斯本(Monk & Osborne, 1997)提出了HPS教学模式(history, philosophy and sociology of science缩写为HPS)，这种模式要求把科学史、科学哲学和科学社会学的有关内容融人中小学科学课程，促进学生对科学本质的理解，培养他们的科学精神和创造力。
2.国内研究综述
    在我国把物理学史引入课堂教学的研究起步较晚，与国外研究相比还存在一定的差距。我国学者在物理学史教育功能、渗透物理学史的原则、渗透物理学史的教学模式、渗透物理学史的具体途径、教材中物理学史内容方面研究较多。
(1)物理学史教育功能的研究
    国内学者对物理学史教育功能的研究与开发很多，这些研究从不同角度论述了渗透物理学史在物理教学中所起的积极作用。笔者结合新课程改革的三维教学目标，将物理学史的教育功能综述如下:
    ①利用物理学史，加深学生对物理学知识的理解与掌握
在教学过程中渗透物理学史可以让学生了解物理学知识的源头，可以把发现的本质放在更真实的背景下，使学生真正认识科学知识的本质，从而加深对物理学史知识的理解和掌握。侯新杰根据认知发展论和科学发展论得出:“科学发展中有争议的概念、定律也正是学生最难接受、最易出错的地方，即教学的难点，历史上关键的突破和科学家伟大贡献的精髓也正是教学的重点。”因此他认为把物理学史引入物理课堂能够帮助学生澄清学习中的疑难问题。另外也有学者认为渗透物理学史还可以“使学生认识到物理学知识的相对性和动态性”、“消除学生对物理学知识的来源的神秘感，消除对已有知识的僵化的认识”。
    ②利用物理学史，培养科学的思维方法
    物理学的发展史，实际上也是科学方法的发展史。通过物理学史对物理概念和规律形成过程的再现，有助于学生了解科学家认识和发现物理定律和规律的基本方法，如理想实验法、观察和实验法、假设和猜想、类比和推理、综合归纳法等，不仅有助于让学生领会科学家的实际研究过程和研究方法，更有助于学生形成科学的思维方法。另外也有学者认为:物理学史在培养想象力和判断力、观察和分析问题的能力的训练上也有一定的作用。
    ③利用物理学史，有助于培养学生情感、态度与价值观
    这一功能最早就被国内教育界重视，尤其是物理学史有助于激发学生的兴趣和求知欲以及通过介绍我国古代物理学史的成就激发学生的爱国热情这两个方面。通过物理学史培养学生情感、态度与价值观的研究较多，研究方向大致可分为理论研究和实践研究。理论研究中大多学者从应然的角度肯定了物理学史在培养学生情感态度与价值观的教育功能，包括:激发学生的兴趣和求知欲;培养学生实事求是的科学态度和脚踏实地的学风;对学生进行科学本质观的培养;对学生进行爱国主义、国际主义和集体主义教育;对学生进行辩证唯物主义世界观的培养;对学生进行道德品质教育;物理学史的美育功能等等。实践研究中研究者通过实践对学生前、后测的调查对比验证了物理学史在培养学生情感、态度与价值观方面的显著作用。
(2)物理课程中渗透物理学史的原则
通过对文献的阅读，关于物理学史渗透的原则不同学者有不同的理解，其中最基本的原则大致包括:思想性原则、真实性原则、可接受性原则。思想性原则是指渗透物理学史不能只停留在故事的表象层面，而要尽可能地发掘史实背后的深刻思想及其教育价值。这一原则又被称为功能优先原则。这一原则是渗透物理学史的基础。真实性原则指教师要按照物理学发展的真实历史过程进行，不能扭曲历史。最先提出这一原则的是申先甲，他在《应用物理学史革新物理教育》一文中指出:“既不能把引用物理学史料看作是多余的，也不能歪曲历史，用‘坏历史’去给学生制造某种教师讲课时所需要的假象。”有学者也称之为实事求是原则。可接受性原则是指教师选择的物理学史内容必须符合学生的认知发展水平和情感发展水平，其难度和深度要以学生可以接受性为原则。另外有学者提出趣味性原则、灵活性原则、适时适度适当原则等不同的原则。
(3)渗透物理学史的教学模式的研究
    针对传统物理教学中对物理学史重视程度不够和教学效果低效的现象，有学者对渗透物理学史的教学模式进行了研究。目前国内对物理学史的教学模式的研究不是很多，主要有:赵顺法和翁钢志(2006)提出的以建构主义理论为基础和指导思想的“历史探究”教学模式;尸石雷先(2006)提出的四种物理学史的教学模式:重大事件回顾模式、相关史实展开模式、“串”式结构模式和学生自主探究模式。台日彦明和刘力(2009)提出了三种模式:科学讨论模式、多元化教学模式、HPS教学模式。其中HPS模式是国外先进的科学史教学模式之一，同样也适用于物理学史教学中。李霞(2010)通过在高中物理教学中引入HPS教学模式的实践研究表明:"HPS教学模式是行之有效的，不仅可以提高学生的学习兴趣，还可以提高学习成绩。
  (4)物理学史渗透的具体途径的研究
    关于渗透物理学史的具体途径，学者主要从课堂和课外两个角度挖掘渗透物理学史的具体途径的。通过对文献的阅读，课堂中渗透物理学史的途径大致主要包括:①利用教科书上写入的现成的历史资料;②利用物理学史料引入课题;③结合讲课时插入一些科学家的名言、警句和轶事;④放映物理学史幻灯片;⑤以历史发展为主线设计教学;⑥在教学小结中补充物理学史等。课外渗透物理学史的途径主要有:①让学生课外阅读物理学史;②利用课余时间开展物理学史专题讲座;③鼓励学生课后通过各种途径搜集史料。另外还有学者提出通过建立“物理学史实验室”来渗透物理学史。
(5)物理教材中物理学史内容的研究
    周国强(1994)通过对初高中物理教材中物理学史内容分类统计，提出以下建议:初中教材要增加一些巾国古代科技发明，多介绍几种思维方法，形式上要进行优化;高中教材中要增加科学研究方法的介绍，有些内容可以按照模拟发现教学的模式安排教材编写，形式上要进行优化。他对物理学史内容分类方法如下:①科学方法的介绍;②历史上重要实验、重要发现的简单历史过程，重要技术的简单历程，概念和规律产生的历史背景;③科学家的故事、生平;④学派假说间的争论;⑤中国古代的科技发明。之后学者对物理学史内容的分类研究基本都以周国强的分类为主。蔡志凌(2003)也通过这样的分类对中学物理教材中的物理学史内容进行分析，得出:“初中通过物理学史主要对学生进行情感领域的培训，高中主要是对学生进行认知领域目标和兼顾学生情感领域目标的培养。”
    陈小欧(2005)通过对中美中学科学课程中的科学史教育方面的比较，得出:我国科学学科的课程标准中，在数量上和质量上，科学史教育内容都与美国科学课程标准存在极大的差距。彭征、范佳午和谭晓(2010)通过对五种不同教材所呈现的物理学史内容和特色的比较后发现:不同的教材会选取不同的物理学史的内容。即使对于相同的物理学上内容，不同的教材也从不同的角度进行讨论。并且不同的呈现方式也会有不同的教学效果。由此可见，如何把物理学史更有效地编入教材还是很值得探讨的问题。
    综上所述，从对已有研究的梳理中可以看出，大多学者们在理论应然层面对渗透物理学史进行了研究，包括对物理学史的教育价值和渗透原则进行的探讨，对渗透物理教学的教学模式的研究等。而对如何在课堂中结合物理学史料渗透物理学史的物理课堂研究不够细致，对丰富的物理学史教育功能具体如何在课堂中一一发挥作用研究不足。本文希望从学生和教师两方面从现状调查的角度来观察和发现物理学史具体渗透过程中遇到的问题和课堂的真实现状，从而实现理论和实践的结合。
3.概念界定
(1)物理学史
    物理学史的本质是物理学发展的历史。不同的学者对物理学史都有自己不同的理解。申先甲认为，物理学史就是研究物理学辩证发展过程的规律的一门学科。郭奕玲和沈慧君在《物理学史(第二版)》的“前言”中对物理学史进行如下的描述:“物理学史研究人类对自然界各种物理现象的认识史，研究物理学发生和发展的基本规律，研究物理学概念和思维发展和变革的过程，研究物理学史怎样成为一门独立学科，怎样不断开拓新领域，怎样产生新的飞跃，它的各个分支怎样互相渗透，怎样综合又怎样分化的。”教育学者周禄祥也指出:“物理学史是人类探索和逐步认识物理世界的现象、特性、规律和本质的过程，包含了认识论和方法论的因素。”
(2)渗透物理学史
在这里不是要给渗透物理学史下一个明确的定义，而是要说明本文研究的侧重点。本文着重研究的是教师在初中物理教学中渗透物理学史，而不是教师对学生系统地讲授物理学史或者对物理学史史料进行实证性考察研究。之所以是渗透物理学史，是因为中学既没有足够的时间，也没有必要对中学生系统地讲授物理学史。教师在初中渗透物理学史的目的是使学生了解物理学家发现概念、规律、实验等研究过程、科学研究方法、培养学生科学态度与精神、使学生理解正确的科学本质等。将物理学史与渗透物理学史进行区分，有助于教师在实际教学中遵循渗透物理学史的原则，充分发挥物理学史的教育功能。
(三)研究的目的和意义
1.研究的目的
    本研究是在通过国际社会普遍重视科学史教育和我国新一轮课程改革的背景下，对初中物理教学中物理学史渗透情况所作的调查，旨在发现物理教学中物理学史渗透开展过程中的问题与不足，从而为初中物理课堂中渗透物理学史提供一些参考建议。笔者希望通过研究，试图达到以下目的:
    1.通过对当地所用教材中物理学史内容分析，找到教材中物理学史内容呈现的一些问题。
    2.通过对师生的问卷调查，真实反映目前该地区初中物理教学中渗透物理学史的情况，找到影响教师渗透物理学史的原因。
    3.根据调查结果提出一些加强渗透物理学史的建议，以便为初中物理教学提供参考。
2.研究的意义
    初中阶段是中学教育的开始，也是学生科学素养培养的关键期。整个中学教育中一项非常重要的任务是培养学生对科学的兴趣。常言“兴趣是最好的老师”，因此，老师若能及时创造一个生动有趣的学习环境，将物理学史适时地渗透到初中物理教学中去，让学生自觉主动地参与到物理概念、规律的发现过程中，体会到发现及解决问题的乐趣，就可以使学生在轻松的环境中理解掌握物理概念和规律。物理学史的教育功能绝不止于培养学生学习兴趣。物理学史在培养学生正确的科学观、科学态度与科学精神、理解物理知识与技能、体会科学研究过程和方法、树立学生科学人文精神和正确的情感态度价值观等方面都有着积极的作用。
    本研究是关于初中物理教学中渗透物理学史的现状调查研究，其意义如下:
    1.通过对国内外物理学史教育功能、渗透物理学史的原则、教学模式的文献综述，以及对渗透物理学史的理论基础的总结，加强教师对物理学史教育功能的正确认识，提高教师对渗透物理学史的重视，并且为物理教师在物理课堂中渗透物理学史提供一定的实践指导意义。
    2.通过对该地区初中物理教学中渗透物理学史的现状调查，获得了真实的调查数据，从中可以反映出在新课改时期初中物理教学中物理学史渗透过程中存在的问题，进而为教师如何改进教学提供了新的方向。
    3.针对初中物理教学中渗透物理学史过程中存在的问题，从学校、教师、教材编写者三个层面提出了相应的建议，从而可以指导教师针对不同的情况对症下药，更好地实现渗透物理学史的教育目的，从而实现新课程改革的三维教学目标，提高学生的科学素养。