中华传统文化元素融入中学物理教学探索——以“光学”专题教学为例

王 雪 杨 瑛 邵明辉 李文卓

(1. 济南大学，山东 济南 250022；

2. 济南市市中区教育教学研究中心,山东 济南 250001)

2022年4月，教育部颁布了《义务教育物理课程标准(2022年版)》(以下简称“新课标”)，[1]通过仔细研读，我们不难发现，与2011年版相比，新课标在修订原则、课程理念、内容要求、课程实施等方面都强调了中华优秀文化的重要性，并且还提出了与中华传统文化相关的情境素材建议、教学策略、内容要求、活动建议等.

其实早在2016年的《中国学生发展核心素养》[2]中就提到了“人文底蕴，科学精神”的核心素养，它是学生所需的必备品格和关键能力，这也对教师提出了对传统文化继承与发展的要求：教师应该做到在培养学生人文底蕴的同时，发展学生的科学精神，使学生建立学科间的联系、融会贯通人文与科学，从而得以全面发展.新课标中也强调了教师应注重对学生物理核心素养的培养.学科核心素养是学科育人价值的集中体现，注重对学生学科核心素养的培养，可以使学生通过学科学习逐步形成正确价值观、必备品格和关键能力.物理学科核心素养包括“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”4个方面，然而，在巨大升学压力下，应试教育之风盛行，教师大多注重知识的灌输与重复，对与物理相关的中华传统文化元素资源挖掘不充分，也很难将这些资源运用于实际教学中.因而我们发现传统文化与物理学科的融合形式较为单一，多为解释现象、应用举例等形式，流于表面，忽略了物理学科的德育作用.从学科素养的培养角度来看，传统文化元素的教育教学功能发挥有限，学生难以得到全面发展.为改变这一现状，可以加强在初中物理教学中对中国传统文化的渗透，将德育与知识学习相联系，从而在培养学生物理学科核心素养的基础上，达到“立德树人”的教育目标.

她有点诧异天还没黑，仿佛在里面不知待了多少时候。人行道上熙来攘往，马路上一辆辆三轮驰过，就是没有空车。车如流水，与路上行人都跟她隔着层玻璃，就像橱窗里展览皮大衣与蝙蝠袖烂银衣裙的木美人一样可望而不可及，也跟他们一样闲适自如，只有她一个人心慌意乱关在外面。

本文将首先明确中华传统文化元素与初中物理学科相关内容的内涵与外延，以此为基础，结合项目式学习等教育教学方式进行光学专题的融合分析，在教学资源、教学设计、教学实施等方面形成几个具体的案例，聚焦学习过程中学生学科素养的形成轨迹.

广东省对实行最严格水资源管理制度“三条红线”控制目标的设定，充分考虑广东服务业发达、第三产业用水比重大、城镇化程度高等省情，提出了2011—2015年广东省水资源管理控制指标共分为3大项9个指标，比国家考核适当增加了工业和生活用水量、万元GDP用水量、城镇供水水源地水质达标率等5个考核指标，在工作任务上力求做到“跳起来、摸得着”。

所以在将古诗词融入物理课堂时，应该更加注重使用图像、视频辅助文字进行表述，帮助学生更好地理解古诗词中的情境，从而更好地契合新知识的学习，增添学生对物理情境的熟悉感.同时，根据素材或资源确定培养学科核心素养的目标，设计学生的自主探究学习活动，能激发学生的学习兴趣，文理交融，在物理知识学习的同时也提升了学生的文化素养，使得课堂内容更加丰富多彩，富有底蕴.

古诗词是中华传统文化中绚丽的瑰宝之一，在古诗词清新隽永的诗句里，同样也蕴含了丰富的物理知识，这些诗句通常生动形象，趣味横生，可以很好地将学生带入到学习情境中.同时，从学业评价角度来看，考试题的题干与选项中也出现了古诗词的身影，要想帮助学生正确解答这类题目，也需要教师将古诗词融入物理教学，这也充分体现了将古诗词融入物理教学的重要性.

表1 中华传统文化元素中与光学有关的教学资源

续表

1.1 古诗词引入激发兴趣——以“光的折射”教学为例

光学在中学物理中的地位较为重要，且许多概念和规律具有抽象性，不易理解，因此本文以光学专题为例，通过查阅文献资料，总结出了如下较为常见的中华传统文化元素，分析其中蕴含的物理知识，并给出一些融入方法的建议，可以作为中华传统文化元素在光学类知识中融入的参考，帮助学生更好地学习这一专题，如表1所示.

㊴Mitchell Timothy，“Society，Economy，and the State Effect”，in George Steinmetz(ed．)State/Culture:State－ Formation after the Culture Turn，Corner University Press，1999，pp．76 ～97．

中国古代劳动人民具有非凡的智慧，并且不断利用自己的智慧进行创造，发明了很多实用的器具，这些器具大多都蕴含着丰富的科学知识，但是很少被人充分挖掘，使得学生对我国科技发展史的了解不够充分，物理学科是自然科学基础学科的重要组成之一，所以，在物理课上充分挖掘古代科技发明中的物理知识显得尤为重要.

本节以“光的折射”教学为例，对古诗词融入中学物理教学实录如下.

教学导入，创设情境：同学们有没有学过杜甫的古诗《使至塞上》？其中有一句“大漠孤烟直，长河落日圆”描述了沙漠的壮阔景色，大家还记得吗？但是在这一句诗中，诗人欺骗了我们，你们知道为什么吗？

只有管理层理解了内部控制的重要意义，才能为单位各部门和全体员工做好表率作用，认真对待行政事业单位的内部控制建设工作，加大建设的投入并且严格遵守内部控制管理制度中的各项规章，逐渐将内部控制意识从管理层渗透到单位员工层面。为了使内部控制的意识深入到员工内部，行政事业单位需要定期举办相关的团建活动和知识讲座，通过培训来强化内部控制在行政事业单位工作中的重要性，并向员工严格明确内部控制制度的权威性。行政事业单位应该通过管理层指导各部门、各部门监督员工落实的方式不断完善内部控制体系，同时强化全体员工的工作思维模式。

教师提示：太阳光通过大气层时，是否沿直线传播？

学生回答：不是，光在均匀物质中沿直线传播，而大气层内空气的密度是不均匀的.

（4）壁水蕴德星君，司圖書，驚墊日紏稠梗治。（《太上說玄天大聖真武本傳神呪妙經註》卷一，《中华道藏》30/533）

探究实验：所以在这里，诗人看到的落日不是真正的落日，而是它的像，是太阳发出的光经过不均匀的大气时所成的像，至于落日的像是怎么产生的，我们现在就来一起探究一下.同样的，当光从一种介质进入另一种介质时，也会产生类似的现象.我们再来读一下这一句诗“潭清疑水浅，荷动知鱼散”，大家眼前有没有浮现出河边垂钓时，河水清澈，荷花荷叶满池绽放的画面呢？大家思考一下，潭水真的变浅了吗？现在我们就可以利用身边的器材模拟“潭清疑水浅”的形成过程，我们用红光模拟阳光，用装满水的水槽模拟河水，请同学们观察光路的情况.

学生思考，作出回答：得出能够看到“四邻”的原因是光的反射.

图1 光的折射光路图

教师提问：光路发生了什么变化？

设计意图：通过查阅文献资料，我们可以发现古代科技发明中蕴含的物理知识与科学探究实验得到的结果是不谋而合的，如果只是把古代科技发明作为兴趣点引入新课，不加以完整的分析，难免出现学生对其认知模糊不清、走马观花的情况，所以在本例中，引领学生重走古人科技发明之路，通过项目式学习的形式，在探究任务的驱动下，学生将古代科技发明内化到科学探究过程中，产生浓厚的探究兴趣，让发明创造的情境感贯穿整个实验过程，这对学生进行科学探究的吸引力是不言而喻的.

教师讲述：光路发生偏折的这种现象我们在物理学中把它称为光的折射，具体来说，我们把光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向会发生变化的现象叫做光的折射.“潭清疑水浅”现象出现的原因就是出现了光的折射现象，至于到底为何发生光的折射后，人就会觉得水变浅了，我们接着通过实验来探究一下.现在学生们把道具鱼放入潭水中，用小叉子模仿实际的叉鱼过程，请大家按照自己看到的鱼的位置“叉鱼”吧.

学生活动：小组合作，动手“叉鱼”.

2.1 光动力治疗(PDT) 经静脉注射光敏剂后以激光对气道内肿瘤组织进行局部照射，激发光敏剂产生高活性单态氧，单态氧在肿瘤细胞膜、细胞浆及细胞器中产生过氧化氢反应，从而导致肿瘤细胞损伤和死亡，已广泛应用于早期肺癌的治疗。我科采用PDT治疗40例肺癌患者，3个月后36例患者肿瘤明显缩小，4例患者肿瘤无明显变化，近期有效率90%。PDT最大的优点在于可对肿瘤组织进行选择性破坏、创伤轻、痛苦小且不伤外表，不良反应小，反复使用也不会产生耐药性。主要不良反应是皮肤光过敏反应，术后护理应指导患者及家属严格按要求做好避光的各项措施，可避免发生。

教师提示：如果这样叉不到鱼的话，在你看到的位置的下方或者上方再试一次.

教师讲述：通过刚才的实验，我们可以发现鱼的实际位置要比看到的鱼的像要往下一点，也就是说我们看到的潭水的底部要比实际的浅，这就能够很好地解释为什么会出现“潭清疑水浅”的现象，以及生活中渔民为什么要往看到的鱼的位置下方“叉鱼”了.

湖北农村饮水安全长效机制建设的实践和思考…………………………………………… 陈楚珍，廖霞林(19.51)

回扣问题，引导释疑：同样的，我们再回到“大漠孤烟直，长河落日圆”这句诗中，由于大气层是不均匀的，因此阳光也相当于从一种介质射向另一种介质，所以正是因为发生了光的折射，使得我们看到的太阳的像要比它的实际位置要高，如图2所示.

图2 太阳落山时太阳的实际位置与视位置

设计意图：由学生曾经学过的诗句入手，从学生的原有认知出发，古诗词是以文字来描述情境的，如果单纯地叙述文字，会欠缺一些生动性与形象性，也不易充分发挥此类素材的育人功能.本案例从诗句中挖掘问题，创设情境，设计了递进式的学习任务，能引导并培养学生主动观察、积极思考的科学习惯，激发学生的兴趣与求知欲；
还原诗句中的情境，进行小组合作和探究实验，让光的折射定义、规律等物理知识的建构过程生动自然，实现了物理“从生活中来，到生活中去”的学科理念；
整个教学过程依托自然之美，在学科教育的同时让学生感悟体验科学与艺术的融合，也实施了美育教育.

经历了千年历史的积淀，我国形成了优秀的传统文化，并且通过科技发明、古建筑设计及营造、工农业生产技术、古诗词、成语、民俗文化等丰富多彩的载体呈现出来.新课标中也提出了近20处中华传统文化在课程内容中的渗透建议，例如在学习测量长度与时间时引入中国古代测量时间与长度的工具；
以中国古代四大发明作为情境素材等，并特别提出了在中学物理教学中融入中华传统文化可以凸显我国科技成就，增强文化自信.所以，如果在中学物理教学中融入更多的中华传统文化，对中华传统文化资源进行开发挖掘，并作为情境素材运用到实际课堂教学过程中，就可以带领学生由文化情境引入新知识的学习中，从而能够帮助学生快速实现具体形象事物到抽象概念的跨越，建构概念，并能灵活运用.

1.2 将古代科技发明引入项目式学习——以“光的反射”教学为例

本文以浙江省瑞安市安阳街道西岙村安置留地及旧村置换地施工项目为例进行分析。该工程自2011年6月开始规划设计，至2016年12月已完成竣工预验收。具体的施工管理及施工工程概况如表1所示。

教学导入，提出问题：大家听说过潜望镜吗？现在潜望镜在军事上常有应用，一般应用于潜艇上，在舱内的人可以通过潜望镜观察到外面的情景，但大家可不要认为潜望镜是近年来才被人发明出来的，其实早在千年前我国的著作《淮南万毕术》中就有了相关记载：“高悬大镜，坐见四邻.”这是潜望镜的雏形，如图3所示，根据这一发明，请思考以下问题：人是如何通过潜望镜看到周围的物体的？

图3 《天工开物》中记载的“潜望镜”

学生活动：观察红光射入水中的光路变化情况，如图1所示.

教师讲述，布置任务：看来同学们已经对于光的反射定义有了一定的理解了，那现在我们就借助潜望镜来一起研究一下光的反射有什么样的规律.

任务1：每组学生借助2块平面镜、3个透明塑料盒，小组合作，按照潜望镜的原理图制作简易潜望镜.

任务2：小组内一位成员蹲在桌子下面用潜望镜往外看，另一位学生站在地上，身体高于桌面，位于潜望镜的另一端，蹲着的学生试一试能不能看见桌子另一边的同学，体会潜望镜的神奇作用.

中国解剖学会第十四届组织学与胚胎学青年学术研讨会、第十一届组织学与胚胎学教学与科研技术讨论会暨第三届“易创杯”组织学实验教学标本制作大赛于2015年7月25至27日在山东省潍坊市召开。

任务3：用红灯从潜望镜的上端射入红光，模拟物体反射的光的射入，观察光能否从下方的位置射出，试着观察塑料盒中的光路情况，画出相应的光路图.

以上3组任务循序渐进地引导学生观察潜望镜中的光的反射现象，如图4所示，直观了解光的反射规律，并且将探究成果以科技制作的形式展示出来.

图4 潜望镜中“光的反射”光路图

教师总结：通过刚才画图的情况，我们可以发现，光的反射具有一定的规律，潜望镜中发生了两次反射，我们拿出一次光的反射情况作为例子进行学习，首先我们要明确3条线，一条是入射光线，一条是反射光线，它们中间有一条现实不存在但是为了帮助我们理解而画的法线，入射、反射光线分别与法线成一定的角度，这两个角分别称为入射角和反射角，大家试着用量角器量一下，不难发现，这两个角是相等的.

巩固深化：学生根据教师刚才的讲解，在原来的图上标注“三线”“两角”，并写出其中存在的数量关系.

学生回答：光路发生了偏折.

④ 虞美人草(旧女性和现代女性)http:///pakuten.rakuten.co.jp/esuke,2008/2009/2009/

“做中学，学中悟”的项目式学习能回归科学本源，真正以学生为中心，以核心素养为架构引领，融合多重育人目标，充分利用学生个体差异，使每一个学生都能更好地发展.[3]通过古代科技发明潜望镜引导学生通过动手实践，能够更加具体形象地看到光的反射的实际光路，从而帮助教师更好地展开光的反射定律的讲解，使学生对这一定律不仅有抽象的认知，也有了具体的形象认知，通过了解中国古人的智慧，对我国古代科技发展有一定的认识，进一步提升了学生的民族自尊心与自信心，学习成果的制作成功和交流展示也能充分树立学生学习的自信心和成就感.

1.3 趣味成语总结巩固新知——以“光的直线传播”教学为例

成语是古人根据各种生活现象、人生哲理总结而成的凝练简短的四字词语，它在我们生活中常常会用到，脍炙人口，让人印象深刻，这些成语中自然也少不了物理知识，如果能够将成语与一些简单的物理现象建立一定的联系，未尝不能让物理学走下“高高在上的神坛”，让学生建立起对物理的熟悉感与亲切感，收获更好的教学效果.

沴，殄也。凡貌、言、视、听、思心，一事失，则逆人之心，人心逆则怨，木、金、水、火、土气为之伤。伤则冲胜来乘殄之，于是神怒人怨，将为祸乱。故五行先见变异，以谴告人也。及妖、孽、祸、疴、眚、祥，皆其气类暴作非常，为时怪者也。各以物象为之占也。［8］3267

总结巩固，加深记忆：同学们，我们刚才学习了光是沿着直线传播的，现在我们试着用刚才学到的知识来解释一下这两个成语中的现象，一个是“一叶障目”，这个我相信大家都能理解，大家可以试着将一本书放在眼前，是不是被书挡住了所有的视线？还有一个成语出自东汉匡衡寒窗苦读时，借助在墙壁凿一个洞偷来的隔壁邻居的光读书的故事，大家想一想怎么解释这两个成语？

学生思考，跟着教师一起模拟“一叶障目”的情境，思考这两个成语中光的传播情况.

教师讲述：希望大家都能做到和匡衡一样勤奋刻苦，有志者，事竟成；
也能避免被“一叶”遮蔽了自己的视线，在刻苦读书的同时开阔自己的视野，将大千世界都纳入胸怀.

设计意图：成语在中华传统文化中是简短有力、言简意赅的存在，但其背后蕴含的物理知识与哲理故事却值得我们去挖掘，在将成语融入到物理教学中时，教师可以组织学生利用现场表演、演示实验、科学揭秘等生动活泼的形式来描述展示成语的情境及蕴含的物理知识，合理选取相应的德育内容渗透到教学过程中，实现德育与智育的双赢.

本例以学生较为熟悉的两个成语作为一个知识点的总结，简单生动，鞭辟入里，使得物理现象更加生活化，同时，在此处渗透德育内容，鼓励学生刻苦学习，开阔视野，可以帮助我们将中华民族的优秀品德更好地传承下去.

本文主要阐述了以中华传统文化元素内容作为课堂情境素材的应用情况，[4]以“光的反射”“光的折射”“光的直线传播”3个知识点的教学为例，学生通过项目式学习、科技制作、科学小论文等形式充分参与到课堂中，体现了中华传统文化元素融入新课导入、实验探究、总结巩固等教学阶段的可行性与优越性，全面提升学生的核心素养.引入富有历史底蕴的传统文化元素，增添了课堂的趣味性，也拉近了物理和学生的距离，使得物理课堂更加具有人文性，同时，也将教育的“育人”任务潜移默化地渗透到日常教学中，所以，为进一步将中华优秀传统美德发扬光大，教师应充分利用网络资源、场馆资源，引导学生开展合作学习，才能全面提升学生的核心素养，培养符合新时代发展要求的接班人.

通过刚才的教学案例，我们可以总结出将中华优秀传统文化融入中学物理教学中的基本流程，如图5所示，首先，整理与挖掘中华优秀传统文化中蕴含的物理知识是非常重要的，这将直接决定中华优秀传统文化融入在哪里，然后根据传统文化内容特点及学生的学情选取适当的教学策略和教学资源进行教学设计，这决定了我们如何进行融入，最后，深入挖掘中华传统文化中的德育内容，是融入过程的重中之重，它决定了我们融入的内容是什么，最后进行教学评价与反思，不断改良教学设计，以收获更好的教学效果.

图5 中华传统文化融入中学物理教学流程图