導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫好一篇量子力學(xué)發(fā)展史，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關(guān)鍵詞：初中歷史；自主學(xué)習(xí)能力；發(fā)展

自主學(xué)習(xí)能力是學(xué)生必須具備的能力，它是保障學(xué)生終身發(fā)展的重要能力。因此，在教學(xué)中教師必須十分重視對(duì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)。當(dāng)然，在初中歷史教學(xué)中亦是如此。筆者結(jié)合教學(xué)中的一些經(jīng)驗(yàn)，就如何在初中歷史教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力加以分析。

一、在歷史教學(xué)中提高學(xué)生的質(zhì)疑能力

學(xué)生質(zhì)疑能力的高低直接關(guān)系著學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的高低，它是學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力培養(yǎng)的前提條件。正如“學(xué)起于思，思源于疑”，教學(xué)中必須培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)疑能力，讓學(xué)生敢于質(zhì)疑，勇于創(chuàng)新。

在教學(xué)中學(xué)生質(zhì)疑能力的培養(yǎng)有助于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，只有調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性才能使學(xué)生主動(dòng)進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。然而在實(shí)際學(xué)習(xí)中很多學(xué)生缺乏質(zhì)疑的能力，這需要教師改變?cè)械慕虒W(xué)方法，鼓勵(lì)學(xué)生質(zhì)疑，激發(fā)學(xué)生的思維，提高學(xué)生的質(zhì)疑意識(shí)，只有這樣才能讓學(xué)生樂(lè)于提出問(wèn)題，并對(duì)問(wèn)題進(jìn)行積極的探索，最終解決問(wèn)題，這個(gè)過(guò)程十分有利于培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。如學(xué)習(xí)“山頂洞人”這部分知識(shí)的時(shí)候，當(dāng)講到他們用骨針縫制衣服的時(shí)候，有的學(xué)生問(wèn)我：“老師，他們用什么線去縫衣服呢？”面對(duì)這種突來(lái)的問(wèn)題，我回問(wèn)學(xué)生：“那么如果你是山頂洞人，你會(huì)用什么線呢？”這個(gè)問(wèn)題引起了學(xué)生的興趣，我引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行想象，大膽的猜測(cè)，通過(guò)師生一起討論，最終找出可能的答案。在這個(gè)過(guò)程中既培養(yǎng)了學(xué)生的質(zhì)疑能力，又使學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力得以體現(xiàn)。

二、引導(dǎo)學(xué)生掌握基礎(chǔ)知識(shí)的方法

要想讓學(xué)生扎實(shí)地掌握歷史基礎(chǔ)知識(shí)，就必須讓學(xué)生主動(dòng)去探究，只有通過(guò)學(xué)生自主的發(fā)現(xiàn)、探究才能促使其自主學(xué)習(xí)能力得以提高。

⒈教給學(xué)生識(shí)記的方法

歷史知識(shí)紛繁復(fù)雜，尤其是對(duì)于基礎(chǔ)知識(shí)的識(shí)記，既要記憶，又要理解，只有這樣才能使知識(shí)更加牢固。教師要教給學(xué)生一些識(shí)記的技巧，讓學(xué)生進(jìn)行借鑒，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行舉一反三的學(xué)習(xí)，能夠?qū)Τ橄蟮闹R(shí)進(jìn)行形象化的識(shí)記等等，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)符合自己的識(shí)記方法，提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。

2.培養(yǎng)學(xué)生概括知識(shí)的能力

歷史事件包括很多知識(shí)點(diǎn)，一般是背景、經(jīng)過(guò)、影響這三大點(diǎn)，這些復(fù)雜的內(nèi)容讓學(xué)生機(jī)械的記憶是無(wú)法提高學(xué)習(xí)效率的。因此，教師要教給學(xué)生一些方法，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)信息進(jìn)行重組、加工，形成清晰的知識(shí)框架，更利于學(xué)生識(shí)記和掌握。

三、提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的途徑

能力的提高離不開實(shí)踐和創(chuàng)新，教學(xué)中要鼓勵(lì)學(xué)生積極地進(jìn)行創(chuàng)新，并指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐，從而提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。如讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)一些訓(xùn)練題，轉(zhuǎn)化學(xué)生的學(xué)習(xí)思路，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神；鼓勵(lì)學(xué)生對(duì)歷史事件或是事物發(fā)表自己的觀點(diǎn)，并結(jié)合歷史史實(shí)進(jìn)行分析和論證，有利于培養(yǎng)學(xué)生的思維能力；讓學(xué)生寫一些小論文等，訓(xùn)練學(xué)生的綜合能力。

總之，在初中歷史教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力是教學(xué)的重要方面，不僅是新課標(biāo)的要求，也是滿足學(xué)生發(fā)展的需要。在教學(xué)中我們要?jiǎng)?chuàng)新教學(xué)方法，讓學(xué)生在豐富多彩的活動(dòng)中建立起自主學(xué)習(xí)的意識(shí)，提高學(xué)生主體性的發(fā)揮，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳喜.歷史教學(xué)中自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)[J].資治文摘：管理版，2010（4）.

篇2

關(guān)鍵詞： 結(jié)構(gòu)化學(xué)；教學(xué)效果；探索與實(shí)踐

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2013）16-0256-02

0 引言

結(jié)構(gòu)化學(xué)作為普通高?；瘜W(xué)專業(yè)的重要基礎(chǔ)理論專業(yè)課，此課程是以量子力學(xué)和現(xiàn)代分析測(cè)試儀器為理論和技術(shù)基礎(chǔ)，研究原子、分子以及晶體的微觀結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)規(guī)律和結(jié)構(gòu)與性質(zhì)之間的關(guān)系的一門學(xué)科，這門課的核心內(nèi)容包含兩部分內(nèi)容-電子結(jié)構(gòu)和空間結(jié)構(gòu)，前者研究描述電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的波函數(shù)，后者主要是分子和晶體在空間的排布情況；一條主線為結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)[1-3]。量子化學(xué)是結(jié)構(gòu)化學(xué)的理論基礎(chǔ)，它有固有的不可避免的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)，還有很多復(fù)雜抽象的哲學(xué)概念，因此很多學(xué)生感到難學(xué)，容易喪失結(jié)構(gòu)化學(xué)學(xué)習(xí)的興趣。所以，本文針對(duì)課程特點(diǎn)，在總結(jié)結(jié)構(gòu)化學(xué)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，探索教學(xué)方法，提高學(xué)生積極性，提高課堂教學(xué)效果。

1 教學(xué)與學(xué)科發(fā)展史相結(jié)合

量子力學(xué)雖然是結(jié)構(gòu)化學(xué)學(xué)習(xí)的理論基礎(chǔ)，但并不是主要內(nèi)容，在課程上只是用量子力學(xué)引出對(duì)結(jié)構(gòu)化學(xué)非常重要的新概念，例如原子軌道、分子軌道、能級(jí)等，從微觀世界解釋或預(yù)言化學(xué)問(wèn)題，但根本不會(huì)把課程深入到量子力學(xué)的叢林中。所以在課程開篇時(shí)讓學(xué)生了解量子力學(xué)發(fā)展史上一些事件，接受量子概念，理解化學(xué)問(wèn)題，從而學(xué)到科學(xué)方法論。

例如在課程開篇前介紹課程大致框架，介紹結(jié)構(gòu)化學(xué)發(fā)展史與諾貝爾獎(jiǎng)，通過(guò)諾貝爾獎(jiǎng)獲得者的簡(jiǎn)介讓學(xué)生了解結(jié)構(gòu)化學(xué)發(fā)展史，從而吸引學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。在介紹19世紀(jì)末經(jīng)典力學(xué)時(shí)，引入開爾文在新年獻(xiàn)詞中的話-物理學(xué)上空飄著兩朵烏云：Michelson-Morley實(shí)驗(yàn)和黑體輻射，吸引學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣。在后期教學(xué)中，向?qū)W生介紹德布羅意：他大學(xué)學(xué)習(xí)歷史畢業(yè)后受哥哥影響對(duì)物理發(fā)生興趣，一戰(zhàn)后隨朗之萬(wàn)攻讀博士，在博士論文里面提出的理論揭示了光子和物質(zhì)粒子之間的對(duì)稱性，并得到了愛(ài)因斯坦的肯定，在1929年獲得諾貝爾獎(jiǎng)。通過(guò)德布羅意的簡(jiǎn)介告訴學(xué)生興趣是最好的老師，學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)化學(xué)也是如此，從而克服學(xué)生畏難情緒。

另外，在教學(xué)中根據(jù)學(xué)科發(fā)展，適時(shí)增加教材中沒(méi)有的學(xué)科前沿?zé)狳c(diǎn)和動(dòng)態(tài)，學(xué)生反饋意見(jiàn)表明，通過(guò)教學(xué)與學(xué)科發(fā)展史相結(jié)合、課堂與學(xué)科前沿相結(jié)合的講授方式，使學(xué)生學(xué)到基礎(chǔ)知識(shí)同時(shí)，又能知道課程知識(shí)與科研之間的聯(lián)系， 激發(fā)了學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣和從事科研的熱情。

2 課堂教學(xué)注重準(zhǔn)確性和條理性

由于結(jié)構(gòu)化學(xué)的課程特點(diǎn)，教師講授過(guò)程中如果稍有疏忽，容易導(dǎo)致學(xué)生繼續(xù)學(xué)習(xí)的興趣下降。所以，在授課過(guò)程中不能照本宣科，不能照著PPT課件念，必須對(duì)于基本概念基本理論要有準(zhǔn)確的描述和解釋，不能模棱兩可。很多的數(shù)理推導(dǎo)貫穿于結(jié)構(gòu)化學(xué)課程中，但是對(duì)于這些推導(dǎo)過(guò)程并不要求學(xué)生掌握，但是教師也不能避而不談，必須講清楚詳細(xì)的推導(dǎo)過(guò)程，讓學(xué)生知道來(lái)龍去脈，從而學(xué)生才能更好的掌握和理解這些結(jié)論。例如在講解單電子原子的Schr dinger方程及其解這一節(jié)時(shí)，先給學(xué)生簡(jiǎn)單介紹氫原子體系薛定諤方程的處理，在變數(shù)分離以后得到三個(gè)方程，從而根據(jù)方程的邊界條件引入三個(gè)量子數(shù)，讓學(xué)生明白根據(jù)三個(gè)方程分別得到的是哪些量子數(shù)，這樣學(xué)生對(duì)量子數(shù)就有了清晰的認(rèn)識(shí)，再結(jié)合無(wú)機(jī)化學(xué)課程里面的知識(shí)，對(duì)下一節(jié)量子數(shù)的物理意義就有了很好的認(rèn)識(shí)。

3 理論聯(lián)系實(shí)際，注重能力培養(yǎng)

結(jié)構(gòu)和性能的關(guān)系是結(jié)構(gòu)化學(xué)課程的一條主線，雖然本課程理論性很強(qiáng)，但是還是有實(shí)驗(yàn)和技術(shù)基礎(chǔ)的支撐。在課本第四章分子的對(duì)稱性理論課結(jié)束后增加1-2周的模型實(shí)習(xí)，給出第四章課本出現(xiàn)的分子的球棍模型，讓學(xué)生了解其對(duì)稱性，讓后將分子拆開后再組裝起來(lái)，通過(guò)這種練習(xí)加深學(xué)生對(duì)分子對(duì)稱性的理解。另外，基于學(xué)校的科研平臺(tái)，讓學(xué)生參與教師的科研課題中來(lái)，在儀器的使用實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，將所學(xué)知識(shí)用到實(shí)際操作中，學(xué)會(huì)處理數(shù)據(jù)，將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐中，加深對(duì)課程知識(shí)的理解，加深學(xué)生科研能力。實(shí)踐表明，化學(xué)專業(yè)部分學(xué)生通過(guò)這個(gè)過(guò)程提高了動(dòng)手能力，在研究生面試實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)以及中學(xué)教學(xué)中都取得了很好的效果，部分研究生總體面試成績(jī)還是名列前茅。

4 充分利用多媒體教學(xué)手段輔助教學(xué)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，各個(gè)學(xué)校均使用了多媒體教學(xué)。可以把大量知識(shí)點(diǎn)列于幻燈片中，通過(guò)教師講解框架結(jié)構(gòu)，讓學(xué)生充分理解課程知識(shí)點(diǎn)之間的聯(lián)系，加深對(duì)知識(shí)的掌握。結(jié)構(gòu)化學(xué)是在微觀層面研究原子、分子以及晶體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。傳統(tǒng)教學(xué)沒(méi)有直觀演示，學(xué)生會(huì)剛拿到枯燥無(wú)味，難以理解結(jié)構(gòu)和性質(zhì)之間的內(nèi)在關(guān)系。因此在教學(xué)中我們用Chemwindow6.0，Origin 7.5，F(xiàn)lash等軟件制作原子軌道線性組合成分子軌道動(dòng)態(tài)圖、分子的三維空間結(jié)構(gòu)圖，晶體結(jié)構(gòu)圖，使得抽象變得具體，更直觀更清晰地展示出分子的三維空間結(jié)構(gòu)圖，讓學(xué)生在短時(shí)間內(nèi)獲得大量知識(shí)，從而提高了教學(xué)效率。

5 課程教學(xué)與練習(xí)同步

在課程教學(xué)前，教師可以提前制作結(jié)構(gòu)化學(xué)題庫(kù)，題庫(kù)內(nèi)容應(yīng)每章節(jié)的知識(shí)點(diǎn)，主要題型為選擇題、判斷題、填空題、問(wèn)答題和計(jì)算題。在每一章教學(xué)中和結(jié)束后，始終貫穿著練習(xí)，隨時(shí)把握學(xué)生掌握情況，及時(shí)解決學(xué)生出現(xiàn)問(wèn)題?？己藢W(xué)生掌握情況可以包括課堂提問(wèn)和發(fā)問(wèn)，課后作業(yè)以及每章從題庫(kù)抽取的練習(xí)題測(cè)試等多種形式，在教與學(xué)中把“過(guò)程”和“終結(jié)”有機(jī)結(jié)合起來(lái)，例如在講授完量子數(shù)意義后，引入一道化學(xué)奧賽題：假如某星球的元素量子數(shù)服從下面限制：n為正整數(shù)；l=0、1、2……；m=±l；ms=+1/2，那么在這個(gè)星球上，前4個(gè)惰性元素的原子序數(shù)各是多少？在解這樣的題中讓學(xué)生學(xué)會(huì)活學(xué)活用?？傊?，采用引起學(xué)生注意、提供學(xué)習(xí)的指導(dǎo)、后期反饋等一系列環(huán)節(jié)，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣提高，學(xué)習(xí)效果有很大的改善。

6 小結(jié)

在結(jié)構(gòu)化學(xué)教學(xué)中，通過(guò)以上幾種方法的有機(jī)結(jié)合，學(xué)生教學(xué)評(píng)價(jià)最多的是學(xué)習(xí)主動(dòng)性顯著提高，興趣有很大提高，課堂氣氛活躍。學(xué)生自己獲取和應(yīng)用知識(shí)、解決課程問(wèn)題能力有了很大的提高，學(xué)生也不再感覺(jué)“結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)如登天”、“結(jié)構(gòu)不再是噩夢(mèng)”。

參考文獻(xiàn)：

[1]周公度，段連運(yùn).結(jié)構(gòu)化學(xué)基礎(chǔ)（第四版）[M].北京：北京大學(xué)出版社，2008.

篇3

原子物理學(xué)是研究原子結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)規(guī)律及相互作用的學(xué)科，是物理學(xué)專業(yè)的基礎(chǔ)課程，也是核類專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，上承經(jīng)典物理學(xué)，下接量子力學(xué)和原子核物理等重要課程。相比經(jīng)典物理學(xué)課程原子物理學(xué)有很大差別，首先，原子物理學(xué)課程不像普通物理學(xué)課程從基本物理概念和物理規(guī)律出發(fā)進(jìn)行嚴(yán)密的理論運(yùn)算推導(dǎo)得到更普遍的基礎(chǔ)理論，而是遵循從實(shí)踐出發(fā)―理論模型建立―實(shí)踐檢驗(yàn)的認(rèn)識(shí)過(guò)程，應(yīng)用更多的是總結(jié)、歸納的方法；其次，研究對(duì)象是微觀體系，而學(xué)生對(duì)微觀現(xiàn)象缺乏直觀的感性認(rèn)識(shí)。正是由于這些差異，大部分學(xué)生在學(xué)習(xí)中感覺(jué)原子物理學(xué)知識(shí)點(diǎn)凌亂，理不清頭緒，導(dǎo)致不能鞏固和深化所學(xué)知識(shí)。因此，在教學(xué)中如何激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生把握課程主線，認(rèn)識(shí)原子運(yùn)動(dòng)規(guī)律，形成新概念，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力、思維能力、研究能力等成為原子物理學(xué)教學(xué)中需要探討的問(wèn)題。本文針對(duì)褚圣麟先生教材《原子物理學(xué)》的教學(xué)淺談個(gè)人教學(xué)過(guò)程中的認(rèn)識(shí)。

1 學(xué)習(xí)興趣的培養(yǎng)

學(xué)習(xí)興趣指一個(gè)人對(duì)學(xué)習(xí)的一種積極的認(rèn)識(shí)傾向與情緒狀態(tài)。學(xué)生對(duì)某一學(xué)科有興趣，就會(huì)持續(xù)地專心致志地鉆研它，從而提高學(xué)習(xí)效果。學(xué)習(xí)興趣既是學(xué)習(xí)的原因，又是學(xué)習(xí)的結(jié)果。由此，培養(yǎng)學(xué)生最初的學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)學(xué)生在學(xué)習(xí)中找到樂(lè)趣，由被動(dòng)的學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)、好學(xué)、樂(lè)學(xué)，在培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力過(guò)程中具有重要的意義。如何培養(yǎng)學(xué)生對(duì)原子物理學(xué)學(xué)習(xí)的興趣，筆者從教學(xué)實(shí)踐中總結(jié)如下幾個(gè)方面。

1.1 結(jié)合物理學(xué)史增強(qiáng)學(xué)習(xí)內(nèi)容的趣味性

原子物理發(fā)展史料豐富，若將史料運(yùn)用于原子物理教學(xué)中，將起到事半功倍的效果。在授課中將原子物理學(xué)發(fā)展史融入知識(shí)的傳授可增強(qiáng)學(xué)習(xí)的趣味性。如電子發(fā)現(xiàn)最早進(jìn)行試驗(yàn)的并不是湯姆遜，試驗(yàn)結(jié)果最精確的也不是湯姆遜，但湯姆遜是第一個(gè)敢于突破常規(guī)認(rèn)識(shí)而提出新粒子是電子的人，這一簡(jiǎn)介讓學(xué)生明白科學(xué)研究中要尊重科學(xué)事實(shí)，敢于突破傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)；講述量子化概念提出時(shí)介紹普朗克為解釋黑體輻射提出量子化概念的歷程，由于這一嶄新理論與經(jīng)典理論的沖突，普朗克本人也不是特別堅(jiān)決，此后他曾試圖放棄量子論，用經(jīng)典物理學(xué)方法重新解決黑體輻射問(wèn)題，但均未成功，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)科學(xué)發(fā)展中開創(chuàng)性革新的不易?？梢哉f(shuō)原子物理的發(fā)展中，充滿對(duì)已有思想觀念的顛覆和新思想的建立，這些都需要科學(xué)懷疑和批判精神，充分說(shuō)明科學(xué)無(wú)絕對(duì)權(quán)威，科學(xué)懷疑精神和獨(dú)立思考是科學(xué)進(jìn)步的動(dòng)力。通過(guò)物理學(xué)史的介紹，能在課堂上吸引學(xué)生的注意，使課堂氣氛活躍，激發(fā)學(xué)生對(duì)原子物理學(xué)的興趣，在輕松快樂(lè)的氛圍中學(xué)習(xí)，同時(shí)學(xué)習(xí)科學(xué)的批判精神，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力。

1.2 結(jié)合課程內(nèi)容介紹原子物理學(xué)中的難題激發(fā)學(xué)生鉆研興趣

好奇心和探索欲望是科學(xué)研究的原動(dòng)力，在教學(xué)中通過(guò)介紹課本中出現(xiàn)而尚未完全認(rèn)識(shí)明白的物理概念、物理問(wèn)題，能極大激發(fā)學(xué)生的認(rèn)識(shí)和探索欲望，教師可引導(dǎo)學(xué)生對(duì)相關(guān)問(wèn)題的研究現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)研并匯報(bào)，在這一過(guò)程中既能促進(jìn)學(xué)生了解學(xué)科的研究前沿，也能使學(xué)生加深對(duì)基本物理概念、原理的認(rèn)識(shí)，同時(shí)有助于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和初步的科研能力。在原子物理學(xué)教材中有不少世界性的難題，如，在索末菲橢圓軌道理論和相對(duì)論效應(yīng)中提出的精細(xì)結(jié)構(gòu)常數(shù)所包含的物理含義、數(shù)值為什么剛好約為1/137；為解釋光譜精細(xì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生而引人的電子自旋的概念人們是否已經(jīng)完全認(rèn)識(shí)清楚等，這些問(wèn)題在教學(xué)中可充分利用，調(diào)動(dòng)學(xué)生的探索欲望，激發(fā)學(xué)生的鉆研興趣。

1.3 結(jié)合物理學(xué)發(fā)展前沿介紹激發(fā)學(xué)生研究興趣

原子是從宏觀到微觀的第一個(gè)層次，物質(zhì)世界各個(gè)層次的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)變化相互聯(lián)系、相互影響，很多其他重要學(xué)科和技術(shù)的發(fā)展以原子物理為基礎(chǔ)，在課程教學(xué)中結(jié)合課程內(nèi)容穿插原子物理學(xué)與相關(guān)學(xué)科的交叉及原子物理學(xué)發(fā)展的前沿介紹，可激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和鉆研熱情。如講述α粒子散射實(shí)驗(yàn)時(shí)，介紹原子碰撞研究方法已經(jīng)發(fā)展成為一個(gè)重要的研究方向，涉及各種基本粒子與原子和分子碰撞的物理過(guò)程等；講述激光原理時(shí)，介紹激光技術(shù)的發(fā)展及其對(duì)原子物理學(xué)發(fā)展的促進(jìn)，介紹我國(guó)激光領(lǐng)域研究的國(guó)際地位等。學(xué)科前沿的介紹能幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)學(xué)習(xí)本學(xué)科的社會(huì)意義及其與個(gè)人的關(guān)系，有助于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的社會(huì)責(zé)任感。

2 把握課程主線

原子物理學(xué)的內(nèi)容不像經(jīng)典物理學(xué)具有嚴(yán)密的邏輯體系，因此在教學(xué)中拎?課程的主線有助于學(xué)生系統(tǒng)的掌握課程的知識(shí)內(nèi)容。對(duì)原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)發(fā)展，課程以光譜分析法為主線：從原子光譜規(guī)律出發(fā)，原子光譜規(guī)律的變化可以反映出原子內(nèi)部能級(jí)的特點(diǎn)，進(jìn)而探究原子內(nèi)部的作用及其規(guī)律。對(duì)原子內(nèi)部作用的認(rèn)識(shí)，課程以量子力學(xué)中的角動(dòng)量概念為主線：從玻爾氫原子理論的角動(dòng)量量子化假設(shè)的提出，到單電子的軌道角動(dòng)量與自旋角動(dòng)量的耦合解釋精細(xì)結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生，及兩個(gè)電子體系的LS耦合和JJ耦合等，并進(jìn)一步明確角動(dòng)量與磁矩概念的對(duì)應(yīng)，角動(dòng)量耦合的本質(zhì)是粒子間電磁相互作用，自旋和軌道運(yùn)動(dòng)的相互作用引起原子能級(jí)的分裂和塞曼效應(yīng)能級(jí)分裂在本質(zhì)上是相同的。

3 講清基本概念

篇4

一、數(shù)學(xué)科學(xué)是人類社會(huì)發(fā)展的精神產(chǎn)物

人類是動(dòng)物進(jìn)化的產(chǎn)物，最初也完全沒(méi)有數(shù)量的概念．但人類發(fā)達(dá)的大腦對(duì)客觀世界的認(rèn)識(shí)已經(jīng)達(dá)到更加理性和抽象的地步．這樣，在漫長(zhǎng)的生活實(shí)踐中，由于記事和分配生活用品等方面的需要，才逐漸產(chǎn)生了數(shù)的概念．比如捕獲了一頭野獸，就用1塊石子代表；捕獲了3頭，就放3塊石子．“結(jié)繩記事”也是地球上許多相隔很近的古代人類共同做過(guò)的事．我國(guó)古書《易經(jīng)》中有"結(jié)繩而治"的記載．傳說(shuō)古代波斯王打仗時(shí)也常用繩子打結(jié)來(lái)計(jì)算天數(shù)．用利器在樹皮上或獸皮上刻痕，或用小棍擺在地上計(jì)數(shù)也都是古人常用的辦法．這些辦法用得多了，就逐漸形成數(shù)的概念和記數(shù)的符號(hào)．

數(shù)的概念最初不論在哪個(gè)地區(qū)都是1、2、3、4…這樣的自然數(shù)開始的．隨著人們活動(dòng)范圍的增廣，認(rèn)識(shí)自然利用自然能力的提高，數(shù)學(xué)在不斷的向縱深和多元化發(fā)展 ，現(xiàn)在一些數(shù)學(xué)知識(shí)很難在現(xiàn)實(shí)生活中找到它的原型．

二、數(shù)學(xué)科學(xué)是人類社會(huì)發(fā)展的力量

人們認(rèn)識(shí)領(lǐng)域擴(kuò)大，對(duì)物質(zhì)生活追求的提高，需要不斷的認(rèn)識(shí)自然，探索大自然的奧秘來(lái)為人類服務(wù)，就對(duì)各門科學(xué)的發(fā)展提出了新的發(fā)展的要求．其他科學(xué)的發(fā)展離不開數(shù)學(xué)的支撐．華羅庚說(shuō)：“宇宙之大，粒子之微，火箭之速，化工之巧，地球之迷，日用之繁，無(wú)處不用數(shù)學(xué)．”愛(ài)因斯坦正是深受數(shù)學(xué)家黎曼的著作之影響而建立了廣義相對(duì)論；量子力學(xué)的創(chuàng)始人海森堡采用了數(shù)學(xué)中的矩陣來(lái)描述物理量，從而建立了量子力學(xué)．1917年數(shù)學(xué)家拉頓在積分幾何研究中引入了一種數(shù)學(xué)變換（拉頓變換），幾十年后柯爾馬克和洪斯菲爾德巧妙地運(yùn)用拉頓變換，設(shè)計(jì)出X射線斷層掃描儀——CT，為醫(yī)學(xué)診斷技術(shù)作出了巨大貢獻(xiàn)．1991年的海灣戰(zhàn)爭(zhēng)前，美國(guó)曾顧慮伊拉克會(huì)點(diǎn)燃科威特的油井而引起全球性污染，一家公司利用流體力學(xué)的基本原理及熱傳導(dǎo)方程建立了數(shù)學(xué)模型，用計(jì)算機(jī)仿真，得出否定結(jié)果，對(duì)美軍發(fā)動(dòng)海灣戰(zhàn)爭(zhēng)起了相當(dāng)大的作用．在經(jīng)濟(jì)和管理過(guò)程中，數(shù)學(xué)技術(shù)在其中每一個(gè)環(huán)節(jié)都扮演了重要角色．任何一個(gè)產(chǎn)品，從原材料檢驗(yàn)、下料、分類、運(yùn)輸、供應(yīng)，到產(chǎn)品毛坯的準(zhǔn)備、加工、物流、貯存、檢測(cè)、裝配、包裝，到銷售、服務(wù)、市場(chǎng)開發(fā)，直到市場(chǎng)信息反饋、成本核算、產(chǎn)品改進(jìn)設(shè)計(jì)等等，數(shù)學(xué)中的最優(yōu)化決策論原理促進(jìn)了產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)與開發(fā)的科學(xué)化

三、數(shù)學(xué)科學(xué)可以提高勞動(dòng)者的素質(zhì)，促進(jìn)生產(chǎn)力的飛躍

人類文明的進(jìn)步還體現(xiàn)在民族素質(zhì)的提高．生產(chǎn)力的決定因素是人，人類素質(zhì)的提高促進(jìn)生產(chǎn)力的進(jìn)一步發(fā)展，一個(gè)民族的強(qiáng)弱在很大程度上取決于全體公民數(shù)學(xué)素質(zhì)的高低．

篇5

關(guān)鍵詞：量子論；物理課程；課程設(shè)置；比較分析

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-6148(2008)3(S)-0039-2

當(dāng)前我國(guó)正在進(jìn)行新一輪課程改革，具體目標(biāo)之一就是“改變課程內(nèi)容‘難、繁、偏、舊’的現(xiàn)狀, 加強(qiáng)課程內(nèi)容與現(xiàn)代社會(huì)和科技發(fā)展的聯(lián)系,課程內(nèi)容要體現(xiàn)時(shí)代性、基礎(chǔ)性和選擇性”［1］。量子論作為近代物理學(xué)的兩大支柱理論之一，被廣泛應(yīng)用于物理學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域, 為人類提供了新的科學(xué)思想和方法, 對(duì)整個(gè)科學(xué)技術(shù)乃至人文社會(huì)科學(xué)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。據(jù)統(tǒng)計(jì)，20世紀(jì)中葉以來(lái)，具有量子論知識(shí)背景而獲得諾貝爾生理及醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)的人約占60％［2］。然而有研究者認(rèn)為，“反映近代物理知識(shí)的內(nèi)容目前在我國(guó)的中學(xué)物理課程中還較少涉及, 因此建議在中學(xué)物理課程中以適當(dāng)?shù)男问揭脒@些內(nèi)容”［3］。因此，根據(jù)公眾科學(xué)素養(yǎng)的需求精選近代物理知識(shí)，將量子論引入中學(xué)物理課程, 是課程現(xiàn)代化的必然趨勢(shì)。通過(guò)對(duì)近代物理知識(shí)的滲透，可以給學(xué)生在適當(dāng)?shù)牡胤介_設(shè)一些“窗口”，開闊他們的眼界，讓學(xué)生感到“外面的世界很精彩”［4］。翻開發(fā)達(dá)國(guó)家的高中物理教科書，盡管種類繁多，卻沒(méi)有不講量子論的［5］。

作為近代物理支柱理論的量子論內(nèi)容，在建國(guó)以來(lái)八次課改的八個(gè)大綱和新課程標(biāo)準(zhǔn)中都有所涉及，只是數(shù)量不同且知識(shí)點(diǎn)數(shù)量是逐漸增加的。而1996年的物理大綱第一次獨(dú)立設(shè)置了微觀世界的量子論現(xiàn)象專題，雖然作為選修內(nèi)容，但是將其設(shè)置在高中物理課程中確實(shí)是一個(gè)巨大的進(jìn)步和嘗試。由此選擇了1996年后三套不同時(shí)期的人教版教材，對(duì)其在呈現(xiàn)量子論部分內(nèi)容方面進(jìn)行比較分析。

通過(guò)表2可以看出：

1．根據(jù)1996年大綱編寫的1997年版教材第一次提出量子論的概念，并將其設(shè)置在近代物理講座部分，供學(xué)生選學(xué)；其他內(nèi)容設(shè)置在光的本性和原子結(jié)構(gòu)部分；同時(shí)專門介紹了量子論的發(fā)展、量子論力學(xué)的初步概念和量子力學(xué)的應(yīng)用和發(fā)展等選學(xué)內(nèi)容；這種按照知識(shí)的歷史發(fā)展、從理論到應(yīng)用的順序編排內(nèi)容，符合學(xué)生的接受習(xí)慣。但是由于第一次將量子論設(shè)置在高中物理課程中，因而對(duì)學(xué)生的實(shí)際接受水平考慮不足，涉及過(guò)多、較深的專業(yè)術(shù)語(yǔ)。

根據(jù)2002年修訂版大綱編寫的2003年版教材除了將激光安排在光的波動(dòng)性章節(jié)外，其他相關(guān)內(nèi)容第一次單獨(dú)設(shè)置在量子論初步中，這種編排使學(xué)生對(duì)量子論的學(xué)習(xí)有一個(gè)整體的把握，整個(gè)知識(shí)點(diǎn)的容量在三套教材中是最少的，對(duì)比1997年版教材，刪除了大量的專業(yè)術(shù)語(yǔ)，降低了教材難度，只有不確定關(guān)系屬于選學(xué)內(nèi)容，原子結(jié)構(gòu)部分根本沒(méi)有涉及。依據(jù)新課標(biāo)編寫的2004年版教材在設(shè)置體系上變化更大，第一次以模塊化形式呈現(xiàn)所要學(xué)習(xí)的知識(shí)點(diǎn)，將量子論部分的知識(shí)點(diǎn)第一次以必修內(nèi)容的形式安排在必修2中；為了進(jìn)一步學(xué)習(xí)相關(guān)內(nèi)容，繼續(xù)安排在選修3－5中的原子結(jié)構(gòu)和波粒二象性章節(jié)中，且這套教材的知識(shí)點(diǎn)容量是最大的，一旦選擇了物理專業(yè)，量子論都屬于應(yīng)該學(xué)習(xí)的內(nèi)容。

2．三套教材的插圖數(shù)量是逐漸增加的，2004年版教材增加的幅度最大；2003年版教材雖然知識(shí)點(diǎn)容量最小，但是練習(xí)題數(shù)量卻是最多的；1997年版教材的特色欄目最少，只有三個(gè)；2003年版教材在1997年版教材的基礎(chǔ)上增加了思考與討論，內(nèi)容注解以及閱讀材料的數(shù)量也適當(dāng)增加；2004年版新教材在2003年版教材的基礎(chǔ)上，刪除了本章小結(jié)，但內(nèi)容注解數(shù)量增加較多，同時(shí)增加了演示實(shí)驗(yàn)、科學(xué)足跡、科學(xué)漫步以及STS等欄目，使教材內(nèi)容呈現(xiàn)更加豐富。這樣的教材呈現(xiàn)方式，符合新課程改革的精神，教材的編寫滲透了注重探究式教學(xué)的主要思想，激發(fā)學(xué)生思考問(wèn)題的習(xí)慣，大量的閱讀材料激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣和拓展了學(xué)生的視野。

3．從三套教材關(guān)于量子論的設(shè)置看出，教材的編寫從注重知識(shí)的完備性到注重基本概念的學(xué)習(xí)，最后發(fā)展到注重量子論發(fā)展史和科學(xué)思想的滲透。為了提高全體國(guó)民素質(zhì)，將量子論從選修內(nèi)容變成必修內(nèi)容，體現(xiàn)了新課改的內(nèi)容設(shè)置思想，通過(guò)對(duì)依據(jù)大綱和課標(biāo)編寫的人教版教材關(guān)于量子論知識(shí)點(diǎn)的呈現(xiàn)比較，使我們對(duì)量子論內(nèi)容在高中物理課程中的設(shè)置有比較清晰的了解，為我們不斷改進(jìn)物理內(nèi)容的設(shè)置以及增加更多的近代物理知識(shí)提供有益的啟示和借鑒。

參考文獻(xiàn)：

［1］中華人民共和國(guó)教育部.高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)解讀(實(shí)驗(yàn)).湖北教育出版社，2004.1

［2］李自強(qiáng).淺析近現(xiàn)代物理知識(shí)的教學(xué)價(jià)值［J］.現(xiàn)代物理知識(shí)，2003（2）

［3］梁國(guó)志.郭玉英. 從報(bào)刊看我國(guó)公眾對(duì)近現(xiàn)代物理知識(shí)的需求［G］.學(xué)科教育，2002（11）

［4］閻元紅.物理教學(xué)應(yīng)滲透近現(xiàn)代物理知識(shí).教學(xué)與管理，1995（4）

篇6

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)；發(fā)展史；前景展望

1 前言

計(jì)算機(jī)由機(jī)械技術(shù)向電子技術(shù)以及生物技術(shù)、智能技術(shù)的轉(zhuǎn)變，為我們的生活帶來(lái)了巨大的變化。計(jì)算機(jī)已經(jīng)擁有了60年的發(fā)展歷程，共經(jīng)歷了5個(gè)重要的發(fā)展階段，將在不久的未來(lái)經(jīng)歷第六個(gè)發(fā)展階段。

2 計(jì)算機(jī)發(fā)展歷史

（1）電子管計(jì)算機(jī)（1946-1958年）

用陰極射線管或汞延尺線作主存儲(chǔ)器，外存主要使用紙帶、卡片等，程序設(shè)計(jì)主要使用機(jī)器指令或符號(hào)指令，應(yīng)用鄰域主要是科學(xué)計(jì)算。

（2）晶體管計(jì)算機(jī)（1958-1964年）

主存儲(chǔ)器均采用磁蕊存儲(chǔ)器，磁鼓和磁盤開始用作主要的外存儲(chǔ)器，程序設(shè)計(jì)使用了更接近于人類自然語(yǔ)言的高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域也從科學(xué)計(jì)算擴(kuò)展到了事務(wù)處理，工程設(shè)計(jì)等各個(gè)方面。

（3）小規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)(1964-1971年)

半導(dǎo)體存儲(chǔ)器逐步取代了磁芯存儲(chǔ)器的主存儲(chǔ)地位，磁盤成了不可缺少的輔助存儲(chǔ)器，計(jì)算機(jī)也進(jìn)入了產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、系列化的發(fā)展時(shí)期，使計(jì)算機(jī)使用效率明顯提高。

（4）大規(guī)模集成電路（1972年-至今）

大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路應(yīng)用的一個(gè)直接結(jié)果是微處理器和微型計(jì)算機(jī)的誕生。微處理器自1971年誕生以來(lái)幾乎每隔二至三年就要更新?lián)Q代，以高檔微處理器為核心構(gòu)成的高檔微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)已達(dá)到和超過(guò)了傳統(tǒng)超極小型計(jì)算機(jī)水平，其運(yùn)算速度可以達(dá)到每秒數(shù)億次。由于微型計(jì)算機(jī)體積小、功耗低、其性能價(jià)格比占有很大優(yōu)勢(shì)，因而得到了廣泛的應(yīng)用。

（5）人工智能計(jì)算機(jī)——神經(jīng)計(jì)算機(jī)。

其特點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)分布式聯(lián)想記憶．并能在一定程度上模擬人和動(dòng)物的學(xué)習(xí)功能。它是一種有知識(shí)、會(huì)學(xué)習(xí)、能推理的計(jì)算機(jī)，具有能理解自然語(yǔ)言、聲音、文字和圖像的能力，并且具有說(shuō)話的能力，使人機(jī)能夠用自然語(yǔ)言直接對(duì)話，它可以利用已有的和不斷學(xué)習(xí)到的知識(shí)，進(jìn)行思維、聯(lián)想、推理，并得出結(jié)論，能解決復(fù)雜問(wèn)題，具有匯集、記憶、檢索有關(guān)知識(shí)的能力。

3 計(jì)算機(jī)發(fā)展前景展望

計(jì)算機(jī)的發(fā)展將趨向超高速、超小型、并行處理和智能化。計(jì)算發(fā)展如此之快，計(jì)算機(jī)界據(jù)此總結(jié)出了“ 摩爾法則”，該法則認(rèn)為每 18個(gè)月左右計(jì)算機(jī)性能就會(huì)提高一倍。因此，在未來(lái)，第六代計(jì)算機(jī)發(fā)展方向如下：

（1）分子計(jì)算機(jī)

分子計(jì)算機(jī)體積小、耗電少、運(yùn)算快、存儲(chǔ)量大。分子計(jì)算機(jī)的運(yùn)行是吸收分子晶體上以電荷形式存在的信息，并以更有效的方式進(jìn)行組織排列。分子計(jì)算機(jī)的運(yùn)算過(guò)程就是蛋白質(zhì)分子與周圍物理化學(xué)介質(zhì)的相互作用過(guò)程。轉(zhuǎn)換開關(guān)為酶，而程序則在酶合成系統(tǒng)本身和蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)中極其明顯地表示出來(lái)。生物分子組成的計(jì)算機(jī)具備能在生化環(huán)境下，甚至在生物有機(jī)體中運(yùn)行，并能以其它分子形式與外部環(huán)境交換。因此它將在醫(yī)療診治、遺傳追蹤和仿生工程中發(fā)揮無(wú)法替代的作用。分子芯片體積可比現(xiàn)在的芯片大大減小，而效率大大提高， 分子計(jì)算機(jī)完成一項(xiàng)運(yùn)算，所需的時(shí)間僅為10 微微秒，比人的思維速度快 100 萬(wàn)倍。分子計(jì)算機(jī)具有驚人的存貯容量，1立方米的DNA溶液可存儲(chǔ) 1 萬(wàn)億億的二進(jìn)制數(shù)據(jù)。分子計(jì)算機(jī)消耗的能量非常小，只有電子計(jì)算機(jī)的十億分之一。由于分子芯片的原材料是蛋白質(zhì)分子，所以分子計(jì)算機(jī)既有自我修復(fù)的功能，又可直接與分子活體相聯(lián)。

（2）光子計(jì)算機(jī)

光子計(jì)算機(jī)利用光子取代電子進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算、傳輸和存儲(chǔ)。在光子計(jì)算機(jī)中，不同波長(zhǎng)的光代表不同的數(shù)據(jù)，這遠(yuǎn)勝于電子計(jì)算機(jī)中通過(guò)電子“0”和“1” 狀態(tài)變化進(jìn)行的二進(jìn)制運(yùn)算, 可以對(duì)復(fù)雜度高、計(jì)算量大的任務(wù)實(shí)現(xiàn)快速的并行處理。光子計(jì)算機(jī)將使運(yùn)算速度在目前基礎(chǔ)上呈指數(shù)上升。

（3）量子計(jì)算機(jī)

量子計(jì)算機(jī)是一類遵循量子力學(xué)規(guī)律進(jìn)行高速數(shù)學(xué)和邏輯運(yùn)算、存儲(chǔ)及處理量子信息的物理裝置。量子計(jì)算機(jī)是基于量子效應(yīng)基礎(chǔ)上開發(fā)的，它利用一種鏈狀分子聚合物的特性來(lái)表示開與關(guān)的狀態(tài)，利用激光脈沖來(lái)改變分子的狀態(tài)，使信息沿著聚合物移動(dòng)，從而進(jìn)行運(yùn)算。量子計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)用量子位存儲(chǔ)。由于量子疊加效應(yīng)，一個(gè)量子位可以是0或1，也可以既存儲(chǔ)0又存儲(chǔ)1。因此, 一個(gè)量子位可以存儲(chǔ)2個(gè)數(shù)據(jù)，同樣數(shù)量的存儲(chǔ)位，量子計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)量比通常計(jì)算機(jī)大許多。同時(shí)量子計(jì)算機(jī)能夠?qū)嵭辛孔硬⑿杏?jì)算，其運(yùn)算速度可能比目前計(jì)算機(jī)的 PentiumⅢ晶片快10億倍。

（4）納米計(jì)算機(jī)

納米計(jì)算機(jī)是用納米技術(shù)研發(fā)的新型高性能計(jì)算機(jī)。納米管元件尺寸在幾到幾十納米范圍, 質(zhì)地堅(jiān)固,有著極強(qiáng)的導(dǎo)電性, 能代替硅芯片制造計(jì)算機(jī)。“納米”是一個(gè)計(jì)量單位, 一個(gè)納米等于10-9米, 大約是氫原子直徑的10倍。納米技術(shù)是從20世紀(jì)80年代初迅速發(fā)展起來(lái)的新的前沿科研領(lǐng)域，最終目標(biāo)是人類按照自己的意志直接操縱單個(gè)原子，制造出具有特定功能的產(chǎn)品?，F(xiàn)在納米技術(shù)正從微電子機(jī)械系統(tǒng)起步，把傳感器、電動(dòng)機(jī)和各種處理器都放在一個(gè)硅芯片上而構(gòu)成一個(gè)系統(tǒng)。應(yīng)用納米技術(shù)研制的計(jì)算機(jī)內(nèi)存芯片，其體積只有數(shù)百個(gè)原子大小，相當(dāng)于人的頭發(fā)絲直徑的千分之一。納米計(jì)算機(jī)不僅幾乎不需要耗費(fèi)任何能源， 而且其性能要比今天的計(jì)算機(jī)強(qiáng)大許多倍。

（5）生物計(jì)算機(jī)[1]

20世紀(jì)80年代以來(lái)，生物工程學(xué)家對(duì)人腦、神經(jīng)元和感受器的研究?jī)A注了很大精力，以期研制出可以模擬人腦思維、低耗、高教的第六代計(jì)算機(jī)——生物計(jì)算機(jī)。用蛋白質(zhì)制造的電腦芯片，存儲(chǔ)量可以達(dá)到普通電腦的10億倍。生物電腦元件的密度比大腦神經(jīng)元的密度高100萬(wàn)倍，傳遞信息的速度也比人腦思維的速度快100萬(wàn)倍。

篇7

關(guān)鍵詞：中學(xué)；物理教學(xué)；佯廖

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671―0568（2013）33―0138-02

“佯廖”一詞對(duì)于高中學(xué)生而言是陌生、高深的，原因是絕大多數(shù)“佯廖”出現(xiàn)在近代物理學(xué)中，如相對(duì)論中雙生子佯廖，量子力學(xué)中薛定諤的貓佯廖等。因此，一般學(xué)生第一次接觸它都是在大學(xué)學(xué)習(xí)狹義相對(duì)論時(shí)，那是否意味著“佯廖”只與近代物理有關(guān)，與高中基礎(chǔ)物理學(xué)習(xí)無(wú)關(guān)呢？

一、“瞬時(shí)速度”與“飛矢不動(dòng)”

高一學(xué)生在學(xué)習(xí)“直線運(yùn)動(dòng)”時(shí)，會(huì)碰到瞬時(shí)速度的概念；運(yùn)動(dòng)物體經(jīng)過(guò)某一時(shí)刻（或某一位置）的速度。如果是簡(jiǎn)單的概念灌輸，舉一些生活中常見(jiàn)的事例，如汽車上的速度計(jì)隨著行駛的快慢而改變，學(xué)生都可以接受這個(gè)概念，但這是否意味著他們真的理解了呢？課后有學(xué)生提出：物體要發(fā)生位移只能在一段時(shí)間內(nèi)，而在某一時(shí)刻物體不會(huì)發(fā)生位移，那又怎么會(huì)有速度呢？對(duì)于這個(gè)問(wèn)題，一些基礎(chǔ)較好的學(xué)生特別容易鉆牛角尖。

這里涉及了古希臘一個(gè)著名的“飛矢不動(dòng)”佯廖，這個(gè)問(wèn)題在公元前五世紀(jì)由埃利亞哲學(xué)家芝諾提出：飛著的箭在任何瞬間都是既非靜止又非運(yùn)動(dòng)的，如果瞬間是不可分的，箭就不可能運(yùn)動(dòng)，因?yàn)槿绻鼊?dòng)了，瞬間就立即是可以分的了。但是時(shí)間是由瞬間組成的，如果箭在任何瞬間都是不動(dòng)的，則箭總是保持靜止，所以飛出的箭不能處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。看似簡(jiǎn)單的問(wèn)題，把當(dāng)時(shí)那些自鳴得意的哲學(xué)家震驚得不知所措。這個(gè)著名的運(yùn)動(dòng)悖論為兩千年后的第二次數(shù)學(xué)危機(jī)（關(guān)于微積分的大爭(zhēng)論）埋下了伏筆，要解決這個(gè)問(wèn)題必須引入極限思想，利用微積分的手段，因此，這個(gè)悖論直到兩千年后才被真正解釋。

在兩千多年后的中學(xué)物理課堂教學(xué)中，教師利用氣墊導(dǎo)軌及光電門測(cè)“瞬時(shí)速度”可以有效地幫助學(xué)生突破難點(diǎn)，即極短時(shí)間內(nèi)的平均速度非常接近于瞬時(shí)速度。當(dāng)然，這里引入極限的思想，對(duì)于高一學(xué)生建立這樣一種思維方式是有難度的，但可以為學(xué)生在下次涉及極限概念的理解時(shí)做一個(gè)鋪墊。

例如，高中《物理》必修二“機(jī)械能”中要求學(xué)生理解功率的概念，由于有初中階段的基礎(chǔ)，學(xué)生一下子就接受了平均功率的概念，但他們是否真的能理解瞬時(shí)功率這個(gè)概念？教師可以設(shè)計(jì)同樣類型的問(wèn)題：物體不可能在某一時(shí)刻做功，那在某一時(shí)刻物體是滯有功率嗎？學(xué)生的思維在此時(shí)會(huì)遇到障礙，如果用類比的方法回顧求解瞬時(shí)速度的過(guò)程，學(xué)生就完全可以接受了，由此，可以和學(xué)生一起推導(dǎo)得出瞬時(shí)功率的表達(dá)式。學(xué)術(shù)貴乎爭(zhēng)論，真理越辯越明，課外佯廖知識(shí)的簡(jiǎn)單引入，特別像這樣有爭(zhēng)議但很有意思的課題，對(duì)于學(xué)生而言是新奇而富有挑戰(zhàn)的。課后，學(xué)生在教師的指導(dǎo)下查閱相關(guān)資料，開展討論，不管討論的結(jié)果怎樣，筆者認(rèn)為都達(dá)到了教師預(yù)期的目的，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的激發(fā)、科學(xué)素質(zhì)的培養(yǎng)、自覺(jué)能力的提高都有著顯著的作用。

二、“落體佯廖”與亞里士多德

早年全國(guó)高考廣東卷出現(xiàn)了兩個(gè)落體運(yùn)動(dòng)的題目：

1.在一高塔頂端同時(shí)釋放一片羽毛和一個(gè)玻璃球，玻璃球先于羽毛到達(dá)地面，這主要是因?yàn)椋?）

A. 它們的重量不同

B. 它們的密度不同

C. 它們的材料不同

D. 它們受到的空氣阻力不同

2.在一高塔頂端同時(shí)釋放大小相同的實(shí)心鈦球和空心鐵球，以下說(shuō)法中正確的是（ ）

A. 它們受到的空氣阻力不同

B. 它們的加速度相同

C. 它們落地的速度不同

D. 它們下落的時(shí)間相同

當(dāng)然，上述第二題的題干不是很嚴(yán)密，塔有多高，鐵球有多空對(duì)于本題還是有一定影響的，但不管怎么樣，出題者的本意就是對(duì)“落體佯廖”知識(shí)點(diǎn)的考查。

在“自由落體運(yùn)動(dòng)”的教學(xué)中，學(xué)生會(huì)碰到這個(gè)經(jīng)典的“落體佯廖”：物體越重，下落的速度就越快；越輕，物體下落的速度越慢。這種認(rèn)識(shí)是學(xué)生憑直覺(jué)、生活經(jīng)驗(yàn)得出的一個(gè)前概念，這個(gè)前概念與兩千多年前亞里士多德的思想不謀而合。盡管上課時(shí)，教師會(huì)演示一系列實(shí)驗(yàn)，學(xué)生看得很興奮，課堂氣氛很好，可難免還是會(huì)出現(xiàn)“說(shuō)說(shuō)都懂，做做都錯(cuò)”的尷尬局面。這其實(shí)也說(shuō)明了習(xí)慣思維已在學(xué)生腦海中留下了較深的烙印，而且根深蒂固，潛意識(shí)里他們?nèi)哉J(rèn)為物體越重下落得越快。

對(duì)于這種佯廖，筆者認(rèn)為學(xué)生在結(jié)束“自由落體運(yùn)動(dòng)”新課后，已經(jīng)不存在知識(shí)性的問(wèn)題，即學(xué)生在認(rèn)真思考的結(jié)果下都懂得：在真空中鐵球和羽毛的下落情況是相同的；在現(xiàn)實(shí)生活中，由于空氣中存在阻力，相對(duì)它們自身的重力而言，阻力起的作用有大有小。但為什么學(xué)生在解題時(shí)就會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤？

其實(shí)，這可以在“落體運(yùn)動(dòng)”概念的發(fā)展史中找到答案。從亞里士多德錯(cuò)誤概念的提出到伽利略操作“比薩斜塔實(shí)驗(yàn)”終結(jié)錯(cuò)誤概念之間近兩千年的時(shí)間內(nèi)，為什么人們沒(méi)有懷疑它？因?yàn)槿藗兿氘?dāng)然了，學(xué)生當(dāng)然也會(huì)想當(dāng)然。所以，對(duì)這個(gè)問(wèn)題教師不要期待能“畢其功于一役”，只有反復(fù)刺激，重復(fù)刺激，在反復(fù)的過(guò)程中，逐步瓦解學(xué)生思想中這個(gè)錯(cuò)誤的前概念。

三、“佯廖”點(diǎn)點(diǎn)談

我們已經(jīng)無(wú)法看到古希臘哲學(xué)家在設(shè)下一個(gè)個(gè)智慧的陷阱之后嘴角殘留的微笑了，在經(jīng)歷痛苦地思索后，人們大把地采摘著由佯廖帶來(lái)的碩果?？梢赃@么說(shuō)：佯廖貫穿了整個(gè)物理學(xué)甚至是科學(xué)史的發(fā)展。

從芝諾的“飛矢不動(dòng)”等四則悖論發(fā)端，人們開始了對(duì)數(shù)學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)性的追求，于是出現(xiàn)了嚴(yán)密的公理化演繹方法，有了現(xiàn)代微積分的基礎(chǔ)――極限思想的萌芽。而由它產(chǎn)生的連續(xù)性與間斷性，運(yùn)動(dòng)與靜止，有限與無(wú)限等問(wèn)題，至今仍然是哲學(xué)家們爭(zhēng)論的話題。

篇8

【關(guān)鍵詞】數(shù)學(xué)的含義 數(shù)學(xué)的起源 自然科學(xué) 社會(huì)科學(xué)

從古至今，數(shù)學(xué)一直是以一種直接且深刻的方式影響著自然科學(xué)和人類文明的發(fā)展。生活中數(shù)學(xué)無(wú)處不在，沒(méi)有數(shù)學(xué)的世界是不完整的世界。本文是數(shù)學(xué)與人類社會(huì)的關(guān)系進(jìn)行簡(jiǎn)要分析，發(fā)現(xiàn)其中的一些關(guān)聯(lián)。以助于更好的了解數(shù)學(xué)與人類社會(huì)的關(guān)系。

一、數(shù)學(xué)的含義

數(shù)學(xué)，起源于人類早期的生產(chǎn)活動(dòng)。為中國(guó)古代六藝之一（六藝中稱為“數(shù)”），亦被古希臘學(xué)者視為哲學(xué)之起點(diǎn)。西方語(yǔ)言中“數(shù)學(xué)”一詞源自于古希臘語(yǔ)，其有學(xué)習(xí)、學(xué)問(wèn)、科學(xué)，以及另外還有個(gè)較狹意且技術(shù)性的意義-“數(shù)學(xué)研究”。

“數(shù)學(xué)”一詞的大約產(chǎn)生于宋元時(shí)期。但該詞意義不同于現(xiàn)代標(biāo)準(zhǔn)漢語(yǔ)之“數(shù)學(xué)”，古意乃術(shù)數(shù)之學(xué)，現(xiàn)代的意思則是日本人對(duì)漢詞賦予新意義，逆?zhèn)骰刂形牡脑~匯，所以等同于日語(yǔ)中的“數(shù)學(xué)”。新意義源自于日文在西化，明治維新時(shí)所做之西洋的一些新概念之對(duì)應(yīng)翻譯。

二、數(shù)學(xué)的發(fā)展史

數(shù)學(xué)的起源大體上從遠(yuǎn)古到公元前六世紀(jì)。根據(jù)目前考古學(xué)的成果，可以追溯到幾十萬(wàn)年以前。史前的人類就已嘗試用自然的法則來(lái)衡量物質(zhì)的多少、時(shí)間的長(zhǎng)短等抽象的數(shù)量關(guān)系，如時(shí)間-日、季節(jié)和年。算術(shù)（加減乘除）也自然而然地產(chǎn)生了。在此期間，人類社會(huì)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐，逐步形成了數(shù)的概念，并初步掌握了數(shù)的運(yùn)算方法，積累了一些數(shù)學(xué)知識(shí)。隨著土地丈量和天文觀測(cè)的需要，幾何知識(shí)開始引起人們的注意，但是由于缺乏邏輯因素，加上這些知識(shí)是片斷且零碎的，基本上看不到命題的證明。因此，此時(shí)的數(shù)學(xué)還未形成演繹的科學(xué)。

從歷史時(shí)代的一開始，數(shù)學(xué)內(nèi)的主要原理是為了做稅務(wù)和貿(mào)易等相關(guān)計(jì)算，為了解數(shù)字間的關(guān)系，為了測(cè)量土地，以及為了預(yù)測(cè)天文事件而形成的。這些需要可以簡(jiǎn)單地被概括為數(shù)學(xué)對(duì)數(shù)量、結(jié)構(gòu)、空間及時(shí)間方面的研究。

到了16世紀(jì)，算術(shù)、初等代數(shù)、以及三角學(xué)等初等數(shù)學(xué)已大體完備。17世紀(jì)變量概念的產(chǎn)生使人們開始研究變化中的量與量的互相關(guān)系和圖形間的互相變換。在研究經(jīng)典力學(xué)的過(guò)程中，發(fā)明了微積分。隨著自然科學(xué)和技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，為研究數(shù)學(xué)基礎(chǔ)而產(chǎn)生的集合論和數(shù)理邏輯等也開始慢慢發(fā)展。

從古至今，數(shù)學(xué)便一直不斷地延展，且與科學(xué)有豐富的相互作用，并使兩者都得到好處。數(shù)學(xué)在歷史上有著許多的發(fā)現(xiàn)，并且直至今日都還不斷地發(fā)現(xiàn)中。

三、數(shù)學(xué)與人類社會(huì)

自然科學(xué)和社會(huì)科學(xué)作為人類社會(huì)的兩大基礎(chǔ)科學(xué)，對(duì)人類社會(huì)的發(fā)展有著重要的作用。而數(shù)學(xué)作為所有學(xué)科的基礎(chǔ)，對(duì)它們也有著重要關(guān)系。數(shù)學(xué)與人類社會(huì)的關(guān)系，其實(shí)也就是數(shù)學(xué)與自然科學(xué)和社會(huì)科學(xué)的關(guān)系。

1、數(shù)學(xué)與自然科學(xué)

數(shù)學(xué)是透過(guò)抽象化和邏輯推理的使用，由計(jì)數(shù)、計(jì)算、量度和對(duì)物體形狀及運(yùn)動(dòng)的觀察中產(chǎn)生。數(shù)學(xué)家們拓展這些概念，為了公式化新的猜想以及從合適選定的公理及定義中建立起嚴(yán)謹(jǐn)推導(dǎo)出的真理。數(shù)學(xué)分為基礎(chǔ)數(shù)學(xué)和應(yīng)用數(shù)學(xué)兩部分，基礎(chǔ)數(shù)學(xué)絕對(duì)是自然科學(xué)，具有自然科學(xué)的性質(zhì)，1+1=2是客觀事實(shí)，不是邏輯推導(dǎo)。應(yīng)用數(shù)學(xué)則是把某些事物用數(shù)學(xué)模型來(lái)套，并不一定符合客觀事實(shí)，這也是很多人認(rèn)為數(shù)學(xué)不屬于自然科學(xué)的原因?？墒菙?shù)學(xué)的本質(zhì)是基礎(chǔ)數(shù)學(xué)層面的。所以數(shù)學(xué)屬于自然科學(xué)，因此自然科學(xué)與數(shù)學(xué)是包含關(guān)系，數(shù)學(xué)可以促進(jìn)自然科學(xué)的發(fā)展。

數(shù)學(xué)可以促進(jìn)自然科學(xué)的發(fā)展。二十世紀(jì)物理學(xué)的發(fā)展史可以作為數(shù)學(xué)對(duì)科學(xué)的發(fā)展起著重大作用的突出的例子。1905年愛(ài)因期坦提出的狹義相對(duì)論就以四維空時(shí)的閡可夫斯基幾何結(jié)構(gòu)作基礎(chǔ)。而愛(ài)因斯坦在1916年提出的廣義相對(duì)論不僅依靠黎曼幾何這一數(shù)學(xué)工具。而實(shí)際上他將引力變成了一種純粹的幾何理論。而黎曼幾何則是十九世紀(jì)數(shù)學(xué)所取得的最大成果之一。二十年代中期量子力學(xué)的創(chuàng)立深刻地聯(lián)系于希爾伯特空間的數(shù)學(xué)思想和理論。而五十年代規(guī)范場(chǎng)理論的提出以及七十年代所揭示出的規(guī)范場(chǎng)理論的豐富結(jié)構(gòu)更是緊密地聯(lián)系于纖維叢及其所有拓?fù)鋸?fù)雜性的思想。

綜上所述，自然科學(xué)的進(jìn)步與發(fā)展必須有數(shù)學(xué)理論為其奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，而且數(shù)學(xué)的發(fā)展也增強(qiáng)了自然科學(xué)各學(xué)科之間的相互聯(lián)系。

2、數(shù)學(xué)與社會(huì)科學(xué)

按照傳統(tǒng)的觀念，數(shù)學(xué)屬于自然科學(xué)或者只是自然科學(xué)的工具.然而，這一觀念隨著數(shù)學(xué)在自然科學(xué)以外的各個(gè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用而被改變.

1984年諾貝爾經(jīng)濟(jì)學(xué)獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)?wù)摺蛟趪?guó)民經(jīng)濟(jì)核算系統(tǒng)的發(fā)展中做出了奠基性貢獻(xiàn)，極大地改進(jìn)了經(jīng)濟(jì)實(shí)踐分析的基礎(chǔ)而被稱為“國(guó)民經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)之父”的英國(guó)經(jīng)濟(jì)學(xué)家理查德.斯通（Richard Stone，1913～1992）在其專著：《社會(huì)科學(xué)中的數(shù)學(xué)和其他論文》的主要作了如下歸納：在社會(huì)科學(xué)的研究工作中，數(shù)學(xué)是一種不可缺少的工具，人們普遍認(rèn)為：各種數(shù)學(xué)方法不僅在理論層次上，對(duì)下列事項(xiàng)是必須的，即對(duì)需要明確地用公式表示的問(wèn)題，對(duì)需要根據(jù)基本原理得出的結(jié)論，以及對(duì)于在復(fù)雜的發(fā)展過(guò)程中需要弄明白的各項(xiàng)活動(dòng)；而且在應(yīng)用層次上，對(duì)下列事項(xiàng)也是必須的，即對(duì)各種變量的度量，對(duì)各種參數(shù)的估計(jì)，以及對(duì)專心致志地希望獲得各種經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的活動(dòng)安排種種復(fù)雜的計(jì)算。

社會(huì)科學(xué)盡管五花八門，都只與兩個(gè)研究領(lǐng)域有關(guān)。第一個(gè)是精確描述社會(huì)系統(tǒng)如何運(yùn)行以及其不同部分如何關(guān)聯(lián)，這種類型的研究旨在探索和分析結(jié)構(gòu)。第二個(gè)研究領(lǐng)域著眼于控制，也就是著眼于考察關(guān)于社會(huì)結(jié)構(gòu)運(yùn)作的有意識(shí)目標(biāo)的效果以及政策形成的理性過(guò)程。這種類型的研究旨在探索和分析決策。

因此，在社會(huì)科學(xué)中我們感興趣的不僅在于描述發(fā)生了什么，以及描述社會(huì)系統(tǒng)的各個(gè)部分是如何聯(lián)系的。我們感興趣的還在于合理的決策程序，這些程序是區(qū)別有效決策與無(wú)效決策的因素，在很大程度上這些決策程序也可以用公式來(lái)表示并正確地加以分析。

篇9

關(guān)鍵詞：物理學(xué)；哲學(xué)思想

物理學(xué)是一門最基本的自然學(xué)科，它是探討物質(zhì)結(jié)構(gòu)和物質(zhì)基本運(yùn)動(dòng)規(guī)律的學(xué)科，所以人們往往認(rèn)為物理學(xué)只是包含一些枯燥的理論公式，而忽視了物理學(xué)中包含的人文因素諸如人文哲學(xué)思想、美學(xué)等方面。實(shí)際上，物理學(xué)在產(chǎn)生、形成、發(fā)展的過(guò)程中，人們不是為了物理學(xué)而研究物理學(xué)，而是為了有助于人類、社會(huì)以及個(gè)體人的發(fā)展而研究物理學(xué)，所有這些都涉及到了人與人的關(guān)系、人與自然的關(guān)系，這些關(guān)系中都蘊(yùn)含著豐富的哲學(xué)思想。

1　物理學(xué)中的唯物辯證法思想

物理學(xué)在古代被稱為自然哲學(xué)，物理學(xué)作為一門精密的學(xué)科進(jìn)行研究是從1687年牛頓發(fā)表的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》開始的。隨著學(xué)科的發(fā)展與不斷完善，物理學(xué)才從哲學(xué)中分化出來(lái)，形成獨(dú)立的學(xué)科，但物理文化中蘊(yùn)含的哲學(xué)思想是不會(huì)被分離的。

1.1　實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)

物理學(xué)是實(shí)驗(yàn)科學(xué)，物理實(shí)驗(yàn)既是建立物理理論的基礎(chǔ)又是檢驗(yàn)物理理論真理性的方法。楊振寧教授說(shuō)“物理學(xué)是以實(shí)驗(yàn)為本的學(xué)科”，物理學(xué)上很多理論都是通過(guò)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)論證的結(jié)果，體現(xiàn)了唯物辯證法的認(rèn)識(shí)論觀點(diǎn)——實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。

1.2　物質(zhì)是普遍聯(lián)系的

物理發(fā)展史上，很多地方體現(xiàn)了物質(zhì)是普遍聯(lián)系的觀點(diǎn)。比如人們?cè)?jīng)把電和磁孤立起來(lái)，物理學(xué)家?jiàn)W斯特接受自然力統(tǒng)一的哲學(xué)思想。堅(jiān)信電和磁之間存在某種潛在聯(lián)系，經(jīng)過(guò)多年研究，終于發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，并由此開創(chuàng)了電磁學(xué)的新紀(jì)元。把電和磁聯(lián)系了起來(lái)，這正體現(xiàn)了唯物辯證法的特征——物質(zhì)是普遍聯(lián)系的。

1.3　事物發(fā)展過(guò)程中的“否定之否定”規(guī)律

人們對(duì)物理現(xiàn)象及其本質(zhì)的認(rèn)識(shí)是不斷地發(fā)展和完善起來(lái)的，每一種理論的建立過(guò)程都體現(xiàn)了“實(shí)驗(yàn)(事實(shí))——理論假設(shè)——實(shí)驗(yàn)(新的事實(shí))——修正理論”，遵循著辯證唯物主義中的“否定之否定”規(guī)律。比如在整個(gè)光學(xué)的發(fā)展史中對(duì)光本質(zhì)這個(gè)問(wèn)題的認(rèn)識(shí)，先是牛頓的微粒說(shuō)；再是惠更斯的彈性波動(dòng)說(shuō)；接著麥克斯韋提出電磁波動(dòng)說(shuō)；到20世紀(jì)愛(ài)因斯坦提出光量子說(shuō)。

最終人們認(rèn)識(shí)到光具有波粒二象性，人類對(duì)光本性的認(rèn)識(shí)就正是遵循著“否定之否定”認(rèn)識(shí)規(guī)律的反映。

1.4　主要矛盾與次要矛盾的辯證關(guān)系

物理學(xué)中為了方便研究問(wèn)題，經(jīng)常抓住物體的主要特征，忽略物體的次要特征，而抽想出一些理想模型。如“質(zhì)點(diǎn)”這個(gè)理想模型保留了實(shí)際物體的質(zhì)量和存在的位置，而忽略了物體本身的大小形狀，體現(xiàn)出辯證唯物主義中的“主要矛盾與次要矛盾之間的辯證關(guān)系”。

1.5　運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性和時(shí)空的相對(duì)性

近代物理學(xué)的一大理論—愛(ài)因斯坦的相對(duì)論中涉及的哲學(xué)問(wèn)題很多。最突出的就是相對(duì)運(yùn)動(dòng)和相對(duì)的時(shí)空觀念。相對(duì)論指出：相對(duì)性原理的本質(zhì)在于運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性這一事實(shí)，而不存在絕對(duì)運(yùn)動(dòng)。相對(duì)論否定了絕對(duì)運(yùn)動(dòng)的存在，就否定了絕對(duì)時(shí)空的概念。它通過(guò)不變的光速把時(shí)間和空間聯(lián)合為一個(gè)整體，由洛倫茲變換建立起各個(gè)慣性系之間的時(shí)空關(guān)系。

可見(jiàn)，不論是物理文化知識(shí)本身，還是物理文化形成、發(fā)展的過(guò)程都蘊(yùn)含著豐富的哲學(xué)思維方法，對(duì)人類的自然觀和哲學(xué)思想有重大的影響。

2　物理學(xué)中的美學(xué)文化

2.1　物理理論的美學(xué)特征

2.1.1　簡(jiǎn)單深刻美

在一個(gè)藝術(shù)家眼里簡(jiǎn)單是一種美。自然現(xiàn)象錯(cuò)綜復(fù)雜，物理學(xué)則力求用簡(jiǎn)單的方程或定律去概括自然規(guī)律，但其反映的內(nèi)在規(guī)律確是非常深刻的。如能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律反映了各種不同形式的能量的轉(zhuǎn)化，牛頓的三大定律更是概括了宏觀低速條件下各種機(jī)械運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，麥克斯韋電磁方程組將復(fù)雜的電磁現(xiàn)象統(tǒng)一其中，愛(ài)因斯坦相對(duì)論中的基本原理簡(jiǎn)單凝練，但其中內(nèi)涵確是豐富而深刻的。

2.1.2　對(duì)稱守恒美

對(duì)稱是自然界中廣泛存在的也是人們很樂(lè)于接受的一種美學(xué)形式，物理學(xué)在對(duì)自然的表述中處處顯現(xiàn)出了這種對(duì)稱的美：引力和斥力，“電生磁”與“磁生電”，粒子與反粒子，物質(zhì)與反物質(zhì)、圓孔或單縫衍射圖樣的對(duì)稱、無(wú)限長(zhǎng)直導(dǎo)線周圍磁場(chǎng)的軸對(duì)稱等等。物理定律對(duì)某種規(guī)范變換的不變性、守恒性更是貫穿于整個(gè)物理學(xué)的一種對(duì)稱形式，物理學(xué)中有許多守恒定律如：動(dòng)量守恒、機(jī)械能守恒等等。實(shí)際上，對(duì)稱性已經(jīng)成為當(dāng)代物理學(xué)家研究物理理論的一種方法。

2.1.3　統(tǒng)一和諧美

篇10

【關(guān)鍵詞】物理學(xué)；牛頓力學(xué)；工業(yè)革命；人類文明

俗話說(shuō)：“學(xué)好數(shù)理化，走遍天下都不怕。”這其中的“理”就是指的“物理”。此話雖然有些片面，但也道出了物理學(xué)的重要性。物理學(xué)一詞，源自希臘文physikos，很長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)，它和自然哲學(xué)（natural philosophy）同義，探究物質(zhì)世界最基本的變化規(guī)律。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，社會(huì)的進(jìn)步和文化知識(shí)的擴(kuò)展、深化，物理學(xué)以純思辨的哲學(xué)演變到以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)。物理學(xué)研究的對(duì)象包括力、熱、電、光、磁、聲，從宏觀領(lǐng)域到微觀領(lǐng)域，得到了一系列對(duì)自然現(xiàn)象的科學(xué)解釋并形成理論，最終形成發(fā)明創(chuàng)造，推動(dòng)了人類文明的進(jìn)步。物理學(xué)的高技術(shù)和強(qiáng)滲透性也使之成為社會(huì)發(fā)展的重要推動(dòng)力。物理學(xué)給人類提供了大量的物質(zhì)財(cái)富，同時(shí)也提供了精神財(cái)富。

迄今為止，物理學(xué)所創(chuàng)造出來(lái)的所有成果無(wú)一不是人類身體某一部位的延伸和替代。人造衛(wèi)星、顯微鏡、望遠(yuǎn)鏡、照相機(jī)等等是人類眼睛的延伸；手機(jī)、電話、雷達(dá)等等是人類耳朵的延伸；汽車、輪船飛機(jī)等運(yùn)輸工具是人類腿和腳的延伸；槍炮、導(dǎo)彈和火箭等等是人類胳膊和手的延伸；電腦、機(jī)器人是整個(gè)人的延伸；現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的診療手段也離不開物理學(xué)，X光、核磁共振、CT、B超、放射性療法等等都是基于物理學(xué)?？v觀人類文明的發(fā)展史，就是一部物理學(xué)的發(fā)展史。

一、物理學(xué)初建

古時(shí)候人們就嘗試著理解這個(gè)世界：為什么物體會(huì)往地上掉，為什么不同的物質(zhì)有不同的性質(zhì)，地球、太陽(yáng)以及月亮這些星體究竟是遵循著什么規(guī)律在運(yùn)動(dòng)，人們提出了各種理論試圖解釋這個(gè)世界。這些早期的理論在今天看來(lái)更像是一些哲學(xué)理論。古希臘哲學(xué)家亞里士多德創(chuàng)造了物理這門學(xué)科的名稱，但由于歷史的局限性，他對(duì)物理的很多認(rèn)識(shí)卻是錯(cuò)誤的，比如他認(rèn)為，物體下落的速度與物體的重量有關(guān)，物體越重，下落越快。這一理論最終被伽利略的“大球小球同時(shí)落地”的實(shí)驗(yàn)所。古希臘哲學(xué)家、物理學(xué)家阿基米德發(fā)現(xiàn)了浮力定律和杠桿原理，并發(fā)明設(shè)計(jì)制造了多種機(jī)械，如螺旋揚(yáng)水器、軍用投射器。德謨克利特最先提出了原子論，認(rèn)為萬(wàn)物都是由原子組成的，原子是不可分割的最小微粒。天文學(xué)從強(qiáng)勢(shì)的“地心說(shuō)”到開普勒發(fā)現(xiàn)了行星運(yùn)動(dòng)的三大定律：軌道定律、面積定律和周期定律，哥白尼、布魯諾等天文學(xué)家付出了巨大努力。電磁學(xué)方面發(fā)現(xiàn)了摩擦起電、磁石吸鐵等物理現(xiàn)象，并在此基礎(chǔ)上發(fā)明了指南針。古代物理學(xué)還稱不上真正的科學(xué)，更多的是基于思辨，對(duì)于生活經(jīng)驗(yàn)和自然現(xiàn)象的總結(jié)。

二、牛頓出版《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》

牛頓出版的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》是人類歷史上第一次科學(xué)革命的集大成之作。這部巨著闡述了萬(wàn)有引力定律和運(yùn)動(dòng)三大定律（慣性定律、力和運(yùn)動(dòng)關(guān)系的定律、作用力與反作用力定律），把物體運(yùn)動(dòng)統(tǒng)一在一個(gè)嚴(yán)密的理論中――牛頓力學(xué)。根據(jù)牛頓力學(xué)，我們知道了：蘋果為什么總是落到地上；慣性是什么；為什么劃槳能使船前行；為什么月球圍繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)并出現(xiàn)陰晴圓缺等等。這是經(jīng)典力學(xué)的第一部經(jīng)典著作，也是人類掌握的第一個(gè)完整的科學(xué)的宇宙論和科學(xué)理論體系，其影響所及遍布經(jīng)典自然科學(xué)的所有領(lǐng)域，并發(fā)展出許多學(xué)科：宇宙天文學(xué)、航空航天科學(xué)、工程力學(xué)、建筑學(xué)、機(jī)械制造、原子核科學(xué)等等。宇宙天文學(xué)的發(fā)展，使我們對(duì)宇宙的起源有了更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。航天科學(xué)的發(fā)展讓人類的飛天夢(mèng)成為現(xiàn)實(shí)。

三、物理學(xué)與第一次工業(yè)革命

18世紀(jì)中期，以蒸汽機(jī)的廣泛使用為標(biāo)志的第一次工業(yè)革命開始了人類的工業(yè)化進(jìn)程。蒸汽機(jī)的發(fā)明是基于熱學(xué)的發(fā)展。蒸汽機(jī)利用水沸騰產(chǎn)生的高壓蒸汽推動(dòng)活塞做功，產(chǎn)生動(dòng)力帶動(dòng)機(jī)器工作。從18世紀(jì)晚期開始，蒸汽機(jī)廣泛應(yīng)用在采礦、冶煉、紡織、機(jī)械制造、化工等領(lǐng)域，并出現(xiàn)蒸汽輪船、蒸汽機(jī)車、蒸汽汽車，蒸汽機(jī)成為了當(dāng)時(shí)各行業(yè)的主要?jiǎng)恿C(jī)械。蒸汽機(jī)的發(fā)明，解放了人類的雙手，促成了傳統(tǒng)手工業(yè)向機(jī)械化大生產(chǎn)的轉(zhuǎn)變，陸上和海上長(zhǎng)途運(yùn)輸成為可能，極大地提高了生產(chǎn)生活效率。

四、物理學(xué)與第二次工業(yè)革命

電的使用開啟了人類歷史上的第二次工業(yè)革命。1820年，丹麥物理學(xué)家?jiàn)W斯特發(fā)現(xiàn)了電流有磁效應(yīng)，開始人類研究電與磁的相互關(guān)系的序幕。1831年，英國(guó)物理學(xué)家法拉第建立了電磁感應(yīng)定律，創(chuàng)立了電磁學(xué)的基礎(chǔ)，使發(fā)電機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)的制造成為可能。德國(guó)工程師西門子根據(jù)閉合線圈的磁通量發(fā)生改變可能產(chǎn)生電流的原理，發(fā)明了第一臺(tái)自饋式發(fā)電機(jī)，可以產(chǎn)生較大的功率，同時(shí)體積也較輕巧。從此，電能開始成為主要能源并推動(dòng)工業(yè)向前發(fā)展，繼而出現(xiàn)了電動(dòng)機(jī)、電機(jī)車、電燈、電視機(jī)和電工儀器儀表等許多改變?nèi)祟惿罘绞降碾娖髟O(shè)備。1873年，蘇格蘭物理學(xué)家麥克斯韋發(fā)表的《論電與磁》開創(chuàng)了電動(dòng)力學(xué)，是現(xiàn)代電工學(xué)的開端。麥克斯韋提出了光的電磁說(shuō)，并預(yù)言了電磁波的存在。電磁波是現(xiàn)代通信的基礎(chǔ)，無(wú)線電、手機(jī)、衛(wèi)星就是通過(guò)電磁波進(jìn)行信號(hào)傳輸，實(shí)現(xiàn)人類遠(yuǎn)距離傳輸和交換信息。

五、物理學(xué)與第三次工業(yè)革命

進(jìn)入二十世紀(jì)，由于原子能、電子計(jì)算機(jī)、微電子技術(shù)、航天技術(shù)、分子生物學(xué)和遺傳工程等領(lǐng)域的研究進(jìn)展，出現(xiàn)了第三次工業(yè)革命，這是一場(chǎng)不同于傳統(tǒng)工業(yè)的信息技術(shù)革命，標(biāo)志著工業(yè)進(jìn)入自動(dòng)化時(shí)代。

（1）物理學(xué)與微電子技術(shù)

1947年，美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室的肖克萊、巴丁和布拉頓研究出一種點(diǎn)接觸鍺晶體管。晶體管是20世紀(jì)一項(xiàng)重大發(fā)明，開啟了微電子革命的先聲。1954年，貝爾實(shí)驗(yàn)室研制出第一臺(tái)使用晶體管集成電路的計(jì)算機(jī)。以晶體管為基礎(chǔ)的集成電路，也叫芯片，使信息處理設(shè)備小型化、便攜化。如今，大到工業(yè)設(shè)備、交通工具，小到各種生活設(shè)備，凡是有電的設(shè)備，幾乎都有芯片對(duì)信息進(jìn)行處理。在當(dāng)今信息大爆炸的時(shí)代，微電子技術(shù)使得信息接收、存儲(chǔ)、處理更加便捷和高效。計(jì)算機(jī)以及各種“人機(jī)控制系統(tǒng)”廣泛應(yīng)用，使生產(chǎn)、辦公、家庭生活自動(dòng)化。人類社會(huì)從機(jī)械化、電氣化進(jìn)入到一個(gè)更高級(jí)的自動(dòng)化時(shí)代。

（2）物理學(xué)與能源

工業(yè)的發(fā)展離不開能源的供應(yīng)，傳統(tǒng)的電能、水能、化學(xué)能越來(lái)越不能滿足日益增長(zhǎng)的能源需求。核能作為一種高效、清潔能源能極大緩解能源危機(jī)。核能的利用得益于原子核物理的發(fā)展。從19世紀(jì)末發(fā)現(xiàn)放射性到1932年發(fā)現(xiàn)中子、正電子和氘，原子核理論為核物理奠定了基礎(chǔ)。1938年，德國(guó)化學(xué)家哈恩和斯特拉斯曼發(fā)現(xiàn)了鈾核的裂變，從而找到了一種利用核能的途徑。1942年，美國(guó)成功建造了世界上第一座核反應(yīng)堆，它顯示核能時(shí)代的到來(lái)。目前，我國(guó)也有兩座正在運(yùn)行的核電站：秦山和大亞灣核電站，產(chǎn)生的電能為長(zhǎng)三角和珠三角地區(qū)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)做出了巨大貢獻(xiàn)。現(xiàn)在科學(xué)家們正在研究可控核聚變，這種核聚變可以用海水和輕核作為原料的，是真正意義上的取之不竭，用之不盡的能源。

（3）物理學(xué)與航天技術(shù)

20世紀(jì)50年代興起的航天技術(shù)使得人類的飛天夢(mèng)成為現(xiàn)實(shí)。1957年，前蘇聯(lián)成功發(fā)射第一顆人造地球衛(wèi)星，開創(chuàng)了人類航天新紀(jì)元。如今，人類發(fā)射的偵察、預(yù)警、通信導(dǎo)航、天文氣象、海洋監(jiān)視、測(cè)地探礦等應(yīng)用衛(wèi)星，在經(jīng)濟(jì)、軍事和科研中發(fā)揮了巨大的作用。航天技術(shù)是一門綜合性很強(qiáng)的技術(shù)，和物理學(xué)密切相關(guān)，每一步的發(fā)展都離不開物理學(xué)的指導(dǎo)和運(yùn)用?；鸺七M(jìn)技術(shù)、人造衛(wèi)星運(yùn)行軌道計(jì)算、空間通信、載人航天器設(shè)計(jì)技術(shù)、登月技術(shù)、深空探測(cè)技術(shù)等一系列航天技術(shù)涵蓋了基礎(chǔ)物理學(xué)的力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)各個(gè)領(lǐng)域?？梢灶A(yù)見(jiàn)，未來(lái)人類移居外星球、發(fā)現(xiàn)外星人、尋找宇宙的起源等等都離不開基于物理學(xué)的航天技術(shù)的發(fā)展。

六、物理學(xué)與人類未來(lái)

物理學(xué)是一門不斷改變?nèi)祟惿詈屯苿?dòng)社會(huì)進(jìn)步的科學(xué)，從宏觀的經(jīng)典物理學(xué)發(fā)展到微觀的電動(dòng)力學(xué)、量子力學(xué)等，并將在未來(lái)深入到粒子物理、納米材料物理、天體物理（引力波）、生命科學(xué)物理領(lǐng)域。宇宙是怎么產(chǎn)生的，宇宙的組成是什么，物質(zhì)的最基本粒子是什么，人類是否能穿越時(shí)空，人類是否能實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)生不老，這些問(wèn)題都需要物理學(xué)去解決。物理學(xué)將繼續(xù)推動(dòng)人類文明向前發(fā)展！