導語：如何才能寫好一篇量子力學發(fā)展史，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務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；自主學習能力；發(fā)展

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

一、在歷史教學中提高學生的質(zhì)疑能力

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

在教學中學生質(zhì)疑能力的培養(yǎng)有助于激發(fā)學生學習的積極性，只有調(diào)動學生學習的主動性才能使學生主動進行自主學習。然而在實際學習中很多學生缺乏質(zhì)疑的能力，這需要教師改變原有的教學方法，鼓勵學生質(zhì)疑，激發(fā)學生的思維，提高學生的質(zhì)疑意識，只有這樣才能讓學生樂于提出問題，并對問題進行積極的探索，最終解決問題，這個過程十分有利于培養(yǎng)學生的自主學習能力。如學習“山頂洞人”這部分知識的時候，當講到他們用骨針縫制衣服的時候，有的學生問我：“老師，他們用什么線去縫衣服呢？”面對這種突來的問題，我回問學生：“那么如果你是山頂洞人，你會用什么線呢？”這個問題引起了學生的興趣，我引導學生進行想象，大膽的猜測，通過師生一起討論，最終找出可能的答案。在這個過程中既培養(yǎng)了學生的質(zhì)疑能力，又使學生自主學習的能力得以體現(xiàn)。

二、引導學生掌握基礎知識的方法

要想讓學生扎實地掌握歷史基礎知識，就必須讓學生主動去探究，只有通過學生自主的發(fā)現(xiàn)、探究才能促使其自主學習能力得以提高。

⒈教給學生識記的方法

歷史知識紛繁復雜，尤其是對于基礎知識的識記，既要記憶，又要理解，只有這樣才能使知識更加牢固。教師要教給學生一些識記的技巧，讓學生進行借鑒，引導學生進行舉一反三的學習，能夠?qū)Τ橄蟮闹R進行形象化的識記等等，引導學生發(fā)現(xiàn)符合自己的識記方法，提高學生的自主學習能力。

2.培養(yǎng)學生概括知識的能力

歷史事件包括很多知識點，一般是背景、經(jīng)過、影響這三大點，這些復雜的內(nèi)容讓學生機械的記憶是無法提高學習效率的。因此，教師要教給學生一些方法，引導學生對信息進行重組、加工，形成清晰的知識框架，更利于學生識記和掌握。

三、提高學生自主學習能力的途徑

能力的提高離不開實踐和創(chuàng)新，教學中要鼓勵學生積極地進行創(chuàng)新，并指導學生進行實踐，從而提高學生的自主學習能力。如讓學生自己設計一些訓練題，轉(zhuǎn)化學生的學習思路，有利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神；鼓勵學生對歷史事件或是事物發(fā)表自己的觀點，并結(jié)合歷史史實進行分析和論證，有利于培養(yǎng)學生的思維能力；讓學生寫一些小論文等，訓練學生的綜合能力。

總之，在初中歷史教學中培養(yǎng)學生的自主學習能力是教學的重要方面，不僅是新課標的要求，也是滿足學生發(fā)展的需要。在教學中我們要創(chuàng)新教學方法，讓學生在豐富多彩的活動中建立起自主學習的意識，提高學生主體性的發(fā)揮，促進學生全面發(fā)展。

參考文獻：

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

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關(guān)鍵詞： 結(jié)構(gòu)化學；教學效果；探索與實踐

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2013）16-0256-02

0 引言

結(jié)構(gòu)化學作為普通高校化學專業(yè)的重要基礎理論專業(yè)課，此課程是以量子力學和現(xiàn)代分析測試儀器為理論和技術(shù)基礎，研究原子、分子以及晶體的微觀結(jié)構(gòu)、運動規(guī)律和結(jié)構(gòu)與性質(zhì)之間的關(guān)系的一門學科，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動狀態(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]。量子化學是結(jié)構(gòu)化學的理論基礎，它有固有的不可避免的數(shù)學結(jié)構(gòu)，還有很多復雜抽象的哲學概念，因此很多學生感到難學，容易喪失結(jié)構(gòu)化學學習的興趣。所以，本文針對課程特點，在總結(jié)結(jié)構(gòu)化學教學經(jīng)驗基礎上，探索教學方法，提高學生積極性，提高課堂教學效果。

1 教學與學科發(fā)展史相結(jié)合

量子力學雖然是結(jié)構(gòu)化學學習的理論基礎，但并不是主要內(nèi)容，在課程上只是用量子力學引出對結(jié)構(gòu)化學非常重要的新概念，例如原子軌道、分子軌道、能級等，從微觀世界解釋或預言化學問題，但根本不會把課程深入到量子力學的叢林中。所以在課程開篇時讓學生了解量子力學發(fā)展史上一些事件，接受量子概念，理解化學問題，從而學到科學方法論。

例如在課程開篇前介紹課程大致框架，介紹結(jié)構(gòu)化學發(fā)展史與諾貝爾獎，通過諾貝爾獎獲得者的簡介讓學生了解結(jié)構(gòu)化學發(fā)展史，從而吸引學生學習興趣。在介紹19世紀末經(jīng)典力學時，引入開爾文在新年獻詞中的話-物理學上空飄著兩朵烏云：Michelson-Morley實驗和黑體輻射，吸引學生們的學習興趣。在后期教學中，向?qū)W生介紹德布羅意：他大學學習歷史畢業(yè)后受哥哥影響對物理發(fā)生興趣，一戰(zhàn)后隨朗之萬攻讀博士，在博士論文里面提出的理論揭示了光子和物質(zhì)粒子之間的對稱性，并得到了愛因斯坦的肯定，在1929年獲得諾貝爾獎。通過德布羅意的簡介告訴學生興趣是最好的老師，學習結(jié)構(gòu)化學也是如此，從而克服學生畏難情緒。

另外，在教學中根據(jù)學科發(fā)展，適時增加教材中沒有的學科前沿熱點和動態(tài)，學生反饋意見表明，通過教學與學科發(fā)展史相結(jié)合、課堂與學科前沿相結(jié)合的講授方式，使學生學到基礎知識同時，又能知道課程知識與科研之間的聯(lián)系， 激發(fā)了學生們的學習興趣和從事科研的熱情。

2 課堂教學注重準確性和條理性

由于結(jié)構(gòu)化學的課程特點，教師講授過程中如果稍有疏忽，容易導致學生繼續(xù)學習的興趣下降。所以，在授課過程中不能照本宣科，不能照著PPT課件念，必須對于基本概念基本理論要有準確的描述和解釋，不能模棱兩可。很多的數(shù)理推導貫穿于結(jié)構(gòu)化學課程中，但是對于這些推導過程并不要求學生掌握，但是教師也不能避而不談，必須講清楚詳細的推導過程，讓學生知道來龍去脈，從而學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，先給學生簡單介紹氫原子體系薛定諤方程的處理，在變數(shù)分離以后得到三個方程，從而根據(jù)方程的邊界條件引入三個量子數(shù)，讓學生明白根據(jù)三個方程分別得到的是哪些量子數(shù)，這樣學生對量子數(shù)就有了清晰的認識，再結(jié)合無機化學課程里面的知識，對下一節(jié)量子數(shù)的物理意義就有了很好的認識。

3 理論聯(lián)系實際，注重能力培養(yǎng)

結(jié)構(gòu)和性能的關(guān)系是結(jié)構(gòu)化學課程的一條主線，雖然本課程理論性很強，但是還是有實驗和技術(shù)基礎的支撐。在課本第四章分子的對稱性理論課結(jié)束后增加1-2周的模型實習，給出第四章課本出現(xiàn)的分子的球棍模型，讓學生了解其對稱性，讓后將分子拆開后再組裝起來，通過這種練習加深學生對分子對稱性的理解。另外，基于學校的科研平臺，讓學生參與教師的科研課題中來，在儀器的使用實驗過程中，將所學知識用到實際操作中，學會處理數(shù)據(jù)，將所學知識應用到實踐中，加深對課程知識的理解，加深學生科研能力。實踐表明，化學專業(yè)部分學生通過這個過程提高了動手能力，在研究生面試實驗環(huán)節(jié)以及中學教學中都取得了很好的效果，部分研究生總體面試成績還是名列前茅。

4 充分利用多媒體教學手段輔助教學

隨著科學技術(shù)的發(fā)展，計算機在各個領(lǐng)域得到了廣泛的應用，各個學校均使用了多媒體教學。可以把大量知識點列于幻燈片中，通過教師講解框架結(jié)構(gòu)，讓學生充分理解課程知識點之間的聯(lián)系，加深對知識的掌握。結(jié)構(gòu)化學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)教學沒有直觀演示，學生會剛拿到枯燥無味，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，讓學生在短時間內(nèi)獲得大量知識，從而提高了教學效率。

5 課程教學與練習同步

在課程教學前，教師可以提前制作結(jié)構(gòu)化學題庫，題庫內(nèi)容應每章節(jié)的知識點，主要題型為選擇題、判斷題、填空題、問答題和計算題。在每一章教學中和結(jié)束后，始終貫穿著練習，隨時把握學生掌握情況，及時解決學生出現(xiàn)問題。考核學生掌握情況可以包括課堂提問和發(fā)問，課后作業(yè)以及每章從題庫抽取的練習題測試等多種形式，在教與學中把“過程”和“終結(jié)”有機結(jié)合起來，例如在講授完量子數(shù)意義后，引入一道化學奧賽題：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，那么在這個星球上，前4個惰性元素的原子序數(shù)各是多少？在解這樣的題中讓學生學會活學活用。總之，采用引起學生注意、提供學習的指導、后期反饋等一系列環(huán)節(jié)，學生的學習興趣提高，學習效果有很大的改善。

6 小結(jié)

在結(jié)構(gòu)化學教學中，通過以上幾種方法的有機結(jié)合，學生教學評價最多的是學習主動性顯著提高，興趣有很大提高，課堂氣氛活躍。學生自己獲取和應用知識、解決課程問題能力有了很大的提高，學生也不再感覺“結(jié)構(gòu)學習如登天”、“結(jié)構(gòu)不再是噩夢”。

參考文獻：

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

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原子物理學是研究原子結(jié)構(gòu)、運動規(guī)律及相互作用的學科，是物理學專業(yè)的基礎課程，也是核類專業(yè)重要的專業(yè)基礎課程，上承經(jīng)典物理學，下接量子力學和原子核物理等重要課程。相比經(jīng)典物理學課程原子物理學有很大差別，首先，原子物理學課程不像普通物理學課程從基本物理概念和物理規(guī)律出發(fā)進行嚴密的理論運算推導得到更普遍的基礎理論，而是遵循從實踐出發(fā)―理論模型建立―實踐檢驗的認識過程，應用更多的是總結(jié)、歸納的方法；其次，研究對象是微觀體系，而學生對微觀現(xiàn)象缺乏直觀的感性認識。正是由于這些差異，大部分學生在學習中感覺原子物理學知識點凌亂，理不清頭緒，導致不能鞏固和深化所學知識。因此，在教學中如何激發(fā)學生的學習興趣，引導學生把握課程主線，認識原子運動規(guī)律，形成新概念，進而培養(yǎng)學生自學能力、思維能力、研究能力等成為原子物理學教學中需要探討的問題。本文針對褚圣麟先生教材《原子物理學》的教學淺談個人教學過程中的認識。

1 學習興趣的培養(yǎng)

學習興趣指一個人對學習的一種積極的認識傾向與情緒狀態(tài)。學生對某一學科有興趣，就會持續(xù)地專心致志地鉆研它，從而提高學習效果。學習興趣既是學習的原因，又是學習的結(jié)果。由此，培養(yǎng)學生最初的學習興趣，促進學生在學習中找到樂趣，由被動的學習轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訉W習、好學、樂學，在培養(yǎng)學生的自學能力過程中具有重要的意義。如何培養(yǎng)學生對原子物理學學習的興趣，筆者從教學實踐中總結(jié)如下幾個方面。

1.1 結(jié)合物理學史增強學習內(nèi)容的趣味性

原子物理發(fā)展史料豐富，若將史料運用于原子物理教學中，將起到事半功倍的效果。在授課中將原子物理學發(fā)展史融入知識的傳授可增強學習的趣味性。如電子發(fā)現(xiàn)最早進行試驗的并不是湯姆遜，試驗結(jié)果最精確的也不是湯姆遜，但湯姆遜是第一個敢于突破常規(guī)認識而提出新粒子是電子的人，這一簡介讓學生明白科學研究中要尊重科學事實，敢于突破傳統(tǒng)認識；講述量子化概念提出時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決，此后他曾試圖放棄量子論，用經(jīng)典物理學方法重新解決黑體輻射問題，但均未成功，讓學生認識科學發(fā)展中開創(chuàng)性革新的不易。可以說原子物理的發(fā)展中，充滿對已有思想觀念的顛覆和新思想的建立，這些都需要科學懷疑和批判精神，充分說明科學無絕對權(quán)威，科學懷疑精神和獨立思考是科學進步的動力。通過物理學史的介紹，能在課堂上吸引學生的注意，使課堂氣氛活躍，激發(fā)學生對原子物理學的興趣，在輕松快樂的氛圍中學習，同時學習科學的批判精神，培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力。

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

好奇心和探索欲望是科學研究的原動力，在教學中通過介紹課本中出現(xiàn)而尚未完全認識明白的物理概念、物理問題，能極大激發(fā)學生的認識和探索欲望，教師可引導學生對相關(guān)問題的研究現(xiàn)狀進行調(diào)研并匯報，在這一過程中既能促進學生了解學科的研究前沿，也能使學生加深對基本物理概念、原理的認識，同時有助于培養(yǎng)學生的實踐能力和初步的科研能力。在原子物理學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論效應中提出的精細結(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)完全認識清楚等，這些問題在教學中可充分利用，調(diào)動學生的探索欲望，激發(fā)學生的鉆研興趣。

1.3 結(jié)合物理學發(fā)展前沿介紹激發(fā)學生研究興趣

原子是從宏觀到微觀的第一個層次，物質(zhì)世界各個層次的結(jié)構(gòu)和運動變化相互聯(lián)系、相互影響，很多其他重要學科和技術(shù)的發(fā)展以原子物理為基礎，在課程教學中結(jié)合課程內(nèi)容穿插原子物理學與相關(guān)學科的交叉及原子物理學發(fā)展的前沿介紹，可激發(fā)學生學習興趣和鉆研熱情。如講述α粒子散射實驗時，介紹原子碰撞研究方法已經(jīng)發(fā)展成為一個重要的研究方向，涉及各種基本粒子與原子和分子碰撞的物理過程等；講述激光原理時，介紹激光技術(shù)的發(fā)展及其對原子物理學發(fā)展的促進，介紹我國激光領(lǐng)域研究的國際地位等。學科前沿的介紹能幫助學生認識學習本學科的社會意義及其與個人的關(guān)系，有助于激發(fā)學生學習的社會責任感。

2 把握課程主線

原子物理學的內(nèi)容不像經(jīng)典物理學具有嚴密的邏輯體系，因此在教學中拎?課程的主線有助于學生系統(tǒng)的掌握課程的知識內(nèi)容。對原子結(jié)構(gòu)的認識發(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)部能級的特點，進而探究原子內(nèi)部的作用及其規(guī)律。對原子內(nèi)部作用的認識，課程以量子力學中的角動量概念為主線：從玻爾氫原子理論的角動量量子化假設的提出，到單電子的軌道角動量與自旋角動量的耦合解釋精細結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生，及兩個電子體系的LS耦合和JJ耦合等，并進一步明確角動量與磁矩概念的對應，角動量耦合的本質(zhì)是粒子間電磁相互作用，自旋和軌道運動的相互作用引起原子能級的分裂和塞曼效應能級分裂在本質(zhì)上是相同的。

3 講清基本概念

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一、數(shù)學科學是人類社會發(fā)展的精神產(chǎn)物

人類是動物進化的產(chǎn)物，最初也完全沒有數(shù)量的概念．但人類發(fā)達的大腦對客觀世界的認識已經(jīng)達到更加理性和抽象的地步．這樣，在漫長的生活實踐中，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的事．我國古書《易經(jīng)》中有"結(jié)繩而治"的記載．傳說古代波斯王打仗時也常用繩子打結(jié)來計算天數(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．

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

二、數(shù)學科學是人類社會發(fā)展的力量

人們認識領(lǐng)域擴大，對物質(zhì)生活追求的提高，需要不斷的認識自然，探索大自然的奧秘來為人類服務，就對各門科學的發(fā)展提出了新的發(fā)展的要求．其他科學的發(fā)展離不開數(shù)學的支撐．華羅庚說：“宇宙之大，粒子之微，火箭之速，化工之巧，地球之迷，日用之繁，無處不用數(shù)學．”愛因斯坦正是深受數(shù)學家黎曼的著作之影響而建立了廣義相對論；量子力學的創(chuàng)始人海森堡采用了數(shù)學中的矩陣來描述物理量，從而建立了量子力學．1917年數(shù)學家拉頓在積分幾何研究中引入了一種數(shù)學變換（拉頓變換），幾十年后柯爾馬克和洪斯菲爾德巧妙地運用拉頓變換，設計出X射線斷層掃描儀——CT，為醫(yī)學診斷技術(shù)作出了巨大貢獻．1991年的海灣戰(zhàn)爭前，美國曾顧慮伊拉克會點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的基本原理及熱傳導方程建立了數(shù)學模型，用計算機仿真，得出否定結(jié)果，對美軍發(fā)動海灣戰(zhàn)爭起了相當大的作用．在經(jīng)濟和管理過程中，數(shù)學技術(shù)在其中每一個環(huán)節(jié)都扮演了重要角色．任何一個產(chǎn)品，從原材料檢驗、下料、分類、運輸、供應，到產(chǎn)品毛坯的準備、加工、物流、貯存、檢測、裝配、包裝，到銷售、服務、市場開發(fā)，直到市場信息反饋、成本核算、產(chǎn)品改進設計等等，數(shù)學中的最優(yōu)化決策論原理促進了產(chǎn)品設計、生產(chǎn)與開發(fā)的科學化

三、數(shù)學科學可以提高勞動者的素質(zhì)，促進生產(chǎn)力的飛躍

人類文明的進步還體現(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)的提高促進生產(chǎn)力的進一步發(fā)展，一個民族的強弱在很大程度上取決于全體公民數(shù)學素質(zhì)的高低．

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關(guān)鍵詞：量子論；物理課程；課程設置；比較分析

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A文章編號：1003-6148(2008)3(S)-0039-2

當前我國正在進行新一輪課程改革，具體目標之一就是“改變課程內(nèi)容‘難、繁、偏、舊’的現(xiàn)狀, 加強課程內(nèi)容與現(xiàn)代社會和科技發(fā)展的聯(lián)系,課程內(nèi)容要體現(xiàn)時代性、基礎性和選擇性”［1］。量子論作為近代物理學的兩大支柱理論之一，被廣泛應用于物理學的各個領(lǐng)域, 為人類提供了新的科學思想和方法, 對整個科學技術(shù)乃至人文社會科學產(chǎn)生了深遠影響。據(jù)統(tǒng)計，20世紀中葉以來，具有量子論知識背景而獲得諾貝爾生理及醫(yī)學獎的人約占60％［2］。然而有研究者認為，“反映近代物理知識的內(nèi)容目前在我國的中學物理課程中還較少涉及, 因此建議在中學物理課程中以適當?shù)男问揭脒@些內(nèi)容”［3］。因此，根據(jù)公眾科學素養(yǎng)的需求精選近代物理知識，將量子論引入中學物理課程, 是課程現(xiàn)代化的必然趨勢。通過對近代物理知識的滲透，可以給學生在適當?shù)牡胤介_設一些“窗口”，開闊他們的眼界，讓學生感到“外面的世界很精彩”［4］。翻開發(fā)達國家的高中物理教科書，盡管種類繁多，卻沒有不講量子論的［5］。

作為近代物理支柱理論的量子論內(nèi)容，在建國以來八次課改的八個大綱和新課程標準中都有所涉及，只是數(shù)量不同且知識點數(shù)量是逐漸增加的。而1996年的物理大綱第一次獨立設置了微觀世界的量子論現(xiàn)象專題，雖然作為選修內(nèi)容，但是將其設置在高中物理課程中確實是一個巨大的進步和嘗試。由此選擇了1996年后三套不同時期的人教版教材，對其在呈現(xiàn)量子論部分內(nèi)容方面進行比較分析。

通過表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，并將其設置在近代物理講座部分，供學生選學；其他內(nèi)容設置在光的本性和原子結(jié)構(gòu)部分；同時專門介紹了量子論的發(fā)展、量子論力學的初步概念和量子力學的應用和發(fā)展等選學內(nèi)容；這種按照知識的歷史發(fā)展、從理論到應用的順序編排內(nèi)容，符合學生的接受習慣。但是由于第一次將量子論設置在高中物理課程中，因而對學生的實際接受水平考慮不足，涉及過多、較深的專業(yè)術(shù)語。

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性章節(jié)外，其他相關(guān)內(nèi)容第一次單獨設置在量子論初步中，這種編排使學生對量子論的學習有一個整體的把握，整個知識點的容量在三套教材中是最少的，對比1997年版教材，刪除了大量的專業(yè)術(shù)語，降低了教材難度，只有不確定關(guān)系屬于選學內(nèi)容，原子結(jié)構(gòu)部分根本沒有涉及。依據(jù)新課標編寫的2004年版教材在設置體系上變化更大，第一次以模塊化形式呈現(xiàn)所要學習的知識點，將量子論部分的知識點第一次以必修內(nèi)容的形式安排在必修2中；為了進一步學習相關(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，且這套教材的知識點容量是最大的，一旦選擇了物理專業(yè)，量子論都屬于應該學習的內(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年版教材雖然知識點容量最小，但是練習題數(shù)量卻是最多的；1997年版教材的特色欄目最少，只有三個；2003年版教材在1997年版教材的基礎上增加了思考與討論，內(nèi)容注解以及閱讀材料的數(shù)量也適當增加；2004年版新教材在2003年版教材的基礎上，刪除了本章小結(jié)，但內(nèi)容注解數(shù)量增加較多，同時增加了演示實驗、科學足跡、科學漫步以及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的主要思想，激發(fā)學生思考問題的習慣，大量的閱讀材料激發(fā)了學生學習物理的興趣和拓展了學生的視野。

3．從三套教材關(guān)于量子論的設置看出，教材的編寫從注重知識的完備性到注重基本概念的學習，最后發(fā)展到注重量子論發(fā)展史和科學思想的滲透。為了提高全體國民素質(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)容設置思想，通過對依據(jù)大綱和課標編寫的人教版教材關(guān)于量子論知識點的呈現(xiàn)比較，使我們對量子論內(nèi)容在高中物理課程中的設置有比較清晰的了解，為我們不斷改進物理內(nèi)容的設置以及增加更多的近代物理知識提供有益的啟示和借鑒。

參考文獻：

［1］中華人民共和國教育部.高中物理課程標準解讀(實驗).湖北教育出版社，2004.1

［2］李自強.淺析近現(xiàn)代物理知識的教學價值［J］.現(xiàn)代物理知識，2003（2）

［3］梁國志.郭玉英. 從報刊看我國公眾對近現(xiàn)代物理知識的需求［G］.學科教育，2002（11）

［4］閻元紅.物理教學應滲透近現(xiàn)代物理知識.教學與管理，1995（4）

篇6

關(guān)鍵詞：計算機；發(fā)展史；前景展望

1 前言

計算機由機械技術(shù)向電子技術(shù)以及生物技術(shù)、智能技術(shù)的轉(zhuǎn)變，為我們的生活帶來了巨大的變化。計算機已經(jīng)擁有了60年的發(fā)展歷程，共經(jīng)歷了5個重要的發(fā)展階段，將在不久的未來經(jīng)歷第六個發(fā)展階段。

2 計算機發(fā)展歷史

（1）電子管計算機（1946-1958年）

用陰極射線管或汞延尺線作主存儲器，外存主要使用紙帶、卡片等，程序設計主要使用機器指令或符號指令，應用鄰域主要是科學計算。

（2）晶體管計算機（1958-1964年）

主存儲器均采用磁蕊存儲器，磁鼓和磁盤開始用作主要的外存儲器，程序設計使用了更接近于人類自然語言的高級程序設計語言，計算機的應用領(lǐng)域也從科學計算擴展到了事務處理，工程設計等各個方面。

（3）小規(guī)模集成電路計算機(1964-1971年)

半導體存儲器逐步取代了磁芯存儲器的主存儲地位，磁盤成了不可缺少的輔助存儲器，計算機也進入了產(chǎn)品標準化、模塊化、系列化的發(fā)展時期，使計算機使用效率明顯提高。

（4）大規(guī)模集成電路（1972年-至今）

大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路應用的一個直接結(jié)果是微處理器和微型計算機的誕生。微處理器自1971年誕生以來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)成的高檔微型計算機系統(tǒng)已達到和超過了傳統(tǒng)超極小型計算機水平，其運算速度可以達到每秒數(shù)億次。由于微型計算機體積小、功耗低、其性能價格比占有很大優(yōu)勢，因而得到了廣泛的應用。

（5）人工智能計算機——神經(jīng)計算機。

其特點是可以實現(xiàn)分布式聯(lián)想記憶．并能在一定程度上模擬人和動物的學習功能。它是一種有知識、會學習、能推理的計算機，具有能理解自然語言、聲音、文字和圖像的能力，并且具有說話的能力，使人機能夠用自然語言直接對話，它可以利用已有的和不斷學習到的知識，進行思維、聯(lián)想、推理，并得出結(jié)論，能解決復雜問題，具有匯集、記憶、檢索有關(guān)知識的能力。

3 計算機發(fā)展前景展望

計算機的發(fā)展將趨向超高速、超小型、并行處理和智能化。計算發(fā)展如此之快，計算機界據(jù)此總結(jié)出了“ 摩爾法則”，該法則認為每 18個月左右計算機性能就會提高一倍。因此，在未來，第六代計算機發(fā)展方向如下：

（1）分子計算機

分子計算機體積小、耗電少、運算快、存儲量大。分子計算機的運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行組織排列。分子計算機的運算過程就是蛋白質(zhì)分子與周圍物理化學介質(zhì)的相互作用過程。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。生物分子組成的計算機具備能在生化環(huán)境下，甚至在生物有機體中運行，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， 分子計算機完成一項運算，所需的時間僅為10 微微秒，比人的思維速度快 100 萬倍。分子計算機具有驚人的存貯容量，1立方米的DNA溶液可存儲 1 萬億億的二進制數(shù)據(jù)。分子計算機消耗的能量非常小，只有電子計算機的十億分之一。由于分子芯片的原材料是蛋白質(zhì)分子，所以分子計算機既有自我修復的功能，又可直接與分子活體相聯(lián)。

（2）光子計算機

光子計算機利用光子取代電子進行數(shù)據(jù)運算、傳輸和存儲。在光子計算機中，不同波長的光代表不同的數(shù)據(jù)，這遠勝于電子計算機中通過電子“0”和“1” 狀態(tài)變化進行的二進制運算, 可以對復雜度高、計算量大的任務實現(xiàn)快速的并行處理。光子計算機將使運算速度在目前基礎上呈指數(shù)上升。

（3）量子計算機

量子計算機是一類遵循量子力學規(guī)律進行高速數(shù)學和邏輯運算、存儲及處理量子信息的物理裝置。量子計算機是基于量子效應基礎上開發(fā)的，它利用一種鏈狀分子聚合物的特性來表示開與關(guān)的狀態(tài)，利用激光脈沖來改變分子的狀態(tài)，使信息沿著聚合物移動，從而進行運算。量子計算機中的數(shù)據(jù)用量子位存儲。由于量子疊加效應，一個量子位可以是0或1，也可以既存儲0又存儲1。因此, 一個量子位可以存儲2個數(shù)據(jù)，同樣數(shù)量的存儲位，量子計算機的存儲量比通常計算機大許多。同時量子計算機能夠?qū)嵭辛孔硬⑿杏嬎悖溥\算速度可能比目前計算機的 PentiumⅢ晶片快10億倍。

（4）納米計算機

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

（5）生物計算機[1]

20世紀80年代以來，生物工程學家對人腦、神經(jīng)元和感受器的研究傾注了很大精力，以期研制出可以模擬人腦思維、低耗、高教的第六代計算機——生物計算機。用蛋白質(zhì)制造的電腦芯片，存儲量可以達到普通電腦的10億倍。生物電腦元件的密度比大腦神經(jīng)元的密度高100萬倍，傳遞信息的速度也比人腦思維的速度快100萬倍。

篇7

關(guān)鍵詞：中學；物理教學；佯廖

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1671―0568（2013）33―0138-02

“佯廖”一詞對于高中學生而言是陌生、高深的，原因是絕大多數(shù)“佯廖”出現(xiàn)在近代物理學中，如相對論中雙生子佯廖，量子力學中薛定諤的貓佯廖等。因此，一般學生第一次接觸它都是在大學學習狹義相對論時，那是否意味著“佯廖”只與近代物理有關(guān)，與高中基礎物理學習無關(guān)呢？

一、“瞬時速度”與“飛矢不動”

高一學生在學習“直線運動”時，會碰到瞬時速度的概念；運動物體經(jīng)過某一時刻（或某一位置）的速度。如果是簡單的概念灌輸，舉一些生活中常見的事例，如汽車上的速度計隨著行駛的快慢而改變，學生都可以接受這個概念，但這是否意味著他們真的理解了呢？課后有學生提出：物體要發(fā)生位移只能在一段時間內(nèi)，而在某一時刻物體不會發(fā)生位移，那又怎么會有速度呢？對于這個問題，一些基礎較好的學生特別容易鉆牛角尖。

這里涉及了古希臘一個著名的“飛矢不動”佯廖，這個問題在公元前五世紀由埃利亞哲學家芝諾提出：飛著的箭在任何瞬間都是既非靜止又非運動的，如果瞬間是不可分的，箭就不可能運動，因為如果它動了，瞬間就立即是可以分的了。但是時間是由瞬間組成的，如果箭在任何瞬間都是不動的，則箭總是保持靜止，所以飛出的箭不能處于運動狀態(tài)。看似簡單的問題，把當時那些自鳴得意的哲學家震驚得不知所措。這個著名的運動悖論為兩千年后的第二次數(shù)學危機（關(guān)于微積分的大爭論）埋下了伏筆，要解決這個問題必須引入極限思想，利用微積分的手段，因此，這個悖論直到兩千年后才被真正解釋。

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

例如，高中《物理》必修二“機械能”中要求學生理解功率的概念，由于有初中階段的基礎，學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功率這個概念？教師可以設計同樣類型的問題：物體不可能在某一時刻做功，那在某一時刻物體是滯有功率嗎？學生的思維在此時會遇到障礙，如果用類比的方法回顧求解瞬時速度的過程，學生就完全可以接受了，由此，可以和學生一起推導得出瞬時功率的表達式。學術(shù)貴乎爭論，真理越辯越明，課外佯廖知識的簡單引入，特別像這樣有爭議但很有意思的課題，對于學生而言是新奇而富有挑戰(zhàn)的。課后，學生在教師的指導下查閱相關(guān)資料，開展討論，不管討論的結(jié)果怎樣，筆者認為都達到了教師預期的目的，對學生學習積極性的激發(fā)、科學素質(zhì)的培養(yǎng)、自覺能力的提高都有著顯著的作用。

二、“落體佯廖”與亞里士多德

早年全國高考廣東卷出現(xiàn)了兩個落體運動的題目：

1.在一高塔頂端同時釋放一片羽毛和一個玻璃球，玻璃球先于羽毛到達地面，這主要是因為（ ）

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

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. 它們下落的時間相同

當然，上述第二題的題干不是很嚴密，塔有多高，鐵球有多空對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“落體佯廖”知識點的考查。

在“自由落體運動”的教學中，學生會碰到這個經(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。這種認識是學生憑直覺、生活經(jīng)驗得出的一個前概念，這個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，教師會演示一系列實驗，學生看得很興奮，課堂氣氛很好，可難免還是會出現(xiàn)“說說都懂，做做都錯”的尷尬局面。這其實也說明了習慣思維已在學生腦海中留下了較深的烙印，而且根深蒂固，潛意識里他們?nèi)哉J為物體越重下落得越快。

對于這種佯廖，筆者認為學生在結(jié)束“自由落體運動”新課后，已經(jīng)不存在知識性的問題，即學生在認真思考的結(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)實生活中，由于空氣中存在阻力，相對它們自身的重力而言，阻力起的作用有大有小。但為什么學生在解題時就會出現(xiàn)錯誤？

其實，這可以在“落體運動”概念的發(fā)展史中找到答案。從亞里士多德錯誤概念的提出到伽利略操作“比薩斜塔實驗”終結(jié)錯誤概念之間近兩千年的時間內(nèi)，為什么人們沒有懷疑它？因為人們想當然了，學生當然也會想當然。所以，對這個問題教師不要期待能“畢其功于一役”，只有反復刺激，重復刺激，在反復的過程中，逐步瓦解學生思想中這個錯誤的前概念。

三、“佯廖”點點談

我們已經(jīng)無法看到古希臘哲學家在設下一個個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的碩果。可以這么說：佯廖貫穿了整個物理學甚至是科學史的發(fā)展。

從芝諾的“飛矢不動”等四則悖論發(fā)端，人們開始了對數(shù)學嚴謹性的追求，于是出現(xiàn)了嚴密的公理化演繹方法，有了現(xiàn)代微積分的基礎――極限思想的萌芽。而由它產(chǎn)生的連續(xù)性與間斷性，運動與靜止，有限與無限等問題，至今仍然是哲學家們爭論的話題。

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【關(guān)鍵詞】數(shù)學的含義 數(shù)學的起源 自然科學 社會科學

從古至今，數(shù)學一直是以一種直接且深刻的方式影響著自然科學和人類文明的發(fā)展。生活中數(shù)學無處不在，沒有數(shù)學的世界是不完整的世界。本文是數(shù)學與人類社會的關(guān)系進行簡要分析，發(fā)現(xiàn)其中的一些關(guān)聯(lián)。以助于更好的了解數(shù)學與人類社會的關(guān)系。

一、數(shù)學的含義

數(shù)學，起源于人類早期的生產(chǎn)活動。為中國古代六藝之一（六藝中稱為“數(shù)”），亦被古希臘學者視為哲學之起點。西方語言中“數(shù)學”一詞源自于古希臘語，其有學習、學問、科學，以及另外還有個較狹意且技術(shù)性的意義-“數(shù)學研究”。

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

二、數(shù)學的發(fā)展史

數(shù)學的起源大體上從遠古到公元前六世紀。根據(jù)目前考古學的成果，可以追溯到幾十萬年以前。史前的人類就已嘗試用自然的法則來衡量物質(zhì)的多少、時間的長短等抽象的數(shù)量關(guān)系，如時間-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，人類社會經(jīng)過長期的生產(chǎn)實踐，逐步形成了數(shù)的概念，并初步掌握了數(shù)的運算方法，積累了一些數(shù)學知識。隨著土地丈量和天文觀測的需要，幾何知識開始引起人們的注意，但是由于缺乏邏輯因素，加上這些知識是片斷且零碎的，基本上看不到命題的證明。因此，此時的數(shù)學還未形成演繹的科學。

從歷史時代的一開始，數(shù)學內(nèi)的主要原理是為了做稅務和貿(mào)易等相關(guān)計算，為了解數(shù)字間的關(guān)系，為了測量土地，以及為了預測天文事件而形成的。這些需要可以簡單地被概括為數(shù)學對數(shù)量、結(jié)構(gòu)、空間及時間方面的研究。

到了16世紀，算術(shù)、初等代數(shù)、以及三角學等初等數(shù)學已大體完備。17世紀變量概念的產(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)典力學的過程中，發(fā)明了微積分。隨著自然科學和技術(shù)的進一步發(fā)展，為研究數(shù)學基礎而產(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)學便一直不斷地延展，且與科學有豐富的相互作用，并使兩者都得到好處。數(shù)學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)學與人類社會

自然科學和社會科學作為人類社會的兩大基礎科學，對人類社會的發(fā)展有著重要的作用。而數(shù)學作為所有學科的基礎，對它們也有著重要關(guān)系。數(shù)學與人類社會的關(guān)系，其實也就是數(shù)學與自然科學和社會科學的關(guān)系。

1、數(shù)學與自然科學

數(shù)學是透過抽象化和邏輯推理的使用，由計數(shù)、計算、量度和對物體形狀及運動的觀察中產(chǎn)生。數(shù)學家們拓展這些概念，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謹推導出的真理。數(shù)學分為基礎數(shù)學和應用數(shù)學兩部分，基礎數(shù)學絕對是自然科學，具有自然科學的性質(zhì)，1+1=2是客觀事實，不是邏輯推導。應用數(shù)學則是把某些事物用數(shù)學模型來套，并不一定符合客觀事實，這也是很多人認為數(shù)學不屬于自然科學的原因。可是數(shù)學的本質(zhì)是基礎數(shù)學層面的。所以數(shù)學屬于自然科學，因此自然科學與數(shù)學是包含關(guān)系，數(shù)學可以促進自然科學的發(fā)展。

數(shù)學可以促進自然科學的發(fā)展。二十世紀物理學的發(fā)展史可以作為數(shù)學對科學的發(fā)展起著重大作用的突出的例子。1905年愛因期坦提出的狹義相對論就以四維空時的閡可夫斯基幾何結(jié)構(gòu)作基礎。而愛因斯坦在1916年提出的廣義相對論不僅依靠黎曼幾何這一數(shù)學工具。而實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數(shù)學所取得的最大成果之一。二十年代中期量子力學的創(chuàng)立深刻地聯(lián)系于希爾伯特空間的數(shù)學思想和理論。而五十年代規(guī)范場理論的提出以及七十年代所揭示出的規(guī)范場理論的豐富結(jié)構(gòu)更是緊密地聯(lián)系于纖維叢及其所有拓撲復雜性的思想。

綜上所述，自然科學的進步與發(fā)展必須有數(shù)學理論為其奠定堅實的基礎，而且數(shù)學的發(fā)展也增強了自然科學各學科之間的相互聯(lián)系。

2、數(shù)學與社會科學

按照傳統(tǒng)的觀念，數(shù)學屬于自然科學或者只是自然科學的工具.然而，這一觀念隨著數(shù)學在自然科學以外的各個領(lǐng)域的廣泛應用而被改變.

1984年諾貝爾經(jīng)濟學獎獲獎者——因在國民經(jīng)濟核算系統(tǒng)的發(fā)展中做出了奠基性貢獻，極大地改進了經(jīng)濟實踐分析的基礎而被稱為“國民經(jīng)濟統(tǒng)計之父”的英國經(jīng)濟學家理查德.斯通（Richard Stone，1913～1992）在其專著：《社會科學中的數(shù)學和其他論文》的主要作了如下歸納：在社會科學的研究工作中，數(shù)學是一種不可缺少的工具，人們普遍認為：各種數(shù)學方法不僅在理論層次上，對下列事項是必須的，即對需要明確地用公式表示的問題，對需要根據(jù)基本原理得出的結(jié)論，以及對于在復雜的發(fā)展過程中需要弄明白的各項活動；而且在應用層次上，對下列事項也是必須的，即對各種變量的度量，對各種參數(shù)的估計，以及對專心致志地希望獲得各種經(jīng)驗數(shù)據(jù)的活動安排種種復雜的計算。

社會科學盡管五花八門，都只與兩個研究領(lǐng)域有關(guān)。第一個是精確描述社會系統(tǒng)如何運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)。第二個研究領(lǐng)域著眼于控制，也就是著眼于考察關(guān)于社會結(jié)構(gòu)運作的有意識目標的效果以及政策形成的理性過程。這種類型的研究旨在探索和分析決策。

因此，在社會科學中我們感興趣的不僅在于描述發(fā)生了什么，以及描述社會系統(tǒng)的各個部分是如何聯(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表示并正確地加以分析。

篇9

關(guān)鍵詞：物理學；哲學思想

物理學是一門最基本的自然學科，它是探討物質(zhì)結(jié)構(gòu)和物質(zhì)基本運動規(guī)律的學科，所以人們往往認為物理學只是包含一些枯燥的理論公式，而忽視了物理學中包含的人文因素諸如人文哲學思想、美學等方面。實際上，物理學在產(chǎn)生、形成、發(fā)展的過程中，人們不是為了物理學而研究物理學，而是為了有助于人類、社會以及個體人的發(fā)展而研究物理學，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)系中都蘊含著豐富的哲學思想。

1　物理學中的唯物辯證法思想

物理學在古代被稱為自然哲學，物理學作為一門精密的學科進行研究是從1687年牛頓發(fā)表的《自然哲學的數(shù)學原理》開始的。隨著學科的發(fā)展與不斷完善，物理學才從哲學中分化出來，形成獨立的學科，但物理文化中蘊含的哲學思想是不會被分離的。

1.1　實踐是檢驗真理的唯一標準

物理學是實驗科學，物理實驗既是建立物理理論的基礎又是檢驗物理理論真理性的方法。楊振寧教授說“物理學是以實驗為本的學科”，物理學上很多理論都是通過實驗檢驗論證的結(jié)果，體現(xiàn)了唯物辯證法的認識論觀點——實踐是檢驗真理的唯一標準。

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。比如人們曾經(jīng)把電和磁孤立起來，物理學家奧斯特接受自然力統(tǒng)一的哲學思想。堅信電和磁之間存在某種潛在聯(lián)系，經(jīng)過多年研究，終于發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應，并由此開創(chuàng)了電磁學的新紀元。把電和磁聯(lián)系了起來，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)展過程中的“否定之否定”規(guī)律

人們對物理現(xiàn)象及其本質(zhì)的認識是不斷地發(fā)展和完善起來的，每一種理論的建立過程都體現(xiàn)了“實驗(事實)——理論假設——實驗(新的事實)——修正理論”，遵循著辯證唯物主義中的“否定之否定”規(guī)律。比如在整個光學的發(fā)展史中對光本質(zhì)這個問題的認識，先是牛頓的微粒說；再是惠更斯的彈性波動說；接著麥克斯韋提出電磁波動說；到20世紀愛因斯坦提出光量子說。

最終人們認識到光具有波粒二象性，人類對光本性的認識就正是遵循著“否定之否定”認識規(guī)律的反映。

1.4　主要矛盾與次要矛盾的辯證關(guān)系

物理學中為了方便研究問題，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”這個理想模型保留了實際物體的質(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　運動的相對性和時空的相對性

近代物理學的一大理論—愛因斯坦的相對論中涉及的哲學問題很多。最突出的就是相對運動和相對的時空觀念。相對論指出：相對性原理的本質(zhì)在于運動的相對性這一事實，而不存在絕對運動。相對論否定了絕對運動的存在，就否定了絕對時空的概念。它通過不變的光速把時間和空間聯(lián)合為一個整體，由洛倫茲變換建立起各個慣性系之間的時空關(guān)系。

可見，不論是物理文化知識本身，還是物理文化形成、發(fā)展的過程都蘊含著豐富的哲學思維方法，對人類的自然觀和哲學思想有重大的影響。

2　物理學中的美學文化

2.1　物理理論的美學特征

2.1.1　簡單深刻美

在一個藝術(shù)家眼里簡單是一種美。自然現(xiàn)象錯綜復雜，物理學則力求用簡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械運動的規(guī)律，麥克斯韋電磁方程組將復雜的電磁現(xiàn)象統(tǒng)一其中，愛因斯坦相對論中的基本原理簡單凝練，但其中內(nèi)涵確是豐富而深刻的。

2.1.2　對稱守恒美

對稱是自然界中廣泛存在的也是人們很樂于接受的一種美學形式，物理學在對自然的表述中處處顯現(xiàn)出了這種對稱的美：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稱、無限長直導線周圍磁場的軸對稱等等。物理定律對某種規(guī)范變換的不變性、守恒性更是貫穿于整個物理學的一種對稱形式，物理學中有許多守恒定律如：動量守恒、機械能守恒等等。實際上，對稱性已經(jīng)成為當代物理學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；牛頓力學；工業(yè)革命；人類文明

俗話說：“學好數(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，但也道出了物理學的重要性。物理學一詞，源自希臘文physikos，很長時期內(nèi)，它和自然哲學（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，社會的進步和文化知識的擴展、深化，物理學以純思辨的哲學演變到以實驗為基礎的科學。物理學研究的對象包括力、熱、電、光、磁、聲，從宏觀領(lǐng)域到微觀領(lǐng)域，得到了一系列對自然現(xiàn)象的科學解釋并形成理論，最終形成發(fā)明創(chuàng)造，推動了人類文明的進步。物理學的高技術(shù)和強滲透性也使之成為社會發(fā)展的重要推動力。物理學給人類提供了大量的物質(zhì)財富，同時也提供了精神財富。

迄今為止，物理學所創(chuàng)造出來的所有成果無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、望遠鏡、照相機等等是人類眼睛的延伸；手機、電話、雷達等等是人類耳朵的延伸；汽車、輪船飛機等運輸工具是人類腿和腳的延伸；槍炮、導彈和火箭等等是人類胳膊和手的延伸；電腦、機器人是整個人的延伸；現(xiàn)代醫(yī)學的診療手段也離不開物理學，X光、核磁共振、CT、B超、放射性療法等等都是基于物理學。縱觀人類文明的發(fā)展史，就是一部物理學的發(fā)展史。

一、物理學初建

古時候人們就嘗試著理解這個世界：為什么物體會往地上掉，為什么不同的物質(zhì)有不同的性質(zhì)，地球、太陽以及月亮這些星體究竟是遵循著什么規(guī)律在運動，人們提出了各種理論試圖解釋這個世界。這些早期的理論在今天看來更像是一些哲學理論。古希臘哲學家亞里士多德創(chuàng)造了物理這門學科的名稱，但由于歷史的局限性，他對物理的很多認識卻是錯誤的，比如他認為，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“大球小球同時落地”的實驗所。古希臘哲學家、物理學家阿基米德發(fā)現(xiàn)了浮力定律和杠桿原理，并發(fā)明設計制造了多種機械，如螺旋揚水器、軍用投射器。德謨克利特最先提出了原子論，認為萬物都是由原子組成的，原子是不可分割的最小微粒。天文學從強勢的“地心說”到開普勒發(fā)現(xiàn)了行星運動的三大定律：軌道定律、面積定律和周期定律，哥白尼、布魯諾等天文學家付出了巨大努力。電磁學方面發(fā)現(xiàn)了摩擦起電、磁石吸鐵等物理現(xiàn)象，并在此基礎上發(fā)明了指南針。古代物理學還稱不上真正的科學，更多的是基于思辨，對于生活經(jīng)驗和自然現(xiàn)象的總結(jié)。

二、牛頓出版《自然哲學的數(shù)學原理》

牛頓出版的《自然哲學的數(shù)學原理》是人類歷史上第一次科學革命的集大成之作。這部巨著闡述了萬有引力定律和運動三大定律（慣性定律、力和運動關(guān)系的定律、作用力與反作用力定律），把物體運動統(tǒng)一在一個嚴密的理論中――牛頓力學。根據(jù)牛頓力學，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轉(zhuǎn)并出現(xiàn)陰晴圓缺等等。這是經(jīng)典力學的第一部經(jīng)典著作，也是人類掌握的第一個完整的科學的宇宙論和科學理論體系，其影響所及遍布經(jīng)典自然科學的所有領(lǐng)域，并發(fā)展出許多學科：宇宙天文學、航空航天科學、工程力學、建筑學、機械制造、原子核科學等等。宇宙天文學的發(fā)展，使我們對宇宙的起源有了更進一步的認識。航天科學的發(fā)展讓人類的飛天夢成為現(xiàn)實。

三、物理學與第一次工業(yè)革命

18世紀中期，以蒸汽機的廣泛使用為標志的第一次工業(yè)革命開始了人類的工業(yè)化進程。蒸汽機的發(fā)明是基于熱學的發(fā)展。蒸汽機利用水沸騰產(chǎn)生的高壓蒸汽推動活塞做功，產(chǎn)生動力帶動機器工作。從18世紀晚期開始，蒸汽機廣泛應用在采礦、冶煉、紡織、機械制造、化工等領(lǐng)域，并出現(xiàn)蒸汽輪船、蒸汽機車、蒸汽汽車，蒸汽機成為了當時各行業(yè)的主要動力機械。蒸汽機的發(fā)明，解放了人類的雙手，促成了傳統(tǒng)手工業(yè)向機械化大生產(chǎn)的轉(zhuǎn)變，陸上和海上長途運輸成為可能，極大地提高了生產(chǎn)生活效率。

四、物理學與第二次工業(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，丹麥物理學家奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流有磁效應，開始人類研究電與磁的相互關(guān)系的序幕。1831年，英國物理學家法拉第建立了電磁感應定律，創(chuàng)立了電磁學的基礎，使發(fā)電機和發(fā)動機的制造成為可能。德國工程師西門子根據(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)明了第一臺自饋式發(fā)電機，可以產(chǎn)生較大的功率，同時體積也較輕巧。從此，電能開始成為主要能源并推動工業(yè)向前發(fā)展，繼而出現(xiàn)了電動機、電機車、電燈、電視機和電工儀器儀表等許多改變?nèi)祟惿罘绞降碾娖髟O備。1873年，蘇格蘭物理學家麥克斯韋發(fā)表的《論電與磁》開創(chuàng)了電動力學，是現(xiàn)代電工學的開端。麥克斯韋提出了光的電磁說，并預言了電磁波的存在。電磁波是現(xiàn)代通信的基礎，無線電、手機、衛(wèi)星就是通過電磁波進行信號傳輸，實現(xiàn)人類遠距離傳輸和交換信息。

五、物理學與第三次工業(yè)革命

進入二十世紀，由于原子能、電子計算機、微電子技術(shù)、航天技術(shù)、分子生物學和遺傳工程等領(lǐng)域的研究進展，出現(xiàn)了第三次工業(yè)革命，這是一場不同于傳統(tǒng)工業(yè)的信息技術(shù)革命，標志著工業(yè)進入自動化時代。

（1）物理學與微電子技術(shù)

1947年，美國貝爾實驗室的肖克萊、巴丁和布拉頓研究出一種點接觸鍺晶體管。晶體管是20世紀一項重大發(fā)明，開啟了微電子革命的先聲。1954年，貝爾實驗室研制出第一臺使用晶體管集成電路的計算機。以晶體管為基礎的集成電路，也叫芯片，使信息處理設備小型化、便攜化。如今，大到工業(yè)設備、交通工具，小到各種生活設備，凡是有電的設備，幾乎都有芯片對信息進行處理。在當今信息大爆炸的時代，微電子技術(shù)使得信息接收、存儲、處理更加便捷和高效。計算機以及各種“人機控制系統(tǒng)”廣泛應用，使生產(chǎn)、辦公、家庭生活自動化。人類社會從機械化、電氣化進入到一個更高級的自動化時代。

（2）物理學與能源

工業(yè)的發(fā)展離不開能源的供應，傳統(tǒng)的電能、水能、化學能越來越不能滿足日益增長的能源需求。核能作為一種高效、清潔能源能極大緩解能源危機。核能的利用得益于原子核物理的發(fā)展。從19世紀末發(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。1938年，德國化學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，美國成功建造了世界上第一座核反應堆，它顯示核能時代的到來。目前，我國也有兩座正在運行的核電站：秦山和大亞灣核電站，產(chǎn)生的電能為長三角和珠三角地區(qū)的經(jīng)濟建設做出了巨大貢獻。現(xiàn)在科學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）物理學與航天技術(shù)

20世紀50年代興起的航天技術(shù)使得人類的飛天夢成為現(xiàn)實。1957年，前蘇聯(lián)成功發(fā)射第一顆人造地球衛(wèi)星，開創(chuàng)了人類航天新紀元。如今，人類發(fā)射的偵察、預警、通信導航、天文氣象、海洋監(jiān)視、測地探礦等應用衛(wèi)星，在經(jīng)濟、軍事和科研中發(fā)揮了巨大的作用。航天技術(shù)是一門綜合性很強的技術(shù)，和物理學密切相關(guān)，每一步的發(fā)展都離不開物理學的指導和運用。火箭推進技術(shù)、人造衛(wèi)星運行軌道計算、空間通信、載人航天器設計技術(shù)、登月技術(shù)、深空探測技術(shù)等一系列航天技術(shù)涵蓋了基礎物理學的力學、熱學、電磁學、光學各個領(lǐng)域。可以預見，未來人類移居外星球、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的航天技術(shù)的發(fā)展。

六、物理學與人類未來

物理學是一門不斷改變?nèi)祟惿詈屯苿由鐣M步的科學，從宏觀的經(jīng)典物理學發(fā)展到微觀的電動力學、量子力學等，并將在未來深入到粒子物理、納米材料物理、天體物理（引力波）、生命科學物理領(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，人類是否能穿越時空，人類是否能實現(xiàn)長生不老，這些問題都需要物理學去解決。物理學將繼續(xù)推動人類文明向前發(fā)展！