自然科學的數學原理范文

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【關鍵詞】近代 物理學 數學化

一、什么是物理學的數學化

大數學家魏爾（WeylH，188521955）認為：數學化（MathematizationMathematizing）很可能是人的一種創造性活動，像語言或音樂一樣，具有原始的獨創性，它的歷史性決定不容許完全的客觀的有理化（Ratio2nalizing）。在哲學意義的方法論上，同樣有一說曰：科學研究三種手段――理論、實驗與計算。物理學真是以實驗觀察為開端，而其發展則完全取決于計算的程度以及理論的高度。物理學是以何種方式前行的呢？我認為是數學化。

物理學的數學化，是指根據具體的物理問題用數學設計出理論模型，然后在理論模型與物理事實及現象中間建立同構關系，做出恰當的推理、演算與證明。這種數學化不同于以往任何形式，使得科學的新的數學理論被作為模式而加以接受，成為一個獨立的領域，在物理實驗進一步發展的過程中加以證實，從而推廣到物理學、自然科學、人文科學的其他領域，這樣的過程，我們稱其為物理學數學化的全過程。

二、物理學為什么數學化

康德曾說：“在任何關于自然的個別學說中能夠找到多少本來意義上的科學成份，那么其中就有多少數學?！迸c此同時，科學也對數學產生巨大的反作用。數學化的模式在建立科學理論的過程中比直接實際體驗的經驗方式或感性直觀的方式起著更大的作用。數學化作為邏輯嚴密的科學，其特征早在柏拉圖時就被注意到了。物理學數學化的原因表現在：所有物理學需要數學的語言；更寬廣范圍的數學理論的應用衍生物理分支學科； 促成物理學的分化和整體化的加劇； 物理學與數學的相輔相成； 依靠數學方法，物理學的研究法效用加強； 處理新類型的科學問題和社會問題，特別是綜合性問題的需要。

三、近代物理的數學化歷史

數學向自然科學滲透，可以說從古代就開始了，古典物理學的數學化主要表現在推算歷法、進行各種測量。貝內代蒂引進幾何方法論證落體，阿基米德創立數學物理方法，列奧納多?達?芬奇計算速度-位移公式，伽利略鉆研落體運動，定義勻加速運動發現慣性定律，使物理學擺脫了經院哲學的束縛而成為一門獨立學科，伽利略以后，物理學的數學化加快了步伐。自牛頓開始、由于微積分的發展，天體運動得到了很好的解釋，力學的基本規律也逐步趨于完善統一。《自然哲學之數學原理》、《光學》等書籍的出版開創了全新的研究方法，為物理學中運動學、動力學、光學等眾多領域的發展打下了堅實的基礎。亥姆霍茲用數學公式給出了能量守恒，克勞修斯引入狀態函數與熵完成熱力學第二定律的數學表述。19世紀60年代，麥克斯韋揭示了電磁場之間的聯系，計算光速，大膽的預言了“光是一種電磁波”， 在伯努利和克勞修斯的基礎上得出麥克斯韋分布與麥克斯韋妖的理論，隨后玻爾茲曼的“H定理”證明熱力學平衡態的存在，其中包含了分立能級的思想，與此同時1873年范德瓦爾斯物態方程方程闡述分子運動，后來吉布斯的《統計力學原理》則創立了系綜的方法。在談到物理學和數學的關系時，當代著名美籍華裔物理學家楊振寧說： “可以用兩片生長在同一根管莖上的葉子，來形象化地說明數學與物理之間的關系。數學與物理是同命相連的，它們的生命線交接在一起。”

四、近代物理數學化促使現代物理高度數學化

20世紀初，數學物理方程的研究開始成為物理學數學化的重要內容。在探討大范圍時空結構時，還需要整體微分幾何。物理和數學之間的關系是一種相互影響，甚至是相互依存的關系，從而產生了數學物理這門獨立的學科。量子力學和量子場論的產生，使數學物理添加了非常豐富的內容。此后基于等離子體物理、固體物理、非線性光學、空間技術、核技術等方面的需要，又有許多新的偏微分方程問題出現，如孤立子波，間斷解，分歧解，反問題等，它們使數學物理方程的內容進一步豐富起來。

在經典的統計物理學中需要對各種隨機過程的統計規律有深入的研究。隨著電子計算機的發展，數學物理中的許多問題可以通過數值計算來解決。科學的發展表明，數學物理的內容越來越豐富，解決物理問題的能力也越來越強。數學物理的研究對數學也有很大的促進作用，它是產生數學的新思想、新對象、新問題以及新方法的一個源泉。

五、自然科學必須數學化

自然科學需要運用數學方法來研究各門本門學科的事物和現象的量、推導演算此類事物和現象質的，對自然現象的觀察和已有的實驗數據，通過科學分析后根據有關科學原理和實驗定律，對實驗數據進行定量處理變成數學問題，再用數學原理方法對數學問題進行求解和檢驗，這樣才能蘊育新的思維，新的方法，新的科學，更好的促進人類社會的發展。

參考文獻：

[1]牛頓.牛頓自然哲學著作選北京：商務印書館，1962

[2]杜瑞芝.數學史辭典.山東：山東教育出版社，2000

[3]周經偉.伽利略科學研究方法探究.海南大學理工學院570228

[4]長青.季潛.具有深厚數學根底的物理學家―麥克斯韋.物理教師.1998

[5]李倉榮.楊輝.數學化是自然科學發展的必經之路. 河南教育學院學報（自然科學版）2001.10

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[關鍵詞]小學數學 創設情境 提出問題 策略

新課改時期的數學教育更加注重教學的趣味性與有效性，以及學生實踐能力探究能力與自主學習能力的培養，“情境—問題”的教學策略是數學教學的一個好方法，根據課本內容與要求，創造數學情境，以此來發現問題，提出問題，解決問題，再通過創設新的情境，發現新的問題，解決新的問題，這樣的教學方式不僅增添了課堂學習樂趣，也培養了學生自主探究能力和創新能力。

一、怎樣創設數學情境

1、創設生活情境

眾所周知，我們的生活離不開數學知識，每一天，從早上起來就要計算這一天的收支狀況，都要用到數學知識，創設生活情境，誘發學生提出問題，獨立思考，再去解決問題；

例如：在講到“三角形”這一章節時，教師可結合生活中例子，提出問題，為什么照相機的支架是三角狀的；為什么掛上窗戶的掛鉤之后，呈現三角形就不會晃了；為什么停自行車時，總是用兩個車輪子和一個車梯著地，車子就停穩了；測量時為什么總是用三腳架卻不是四腳架或五角架呢？

伴隨著教師的這些問題，學生會自然地進入到這些真實的生活情境中，仔細觀察，經過深入思考與理解，最后，總結出原來無論是照相機支架還是窗戶的掛鉤，都呈現出三角形的形狀，他們之所以能穩定不動，就是因為三角形具有穩定性，從而，理解出三角形具有穩定性的原理。

通過創設生活情境，把所要學的知識貫穿于實際生活之中，更形象，更有助于學生加深對數學知識的理解。

2、強調過程式情境

要想徹底理解數學原理，就應該知道他的來龍去脈，也就是他的推導過程，所以，教師在教學過程中，要著重教授學生知識的推導過程，而不是果斷地給出結論，要回答為什么是這樣，這樣的結論是怎樣得出的，教師一定要向學生展示說明這個過程，講解要簡單通俗，饒有趣味。

例如：在講解三角形內角和定理時；教師可以先讓學生猜測三角形內角和是多少，然后找一個三角形，把他的三個角剪下來，再拼到一起，最后，向學生展示證明過程，這個證明過程也要采取師生之間互動的方式，讓學生積極參與到證明過程中來，這樣才能使學生更深刻地理解知識，更徹底地掌握知識。

二、怎樣有效地提出問題？

問題的提出是衡量一個人創造性與數學能力的重要評判標準，有效地提出問題不僅是一種有效的教學方法，也是改進學生解決數學問題能力的手段，從而促進學生對知識本身的理解，增強創新能力，實踐能力。那么，應該運用怎樣的策略提出高明的問題呢？

第一，通過比較統一數學原理在不同情境內的應用，比較不同定義、不同規律之間的差異，比較相互矛盾的證明和理論；從而發現并提出問題。

第二，觀察特殊數學題目，從中總結出一般規律，設想這個規律能否擴大到一般領域，還是只適用于特殊情況，怎樣才能擴展到一般領域呢？

例如：已知平行四邊形的面積公式，可以推導出三角形面積公式，那么可以推導出矩形的面積公式嗎？正方形呢?

第三，在一般條件下能夠運用的原理和知識，在極端條件下還會成立嗎？如果出現新的問題該怎樣處理？

例如：兩點之間，線段最短。那么如果這兩點之間山水阻隔呢？該怎么取最短距離呢？

第四，從正面能理解的問題，放到反面還會成立嗎？

例如：“三角形具有穩定性”是正確的命題，那么他的逆命題

“具有穩定性的圖形一定是三角形”是正確的命題嗎？

第五、同樣的一個結論，如果條件改變，還會是同樣的結論嗎？

例如：加法中可以用交換律解決問題，那么乘法中也會有交換律嗎？乘法中有分配率，那么加法中會有分配率嗎？

文中提供的這些策略只供參考，更多的方法和策略還需要在實踐中不斷地探索和總結，希望這些策略能拓展一下思路。

總結：

數學作為一門科學，他的研究來源于生活，最終的用途也是服務生活，所以，要通過一定的生活情境來展開對數學知識的學習和探索，同時，要想深刻扎實理解一個數學原理，必須知道他的推倒過程和思路，所以，要強調過程式情景教學；通過有效地提出問題，來深化對數學知識的理解和運用，達到舉一反三，融會貫通，教師要不斷總結實踐經驗，鼓勵學生自主探索，對學生提出的問題進行思考和總結，積極聽取學生意見，從而總結出更多的方法和策略促進教學活動的有效進行。

參考文獻：

[1]劉會東.創設問題情境激發學生參與意識[J].科技創新導報, 2010(12)

[2]唐紹綸.創設教學情境提高教學效率[J].高等函授學報,（自然科學版） 2008(3)

[3]呂傳漢，汪秉彝.中小學"數學情境與提出問題"教學的理論基礎及實施策略[J].貴州師范大學學報（自然科學版）,2007(1)

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關鍵詞：高中 數學 應用 問題

一、數學及其應用

數學是研究空間形式和數量關系的科學。當代數學能夠處理科學中的數據和觀測資料，進行推理、演繹、證明，可提供自然現象、社會系統的數學模型。

數學的特點：高度抽象性、邏輯嚴密性、應用的廣泛性。 隨著社會的發展，數學的地位日益提高，應用越來越廣泛。它是人們參加社會生活、從事生產勞動和學習、研究現代科學的基礎；它在培養思維品質，提高思維水平方面發揮著特有的作用；它的內容、思想、方法和語言已成為現代文化的重要組成部分。

二、數學課程改革中的“應用”

近年來，數學教育界內的“問題解決”、數學建模等無一例外地把應用提高到一個非常高的程度，因此，正確理解“應用”就成為一個非常重要的問題。

對于“問題解決”、“大眾數學”、“數學建?！?、“應用”等等，對于使數學課程“貼近”實際，歷史上已作了許多討論。事實上，理論與實踐相結合是數學課程教材改革的重要目標之一。在兩千多年前，數學教育就存在著著眼于實用和訓練思維的兩大目標。今天數學的內容大大地豐富和深化了，實際應用和訓練思維的涵義也大大拓展了。歸根到底，數學教育的目的除思想教育方針之外，仍然是這兩個目標的結合。數學就自身發展來說，始終是理論與實踐密切結合一門科學。

綜觀數學教育史，我們不難發現，數學教學總是具有很強職業成分，只是隨著中學和大學的學院化，數學和現實的聯系才被忽視，但是如何人教“應用”和運用“現實生活”例子為數學教學服務仍有待研究。應用在數學教學中可以有許多解釋，有些人為的，非現實生活的例子，也可能有重要的教育價值，能養成學生應用數學的技能，不能一概否定；還有一類傳統的例子是過分“現實”的，是直接從職業中拿出來的，如儲蓄、稅收等，這就有一個誰的“現實”的問題。這些例子只是社會的一些特殊需要，不足取。就算排除了這類實例，還會有多種形式體現“應用”。比如，守門員如何占位才能縮小對手的射門角度？這些問題把數學與實際情境聯系在一起，對一些學生有吸引力，但并不是真用數學解決問題，沒有哪個球員會這樣去計算他們站立的位置。數學的應用主要不在于這樣的“應用”，更重要的是，這種“聯系”不可能總是結合學生的“現實”的，正如卡爾松說的“現實是主體和時間的函數，對我是現實的，對別人未必是現實的，在過去是現實的，現在不一定再是現實的了”?？梢娨拐n程有“應用”性是既復雜，又有待長期解決的問題。

三、應注意的幾個問題

（一）應用的層次性

單就出口而言，有以下幾個層次：

1．在數學學科本身的應用。由于數學學科本身具有邏輯嚴密的特點，前面知識的學習為學習后面的知識做準備。換句話說，前面的知識要應用到后面知識的學習中。

2．在其他相關學科的應用，特別是物理及工程技術中的應用。

3．應用到現實情境中去。由于高中學生學習的知識畢竟還是有限的，他們用數學知識解決的現實問題，與應用數學家所面臨的現實問題相比，充其量是個“準數學問題”，至少是“半數學化”的問題，是一個經過人為加工的“數學半成品”。

4．發現問題、提出問題、分析問題、解決問題這四者之間，能夠發現問題、提出問題，這是要求最高的。能夠解決已經“數學化”了的問題，對學生來講，是個技能化的過程。而能夠發現問題、提出問題、分析問題則是一個能力問題。

5．數學語言的靈活運用是應用的最高層次，特別是自然語言、數學語言、圖形語言的相互轉化，以及用數學語言進行交流。

（二）應用與基礎知識的關系

對高中學生來講，掌握數學的基礎知識應該是教學的首要目標，應用是以掌握數學知識為前提的。應用不僅僅是目的，更重要的是過程，即我們不僅要使學生樹立起數學應用意識，認識到數學的廣泛應用性特點和應用價值，具備應用數學解決實際問題的規律性認識和操作性能力，而且還要切切實實讓學生在應用數學中掌握基礎知識和數學方法，學會使用數學語言，并受到數學文化的熏陶。很難想象，沒有扎實的基礎知識，談何應用？

（三）應用與計算機（器）

計算機（器）的普及，為數學的應用提供了先進的計算工具，更便于處理實際數據，使應用問題更加真實，切合實際；良好的演示平臺，使數學應用有了廣闊的空間，計算機能夠把靜態的變成動態的，把抽象的東西具體化，直觀化，使人們的思維能夠得到一定程度的延伸。

（四）從數學學習和數學活動看“應用”

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2000多年前的物理學，中國、古希臘都有研究，但是真正意義上的精確科學，也就是說用數學、微積分這樣的精確科學，實際上是在中世紀即在15世紀16世紀的時候，也就是牛頓、伽利略的時代，開創了物理學精確科學的先河，此后物理學得到了很大發展，后來的熱學、電磁學、聲學、連續介質動力學等問題也在十七、十八、十九三個世紀取得了很大發展?，F在就從牛頓、伽利略時代起談談物理學的發展與人類的文明進步的關系。

一、工業革命前的人類文明

工業革命前的物理學雖然在漫長的歷史進程中不斷發展，但是并沒有給人類帶來生產力上的巨大改變，人類還處于刀耕火種的農業時代，那是的生產力很低下，人們的生活水平上千年來沒有真正的突破。

二、人類的機械化時代

牛頓力學的建立和熱力學的發展導致了第一次工業革命

1665年夏，年僅23的牛頓因英國爆發瘟疫而避居鄉下，他一生最重要的成果，幾乎所有的重要數學物理思想多誕生與不這個時期。在他45歲時，劃時代的偉大巨著《自然哲學之數學原理》出版，奠定了整個經典物理學的基礎，并對其他自然科學的發展產生了不可磨滅的推動和影響。

三、人類的電氣化時代

經典電磁學是研究宏觀電磁現象和客觀物體的電磁性質。人們很早就接觸到電和磁的現象，并知道磁棒有南北兩極。在18世紀，發現電荷有兩種：正電荷和負電荷。不論是電荷還是磁極都是同性相斥，異性相吸，作用力的方向在電荷之間或磁極之間的連接線上，力的大小和它們之間的距離的平方成反比。在這兩點上和萬有引力很相似。18世紀末發現電荷能夠流動，這就是電流。但長期沒有發現電和磁之間的聯系。

19世紀前期，奧斯特發現電流可以使小磁針偏轉。而后安培發現作用力的方向和電流的方向，以及磁針到通過電流的導線的垂直線方向相互垂直。不久之后，法拉第又發現，當磁棒插入導線圈時，導線圈中就產生電流。這些實驗表明，在電和磁之間存在著密切的聯系。法拉第用過的線圈

電和磁之間的聯系被發現后，人們認識到電磁力的性質在一些方面同萬有引力相似。為此法拉第引進了力線的概念，認為電流產生圍繞著導線的磁力線，電荷向各個方向產生電力線，并在此基礎上產生了電磁場的概念。

19世紀下半葉，麥克斯韋總結宏觀電磁現象的規律，并引進位移電流的概念。這個概念的核心思想是：變化著的電場能產生磁場；變化著的磁場也能產生電場。在此基礎上他提出了一組偏微分方程來表達電磁現象的基本規律。這套方程稱為麥克斯韋方程組，磁學的基本方程。麥克斯韋的電磁理論預言了電磁波的存在，其傳播速度等于光速。于是人們認識到麥克斯韋的電磁理論正確地反映了宏觀電磁現象的規律，肯定了光也是一種電磁波。該理論實現了物理學的第三次綜合，即電、磁、光的綜合。

四、人類的高科技時代

人類社會發展到今天，已進入信息時代、核能時代、新材料時代和太空時代，也就是說進入了高科技時代。而這一切的基礎是20世紀物理學革命的產物――相對論和量子力學。

19世紀，經典物理學的成就到達了頂峰?？墒?，世紀末的邁克爾遜-莫雷實驗和黑體輻射實驗形成了物理學萬里晴空中的“兩朵烏云”；而電子、X射線和放射性等新發現，使經典物理學遇到了極大的困難。有的物理學家呼喚：“我們仍然在期待著第二個牛頓。”需要巨人的時代造就了巨人。這第二個牛頓便是愛因斯坦。

1905年，愛因斯坦以“同時”的相對性為突破口，提出了“光速不變原理”和物理規律在慣性系中不變的“相對性原理”，導出了洛侖茲變換，從而驅散了第一朵“烏云”。這就是狹義相對論。在此基礎上，他又得到的質能相當的推論E=mc2，預示了原子能利用的可能。

1913～1916年，愛因斯坦從引力場中一切物體具有相同的加速度得到啟發，提出了“加速參照系與引力場等效”和物理規律在非慣性系中不變的“相對性原理”，從而得到了引力場方程。這就是廣義相對論。他預言，光線從太陽旁邊通邊時會發生彎曲。1919年，英國天文學家愛丁頓以全日蝕觀測證實了這一預言，從而開創了現代天文學的新紀元。愛因斯坦也因此名噪全球。

1900年，普朗克為驅散第二朵“烏云”，提出了“能量子”假設，量子論誕生了。1905年，愛因斯坦在此基礎上提出“光量子”假說，用光的波粒二象性成功地解釋了“光電效變”。同年，他把量子概念用點陣振動來解釋固體比熱。1912年，愛因斯坦又由量子概念提出了光化學當量定律。1916年，他由玻爾的原子理論提出了自發發射和受激發射的概念，孕育了激光技術。此后，對量子力學的建立作出重要貢獻的著名物理學家還有：1923年提出實物粒子也具有波粒二象性的德布羅意，1925年建立量子力學的矩陣力學體系的玻恩和海森伯等，1926年建立量子力學的波動方程的薛定諤。同年，玻恩給出了波函數的統計詮釋，海森伯提出反映微觀世界特性的“不確定度關系”。量子力學揭示了微觀世界的基本規律，為原子物理學、固體物理學、核物理學和粒子物理學的發展奠定了理論基礎。它是20世紀物理學革命的。

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【摘 要】數學可以分成兩大類，一類叫純粹數學，一類叫應用數學。應用數學則著眼于說明自然現象，解決實際問題，是純粹數學與科學技術之間的橋梁。而自然現象屬于物理的范疇。本文主要講述初中數學教學中物理問題的思考。

關鍵詞 初中數學；物理問題；研究；思考

在初中數學教學中，經常會碰到一些物理問題。數學作為物理的應用學科，二者具有很深的淵源關系。我們生活中所遇見的許多現象，是屬于物理的范疇，其運動變化規律，則需要用數學的方式表達出來。所以，在數學教學中例舉物理問題是不可避免的，也是必然的。

一、 適當運用物理問題教學可以增加學生學習數學的興趣。

數學是屬于符號運算的學科，對形象思維較為豐富的初中生來說，會覺得枯燥無味。如我在《相似三角形》的教學時，引入了這樣的物理問題：“照像時，為了讓像達到我們所要的大小和清晰度，需要調整鏡頭，如何調整才能達到我們的要求？”應該說，所有的初中生都照過像，而且有一部分學生還擁有自己的照相機。雖然他（她）們對照像有感性認識，但不太懂照像的原理，我例舉的這個物理問題必然會引發他（她）們的求知欲。在經過學生思考討論后，再畫出成像原理圖（如圖1），引導學生觀察：物體和光線組成一個ABO，像和透過鏡頭的光線又組成一個A´B´O，思考這兩個三角形的關系，然后再得出照相機的成像原理實際上也就是相似三角形性質的應用。接下來可以根據實際情況再引導學生進一步深入探討。講解照相機操作的基本規則，讓學生初步掌握照相機原理。

已知：AB=1.75米=175厘米，A´B´=3厘米，人與鏡頭的直線距離d=5米=500厘米

解：設：鏡頭和像的距離為d´

根據相似三角形性質，得：AB:d=A´B´:d´

答：鏡頭焦距應調到離像約為2.08厘米處。

在《相似三角形》教學中引入光學成像的物理問題，激發了學生學習數學的興趣，讓學生明白了數學在自然科學中具有不可替代的地位和作用，使學生感覺到“我們生活在豐富多彩的數學世界里”，以期形成喜歡數學，學好數學的思想。

二、 引導分析物理問題是培養學生數學思維方法的良好途徑。

數學教學的另外一個重要目的，就是培養學生的思維能力。如我在上函數課時，讓學生分析“甲乙兩位同學在做‘觀察水沸騰’實驗時，記錄了水在不同時刻的溫度值，并繪制了如下面的函數圖像（如圖2、圖3），請學生根據圖像分析以下問題?！?/p>

1. 讓學生從圖像中找出甲同學所取的水的初始溫度為多少？（70℃）乙同學所取的水的初始溫度為多少？（80℃）

2.讓學生分別寫出甲和乙“觀察水沸騰”實驗的溫度y1、y2(℃)隨時間t(分鐘)變化的函數關系式？（y1=Kt1+70，y2=Kt2+80）

3. 讓學生從圖像中找出甲同學做水沸騰實驗的水溫在幾（4.5）分鐘時超過乙同學水沸騰實驗的水的溫度。

4. 選擇4個不同答案來檢驗學生對函數圖像的分析能力：乙同學“觀察水的沸騰”實驗后，根據他的記錄做出的水的沸騰圖像，分析正確的是哪個？⑶

分析：⑴實驗加熱10分鐘后停止供熱；⑵沸騰溫度不足100℃可能是供熱不足；⑶AB段水平線表明沸騰過程吸熱而不升溫；⑷由圖像可知水的實際溫度與加熱時間成正比。

三、 在解答物理問題時能更好地幫助學生記憶數學原理。

我在教學時先讓學生回顧有關幾何知識：⑴平行線性質；⑵余角定義；⑶三角形內角和定理。然后再引導學生應用這些幾何知識分析這道物理題，這樣我們就達到鞏固有關的幾何知識的目的，而在解題過程中也讓學生掌握了幾何知識應用的方法。

解：1、AO是入射光線，

OO´是反射光線，則它們的

余角也相等

∠1=∠2

2、OA∥β平面鏡

∠1=∠θ

∠2=∠θ

同理可得：∠3=∠4=∠θ

∠θ=∠2=∠4

又∠2+∠θ+∠4=180°

∠θ=60°

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關鍵詞：物理教學；數學手段；物理教學理念

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）01-0266-02

一、前言

物理是一門研究自然界變化規律的科學。物理邏輯性強，物理教學中離不開數學，需要通過數學公式來表達物理思想，通過數學演算揭示事物發展規律，同時也為數學的發展提供新的命題。成功的物理的教學理念往往體現出物理和數學這種相輔相成的關系。

二、物理教學理念處處體現數學的重要性

物理教學應該具備相應的理念，這些教學理念也可以在物理、數學的密切關系中得到體現。在設計物理教學時應該具備的教學理念有：

1.注意分享物理發展史，介紹物理發展史上著名的物理問題的提出和解決過程，回顧大師足跡，激發學生興趣，這就必然離不開闡述物理和數學的關系。物理發展史上有很多物理學家，他們同時也是數學家。比如牛頓，牛頓19歲時進入劍橋大學，他的第一任教授伊薩克?巴羅是個博學多才的學者，將自己的數學知識，包括計算曲線圖形面積的方法，全部傳授給牛頓，牛頓在數學的學習中走向了近代自然科學的研究領域，又在自然科學的研究中提出二項式定理、微積分、解析幾何與綜合幾何、數值分析、概率論和初等數論，牛頓在他的論著《自然哲學中的數學原理》中明確提到了物理――數學方法，認為物理學范圍中的概念和定律都應該“盡量用數學表達”。因此，介紹牛頓的貢獻必然離不開介紹牛頓為物理、數學兩個領域建立的橋梁，牛頓的貢獻是闡述物理和數學之間不可分離的關系的最生動的實例。

2.提醒學生重視物理學科的研究方法，在傳授知識點的時候介紹相應的方法論。物理問題的表述、解答、定律都離不開數學，物理學研究方法與數學發展緊密相關，不同分支的物理學科有其最重要的數學理論，要掌握不同分支的物理知識必須熟悉其相應的數學方法，否則就是離本之木。比如分析力學的創立者拉格朗日，在其名著《分析力學》中，在總結歷史上各種力學基本原理的基礎上，拉格朗日發展了達朗貝爾、歐拉等人的研究成果，引入了勢和等勢面的概念，建立了拉格朗日方程，把力學體系的運動方程從以力為基本概念的牛頓形式，改變為以能量為基本概念的分析力學形式，使得分析力學成為理論力學最重要的方法論。高斯通過對足夠多的測量數據的處理，得到一個新的、概率性質的測量結果，在這些測量數據的基礎之上，高斯專注于曲面與曲線的計算，成功得到正態分布曲線，其函數被命名為標準正態分布（或高斯分布），這種分布被廣泛應用于分析和處理物理學中各種概率事件中。傅里葉認為數學是解決工程問題最卓越的工具，在他的著作《熱的解析理論》中，傅里葉就系統運用了三角級數和三角積分（即傅里葉級數和傅里葉積分），此后以傅立葉著作為基礎發展起來的傅立葉分析對近代物理和工程技術的發展都功不可沒，因此，學好物理某一分支，就必須重點掌握并能夠靈活運用這一分支需要的數學知識。

3.注重將物理知識與生活、社會聯系起來，啟發學生創造性思維，提高學生素質。國際純粹物理與應用物理聯合會在《新千年的物理教育》一文中認為：如果物理教育是為更多學生的全面發展服務的，那就應當重視物理學家的工作成果在社會上、技術上的應用，應當重視蘊涵于我們文化之中的物理學方法，應當重視物理學家這個專業群體的特點，如支持、貢獻社會的方式等。如今，物理已經滲透到社會生活、技術的各個領域，比如，物理和化學之間，量子化學、激光化學、分子反應動力學、固體表面催化、功能材料等學科的興起都是物理學的理論向化學領域的滲透；物理和生物學之間，量子生物學、分子生物學等也都是物理理論在生物學領域的進一步延伸和提高；再比如物理與經濟學，股市模型、報酬經濟學等都建立在物理模型和經濟學基礎相結合的基礎上。然而，我們也必須注意到，物理向某個科學領域滲透的媒介必然是數學，物理學家對這一學科的貢獻也報過了其用到的數學方法，因此，強調物理學的應用就必須強調數學的重要性。比如免疫的統計模型建立的基石是數學統計、回歸分析論，通過各種先進數學算法得出規律性結論，多元判別分析預測結果與原判定結果差異等。股市模型可以建立在模糊數學方法基礎上，應用模糊模式識別、評價股市技術面和基本面，指導股民進行理性投資。因此，物理向各學科領域滲透的過程，也是相應的數學知識與各領域特征知識進行結合的過程，只有深刻意識到這一點，物理思想才能在各學科領域中發光溢彩。

4.引導學生建立嚴謹、務實的求知態度，幫助學生認識到物理的哲學思想，實現自然科學和人文教育的大統一。物理是研究運動的科學，物理上的運動可以理解為變化，變化是自然界的客觀存在，與人類的主觀認知有不同的一面，這就要求我們在物理教育過程中，不能讓人類的認知水平左右到對物理知識的接受，不能偏離物理客觀的一面。而數學作為一門邏輯性很強的科學，最適合于作為物理教育的語言載體和分析工具，由數學推導、建立起來物理結論無疑最具有說服力，物理教學要以數學為主要載體，在數學的基礎上向學生熏陶物理思想，在經得起推敲的層面上，保證物理知識的延續和發揚，同時培養思維細致、邏輯縝密的公民。愛因斯坦在他的狹義相對論中得出了“一切物體的速度不可以超過光速”的結論，而根據當時人們對引力的認識，似乎引力的傳播速度卻是無窮大，為了解決這一問題，最終愛因斯坦以慣性質量和引力質量成正比的自然規律作為等效原理的根據，在專門學習了黎曼幾何、張量分析等數學知識后，利用數學手段進行推理、論證，提出在無限小的體積中均勻的引力場完全可以代替加速運動的參照系，由于有物質的存在，空間和時間會發生彎曲，而引力場實際上是一個彎曲的時空的觀點。愛因斯坦用數學方法得到的廣義相對論中的推測，也最終由水星近日點進動中一直無法解釋的43秒、引力紅移、引力場使光線偏轉等系列觀測結論完美地證實。如今廣義相對論已經被廣泛承認，廣義相對論的發展里程也正是一條典型的物理學發展進程：在自然界中發現變化―借助數學方法摸索規律―通過實驗證實推斷，這種思維方式應該在物理教學中得到落實。

三、在強調數學手段的重要性中貫徹物理教學理念

學習物理的目的分為：①研究物理而學物理；②為應用而學物理；③為提高文化素養而學物理。這就構成了物理教學目的的多樣性或者說物理學習的多功能性。但從物理學的發展我們知道，18世紀，物理學歸屬于自然哲學，因為數學和實驗的發展，使得物理學從自然哲學中分離出來，物理學研究不再以思辨哲學的方法為主，從定性表達發展到定量表達，塑造了現代物理學的新特征物，因此，物理研究終究需要通過數學手段來完成。物理和數學都是邏輯性強的學科，因此物理教學設計要關注學生渴求學習成功的心理，拓展教學方法和思路，使學生通過數學來理解物理，獲得物理學習的樂趣，要盡可能多地在雙向交流中進行數學推導，在數學的基礎上采用提問模式、討論模式、合作學習模式、答辯模式等。

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關鍵詞： 畜牧獸醫 SPSS軟件 教學效果

生物統計學是收集、整理、分析數據資料，以數字為語言，描述和分析客觀事物數量方面的科學，它的應用已經滲透到自然科學和社會科學的各個領域。生物統計學課程是高等農業類院校為畜牧獸醫各專業學生開設的基礎必修課，是一門應用性很強的課程。生物統計學課程的目的在于培養學生統計方面的基本技能，了解這些方法在實際領域中的具體應用，理解統計方法背后隱含的統計思想，培養學生應用統計方法分析問題和解決問題的實際能力。

在傳統的生物統計學教學過程中，統計公式的計算是通過計算器和手工完成的，對于含有大量復雜數據的案例很難引入教學中；與此同時，數據的圖表、圖形在生物統計的教學過程中有著很重要的作用，面對大量數據，手工繪圖極其困難，并且精確度難以把握。這些都對生物統計學課程的教學產生較大的障礙，不利于學生對生物統計學理論和方法的深入理解，不利于培養學生運用統計方法分析與解決實際問題的能力。

SPSS統計軟件是國際上公認的權威的統計分析軟件，相對于SAS、SATA、R語言等統計軟件來說，其最大的優勢是入門快，也就是操作簡單。對于初學者，完全利用菜單命令就能完成操作。其對用戶的計算機編程能力要求不高，所以在自然科學與社會科學研究中SPSS統計軟件得到廣泛應用。SPSS統計軟件作為解決統計問題的一個工具，在畜牧獸醫生產中應用越來越廣泛，結合SPSS開展統計學教學，對調動學生的學習積極性、提高其解決問題的能力具有較強的現實意義。SPSS統計軟件在畜牧獸醫專業生物統計教學中有以下優勢。

（一）SPSS統計軟件能夠方便、快捷地處理大量數據，并且精確地繪制圖形、圖表，直觀、形象地展示統計結果。

畜牧獸醫專業是應用性極強的學科，在傳統教學方式下，對于實際生產過程中遇到的數據，很難在短時間內利用計算器和手工完成統計分析，同時難以手工繪制出精確的圖形來展示統計結果，然而，采用SPSS軟件教學后，這些問題都可以解決。SPSS軟件可以方便、快捷地處理復雜的數據，在很短的時間里就可以得到統計結果，同時可以精確的繪制圖表、圖形，把統計結果形象直觀地展示出來，加深學生對概念的理解。

（二）SPSS統計軟件的應用有利于提高學生的學習興趣。

在傳統的生物統計學教學過程中，數據的計算都是通過計算器和手工完成的，講授重點內容是統計學的基本原理和方法。由于受到課時和學生數學基礎知識的限制，講授內容的廣度與深度都很難擴展，很難滿足實際生產的需要。事實上，只要學生正確運用SPSS軟件，就能很方便快捷地把生物統計學課程的習題例題在很短的時間內演算完成。教師可以把授課重點從統計學的基本原理和方法轉向對實際生產過程中遇到的實際問題的解析和理解，讓學生貼近實際生產，更容易理解和掌握。

（三）SPSS統計軟件的應用有利于培養學生的創新實踐能力。

對于生命科學領域而言，隨著測序技術的迅猛發展，每天都會有大量數據完成，面對海量的數據，統計分析工作顯然無法用手工方式完成，需要運用計算機統計軟件實現。在傳統統計學教學中，不論是老師教學，還是學生完成作業，都是通過手工計算，這樣很難培養學生的創新精神和實踐能力。使用SPSS統計軟件輔助教學，能讓學生在學習理論知識的同時掌握實踐操作技能，在使用生產過程中遇到的具體案例獲得實踐經驗，使用數據快速做出基于事實的決策，使用各種技巧找出處理特定數據類型最佳的統計方法，有利于培養學生的創新精神和實踐能力。

生物統計學是一門應用性很強的課程，是將數理統計的原理和方法分析和解釋生物界的現象與數據資料規律的科學。在傳統教學中，一般偏重于統計的原理和方法的教學，老師和學生用計算器進行數值計算。這一教學方法可以在短時間內使學生學到盡可能多的內容，培養學生嚴謹的邏輯思維，但由于數據的龐大或公式、圖表的復雜，導致哪怕是求一組數據的方差、計算相關系數或建立回歸方程，都無法在課堂上較短的時間內完成，更不可能精確顯示相關圖形和進行預測。傳統的教學模式讓學生認為其難學且枯燥無味，甚至懷疑所學知識在實際中無用武之地，失去學習和實踐的興趣。隨著信息技術迅猛發展，學生能夠通過手機、網絡等多媒體資源接收豐富多彩的課程信息，學生追求新穎、趣味方面的需求非常強烈，這給傳統的教學模式帶來巨大的挑戰。如果在課堂上給學生引入SPSS統計軟件，就能在講課時一邊講解理論，一邊利用統計軟件對數據進行處理，可以有效解決計算量大的困難，增強學生學習的信心，即使面對計算量大、數學原理復雜的推斷統計學知識，利用SPSS統計軟件一樣可以輕松解決，這樣可行大大提高課堂教學效率，加深學生對基本概念的理解，有利于培養學生的創新精神和實踐能力，有利于今后的學習和工作，提高就業競爭力。

總之，結合SPSS統計軟件開展生物統計學教學，能有效激發學生的學習熱情，充分調動學生的積極性與主動性，切實提高學生應用統計方法解決實際問題的能力，增強統計學課程教學效果。

參考文獻：

[1]郭菊喜.統計軟件SPSS教學研究與實踐[J].數學學習與研究，2016.9.

[2]張克儉.SPSS軟件在高職統計學教學中的應用[J].天津市經理學院報，2010（2）.

[3]趙秀敏.Excel和SPSS在生物統計課程教學中的應用[J].河南農業，2014（9）.

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古希臘人把所有對自然界的觀察和思考，籠統地包含在一門學問里，那就是自然哲學.科學分化為天文學、力學、物理學、化學、生物學、地質學等，只是最近幾百年的事.在牛頓的時代里，科學和哲學還沒有完全分家.牛頓劃時代的著作名為“自然哲學的數學原理”，就是一個明證.物理學最直接地關心自然界最基本規律，所以牛頓把當時的物理學叫做自然哲學.17世紀牛頓在伽利略、開普勒工作的基礎上，建立了完整的經典力學理論，這是現代意義下的物理學的開端.從18世紀到19世紀，在大量實驗的基礎上，卡諾、焦耳、開爾文、克勞修斯等建立了宏觀的熱力學理論;克勞修斯、麥克斯韋、玻耳茲曼等建立了說明熱現象的氣體分子動理論;庫侖、奧斯特、安培、法拉第、麥克斯韋等建立了電磁學理論.至此，經典物理學理論體系的大廈巍然聳立.然而，正當大功甫成之際，一系列與經典物理的預言極不相容的實驗事實相繼出現，人們發現大廈的基礎動搖了.

在這些新實驗事實的基礎上，20世紀初，愛因斯坦獨自創立了相對論，先后在普朗克、愛因斯坦、玻爾、德布羅意、海森伯、薛定愕、玻恩等多人的努力下，創立了量子論和量子力學，奠定了近代物理學的理論基礎.本世紀隨著科學的發展，從物理學中不斷地分化出諸如粒子物理、原子核物理、原子分子物理、凝聚態物理、激光物理、電子物理、等離子體物理等名目繁多的新分支，以及從物理學和其它學科的雜交中生長出來的，諸如天體物理、地球物理、化學物理、生物物理等眾多交又學科.什么是物理學?試用一句話來概括，可以說:物理學是探討物質結構和運動基本規律的學科.盡管這個相當廣泛的定義仍難以刻畫出當代物理學極其豐富的內涵，不過有一點是肯定的，即一與其它科學相比，物理學更著重于物質世界普遍而基本的規律的追求.物理學和天文學由來已久的血緣關系，是有目共睹的.當今物理學的研究領域里有兩個尖端，一個是高能或粒子物理，另一個是天體物理.前者在最小的尺度上探索物質更深層次的結構，后者在最大的尺度上追尋宇宙的演化和起源.可是近幾十年的進展表明，這兩個極端竟奇妙地銜接在一起，成為一對密不可分的姊妹學科.物理學和化學從來就是并肩前進的.

如果說物理化學還是它們在較為唯象的層次上的結合，則量子化學已深人到化學現象的微觀機理.物理學和生物學的關系怎么樣?對于如何解釋生命現象的問題，歷史卜有吁兩種極端相反的看法:一是“生機淪”，認為生命現象是由某種“活力”主宰著，水遠不能在物理和化學的基礎上得到解釋;另一是“還原論認為一切生命現象都可歸結(或者說，還原)為物理和化學過程.1824年沃勒成功地在實驗室內用無機物合成了’尿素之后，生機論動搖了.但是、能否用物理學和化學的原理與定律解釋生命呢?回答這個問題為時尚早.不過，生命科學有自己獨特的思維方式和研究手段，積累了大量知識，確立了許多定律，說把生物學“還原”為物理學和化學，是沒有意義的.可是物理學研究的是物質世界普遍而基本的規律，這些規律對有機界和無機界同樣適用.物理學構成所有自然科學的理論基礎，其中包括生物學在內.物理學和生物學相互滲透，前途是不可估量的.近四、五十年在兩學科的交叉點上產生的一系列重大成就，如D、、雙螺旋結構的確定、耗散結構理論的建立等，充分證明了這一點.現在人們常說，21世紀是生命科學的世紀，這話有一定道理.不過，生命科學的長足發展，必定是在與物理學科更加密切的結合中達到的.

2物理學與技術

社會上習慣于把科學和技術聯在一起，統稱“科技”，實際上二者既有密切聯系，又有重要區別.科學解決理論問題，技術解決實際問題.科學要解決的問題，是發現自然界中確鑿的事實和現象之間的關系，并建立理論把這些事實和關系聯系起來;技術的任務則是把科學的成果應用到實際問題中去.科學主要是和未知的領域打交道，其進展，尤其是重大的突破，是難以預料的;技術是在相對成熟的領域內工作，可以作比較準確的規劃.歷史上，物理學和技術的關系有兩種模式.回顧以解決動力機械為主導的第一次工業革命，熱機的發明和使用提供了第一種模式.17世紀末葉發明了巴本鍋和蒸汽泵;18世紀末技術工人瓦特給蒸汽機增添了冷凝器、發明了活塞閥、飛輪、離心節速器等，完善了蒸汽機，使之真正成為動力.其后，蒸汽機被應用于紡織、輪船、火車;那時的熱機效率只有5一8%.1824年工程師卡諾提出他的著名定理，為提高熱機效率提供了理論依據.

到20世紀蒸汽機效率達到15%，內燃機效率達到40%，燃氣渦輪機效率達到50%.19世紀中葉科學家邁耶、亥姆霍茲、焦耳確立了能量守恒定律，物理學家開爾文、克勞修斯建立了熱力學第一、第二定律.這種模式是技術向物理提出了問題，促使物理發展了理論，反過來提高了技術，即技術~物理~技術.電氣化的進程提供了第二朽模式.從1785年建立庫侖定律，中間經過伏打、奧斯特、安培等人的努力，直到1831年法拉第發現電磁感應定律，基本上是物理上的探索，沒有應用的研究.此后半個多世紀，各種交、直流發電機、電動機和電報機的研究應運而生，蓬勃地發展起來.有了1862年麥克斯韋電磁理淪的建立和1888年赫茲的電磁波實驗，才導致了馬可尼和波波夫無線電的發明.當然，電氣化反過來大大促進了物理學的發展.這種模式是物理~技術~物理.本世紀以來，在物理和技術的關系中，上述兩種模式并存，相互交叉.但幾乎所有重大的新技術領域(如電子學、原子能、激光和信息技術)的創立，事前都在物理學中經過了長期的醞釀，在理論和實驗上積累了大量知識，才突然迸發出來的.沒有1909年盧瑟福的。

粒子散射實驗，就不可能有40年代以后核能的利用;只有1917年愛因斯坦提出受激發射理論，才可能有1960年第一臺激光器的誕生.當今對科學、技術，乃至社會生活各個方面都產生了巨大沖擊的高技術，莫過于電子計算機，由之而引發的信息革命被譽為第二次工業革命.整個信息技術的發生、發展，其硬件部分都是以物理學的成果為基礎的.大學都知道，1947年貝爾實驗室的巴丁、布拉頓和肖克萊發明了晶體管，標志著信息時代的開始，1962年發明了集成電路.70年代后期出現了大規模集成電路.殊不知，在此之前至少還有20年的“史前期”，在物理學中為孕育它的誕生作了大量的理淪和實驗_L的準備:1925一1926年建立了量子力學;1926年建立了費米一狄拉克統計法，得知固體中電子服從泡利不相容原理;1927年建立了布洛赫波的理論，得知在理想晶格中電子不發生散射;1928年索末菲提出能帶的猜想;1929年派爾斯提出禁帶、空穴的概念，解釋了正霍耳系數的存在;同年貝特提出了費米面的概念，直至1957年才由皮帕得測量了第一個費米面，爾后劍橋學派編制了費米面一覽表.總之，當前的第二次工業革命主要是按物理一，技術，物理的模式進行的.

3物理學的方法和科學態度

現代的物理學是一門理論和實驗高度結合的精確科學.物理學中有一套獲得知識、組織知識和運用知識的有效步驟和方法，其要點可概括為:1)提出命題命題一般是從新的觀測事實或實驗事實中提煉出來的，也可能是從已有原理中推演出來的.2)推測答案答案可以有不同的層次:建立唯象的物理模型;用已知原理和推測對現象作定性的解釋;根據現有理論進行邏輯推理和數學演算，以便對現象作出定量的解釋;當新事實與舊理論不符時，提出新的假說和原理去說明它，等等.3)理論預言作為一個科一學的論斷，新的理論必須提出能夠為實驗所證偽的預言.這是真、偽科學的分野.為什么說.‘證偽”而不說“證實”?因為多少個正面的事例也不能保證今后不出現反例，但一個反例就足以否定它，所以理論是不能完全被證實的.為什么要求能用實驗來證偽?假如有人宣稱:在我們中間存在著一種不可探知的外來生靈.你怎么駁倒他?對這種論斷，你既不能說它正確，又不能說它錯誤.我們只能說，因為它不能用實驗來證偽，所以不是科學的論斷.4)實驗檢驗物理學是實驗的科學，一切理論最終都要以觀測或實驗的事實為準則.

理論不是唯一的，一布、理論包含的假設愈少、愈簡潔，同時與之符合的事實愈多、愈普遍，它就愈是一個好的理論.5)修改理論當一個理論與新的實驗事實不符合，或不完全符合時，它就面臨著修改或被.不過，那些經過大量事實檢驗的理論是不大會被的，只是部分地被修改，或確定其成立范圍.以上步驟循環往復，構成物理學發展模式化的進程.但是物理學中的許多重大突破和發現，并不都是按照這個模式進行的，預感、直覺和頓悟往往起很大作用.此外，且探且進的摸索、大膽的猜測、偏離初衷的遭遇或巧合，也導致了不少的發現.頓悟是經驗和思考的升華，而機遇偏愛有心人，平時思想上有準備，就比較容易抓住稍縱即逝的機遇.所以科學上重大的發現不會是純粹的僥幸.科學實驗的結果，遠非盡如人愿.不管你喜歡不喜歡，實事求是的作風、老老實實的科學態度是絕對必要的.在科學研究中，一相情愿的如意算盤是行不通的，弄虛作假遲一早會暴露.

失誤任何人都難以避免，一旦發現，最聰明的辦法是勇于承認.1922年年輕的蘇聯數學家弗里德曼發表了動態宇宙模型的論文，遭到愛因斯坦的批評.次年，愛因斯坦在讀了弗里德曼誠懇的申辯信之后，公開聲明自己被說服了.據伽莫夫回憶，愛因斯坦說，這是他一生中最大的疏忽.偉大科學家這種坦蕩的襟懷，是所有人的楷模.基礎科學研究的信息資源是共享的，這里沒有秘不可及的玄機和訣要.根據公開發表的文獻，人人可以自己判斷，獨立思考.所以，在科學的王國里，直理面前人人平等.這里最少對偶像的迷信和對權威的屈從.“實踐是檢驗真理的唯一標準”這一信條，在自然科學的領域里貫徹得最堅決.實踐不是個別的實驗結果，因為那會有假象，重大的實驗事實必須經多人重復印證才被確認.自然科學的主要任務是探索未知的領域，很多事情是難以預料的.實驗的結果驗證了理論，固然可喜;與理論不符合可能預示著重大的突破，更加令人興奮，世界上建造了許多加速器，每個加速器都是針對某類現象而設計的.40多年的歷史表明，除了反核子和中間玻色子外，粒子物理中的所有重大發現都不是當初建造那個加速器的理由.高能物理學界把這看作正?，F象.1984年在實驗室中發現了弱電統一理論所預言的中間玻色子后，曾一度較少發現出乎理論預料的實驗結果.人們反而說:現在最令人驚訝的，是沒有出現令人驚訝的事.這便是物理學界極富進取精神的得失觀.因為在自然科學中物理學最直接觸及自然界的基本規律，物理學家對事物是最好窮本極源的.他們在研究的過程中不斷地思考著，凡事總喜歡問個“為什么”.理論物理學家不能僅僅埋首于公式的推演，應該詢問其物理實質，從中構想出鮮明的物理圖象來;實驗物理學家不應滿足于現象和數據的記錄，或某種先進的指標，而要追究其中的物理機理.因為在自然科學中物理學研究的是自然界最普遍的規律，物理學家不應總把自己的目光和興趣局限于狹窄的本門學科，而要放眼于更廣闊的天地.人們公認，當今最有生命力的是不同學科間雜交的領域，有志的年輕物理學工作者在那里是大有作為的.

4怎樣教導學生學好物理學?

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一、經典思維方式的形成

近代科學開始于16世紀，當時，尼古拉斯?哥白尼提出了“太陽中心說”，開始向盛行一時的“地心說”發起挑戰，他的觀點被開普勒、伽利略以及后來17世紀的牛頓等人加以發展和完善。在1687年出版的在科學史中具有里程碑意義的《自然哲學之數學原理》這部著作中，牛頓以數學公式為依據，解開了古老的天體運動之謎，形成了全新的“世界體系”的圖景。牛頓的運動定律，第一次以數學化的、量化的形式把自然規律表現出來。

這個“世界體系”的思想核心，是客觀、精確、機械的數學模式，它在伽利略、笛卡爾等人那里，已經得到了相當明確的論述。笛卡爾甚至把全部自然知識等同于數學知識。這種倚仗客觀的、數學的方式去了解自然現象的方法，在許多科學領域中得到采用，并且在19世紀麥克斯韋的研究理論中達到了顛峰。到19世紀末，經典物理學似乎已經發展到了相當完善的階段，所有的物理學現象都可以通過牛頓力學和麥克斯韋電磁波理論加以描述。科學家們甚至認為，絕大多數自然界的基本規律都已經被發現，并且幾乎所有的自然現象都遵循這些規律。

由于經典物理學獲得的巨大成功，它逐漸泛化為一種統治西方思想的哲學世界觀。我們可以稱之為牛頓――笛卡爾世界觀。這種世界觀的哲學隱喻為整個世界是一臺座鐘，世界被描繪成了像一臺座鐘那樣精確運行的巨大機器――勻速、線性地運動，部件（部分）之間相互分立，只有機械聯系，運動不存在任何不確定性，運動與意識無關。

當牛頓建立了物質世界的基本法則后，哲學家和社會學家們又沿襲他的方法，希望能找到社會生活中的原理。牛頓――笛卡爾所倡導的鐘表隱喻成為人們的思維模型，用于把活生生的人和社會生活描述成恪守一定規律的精密儀器。可以說，在后來的幾個世紀中，不僅自然科學，而且幾乎所有新興的社會科學――經濟學、心理學、社會學、人類學等，也都以經典物理學為樣本。

作為一種世界觀，牛頓――笛卡爾模式的特點是：強調數量化的精確，不接受矛盾或其他不確定的知識；強調絕對不變的恒定；強調獨立和分離；強調單一，只能有一種思維方式，一個真理或一個最好的過程；強調在人與物質世界之間有一條不可逾越的鴻溝，在世界大機器上沒有人的位置，不需要主觀意識的作用。

二、量子思維方式的產生及特點

最后終結牛頓――笛卡爾世界觀獨占鱉頭地位的，是愛因斯坦的相對論和由一大批杰出的科學家共同提出、創建的量子理論。1900年，德國物理學家普朗克在研究陷入困境的黑體輻射問題時（該問題被稱為當時物理學晴朗的天空上的三朵烏云之一），提出了一個前所未有的“量子”假設，即設定黑體輻射的能量不能取連續的值，而必須是一份―份的，每一份都是某個基本能量的整數倍。對于經典科學而言，這是―個像幽靈一樣的奇異假設。正是它，引導出了一系列物理學的突破，其中包括愛因斯坦據獲得諾貝爾獎的光量子學說、光電效應學說等。

在此基礎上，從20世紀前20年代開始，物理學地震式的突破接踵而至。丹麥的玻爾、德國的海森伯、英國的狄拉克、奧地利的薛定鍔、法國的德布羅意等一批科學巨匠，通過對“波粒二象性”，“測不準原理”、“幾率波”，“電子自旋”、“非局部作用”，以及關于“能量場”、“全息場”等方面的研究，使與牛頓經典物理學相對立的量子物理學，從個別人的奇思怪想變成了深刻影響人們的思想并且廣為人們接受的科學體系。

量子物理學打破了牛頓經典物理學唯我獨尊的地位。由于量子物理學所涵蓋的研究對象和內容，遠遠超出了物理學這門學科的范圍，它實際上已經成為一種帶有世界觀性質的更普遍的理論和思維方式。量子理論，或者說量子思維的特點是：認為世界在基本結構上是相互聯結的，應該從整體著眼看待世界，整體產生并決定了部分，同時部分也包含了整體的信息；認為世界是“復數”的，存在多樣性、多種選擇性，在我們決定之前，選擇是無限的和變化的，直到我們最終選擇了，其他所有的可能性才崩塌。同時，這個選擇為我們下一次選擇又提供了無窮多的選項；認為微觀世界的發展存在跳躍性、不連續性和不確定性；認為事物之間的因果聯系像“蝴蝶效應”所顯示的那樣，是異常復雜的；認為事物發展的前景是不可精確預測的；認為微觀物理現象不可能在未擾的情況下被測量和觀察到，在弄清楚任何物理過程的活動中，人作為參與者總是處于決定性的地位。

三、量子思維方式對當今社會的啟發

量子思維方式對于我們今天所處的以人為主體的信息社會有重大啟發。在工業文明時代，人類要征服和研究的對象，主要是自然界，特別是宏觀的物質對象。在這個文明時期，人類運用勞動對象（土地、植物、礦產、鋼鐵、機器等）自身的規律來開發和改造大自然，取得了足以自豪的成就。相對來說，經典物理學比較適應這個時期的實踐目標。

而在信息文明時代，我們面對新的研究對象――信息技術與人的思維，是不同于傳統研究對象的新對象。人的思維也好，信息傳遞過程也好，都是看不見、摸不著、沒有形狀、沒有重量的東西，它的物質性極弱，運動速度極快。由于物質性極弱，其最大的特征就是波動、跳躍、快速變化、不可預測。在這個時候，量子思維方式就必然發揮更大的作用。其實，量子物理學的一系列結果，恰恰是人類近一百年文明的前提。如果沒有量子物理學，我們根本談不上擁有計算機，因為計算機芯片的產生就是由量子物理學決定的。我們可以說，量子物理學正是信息文明的科學基礎，而量子思維方式是適合信息社會的思維方式。

我們認為，在21世紀信息文明時代，人類思維方式要發生一次根本性的變化，要從牛頓――笛卡爾的思維方式轉為量子思維方式，才能從根本上適應新時代。

在這樣兩種思維方式中，人的位置是不同的。在牛頓一笛卡兒世界觀里，人基本是被動的，有著根本上的宿命性，只能聽命于、適應于自然界的規律。但是在信息化時代，按照量子理論，你的測量，你的操作，你的生命活動本身，就在改變著結果。人在起主導作用、在一定的意義上起決定作用。

篇10

關鍵詞： 心思哲學科學

一、“哲學底科學之誤”

1．科學的興盛與哲學的萎靡

用“底”這個助詞來表示所屬，已是一些哲學家的所愛?！罢軐W底科學”，即哲學是依附于科學而誕生、發展的。這種觀點對于我們學習哲學的人來說，真乃大謬。他們真不知哲學。那么，何為哲學？哲學與科學又有何關系？此間，又回到何為哲學該問題上來。牟宗三認為：“科學是為人之學，哲學是為己之學。己以外即為物，我以外之人也是物?？茖W在忘己而取物。”此處，他雖沒有很具體、明確的給哲學下定義。然而，卻以比較的方式，將哲學與科學做了細致、明白的劃分。這種區分就表現在“內外的劃分與物我的合離”。然而，從另一角度來看，科學多是與思（意識）有關，哲學則和“心”同在。依科學而言，對象是思維運行的前提條件，對象不現，思維便無法運行，目的就不可能達到，科學的意義也蕩然無存。但是，從實際生活中來看，思，無不是無時無刻都在運動的。畢竟，在現實生活中，與人們交往最密切的仍是無限量的物（外）或 對象。因次，在急需物欲的社會之中，一些人“預言”哲學將會消失。然而，就事實來看，哲學并不因科學的繁華、壓制而退出歷史舞臺。

2．現當代的“玄學”

此處所言之“玄學”并非魏晉時期的玄學，而特指科學之后之對象之學。言科學之后，是指在科學理論的指導下，推論出在目前已發現的最新之物（對象）之背后必然還“有”（隱藏）著一個“對象”。只是該“對象”在目前之科學的能力下尚不可破解。因此，將其懸起而稱之為“玄”。也即是該“對象”還看不見，摸不著。―――“存而不實有，內而不外現?！北热纾涸谖锢韺W中，已能通過數學方法推出“超旋”的表達公式。然而，就目前物理學的情況來看，其尚無能力憑借實驗、作用以將其找出。因此，超旋也暫時被賦予“至小”的概念。但若僅僅從理論上來推斷，那么，則又可分析出在超旋之下必也有更小之“對象”而將其構成，使其成為可能。由此，這些只可通過理論推出但仍無法科學驗證的“存在”――“科學之后之對象”便成為所謂的“玄學”或“哲學”領域的分子。依此言說，那么，此處所謂之“哲學”實質與科學無異。這就好比是“已開花但尚未結果之大樹一般”；“開花之樹”為科學，“未結果”則為“哲學”。因此，牟宗三說：“但以為整個哲學即在依附，則不是好事。因為依附科學，從科學的根據上抽繹出道理，這無異于錦上添花，仍是錦耳，于錦之本質并無所增益。同樣，于科學根據上抽繹道理，亦仍是科學耳，于科學本身并無所增益?！?/p>

二、上下合一，一體平鋪

此處言“上 下”是指形而上與形而下。《周易》曰：“形而上者謂之道，形而下者謂之器。”那么，將科學劃歸為形而下，而把哲學歸于形而上則未有不可。目前，人們對“道、器”的解釋不少，取任何一種說法，都有一定的道理。結合本文，“形”可作為“兩境”之界線?！皟删场报D―即形上之世界與形下之世界，“形”暫定為具體事物。其，上可歸宗于其之所以存在之依據，保障（向內）；下可探究為對其他存在所發揮之功用（向外）。馮友蘭講：“一物之存在是以整個宇宙作為其存在之依據、背景。每一事物之本身功用又反作用于整個宇宙?！闭^：萬物一體，彼此聯系，互為因果。猶如亞馬遜“蝴蝶效應”――亞馬遜蝴蝶扇動翅膀，美國西海岸將產生颶風。若依此說法，那么將會陷入一個不可調和之境。先設一命題：你以非你作為你存在之保障；我以非我作為我存在的依據。那么，按照數學原理將“你”與“我”做一個交集，得出的結果即是獨立的“你”與“我”。因為，除你與我之外，其他均為一致。亦即是從“非你”之中抽出“我”之后所剩下的部分完全等同于從“非我”之中抽出“你”所剩余的那部分。這是從形式邏輯上來推的。畢竟“我”與“你”都是所屬于大全宇宙。正如熊十力所言：即體即用，體用不二，不可分而別論之。然，為了便于說明也只能依形式的方式展開。由此，所分離出來的“我’與“你”才是真正意義上的“性體”，而非生物之我（意識）之你。因為，他們（思）都是科學的產物，不是真我。故而，對真我的感悟則如牟先生所言，須：“主客不離，一體平鋪，物我雙忘，然而，我們不講認識則以，即講認識，則不能不抬高主體，即不能不特顯主體的特殊性能。而且若不顯主體的特殊性能，亦不能達到最后境界的一體平鋪，到處皆是?！?/p>

科學的任務是認識對象的構造以及其變化發展之規律。使人們明白，什么是什么。這主要強調的是自然科學的作用。而對于社會科學而言，則往往表現在日常的社會生活之中。如：被就業、被買房等等。然而，無論是自然科學還是社會科學，都有一個共同的傾向，即是：客體的彰顯，主體的隱退。主體即是作為認識的我，客體就是被認識的“他”。目前，對客體的追溯與主體本身的遺忘，已成為當今人類的現狀，它占據了人們的整個思維空間。同時，也相對的屏蔽了人們本來所固有的“性體”“本心”。使得本來就難得被人們所顯之“主體”被埋藏的更深、更隱秘。因此，對主體的彰顯便成為了當今學科的任務，思想的革命。彰顯主體不僅可以填補空虛的精神世界，更可以調節、平衡已失衡的客體世界與主體境界的結合，使其回到和諧的狀態之中。以至人類與自然界能更好的、有序的、健康的發展。然而，受科學學科本身性質的影響，其在對主體的彰顯方面似乎“無能為力”。哪怕是所屬于其的心理學也只能是做向外的認識，而無法行“自我”的內顯。所以，只能由專注于向內的哲學來予以分解，參悟其中之根本，彰顯主體的自我，最終讓科學與哲學達到高度的統一。

參考文獻：

[1] 牟宗三．《寂寞中的獨體》[M]．北京：新星出版社出版，2005年4月