物理學(xué)作為自然科學(xué)的基礎(chǔ)學(xué)科

.z一、引言物理學(xué)作為自然科學(xué)的根底學(xué)科，其內(nèi)容之廣博、精深，研究的方法之多樣與巧妙，其蘊(yùn)涵的思想之深?yuàn)W，在科技、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)等領(lǐng)域的作用與影響之大，已到無(wú)可復(fù)加的地步。作為一名普通的物理教育工作者，你我都曾為此而自豪過(guò)。然而，當(dāng)前令所有物理界**汗顏的是，環(huán)顧全球的“物理教學(xué)〞，物理學(xué)家、物理教學(xué)法專家、物理教師都在異口同聲的驚呼：“世界*圍內(nèi)的物理教學(xué)效率低！〞在中國(guó)，普遍的反映是：“物理難學(xué)！物理難教！〞怎樣提高物理教學(xué)的效率.怎樣使物理易學(xué)、易教.怎樣使學(xué)生想學(xué)、樂(lè)學(xué).又怎樣使學(xué)生領(lǐng)悟到物理學(xué)的真諦，使我們的學(xué)生真真實(shí)實(shí)地感覺出學(xué)不學(xué)物理對(duì)人的開展是完全不同的，簡(jiǎn)單地說(shuō)，也就是物理學(xué)的教學(xué)對(duì)人的思想觀念的形成與培養(yǎng)是至關(guān)重要的，是無(wú)可替代的。從國(guó)際上的物理教學(xué)研究的內(nèi)容看，物理概念的形成、物理問(wèn)題的解決、物理方法的應(yīng)用，是其中的核心內(nèi)容。作為一位物理教師，最為關(guān)心的也是這些內(nèi)容。但是，如果僅僅就概念形成來(lái)論述物理概念的形成，僅僅就問(wèn)題解決來(lái)論述物理問(wèn)題的解決，僅僅就方法應(yīng)用來(lái)論述物理方法的應(yīng)用，這容易使物理教學(xué)停留在較低的經(jīng)歷水平上。實(shí)際上，物理教學(xué)，應(yīng)當(dāng)上升到更高的理論層次，必須探討物理教學(xué)的概念、問(wèn)題、方法的理論根底物理學(xué)的認(rèn)知問(wèn)題，要探討人類認(rèn)識(shí)的起源、本質(zhì)、界限、認(rèn)識(shí)經(jīng)歷與認(rèn)識(shí)對(duì)象的關(guān)系等與人類認(rèn)識(shí)密切相關(guān)的最一般的理論問(wèn)題。即要求我們每位物理工作者用心去體會(huì)物理學(xué)，用心去感悟物理學(xué)蘊(yùn)涵的思想，同時(shí)能引導(dǎo)你的學(xué)生去感悟物理學(xué)蘊(yùn)涵的思想。正是基于以上種種思索，筆者認(rèn)為，感悟物理學(xué)蘊(yùn)涵的思想，這是非常值得研究的一個(gè)課題。二、兩個(gè)概念的界定：1、“思想〞的定義〔1〕、思想是指作為心智活動(dòng)的產(chǎn)物，潛在或已經(jīng)存在于我們心中的東西，譬如我們平時(shí)所說(shuō)的想法或者概念。

這些由心智活動(dòng)產(chǎn)生出來(lái)的東西不是物質(zhì)，所以它可以不依賴物質(zhì)而存在。〔2〕、思想是人類在屢次理智抉擇后所總結(jié)出來(lái)的具有普遍意義的認(rèn)知。是對(duì)過(guò)去行為總結(jié)后的智性取舍。思想的根源來(lái)自于實(shí)踐，是對(duì)客觀世界的反響。2、物理學(xué)思想

物理學(xué)思想就是研究物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)形式、內(nèi)在規(guī)律和物質(zhì)根本構(gòu)造的客觀存在反映在人的意識(shí)中經(jīng)過(guò)思維活動(dòng)而產(chǎn)生的結(jié)果。這種思維活動(dòng)是人的一種精神活動(dòng)，是從社會(huì)實(shí)踐中產(chǎn)生的。其內(nèi)涵包括了物理科學(xué)本身的開展建立、物理學(xué)家的探索精神和研究方法以及我們學(xué)習(xí)物理的思想過(guò)程。狹義地說(shuō)，就是學(xué)習(xí)物理過(guò)程而形成的符合物理體系、物理規(guī)律和物理邏輯、物理方法的結(jié)果。學(xué)會(huì)用物理思想去分析、解決物理問(wèn)題。高中物理教學(xué)中的物理思想主要有：

1．觀察、實(shí)驗(yàn)、探究的實(shí)證思想2．?dāng)?shù)據(jù)圖象處理的數(shù)型結(jié)合思想3．概念規(guī)律形成的邏輯推理思想4．科學(xué)設(shè)想、建立物理理想模型思想5．?dāng)?shù)理思想6．對(duì)稱、和諧、統(tǒng)一思想7．“時(shí)空〞和“守恒〞思想8．變量控制思想9．絕對(duì)與相對(duì)、確定與不確定等的辨證思想10．場(chǎng)論思想11、普遍性與局域性思想12、創(chuàng)新與開展思想三、課題設(shè)計(jì)1、選題：本課題國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀述評(píng)，選題的意義①國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀述評(píng)物理學(xué)源于“自然哲學(xué)〞。在希臘文里，物理的原意為“自然〞，所以在古希臘，物理學(xué)就是自然哲學(xué)，同時(shí)物理學(xué)與天文學(xué)，化學(xué)是息息相關(guān)的。物理學(xué)進(jìn)入21世紀(jì)，在廣度和深度上都取得飛快開展，不僅擴(kuò)大了人們對(duì)物質(zhì)運(yùn)動(dòng)形態(tài)的視野，更重要的是，在物理學(xué)中蘊(yùn)涵著無(wú)比豐富的哲學(xué)思想，使人們從時(shí)間觀念、空間觀念、應(yīng)用觀念、物質(zhì)觀念、能源觀念等方面的認(rèn)識(shí)都有革命性的變化，并且不斷地滲透到其它學(xué)科和社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域。物理學(xué)在當(dāng)今來(lái)說(shuō)，可謂是博大精深，永遠(yuǎn)都有無(wú)窮的魅力吸引眾多的學(xué)者和科學(xué)家去研究它。因此，著名科學(xué)史家柯瓦雷認(rèn)為：科學(xué)終究是人類精神的產(chǎn)物，因此科學(xué)的最高價(jià)值也就應(yīng)該表達(dá)在它的觀念和思想層面上，而沒(méi)有什么比探索和追尋思想的歷程更沖動(dòng)人心和更迷人了！當(dāng)今西方主流的科學(xué)史家普遍受過(guò)科學(xué)思想史學(xué)派的影響，也很重視對(duì)思想史的研究。單從物理學(xué)來(lái)說(shuō)，對(duì)物理學(xué)史的研究，有物理學(xué)家寫的物理學(xué)史；有科學(xué)哲學(xué)家寫的科學(xué)哲學(xué)論著或哲學(xué)家寫的哲學(xué)論著；也有哲學(xué)家寫的物理學(xué)史等四類。物理學(xué)家寫的物理學(xué)史中主要是關(guān)于物理學(xué)科的開展歷史，少有物理學(xué)思想的闡述，即使有也不夠深入、詳盡、周密?？茖W(xué)哲學(xué)家寫的科學(xué)哲學(xué)論論著或哲學(xué)家寫的哲學(xué)論著由于研究對(duì)象與目標(biāo)的不同，物理學(xué)思想的描繪出現(xiàn)“用則取之，不用則棄之〞的現(xiàn)象，在這種情形下，對(duì)物理學(xué)思想的研究也同樣不夠深入、詳盡、周密，更談不上具有全面性和系統(tǒng)性。哲學(xué)家寫的物理學(xué)史，往往是站在人類文明史和思想史的高度看科學(xué)，強(qiáng)調(diào)物理學(xué)作為一個(gè)整體，尤其強(qiáng)調(diào)作為整體的科學(xué)的思想方面，注重物理學(xué)與人類思想的其它領(lǐng)域，譬如與哲學(xué)、**等思想的關(guān)系，這一類物理學(xué)史才是真正意義上的對(duì)物理學(xué)思想開展的開掘與研究，是物理學(xué)史中的物理學(xué)思想史，國(guó)外有俄裔法國(guó)科學(xué)史家柯瓦雷重要著作如?伽利略研究?、?牛頓研究?；庫(kù)恩的?哥白尼革命?；伯特的?近代物理科學(xué)的形而上學(xué)根底?；武谷三男的?武谷三男物理學(xué)方法論論文集?、霍金的?時(shí)間簡(jiǎn)史?等。我國(guó)的科技哲學(xué)界普遍不重視科學(xué)思想史。大家比較注重的是對(duì)當(dāng)代科學(xué)哲學(xué)家譬如波普爾、庫(kù)恩、拉卡托斯、卡爾納普等重要人物著作的翻譯，很少把精力投向科學(xué)史研究本身。所以對(duì)物理學(xué)思想史的研究還沒(méi)有形成相應(yīng)的研究傳統(tǒng)，這方面的研究成果相對(duì)較少，如*佑昌編寫的?現(xiàn)代物理思想淵源?等。從哲學(xué)的層面來(lái)說(shuō)，哲學(xué)是物理學(xué)革命的根底，而近、現(xiàn)代物理學(xué)的出現(xiàn)和開展又深刻地影響了哲學(xué)的進(jìn)程。誠(chéng)如武谷三男所述“現(xiàn)代物理學(xué)提出的假設(shè)干原理性的問(wèn)題，可以說(shuō)現(xiàn)在還是哲學(xué)上最重要和最困難的問(wèn)題之一。這個(gè)問(wèn)題應(yīng)該說(shuō)是哲學(xué)、邏輯學(xué)的試金石〞。這無(wú)疑說(shuō)明，物理學(xué)的開展反過(guò)來(lái)對(duì)哲學(xué)提出了它不得不面對(duì)的問(wèn)題，即認(rèn)識(shí)論問(wèn)題。記得愛因斯坦曾經(jīng)說(shuō)過(guò)，“科學(xué)要是沒(méi)有認(rèn)識(shí)論──只要這是可以設(shè)想的──就是原始的混亂的東西。〞雖然，在哲學(xué)史上，自近代哲學(xué)開場(chǎng)，哲學(xué)上發(fā)生了一次重大的“理論轉(zhuǎn)向〞——“認(rèn)識(shí)論轉(zhuǎn)向〞，即哲學(xué)研究的中心課題由存在論等本體論問(wèn)題轉(zhuǎn)向了認(rèn)識(shí)論問(wèn)題，但是，從哲學(xué)層面上，傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)論中三種最有代表性的理論——經(jīng)歷論、唯理論以及試圖對(duì)二者做出綜合統(tǒng)一的批判論——強(qiáng)調(diào)對(duì)認(rèn)識(shí)路線的研究，現(xiàn)代認(rèn)識(shí)論一方面繼承了傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)論的研究成果，另一方面隨著人類認(rèn)識(shí)水平的不斷提高和人類知識(shí)的不斷豐富、開展，它也遠(yuǎn)遠(yuǎn)突破了傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)論的視野，但更偏重于對(duì)知識(shí)的本質(zhì)、意義等問(wèn)題的研究。當(dāng)代哲學(xué)則隨著科技的開展和社會(huì)的深度變革，進(jìn)一步把研究的視角轉(zhuǎn)向?qū)θ说恼J(rèn)識(shí)與認(rèn)識(shí)對(duì)象的關(guān)系的研究即人的認(rèn)知問(wèn)題?？v觀物理學(xué)思想史的研究和哲學(xué)的開展，就目前而言，國(guó)內(nèi)外對(duì)物理學(xué)思想史的研究還不夠系統(tǒng)、深入、全面，如何加強(qiáng)對(duì)物理學(xué)思想的深度開掘，并從物理學(xué)思想的開展、形成、成熟等歷程中找到物理學(xué)對(duì)人的認(rèn)知的影響，進(jìn)而形成人類對(duì)自然、對(duì)社會(huì)、對(duì)人類自身的正確的認(rèn)識(shí)圖景，正日漸被物理學(xué)界、哲學(xué)界及社會(huì)各界所認(rèn)同，并視為物理學(xué)及其思想開展歷史上的新亮點(diǎn)。②選題的意義：第一、2004年6月10日聯(lián)合國(guó)大會(huì)58次會(huì)議確定2005年為“世界物理年〞目的是通過(guò)物理年重新喚起社會(huì)對(duì)物理的理解、關(guān)心和支持，特別是吸引年輕人來(lái)投身物理世界。因此，從世界*圍來(lái)看，深度挖掘物理學(xué)所蘊(yùn)涵著的豐富思想，能讓更多的人重新認(rèn)識(shí)物理學(xué)并從物理學(xué)中得到每個(gè)人所需的精神食糧，也讓物理學(xué)思想之光照射到更多的人、更多的領(lǐng)域，特別是年輕人。只有這樣，才能使得在更廣泛的*圍內(nèi)，讓人們理解物理、支持物理，使得物理發(fā)揮它應(yīng)該發(fā)揮的作用。第二、單從國(guó)內(nèi)來(lái)看，正如陳佳洱院士在“物理與人類未來(lái)〞研討會(huì)上所說(shuō)，中國(guó)物理從古時(shí)候到現(xiàn)在，過(guò)去我們是興旺的，500年之前我們的物理是興旺的，只不過(guò)因?yàn)榉N種復(fù)雜的原因，我們現(xiàn)在和西方國(guó)家有差距。所以，就中國(guó)目前來(lái)說(shuō)，不僅是物理學(xué)，整個(gè)科學(xué)技術(shù)都要有一個(gè)大的振興。正因如此，溫家寶總理曾提出“我們要通過(guò)繁榮科學(xué)技術(shù)，自主創(chuàng)新，作為舉國(guó)戰(zhàn)略〞，國(guó)家戰(zhàn)略就是科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新就是源頭。而科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新的絕對(duì)離不開學(xué)科思想的支撐，也就離不開對(duì)已有或現(xiàn)有的學(xué)科思想的全面、深層挖掘，故此，對(duì)物理學(xué)思想的研究是有意義的，也是很有必要的。第三、就物理學(xué)自身開展層面來(lái)說(shuō)，當(dāng)我們回憶物理學(xué)的開展歷程，不難發(fā)現(xiàn)，物理學(xué)的快速開展和物理學(xué)中新出現(xiàn)的問(wèn)題、現(xiàn)象解決，都需要物理思想，特別是有創(chuàng)造性的新的物理思想，簡(jiǎn)而言之，物理學(xué)自身的開展需要相應(yīng)的思想指引與支撐。同時(shí)，物理學(xué)的開展所產(chǎn)生的有創(chuàng)造性的新的物理思想又會(huì)反過(guò)來(lái)進(jìn)一步促進(jìn)物理學(xué)的開展。從這層面來(lái)說(shuō)，展開對(duì)物理學(xué)思想的研究、探討是有益的。第四、從社會(huì)科學(xué)、哲學(xué)、科學(xué)哲學(xué)角度來(lái)看，作為自然科學(xué)根底和核心學(xué)科的物理學(xué)，特別是物理學(xué)的三大根本理論──經(jīng)典力學(xué)、相對(duì)論、量子力學(xué)，其中無(wú)不深含豐富的科學(xué)思想，特別是物理學(xué)自牛頓理論建立以來(lái)所取得的科學(xué)思想成果，都在自覺或不自覺地向社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域、各學(xué)科延伸、滲透，同時(shí)也成為社會(huì)科學(xué)特別是哲學(xué)、科學(xué)哲學(xué)研究的主體，物理學(xué)映射出的物理學(xué)思想一度曾成為人們認(rèn)知事物的主導(dǎo)思想。但是，社會(huì)科學(xué)、哲學(xué)、科學(xué)哲學(xué)對(duì)物理學(xué)思想的研究討論，大多不是從物理學(xué)思想形成、開展、演化以及物理學(xué)本身出發(fā)，從而對(duì)物理學(xué)思想的認(rèn)識(shí)、覺察就不可能是詳盡、完備的，可能會(huì)導(dǎo)致人的認(rèn)知與物理學(xué)反映的思想不協(xié)調(diào)的一面。所以，再進(jìn)一步對(duì)物理學(xué)思想與人的認(rèn)知關(guān)系進(jìn)展研究與探索是需要的。第五、從物理學(xué)與教育的層面來(lái)說(shuō)，物理學(xué)的快速開展，離不開對(duì)年輕人的培養(yǎng)，尤其需要吸引一批年輕人來(lái)投身于物理世界吸引年輕的朋友走進(jìn)物理學(xué)、根底科學(xué)的行業(yè)，為我們國(guó)家的繁榮做出奉獻(xiàn)。。但是，現(xiàn)在的年輕人熱衷于經(jīng)濟(jì)、管理、法律，而對(duì)物理的熱情下降了。讓年輕人特別是學(xué)生了解物理學(xué)思想，并在了解物理學(xué)思想的過(guò)程中充分體會(huì)和親身體驗(yàn)到物理學(xué)的無(wú)窮魅力，從而提高學(xué)習(xí)物理、應(yīng)用物理的熱情，這是目前物理界特別是根底教育階段物理工作者急需做的一件事情。由此，我們也應(yīng)該著手對(duì)物理學(xué)思想的探討，并通過(guò)各種形式、各種途徑對(duì)物理學(xué)思想進(jìn)展宣傳與推廣。2．內(nèi)容：本課題研究的根本思路和方法，主要內(nèi)容，重點(diǎn)和難點(diǎn)。①根本思路和方法：本課題從對(duì)古代、近代、現(xiàn)代主要物理學(xué)思想的研究開場(chǎng)，找到物理學(xué)思想形成、開展、成熟的足跡，力求形成較為系統(tǒng)、完整、周密的物理學(xué)思想體系。在此根底上，著重從哲學(xué)層面進(jìn)一步討論物理學(xué)思想與人類認(rèn)知的關(guān)系，努力實(shí)現(xiàn)從物理學(xué)思想研究出發(fā)，逐步形成人們關(guān)于世界的認(rèn)識(shí)圖景，并從物理學(xué)、哲學(xué)、教育學(xué)、社會(huì)學(xué)等角度對(duì)這一認(rèn)識(shí)圖景做進(jìn)一步展望。本課題從物理學(xué)史和物理學(xué)出發(fā)，按由本質(zhì)到現(xiàn)象提出問(wèn)題，由現(xiàn)象到本質(zhì)然后又從本質(zhì)回到現(xiàn)象分析、解決問(wèn)題的思想方法，采取理論探索與歷史研究相結(jié)合，以物理學(xué)史研究為主，輔以比較法、文獻(xiàn)法、調(diào)查法等。②主要內(nèi)容：本課題從物理學(xué)學(xué)科開展歷史對(duì)物理學(xué)思想的研究；從物理學(xué)思想演化研究物理學(xué)中存在的認(rèn)知問(wèn)題；從物理學(xué)思想研究進(jìn)一步衍生出人們關(guān)于世界的認(rèn)識(shí)圖景；從物理學(xué)與人的認(rèn)知關(guān)系出發(fā)研究物理學(xué)與教育學(xué)、社會(huì)學(xué)、哲學(xué)等的關(guān)系。③重點(diǎn)和難點(diǎn)：本課題著重于對(duì)物理學(xué)思想及從物理學(xué)思想演化研究物理學(xué)中存在的認(rèn)知問(wèn)題的研究，進(jìn)一步衍生出人們關(guān)于世界的認(rèn)識(shí)圖景；難點(diǎn)是從物理學(xué)與人的認(rèn)知關(guān)系出發(fā)研究物理學(xué)與教育學(xué)、社會(huì)學(xué)