物理學(xué)家的研究思想在高中物理教學(xué)中的顯化

施麗鴻

【摘 要】人類的思想迸發(fā)期可以追溯到15世紀前后，第一次文藝復(fù)興后，從哲學(xué)、神學(xué)角度展開思想的理論家即可被稱為思想家。16世紀初期，著名物理學(xué)家、天文學(xué)家伽利略提出了重力實驗，此次實驗首次證明了在不考慮阻力的情況下，無論物體的質(zhì)量如何，所有物體的自由加速度速率都是一樣的。2018年3月14日，21世紀最偉大的物理學(xué)家斯蒂芬霍金離世，這位偉大的科學(xué)家告訴我們——黑洞并不僅僅是一個“洞”那么簡單。同時，需要我們思考的是，物理學(xué)家的研究思想對于高中物理學(xué)的影響和作用是多么重要。本文將從物理學(xué)家提出的思想和研究方法入手，進一步探討在高中物理教學(xué)中，其根本性的作用和影響。

【關(guān)鍵詞】物理學(xué)家；研究思想；高中物理教學(xué)

前言

眾所周知，世界上存在十個最著名的思想實驗，其中囊括了哲學(xué)、倫理學(xué)、社會學(xué)等諸多視角，但不容小覷的是，在思想實驗中，還存在“薛定諤的貓”“伽利略的重力實驗”和“愛因斯坦的光線”這樣的物理學(xué)實驗。單就某一實驗來說，更類似于無法論證的假說或是悖論，但無疑在該類思想實驗提出至今，確實對當代物理學(xué)的發(fā)展起到了積極作用。反觀這類思想的提出，我們必須對當下高中物理教學(xué)有更客觀的認識和理解。

一、當前高中物理教學(xué)現(xiàn)狀分析

簡單來說，物理學(xué)是一門綜合類學(xué)科，其很好地融合了數(shù)學(xué)、化學(xué)、生物等理科性學(xué)科，同時又包含了語文、地理、歷史等學(xué)科特點，不愧為中學(xué)階段最另學(xué)生頭疼的學(xué)科。另一方面，物理學(xué)也是一門自然科學(xué)，它通過實驗等教學(xué)方法，既可以培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和觀察能力，又可以培養(yǎng)學(xué)生的思索意識和探究意識。但在教學(xué)實踐過程中，不得不承認高中物理教學(xué)存在著各種各樣的不足和弊端。

（一）在教學(xué)方法上忽視學(xué)生的實驗操作能力培養(yǎng)

隨著科學(xué)技術(shù)的進步和社會經(jīng)濟水平的發(fā)展，在高中整體的教育工作中，愈來愈多的應(yīng)用到電子科學(xué)技術(shù)。但不能否認的是，在高中物理教學(xué)中，仍然沿用著傳統(tǒng)的照本宣科式、填鴨式的教學(xué)方法，這根本上當然是由于我國的人才選拔體制造成的?？稍邳h中央提出素質(zhì)教育的當下，繼續(xù)忽視學(xué)生的實驗操作能力，無疑與培養(yǎng)新時代人才的理論相悖。

（二）在教學(xué)思想上只重視習(xí)題訓(xùn)練和分數(shù)排名

鑒于我國的人才培養(yǎng)和選拔體制，在教學(xué)思想上，難以短時間對應(yīng)試教育有所改變，從某種程度上來看，正是因為這種重習(xí)題訓(xùn)練、重分數(shù)結(jié)果的教學(xué)思想，才導(dǎo)致了忽視學(xué)生動手能力和實驗操作的教學(xué)方法的應(yīng)用；如果多進行實驗操作，那么在高考中，學(xué)生的物理分數(shù)必然不理想，因為缺少了習(xí)題的演練，從而導(dǎo)致的習(xí)題熟練度降低，勢必造成高考不理想的結(jié)果。

（三）教學(xué)大綱對于物理教學(xué)的實操性不強

2017年新的全國物理教學(xué)大綱中明確規(guī)定，高中一二年級的物理實操課時不超過整學(xué)期的15%，高中三年級的物理實操不超過整學(xué)期的5%。在教學(xué)指導(dǎo)上，教育部并沒有給予實驗操作以更寬泛的空間，這就必然導(dǎo)致在教學(xué)實踐活動中，傳統(tǒng)教學(xué)模式仍然要占據(jù)主導(dǎo)地位。

不難看出，當前高中物理教學(xué)中存在的諸多問題，這些問題也正是我們需要突破和解決的。想要對物理學(xué)家的研究思想在高中物理教學(xué)中有所推廣和開展，我們必須對當前高中物理教學(xué)的現(xiàn)狀進行分析，因為物理學(xué)家的研究思想正是化身與實驗應(yīng)用在高中物理教學(xué)中。那么，我們就需要對物理學(xué)家的研究思想進行簡要的分析和概述。

二、物理學(xué)家的主要研究思想概述

在二十世紀初，世界上發(fā)生了三次物理學(xué)概念上的革命，第一次是1905年狹義相對論的提出，第二次是1916年的廣義相對論的提出，第三次則是1925年量子力學(xué)的提出。從某種意義上而言，這三次物理學(xué)概念的革命，可以說囊括了整個二十世紀科學(xué)技術(shù)發(fā)展的根基，從原子、分子到原子能、半導(dǎo)體、激光等，所有我們?nèi)粘？梢蕴峒暗母拍?，均來自于當代物理學(xué)的發(fā)展，而射線、激光等概念的提出，也無疑促進了電子科技、醫(yī)療技術(shù)等諸多領(lǐng)域的飛速發(fā)展。

（一）相對論的研究思想

愛因斯坦分別在1905年和1916年分別提出了狹義相對論和廣義相對論，從某種意義上而言，由于狹義相對論的提出，徹底改變了牛頓生前的絕對時空觀，建立在相對論基礎(chǔ)上的相對力學(xué)， 從根本上揭示了物質(zhì)和運動的內(nèi)在統(tǒng)一以及質(zhì)量和能量的等效性。在廣義相對論中，愛因斯坦又解釋了諸如物質(zhì)、運動、時間、空間的四維聯(lián)系性，從而將人們對于物理學(xué)的研究視角成功由三元理論轉(zhuǎn)移到了四元理論。

（二）量子力學(xué)的研究思想

量子力學(xué)的核心思想是基于海森堡的“測不準”原理，這也是近代物理學(xué)中爭議最大的話題。由于量子力學(xué)不同于相對論，并不是簡單的理論概述或是抽象描述，更多的是需要解決微觀低速物體的力學(xué)發(fā)生機制，從而闡明如何在宏觀中有所體現(xiàn)的過程。因此，測量是量子力學(xué)的重中之重，物理學(xué)家楊振寧認為，由于位置和動能不可同時測量，鑒于經(jīng)典物理的機械因果決定論就會發(fā)生不確定性。因此，在經(jīng)典物理中宏觀物體的不同現(xiàn)象， 都可以歸結(jié)到初始條件中，也就是說，給予初始條件即初始的位置和速度，物體的運動軌跡便可以推斷得出。

（三）物理學(xué)家的研究思想的教學(xué)價值。

前文贅述，物理學(xué)家的研究思想總是經(jīng)過漫長的時間演練和實驗操作才能從萬變中總結(jié)出恒定的規(guī)律，這就是定律的演變由來。無論是相對論還是量子力學(xué)，都可以至少從一個側(cè)面來回答經(jīng)典物理無法證明或者無法闡述清楚的物理現(xiàn)象。換個說法，愛因斯坦通過十年的思考和假設(shè)實驗，才能從狹義相對論突破到廣義相對論的高度，而量子力學(xué)的提出更是充滿了無限的未知和挑戰(zhàn)。由此我們可以斷言，無論是在思想方法上、物理思維培養(yǎng)上、經(jīng)典物理教學(xué)上，物理學(xué)家的研究思想都有著無比重要的教學(xué)價值，一方面它確實可以從書本教學(xué)之外探究更多的未解之謎，從而對于學(xué)生在對于物理學(xué)習(xí)的興趣上產(chǎn)生更加濃厚的目標性；另一方面，當代物理學(xué)研究思想更加與時俱進，可以更好彌補經(jīng)典物理一系列在概念上的不足，從而對整個物理學(xué)教學(xué)工作起到更好的啟示作用。

三、研究思想在高中物理教學(xué)中的顯化

其實，作為高中物理教學(xué)者，我們要達到的目的只有一個，即如何通過物理學(xué)家的研究思想來還原本身的物體運行定律，從而闡述該定律的理論形成過程，進而為學(xué)生的理解和應(yīng)用加深印象。在這里，我們試舉一例進行說明。

在高中物理階段，通常把力定義為物體之間的相互作用，這點我們很好理解，都是通過牛頓定律而來，但在教材講解完力的概念之后，重力則成為主要被論述的對象和概念，從而為學(xué)生們更好地理解進行先入為主的闡述。從某種層面來說，重力的確是我們?nèi)粘Ｉ钪凶铒@而易見的存在，但并不容易被察覺，也不容易被形象化，反觀摩擦力、彈力和阻力，才是我們最能夠直接具象化的存在。

在量子力學(xué)的觀點中，所有接觸力的本質(zhì)都是電磁的相互作用，這一點同教材中宏觀的物體間的相互作用并不一致。換句話說，在教材中對于電磁的講解并沒有深入到對于“力”的概念的外延的深入化，從某種程度上必然造成學(xué)生對于概念的分歧和不易理解?；诖?，在高中物理教學(xué)中，將量子力學(xué)的研究思想滲透其中，從而加深學(xué)生對于力、磁場以及粒子的概念和理解。

結(jié)語

綜上所述，物理學(xué)的發(fā)展日新月異，自霍金提出黑洞的概念后，二十一世紀物理學(xué)的發(fā)展主要探究物質(zhì)細化和組成，物理學(xué)家的研究思想對于高中物理教學(xué)更多是從思想、思維上的指導(dǎo)性意義，但就如何在高中物理教學(xué)中，將這種指導(dǎo)意義記性滲透和顯化，的確是作為物理教育者們需要探討和研究的問題。

【參考文獻】

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