物理学的进步对社会发展的贡献

读《物理学史》有感

摘要：在实施新课程和新教材过程中，又读《物理学史》，使我们深深觉得课改必须遵循敢于质疑、勇于探究、善于思维、勤于实验的四条原则，我们不能偏离这个方向。我们必须坚持这四条原则不动摇，如同我国正在进行的改革开放必须坚持四项基本原则一百年不动摇一样，新课程改革不论以何种方式进行，不管如何做新的尝试，我们都应该投以赞许的目光，但是有一点不能变，那就是敢于质疑、勇于探究、善于思维、勤于实验的四条原则不能变，偏离了这四条原则，也就违背了物理学历史的发展规律，必然会偏离正确的方向。这点一定要切记、切记。

关键词：新课程 新教材 物理学史 四条原则

随着教学改革的不断深化，全面实施以培养学生的创新精神和实践能力为重点的素质教育已成为教育界的共识。对物理学科而言，在实施新课程和新教材过程中，不断地有许多新的观点，好的做法出现，并且也涌现出成功的典型。但是，也有许多尝试偏离了物理学科发展的原则，值得我们共同来关注和探讨。纵观物理学史，结合新课程改革的理念，在实施新课程和新教材的过程中，教师除了要具有扎实的专业知识和渊博的综合性知识之外，还必须遵循以下四条原则：

一、敢于质疑

20世纪物理学革命告诉我们，科学的每一次崭新境界的开辟，都必须要有敢地向旧理论说“不”的勇气。爱因斯坦，玻尔用他们年轻的心，沸腾的血和活跃的头脑，带领海森伯等一批又一批的年轻人，勇敢地向旧理论思想挑战。在此期间，每一个“不”字的出现都响彻云霄，宛如春雷一般。普朗克提出能量是“不”连续的；爱因斯坦更深入地提出了辐射也是不连续的；海森伯更是提出了量子力学中最关键的一个关系式即“测不准关系式”；此外华裔物理学家李政道，杨振宁又向守恒说出了“不”，提出了“宇称不守恒”。每一个“不”字都给物理学以飞跃，可见，挑战孕育了创新，勇气孕育了力量，信心带来了成功。

在实施物理新课程与新教材过程中，教师要努力培养学生敢于质疑，勇于创新的科学精神。在物理课堂上，教师要鼓励学生敢于向权威挑战，要努力营造一个民主，平等的课堂气氛，让学生们用一个开放的，喜欢探究和充满活力的头脑去不断提出新观点，否定旧理论。充分发挥学生探究学习，自主学习，合作学习的能力。教师应该树立理性的权威观。

随着信息时代的到来，为学生提供了广泛摄取知识与锻炼思维的机会。因而他们也完全可能在某方面甚至是本学科领域领先于教师。在物理教学中，学生会常跟老师谈及他们从网络信息中获取的一些知识与信息，其中可以有很多对教师来说是全新的感受。“闻道有先后，术业有专攻”，“青出于蓝而胜于蓝”。因此我们在教学中应永远保持谦虚进取的态度。在教育学生的同时，也应自觉地接受学生的“教育”，并把自己置身于终身学习的状态。因此，教师在教学中应充分表现出严谨务实，批判进取的科学精神，努力展示自己的教学智慧及内在的精神气质，教师的热情和同情心，教师善于鼓励和想像的倾向性，为学生的发展具有极大的影响力。教师在教学中应该有强烈的好奇心和求知欲，有远大的理想和锲而不舍的钻研精神，要有热情洋溢、情绪饱满、富于激情的想象力，并以此来树立自己在学生心目中的崇高地位。

二、勇于争辩

通过研究物理学史，我们不难得到这样一个启示：科学的每一次重大发现和突破的背后都隐藏着激烈的争论。其中最令世人注目的是爱因斯坦和玻尔旷日持久的世界性论战。爱因斯坦拒绝把量子力学接受为终极理论，并对以玻尔为代表的哥本哈根学派的正统解释发动了猛烈的攻击，这场争论使世人明白，量子力学的理论是非局域性的理论。它涉及到类空关系，即比光速还快的信号传播，而狭义相对论则是局域性理论。这场世界性的科学争论，无疑对科学和哲学的发展产生了深远的影响。此外，玻尔和海森伯的散步，普朗克和爱因斯坦的争论都对20世纪的物理学产生了极为深远的影响。讨论并没有完，现在在牛津和剑桥，科学怪杰霍金和彭罗斯的讨论还在继续着，物理学还将有着重大发展，因为“科学扎根于讨论”。

教师在实施新课程和新教材过程中，必须转变传统教育中的师生观，构建相互尊重，互相信任的，平等的，合作的新型师生观，教师应该成为学生学习的帮助者，指导者，合作者，促进者，引导者。教师在课堂教学组织中要达到“四个允许”：错了允许重来；不完整的允许补充；不同的意见允许争辩；老师错了允许提意见。教师要切实把教学活动看成一个不断面临新问题的过程，是一个知识不断扩展的过程，是一个与学生不断共同学习的过程。从而真正做到教师与学生之间相互学习，相互切磋，相互启发，相互推动，也就是要做到教学相长。同时，教师要积极创设条件，准备一些辩题，让学生在课堂上进行辩论。让学生自己摆观点，举例子，讲道理，用事实说话，从而促进学生的探究性学习，实现新课程的目标，用好新教材，培养学生勇于讨论的习惯。

三、善于思维

我们读过《物理学史》之后会发现：科学神奇之树的每一次萌芽、成长、开花、结果都有着孕育它们的科学土壤。值得一提的是哥本哈根大学物理理论研究所。在这里既有22岁当讲师、27岁当教授、31岁获得诺贝尔奖的海森伯，有作为“上帝的鞭子”不断地指出他人论文缺陷的泡利，有开玩笑不讲分寸的朗道，还有“几乎把画漫画和打油诗作为主要职业而把物理当成副业”的伽莫夫，哥本哈根大学的氛围使人感到繁忙、激动、活泼、热血沸腾、无拘无束、和蔼可亲，充满着挑战。他们的年轻和倔强，使他们不断地有新的想法，新的观点，新的思潮，新的认识如同一股股清泉涌出。在那漫长、艰辛、曲折的探求科学真理的道路上，有无数年轻人的贡献和创举。究其实质，人类科学的进步就是一个不断否定旧理论和提出新观点的过程，而他们的年轻就注定他会有一个开放，喜欢探究和充满活力的大脑，为他们取得成功提供了条件。培养学生科学的思维显得尤为重要。

作为一名物理教师，在实施新课程和新教材的过程中，尤其要注意培养学生科学的思维，思维是创新的灵魂。在教学中教师可以从以下方面来培养学生科学的思维。

①寻找思维的起点。就是能引起思考，推动思考不断深入并成为解决问题突破口的信息群。学生解决问题的能力差异大多表现在寻找思维起始点的速度快慢上，教师若能帮助学生学会寻找思维起始点，学生的学习便易获得成功。

②设立思维中间站。初中生思维能力弱，跨度小，学习过程中不会适时设立思维中间站，而对大量的信息，不会筛选、整理、剖析，抓不住有用的信息，把握不住问题的实质，这样就出现了一知半解，随意凑合，应付了事的情况。针对初中生的上述思维特点，在教学中要采取小步子，搭台阶的办法，在思维之间增设思维中间站，及时帮助学生排忧解难，抓住关键，把握重点。开始时思维站间距可短些，慢慢地扩大，渐渐加大思维跨度。当问题抽象，学生具体经验少时；当问题涉及面广，学生知识能力存在缺陷时；当问题内部结构复杂，学生综合能力差时，需增设思维中间站。

③已设立的各思维中间站之间需要架设思维连接线加以联系，使各思维中间站能顺序地有效地协调运行。这种联系方法既有点与点之间的串联，线与线之间的交织，又有面与面之间的网络化。围绕重点知识寻同类，举实例，找反例，思错例，将每一个思维中间站都纳入有效的思维控制范围内，形成有序的思维网络，使各知识点成为互相联系的整体，从而达到提高思维效率之目的。

④变换思维审视角。用原有的思维方法不能求得问题的解决时，应及时变换思维审视角。变常规思维为突跃思维，直线思维为平面或立体思维，收敛思维为发散思维，一般思维为极端思维，正向思维为逆向思维。往往能提高思维效率。

⑤设计开放性问题。新颖的问题能引导学生从不同的方向思考问题，寻求众多的适当答案，使学生找出以前没想到也不敢想的各种奇妙的好方法，而且是引导学生开展实践探究的好方法，这样能起到事半功倍的效果。

四、勤于实验

值得注意的是，百年诺贝尔物理学奖的重大获奖项目中绝大多数都与物理实验有关，纯理论研究很少，就是获奖的重大理论研究也是大量实验事实的总结，再用数学公式简洁表达的结果。即使是理论项目，也要在实验证实后才获奖。如：1927年电子衍射实验证实了粒子的波粒二象性，提出了波粒二象性理论的德布罗意才于1929年获奖；1957年，吴健雄实验证实了弱电相互作用，提出宇称不守恒的杨振宁、李政道获诺贝尔物理学奖；1973—1978年实验上发现中性流存在，提出弱电统一理论，预言中性流存在的、格拉肖、温伯格、萨拉姆于1979年获奖等。事实证明，物理学的理论大厦是由实验支撑的，没有实验，物理学大厦的基础就不牢固。

不仅仅如此，实验是检验物理理论正确与否的惟一标准。是各种争论的最公正的裁判，是修正错误的依据，更是发现新理论的起点。事实上，无论理论有多美好，无论它的形式有多完美，只要与实验不符就不可能成为物理学的组成部分。这表明，最后还得实验说了算，形式逻辑和完美的数学代替不了物理。因此，我们特别强调物理学研究要把理论基础和实验紧密地结合在一起，重视实验研究，重视物理实验室的建设，加大投入，更新实验设备，巧妙地设计实验方法，精心地分析实验现象，在实验中寻求新的突破和新的发展。对物理教师而言，我们应尤其注意实验教学，培养学生动手能力，动脑能力，设计能力，操作能力和实践能力。教师要在实验中让学生充分的交流合作，并且提出一些激发思考的问题，留给学生足够的探索空间，引导学生看到与其论点相矛盾的观点的事实，或者组织持不同见解的学生进行讨论，自行设计实验，验证自己的观点。要让每个做实验的同学都有自己的经验世界，他们各自对某种问题有不同的假设和推论，通过小组交流，辩论，分工与合作等形式，促进学习者之间的沟通，而面对各种不同的观点，实验者要学会整理、表达自己的见解，学会聆听，理解他人的想法，学会接纳，赞赏，争辩，互助，他们不断对自己和别人的看法进行反思和评判。平常定期开展科技小制作，小实验，小创新，小发明以及实验操作活动，引导学生进行一系列实践操作，如安装照明电路，鉴别黄金首饰等。在物理教学中加强“STS”的研究，培养学生从生活中学物理，又把物理应用于生活的能力。真正做到“in life，by life，on life”。

在实施新课程和新教材过程中，我们可能会遇到这样或那样的问题，我们可能会进行这样或那样的改革，但是我们始终要坚持敢于质疑、勇于争辩、善于思维、勤于实验这四条原则不动摇，不能偏离这个方向。我们只要坚定不移地遵循这四条原则，饱含深厚的爱国热情和强烈的民族自信心，在物理教学中时时刻刻想到，并努力做到、做好、做扎实，我们就一定能在教学中取得成功，就一定能培养出千千万万个牛顿和爱因斯坦，中国人获得诺贝尔物理学奖的梦想指日可待。

物理学的发展，促进了科学技术的进步。现代物理学更成为高新技术的基础。

1、在牛顿力学和万有引力定律的基础上发展起来的空间物理，能把宇宙飞船送上太空，使人类实现了飞天的梦想。也使中国人“九天揽月”成为可能。（2007年我们国家要登月，那时就是神州7号）。杨得伟是神州6号。
（学完万有引力定律可窥一斑）

2、带电粒子在电场磁场中的偏转的规律在科学技术中的应用。电视机显像管等。（学完带电粒子在电场磁场中的偏转会了解了。）

刀。如核磁共振，超声波，X光机等。�8�03、核物理的研究使放射线的应用成为可能。医疗上的放疗。在医疗上还有很多，如用于治疗脑瘤的

4、20世纪初相对论和量子力学的建立，诞生了近代物理，开创了微电子技术的时代。半导体芯片。电子计算机。没有量子力学也就没有现代科技 。

5、20世纪60年代，激光器诞生。激光物理的进展使激光在制造业、医疗技术和国防工业中的得到了广泛的应用。大家熟悉的微机光盘就是用激光读的。光导纤维等。

6、20世纪80年代高温超导体的研究取得了重大突破，为超导体的实际应用开辟了道路。磁悬浮列车等。80年代，我国高温超导的研究走在世界的前列。

7、20世纪90年代发展起来的纳米技术，使人们可以按照自己的需要设计并重新排列原子或者原子团，使其具有人们希望的特性。纳米材料的应用现是一个新兴的又应用很广泛的前沿技术。秦始皇兵马俑的色彩防脱。

8、生命科学的发展也离不开物理学。脱氧核糖核酸（DNA）是存在于细胞核中的一种重要物质，它是储存和传递生命信息的物质基础。1953年生物学家沃森和物理学家克里克利用X射线衍射的方法在卡文迪许（著名实验物理学家）的实验室成功地测定了DNA的双螺旋结构。

可以说物理学的发展，促进了各个领域科学技术的进步。使人类的生产和生活发生了翻天覆地的变化。
物理学的发展引发了一次又一次的产业革命，推动着社会和人类文明的发展。可以说社会的每一次大的进步都与物理学的发展紧密相连。

18世纪中叶，在热学发展的基础上发明并改进了蒸汽机。蒸汽机的广泛使用，促成了手工业向机械化的大生产的转变，并使陆上和海上的大规模的长途运输成为可能。大大推动了社会的发展。古人云：一日千里。火车、飞机的使用使每一个地球人实现了“一日千里”甚至日行万里的梦想。蒸汽机的使用是第一次产业革命。

1840年，法拉弟发现了电磁感应现象，并逐渐形成了完整的电磁场理论。在此基础上发展起来的电力工业，使人类进入电气化的时代，给人类的生产和生活带来翻天覆地的变化。大家想想现在使用的电灯、电话、电视、微机等一切的电力设施就能体会了。这是第二次产业革命。

20世纪70年代，微观物理方面取得重大突破，开创了微电子工业，使世界开始进入了以电子计算机应用为特征的信息时代。这是第三次产业革命。

可以说社会的每一次巨大的进步都是在物理学发展的基础上完成的。没有物理学的发展就没有人类社会和文明的巨大进步

科学技术发展史是人类认识自然、改造自然的历史，也是人类文明史的重要组成部分。今天，当人类豪迈地飞往宇宙空间，当机器人问世，当高清晰度数字化彩电进入日常家庭生活，当克隆羊多利诞生惊动整个世界，当人们在为现代科学技术的神奇功能而叹为观止的时候，你是否了解化学工程的一个分支学科——分离科学——的优异功效在现代科学技术发展中的贡献与地位呢？
信息科学、材料科学和生物工程被誉为当今三大前沿科学，新材料还被誉为现代文明的支柱之一。这是因为没有花样繁多、品种齐全、功能奇特、高纯度的新材料，所有的高新技术只能是空中楼阁，电脑、机器人、宇宙飞船等都只能是天方夜谭，所以不管怎么样的高新技术，都是要以开发和利用自然资源，进而分离或合成出高纯的材料为基础的。化工分离纯化技术作为科学技术的一个组成部分，为人类的各种需求变成现实提供了可靠的保证。现代分离技术已经可以使产品的杂质含量低于十亿分之一，被誉为现代分离能手的溶剂萃取（液�液萃取）就是现代分离技术中的一种。例如在核燃料的后处理中，用萃取分离技术对被辐照过的核燃料进行处理，提取人工核素钅不�239，其中铀和钚的收率均可以达到99.9%。去除强放射性物质的效果（去污系数）可以达到106~108。“溶剂萃取”作为一个名词，也许很多人不太熟悉，但作为一种实用的分离方法，却早已被人们应用于实践中。溶剂萃取用于无机化合物分离的历史是有案可查的。1842年皮尔哥德(Peligot)首先发现用二乙醚可以从硝酸溶液中萃取硝酸铀酰。随后人们又在实践中发现了其他一些无机物也能被某些有机物所萃取，并据此初步建立了半经验的液平衡的定量关系。到19世纪末，能斯特(Nernst)利用热力学基本原理对液�液平衡关系进行了进一步阐述，提出了著名的能斯特分配定律，该定律为萃取化学和化工的发展奠定了早期的理论基础。19世纪末到20世纪初，人们开始将萃取分离技术应用于有机化工和石油化工领域中，如用酯类萃取剂萃取醋酸，用液态二氧化硫作为萃取剂从煤油中去除芳烃。20世纪30年代，人们试图将萃取分离技术应用于稀土元素的分离，但由于当时条件的限制，没有取得实质性的进展。40年代，原子能工业在战火中诞生，基于生产核燃料的需要，萃取分离技术无论在理论上还是在实际应用中均得到了迅速的发展，特别是磷酸三丁酯作为核燃料的萃取剂得到应用后，萃取分离技术进入了一个崭新的阶段。随后，萃取分离技术在稀土的分离、湿法冶金、无机化工、有机化工、医药、食品、环境等领域不断得到应用，并取得了很好的效果。到现在，萃取分离技术几乎可以涉及元素周期表中的所有元素，已成为分离技术中的主要成员之一。因此，只要你认真了
解一下萃取分离技术的辉煌历史，就会被其优异的功能所吸引。
我们现在正处于一个由工业化社会向信息化社会转变的历史时期，在这样一个大背景下，现代科学技术也在从大科学技术时代向超大科学技术时代转变。这个时代的科技发展既有别于个人主导下的小科技时代，也有别于政府主导下的大科技时代，而是一个以企业科技创新为主体的多元化的科技发展时代，超常规科学技术的发展将逐步取代常规科学技术成为未来科学技术发展的主流。
在这样一个历史转型时期，我国科学技术事业的发展正面临着一次严峻的挑战和一个非常良好的发展机遇。科技发展的超大科技时代必然引起各国科技发展战略和政策的调整。作为一个关注我国科技事业发展的研究人员，本人愿在此与广大网友就“超大科技”问题及中国特色的自主创新之路建设问题与网友进行互动与探讨，以期为国家发展献计献策。
中国现代科学史研究亟待开展“人创造历史，却对自己正在创造的历史茫然无知。”西方哲人的这句名言陈述的好像正是我们面对的现实。100多年来，我们这个具有悠久史学传统的文明古国，在近代化的大潮中颠簸沉浮，进退失据，至今仍然处于追赶先进的路途上。因此，对于自己的近代史，往往觉得乏善可陈，不堪回首，或不屑一顾，或无暇顾及，或有意回避，甚至刻意编造。近代与古代的强烈对比，尤以科学技术史为特出，加之一段时期极左思潮的泛滥使人们讳言近现代史，所以在相当长的一段时期，古代科学技术史是中国科学技术史研究的主流，近现代科技史则少人问津，在相当程度上仍隐身于历史的重重迷雾之中。