物理學家的研究思想在高中物理教學中的顯化

施麗鴻

【摘 要】人類的思想迸發期可以追溯到15世紀前后，第一次文藝復興后，從哲學、神學角度展開思想的理論家即可被稱為思想家。16世紀初期，著名物理學家、天文學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家斯蒂芬霍金離世，這位偉大的科學家告訴我們——黑洞并不僅僅是一個“洞”那么簡單。同時，需要我們思考的是，物理學家的研究思想對于高中物理學的影響和作用是多么重要。本文將從物理學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中，其根本性的作用和影響。

【關鍵詞】物理學家；研究思想；高中物理教學

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、倫理學、社會學等諸多視角，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，確實對當代物理學的發展起到了積極作用。反觀這類思想的提出，我們必須對當下高中物理教學有更客觀的認識和理解。

一、當前高中物理教學現狀分析

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

（一）在教學方法上忽視學生的實驗操作能力培養

隨著科學技術的進步和社會經濟水平的發展，在高中整體的教育工作中，愈來愈多的應用到電子科學技術。但不能否認的是，在高中物理教學中，仍然沿用著傳統的照本宣科式、填鴨式的教學方法，這根本上當然是由于我國的人才選拔體制造成的。可在黨中央提出素質教育的當下，繼續忽視學生的實驗操作能力，無疑與培養新時代人才的理論相悖。

（二）在教學思想上只重視習題訓練和分數排名

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

（三）教學大綱對于物理教學的實操性不強

2017年新的全國物理教學大綱中明確規定，高中一二年級的物理實操課時不超過整學期的15%，高中三年級的物理實操不超過整學期的5%。在教學指導上，教育部并沒有給予實驗操作以更寬泛的空間，這就必然導致在教學實踐活動中，傳統教學模式仍然要占據主導地位。

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

二、物理學家的主要研究思想概述

在二十世紀初，世界上發生了三次物理學概念上的革命，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年量子力學的提出。從某種意義上而言，這三次物理學概念的革命，可以說囊括了整個二十世紀科學技術發展的根基，從原子、分子到原子能、半導體、激光等，所有我們日常可以提及的概念，均來自于當代物理學的發展，而射線、激光等概念的提出，也無疑促進了電子科技、醫療技術等諸多領域的飛速發展。

（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，建立在相對論基礎上的相對力學， 從根本上揭示了物質和運動的內在統一以及質量和能量的等效性。在廣義相對論中，愛因斯坦又解釋了諸如物質、運動、時間、空間的四維聯系性，從而將人們對于物理學的研究視角成功由三元理論轉移到了四元理論。

（二）量子力學的研究思想

量子力學的核心思想是基于海森堡的“測不準”原理，這也是近代物理學中爭議最大的話題。由于量子力學不同于相對論，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發生機制，從而闡明如何在宏觀中有所體現的過程。因此，測量是量子力學的重中之重，物理學家楊振寧認為，由于位置和動能不可同時測量，鑒于經典物理的機械因果決定論就會發生不確定性。因此，在經典物理中宏觀物體的不同現象， 都可以歸結到初始條件中，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）物理學家的研究思想的教學價值。

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

三、研究思想在高中物理教學中的顯化

其實，作為高中物理教學者，我們要達到的目的只有一個，即如何通過物理學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，進而為學生的理解和應用加深印象。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，重力的確是我們日常生活中最顯而易見的存在，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。

在量子力學的觀點中，所有接觸力的本質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生對于概念的分歧和不易理解。基于此，在高中物理教學中，將量子力學的研究思想滲透其中，從而加深學生對于力、磁場以及粒子的概念和理解。

結語

綜上所述，物理學的發展日新月異，自霍金提出黑洞的概念后，二十一世紀物理學的發展主要探究物質細化和組成，物理學家的研究思想對于高中物理教學更多是從思想、思維上的指導性意義，但就如何在高中物理教學中，將這種指導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】

[1]賀桐杰，王笑君.物理學家的研究思想在高中物理教學中的顯化[J].物理通報，2018（02）：120-122

[2]白玉石.從物理學家的研究方法看物理學的進展[D].哈爾濱工業大學，2012

[3]朱琴.淺析高中物理教學改革的嘗試與思考[J].科教文匯（下旬刊），2010（03）：30+39