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【關(guān)鍵詞】近代 物理學(xué) 數(shù)學(xué)化

一、什么是物理學(xué)的數(shù)學(xué)化

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

物理學(xué)的數(shù)學(xué)化，是指根據(jù)具體的物理問題用數(shù)學(xué)設(shè)計出理論模型，然后在理論模型與物理事實及現(xiàn)象中間建立同構(gòu)關(guān)系，做出恰當(dāng)?shù)耐评?、演算與證明。這種數(shù)學(xué)化不同于以往任何形式，使得科學(xué)的新的數(shù)學(xué)理論被作為模式而加以接受，成為一個獨立的領(lǐng)域，在物理實驗進一步發(fā)展的過程中加以證實，從而推廣到物理學(xué)、自然科學(xué)、人文科學(xué)的其他領(lǐng)域，這樣的過程，我們稱其為物理學(xué)數(shù)學(xué)化的全過程。

二、物理學(xué)為什么數(shù)學(xué)化

康德曾說：“在任何關(guān)于自然的個別學(xué)說中能夠找到多少本來意義上的科學(xué)成份，那么其中就有多少數(shù)學(xué)?！迸c此同時，科學(xué)也對數(shù)學(xué)產(chǎn)生巨大的反作用。數(shù)學(xué)化的模式在建立科學(xué)理論的過程中比直接實際體驗的經(jīng)驗方式或感性直觀的方式起著更大的作用。數(shù)學(xué)化作為邏輯嚴密的科學(xué)，其特征早在柏拉圖時就被注意到了。物理學(xué)數(shù)學(xué)化的原因表現(xiàn)在：所有物理學(xué)需要數(shù)學(xué)的語言；更寬廣范圍的數(shù)學(xué)理論的應(yīng)用衍生物理分支學(xué)科； 促成物理學(xué)的分化和整體化的加??； 物理學(xué)與數(shù)學(xué)的相輔相成； 依靠數(shù)學(xué)方法，物理學(xué)的研究法效用加強； 處理新類型的科學(xué)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(shù)學(xué)化歷史

數(shù)學(xué)向自然科學(xué)滲透，可以說從古代就開始了，古典物理學(xué)的數(shù)學(xué)化主要表現(xiàn)在推算歷法、進行各種測量。貝內(nèi)代蒂引進幾何方法論證落體，阿基米德創(chuàng)立數(shù)學(xué)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(fā)現(xiàn)慣性定律，使物理學(xué)擺脫了經(jīng)院哲學(xué)的束縛而成為一門獨立學(xué)科，伽利略以后，物理學(xué)的數(shù)學(xué)化加快了步伐。自牛頓開始、由于微積分的發(fā)展，天體運動得到了很好的解釋，力學(xué)的基本規(guī)律也逐步趨于完善統(tǒng)一?！蹲匀徽軐W(xué)之數(shù)學(xué)原理》、《光學(xué)》等書籍的出版開創(chuàng)了全新的研究方法，為物理學(xué)中運動學(xué)、動力學(xué)、光學(xué)等眾多領(lǐng)域的發(fā)展打下了堅實的基礎(chǔ)。亥姆霍茲用數(shù)學(xué)公式給出了能量守恒，克勞修斯引入狀態(tài)函數(shù)與熵完成熱力學(xué)第二定律的數(shù)學(xué)表述。19世紀60年代，麥克斯韋揭示了電磁場之間的聯(lián)系，計算光速，大膽的預(yù)言了“光是一種電磁波”， 在伯努利和克勞修斯的基礎(chǔ)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(xué)平衡態(tài)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(tài)方程方程闡述分子運動，后來吉布斯的《統(tǒng)計力學(xué)原理》則創(chuàng)立了系綜的方法。在談到物理學(xué)和數(shù)學(xué)的關(guān)系時，當(dāng)代著名美籍華裔物理學(xué)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(shù)學(xué)與物理之間的關(guān)系。數(shù)學(xué)與物理是同命相連的，它們的生命線交接在一起?！?/p>

四、近代物理數(shù)學(xué)化促使現(xiàn)代物理高度數(shù)學(xué)化

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

在經(jīng)典的統(tǒng)計物理學(xué)中需要對各種隨機過程的統(tǒng)計規(guī)律有深入的研究。隨著電子計算機的發(fā)展，數(shù)學(xué)物理中的許多問題可以通過數(shù)值計算來解決?？茖W(xué)的發(fā)展表明，數(shù)學(xué)物理的內(nèi)容越來越豐富，解決物理問題的能力也越來越強。數(shù)學(xué)物理的研究對數(shù)學(xué)也有很大的促進作用，它是產(chǎn)生數(shù)學(xué)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(xué)必須數(shù)學(xué)化

自然科學(xué)需要運用數(shù)學(xué)方法來研究各門本門學(xué)科的事物和現(xiàn)象的量、推導(dǎo)演算此類事物和現(xiàn)象質(zhì)的，對自然現(xiàn)象的觀察和已有的實驗數(shù)據(jù)，通過科學(xué)分析后根據(jù)有關(guān)科學(xué)原理和實驗定律，對實驗數(shù)據(jù)進行定量處理變成數(shù)學(xué)問題，再用數(shù)學(xué)原理方法對數(shù)學(xué)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(xué)，更好的促進人類社會的發(fā)展。

參考文獻：

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篇2

[論文摘要]眾所周知，數(shù)學(xué)是一個理性乏味的科目，很多學(xué)生因此對數(shù)學(xué)產(chǎn)生厭倦心理，教師在教學(xué)過程中，需要掌握一定的方法和策略，才能積極有效地使學(xué)生學(xué)好數(shù)學(xué)。本文從情景教學(xué)與提出問題兩方面為小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)提供策略可供參考。

新課改時期的數(shù)學(xué)教育更加注重教學(xué)的趣味性與有效性，以及學(xué)生實踐能力探究能力與自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)，“情境—問題”的教學(xué)策略是數(shù)學(xué)教學(xué)的一個好方法，根據(jù)課本內(nèi)容與要求，創(chuàng)造數(shù)學(xué)情境，以此來發(fā)現(xiàn)問題，提出問題，解決問題，再通過創(chuàng)設(shè)新的情境，發(fā)現(xiàn)新的問題，解決新的問題，這樣的教學(xué)方式不僅增添了課堂學(xué)習(xí)樂趣，也培養(yǎng)了學(xué)生自主探究能力和創(chuàng)新能力。

一、怎樣創(chuàng)設(shè)數(shù)學(xué)情境

1、創(chuàng)設(shè)生活情境

眾所周知，我們的生活離不開數(shù)學(xué)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(shù)學(xué)知識，創(chuàng)設(shè)生活情境，誘發(fā)學(xué)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(jié)時，教師可結(jié)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(xiàn)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(wěn)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(xué)生會自然地進入到這些真實的生活情境中，仔細觀察，經(jīng)過深入思考與理解，最后，總結(jié)出原來無論是照相機支架還是窗戶的掛鉤，都呈現(xiàn)出三角形的形狀，他們之所以能穩(wěn)定不動，就是因為三角形具有穩(wěn)定性，從而，理解出三角形具有穩(wěn)定性的原理。

通過創(chuàng)設(shè)生活情境，把所要學(xué)的知識貫穿于實際生活之中，更形象，更有助于學(xué)生加深對數(shù)學(xué)知識的理解。

2、強調(diào)過程式情境

要想徹底理解數(shù)學(xué)原理，就應(yīng)該知道他的來龍去脈，也就是他的推導(dǎo)過程，所以，教師在教學(xué)過程中，要著重教授學(xué)生知識的推導(dǎo)過程，而不是果斷地給出結(jié)論，要回答為什么是這樣，這樣的結(jié)論是怎樣得出的，教師一定要向?qū)W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(nèi)角和定理時；教師可以先讓學(xué)生猜測三角形內(nèi)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?qū)W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(xué)生積極參與到證明過程中來，這樣才能使學(xué)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(chuàng)造性與數(shù)學(xué)能力的重要評判標(biāo)準(zhǔn)，有效地提出問題不僅是一種有效的教學(xué)方法，也是改進學(xué)生解決數(shù)學(xué)問題能力的手段，從而促進學(xué)生對知識本身的理解，增強創(chuàng)新能力，實踐能力。那么，應(yīng)該運用怎樣的策略提出高明的問題呢？

第一，通過比較統(tǒng)一數(shù)學(xué)原理在不同情境內(nèi)的應(yīng)用，比較不同定義、不同規(guī)律之間的差異，比較相互矛盾的證明和理論；從而發(fā)現(xiàn)并提出問題。

第二，觀察特殊數(shù)學(xué)題目，從中總結(jié)出一般規(guī)律，設(shè)想這個規(guī)律能否擴大到一般領(lǐng)域，還是只適用于特殊情況，怎樣才能擴展到一般領(lǐng)域呢？

例如：已知平行四邊形的面積公式，可以推導(dǎo)出三角形面積公式，那么可以推導(dǎo)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(xiàn)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(wěn)定性”是正確的命題，那么他的逆命題

“具有穩(wěn)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(jié)論，如果條件改變，還會是同樣的結(jié)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(jié)，希望這些策略能拓展一下思路。

總結(jié)：

數(shù)學(xué)作為一門科學(xué)，他的研究來源于生活，最終的用途也是服務(wù)生活，所以，要通過一定的生活情境來展開對數(shù)學(xué)知識的學(xué)習(xí)和探索，同時，要想深刻扎實理解一個數(shù)學(xué)原理，必須知道他的推倒過程和思路，所以，要強調(diào)過程式情景教學(xué)；通過有效地提出問題，來深化對數(shù)學(xué)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(jié)實踐經(jīng)驗，鼓勵學(xué)生自主探索，對學(xué)生提出的問題進行思考和總結(jié)，積極聽取學(xué)生意見，從而總結(jié)出更多的方法和策略促進教學(xué)活動的有效進行。

參考文獻

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[3]呂傳漢，汪秉彝.中小學(xué)"數(shù)學(xué)情境與提出問題"教學(xué)的理論基礎(chǔ)及實施策略[J].貴州師范大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2007(1)

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關(guān)鍵詞：高中 數(shù)學(xué) 應(yīng)用 問題

一、數(shù)學(xué)及其應(yīng)用

數(shù)學(xué)是研究空間形式和數(shù)量關(guān)系的科學(xué)。當(dāng)代數(shù)學(xué)能夠處理科學(xué)中的數(shù)據(jù)和觀測資料，進行推理、演繹、證明，可提供自然現(xiàn)象、社會系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。

數(shù)學(xué)的特點：高度抽象性、邏輯嚴密性、應(yīng)用的廣泛性。 隨著社會的發(fā)展，數(shù)學(xué)的地位日益提高，應(yīng)用越來越廣泛。它是人們參加社會生活、從事生產(chǎn)勞動和學(xué)習(xí)、研究現(xiàn)代科學(xué)的基礎(chǔ)；它在培養(yǎng)思維品質(zhì)，提高思維水平方面發(fā)揮著特有的作用；它的內(nèi)容、思想、方法和語言已成為現(xiàn)代文化的重要組成部分。

二、數(shù)學(xué)課程改革中的“應(yīng)用”

近年來，數(shù)學(xué)教育界內(nèi)的“問題解決”、數(shù)學(xué)建模等無一例外地把應(yīng)用提高到一個非常高的程度，因此，正確理解“應(yīng)用”就成為一個非常重要的問題。

對于“問題解決”、“大眾數(shù)學(xué)”、“數(shù)學(xué)建模”、“應(yīng)用”等等，對于使數(shù)學(xué)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(jié)合是數(shù)學(xué)課程教材改革的重要目標(biāo)之一。在兩千多年前，數(shù)學(xué)教育就存在著著眼于實用和訓(xùn)練思維的兩大目標(biāo)。今天數(shù)學(xué)的內(nèi)容大大地豐富和深化了，實際應(yīng)用和訓(xùn)練思維的涵義也大大拓展了。歸根到底，數(shù)學(xué)教育的目的除思想教育方針之外，仍然是這兩個目標(biāo)的結(jié)合。數(shù)學(xué)就自身發(fā)展來說，始終是理論與實踐密切結(jié)合一門科學(xué)。

綜觀數(shù)學(xué)教育史，我們不難發(fā)現(xiàn)，數(shù)學(xué)教學(xué)總是具有很強職業(yè)成分，只是隨著中學(xué)和大學(xué)的學(xué)院化，數(shù)學(xué)和現(xiàn)實的聯(lián)系才被忽視，但是如何人教“應(yīng)用”和運用“現(xiàn)實生活”例子為數(shù)學(xué)教學(xué)服務(wù)仍有待研究。應(yīng)用在數(shù)學(xué)教學(xué)中可以有許多解釋，有些人為的，非現(xiàn)實生活的例子，也可能有重要的教育價值，能養(yǎng)成學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)的技能，不能一概否定；還有一類傳統(tǒng)的例子是過分“現(xiàn)實”的，是直接從職業(yè)中拿出來的，如儲蓄、稅收等，這就有一個誰的“現(xiàn)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(xiàn)“應(yīng)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(shù)學(xué)與實際情境聯(lián)系在一起，對一些學(xué)生有吸引力，但并不是真用數(shù)學(xué)解決問題，沒有哪個球員會這樣去計算他們站立的位置。數(shù)學(xué)的應(yīng)用主要不在于這樣的“應(yīng)用”，更重要的是，這種“聯(lián)系”不可能總是結(jié)合學(xué)生的“現(xiàn)實”的，正如卡爾松說的“現(xiàn)實是主體和時間的函數(shù)，對我是現(xiàn)實的，對別人未必是現(xiàn)實的，在過去是現(xiàn)實的，現(xiàn)在不一定再是現(xiàn)實的了”?？梢娨拐n程有“應(yīng)用”性是既復(fù)雜，又有待長期解決的問題。

三、應(yīng)注意的幾個問題

（一）應(yīng)用的層次性

單就出口而言，有以下幾個層次：

1．在數(shù)學(xué)學(xué)科本身的應(yīng)用。由于數(shù)學(xué)學(xué)科本身具有邏輯嚴密的特點，前面知識的學(xué)習(xí)為學(xué)習(xí)后面的知識做準(zhǔn)備。換句話說，前面的知識要應(yīng)用到后面知識的學(xué)習(xí)中。

2．在其他相關(guān)學(xué)科的應(yīng)用，特別是物理及工程技術(shù)中的應(yīng)用。

3．應(yīng)用到現(xiàn)實情境中去。由于高中學(xué)生學(xué)習(xí)的知識畢竟還是有限的，他們用數(shù)學(xué)知識解決的現(xiàn)實問題，與應(yīng)用數(shù)學(xué)家所面臨的現(xiàn)實問題相比，充其量是個“準(zhǔn)數(shù)學(xué)問題”，至少是“半數(shù)學(xué)化”的問題，是一個經(jīng)過人為加工的“數(shù)學(xué)半成品”。

4．發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、分析問題、解決問題這四者之間，能夠發(fā)現(xiàn)問題、提出問題，這是要求最高的。能夠解決已經(jīng)“數(shù)學(xué)化”了的問題，對學(xué)生來講，是個技能化的過程。而能夠發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、分析問題則是一個能力問題。

5．?dāng)?shù)學(xué)語言的靈活運用是應(yīng)用的最高層次，特別是自然語言、數(shù)學(xué)語言、圖形語言的相互轉(zhuǎn)化，以及用數(shù)學(xué)語言進行交流。

（二）應(yīng)用與基礎(chǔ)知識的關(guān)系

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

（三）應(yīng)用與計算機（器）

計算機（器）的普及，為數(shù)學(xué)的應(yīng)用提供了先進的計算工具，更便于處理實際數(shù)據(jù)，使應(yīng)用問題更加真實，切合實際；良好的演示平臺，使數(shù)學(xué)應(yīng)用有了廣闊的空間，計算機能夠把靜態(tài)的變成動態(tài)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(shù)學(xué)學(xué)習(xí)和數(shù)學(xué)活動看“應(yīng)用”

篇4

2000多年前的物理學(xué)，中國、古希臘都有研究，但是真正意義上的精確科學(xué)，也就是說用數(shù)學(xué)、微積分這樣的精確科學(xué)，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(chuàng)了物理學(xué)精確科學(xué)的先河，此后物理學(xué)得到了很大發(fā)展，后來的熱學(xué)、電磁學(xué)、聲學(xué)、連續(xù)介質(zhì)動力學(xué)等問題也在十七、十八、十九三個世紀取得了很大發(fā)展。現(xiàn)在就從牛頓、伽利略時代起談?wù)勎锢韺W(xué)的發(fā)展與人類的文明進步的關(guān)系。

一、工業(yè)革命前的人類文明

工業(yè)革命前的物理學(xué)雖然在漫長的歷史進程中不斷發(fā)展，但是并沒有給人類帶來生產(chǎn)力上的巨大改變，人類還處于刀耕火種的農(nóng)業(yè)時代，那是的生產(chǎn)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(xué)的建立和熱力學(xué)的發(fā)展導(dǎo)致了第一次工業(yè)革命

1665年夏，年僅23的牛頓因英國爆發(fā)瘟疫而避居鄉(xiāng)下，他一生最重要的成果，幾乎所有的重要數(shù)學(xué)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(xué)之?dāng)?shù)學(xué)原理》出版，奠定了整個經(jīng)典物理學(xué)的基礎(chǔ)，并對其他自然科學(xué)的發(fā)展產(chǎn)生了不可磨滅的推動和影響。

三、人類的電氣化時代

經(jīng)典電磁學(xué)是研究宏觀電磁現(xiàn)象和客觀物體的電磁性質(zhì)。人們很早就接觸到電和磁的現(xiàn)象，并知道磁棒有南北兩極。在18世紀，發(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)電荷能夠流動，這就是電流。但長期沒有發(fā)現(xiàn)電和磁之間的聯(lián)系。

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

電和磁之間的聯(lián)系被發(fā)現(xiàn)后，人們認識到電磁力的性質(zhì)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(chǎn)生圍繞著導(dǎo)線的磁力線，電荷向各個方向產(chǎn)生電力線，并在此基礎(chǔ)上產(chǎn)生了電磁場的概念。

19世紀下半葉，麥克斯韋總結(jié)宏觀電磁現(xiàn)象的規(guī)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(chǎn)生磁場；變化著的磁場也能產(chǎn)生電場。在此基礎(chǔ)上他提出了一組偏微分方程來表達電磁現(xiàn)象的基本規(guī)律。這套方程稱為麥克斯韋方程組，磁學(xué)的基本方程。麥克斯韋的電磁理論預(yù)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(xiàn)象的規(guī)律，肯定了光也是一種電磁波。該理論實現(xiàn)了物理學(xué)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(fā)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(chǔ)是20世紀物理學(xué)革命的產(chǎn)物――相對論和量子力學(xué)。

19世紀，經(jīng)典物理學(xué)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(xué)萬里晴空中的“兩朵烏云”；而電子、X射線和放射性等新發(fā)現(xiàn)，使經(jīng)典物理學(xué)遇到了極大的困難。有的物理學(xué)家呼喚：“我們?nèi)匀辉谄诖诙€牛頓?！毙枰奕说臅r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(guī)律在慣性系中不變的“相對性原理”，導(dǎo)出了洛侖茲變換，從而驅(qū)散了第一朵“烏云”。這就是狹義相對論。在此基礎(chǔ)上，他又得到的質(zhì)能相當(dāng)?shù)耐普揈=mc2，預(yù)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(fā)，提出了“加速參照系與引力場等效”和物理規(guī)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(yù)言，光線從太陽旁邊通邊時會發(fā)生彎曲。1919年，英國天文學(xué)家愛丁頓以全日蝕觀測證實了這一預(yù)言，從而開創(chuàng)了現(xiàn)代天文學(xué)的新紀元。愛因斯坦也因此名噪全球。

1900年，普朗克為驅(qū)散第二朵“烏云”，提出了“能量子”假設(shè)，量子論誕生了。1905年，愛因斯坦在此基礎(chǔ)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(xué)當(dāng)量定律。1916年，他由玻爾的原子理論提出了自發(fā)發(fā)射和受激發(fā)射的概念，孕育了激光技術(shù)。此后，對量子力學(xué)的建立作出重要貢獻的著名物理學(xué)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(xué)的矩陣力學(xué)體系的玻恩和海森伯等，1926年建立量子力學(xué)的波動方程的薛定諤。同年，玻恩給出了波函數(shù)的統(tǒng)計詮釋，海森伯提出反映微觀世界特性的“不確定度關(guān)系”。量子力學(xué)揭示了微觀世界的基本規(guī)律，為原子物理學(xué)、固體物理學(xué)、核物理學(xué)和粒子物理學(xué)的發(fā)展奠定了理論基礎(chǔ)。它是20世紀物理學(xué)革命的。

篇5

【摘 要】數(shù)學(xué)可以分成兩大類，一類叫純粹數(shù)學(xué)，一類叫應(yīng)用數(shù)學(xué)。應(yīng)用數(shù)學(xué)則著眼于說明自然現(xiàn)象，解決實際問題，是純粹數(shù)學(xué)與科學(xué)技術(shù)之間的橋梁。而自然現(xiàn)象屬于物理的范疇。本文主要講述初中數(shù)學(xué)教學(xué)中物理問題的思考。

關(guān)鍵詞 初中數(shù)學(xué)；物理問題；研究；思考

在初中數(shù)學(xué)教學(xué)中，經(jīng)常會碰到一些物理問題。數(shù)學(xué)作為物理的應(yīng)用學(xué)科，二者具有很深的淵源關(guān)系。我們生活中所遇見的許多現(xiàn)象，是屬于物理的范疇，其運動變化規(guī)律，則需要用數(shù)學(xué)的方式表達出來。所以，在數(shù)學(xué)教學(xué)中例舉物理問題是不可避免的，也是必然的。

一、 適當(dāng)運用物理問題教學(xué)可以增加學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣。

數(shù)學(xué)是屬于符號運算的學(xué)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(xué)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(diào)整鏡頭，如何調(diào)整才能達到我們的要求？”應(yīng)該說，所有的初中生都照過像，而且有一部分學(xué)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(fā)他（她）們的求知欲。在經(jīng)過學(xué)生思考討論后，再畫出成像原理圖（如圖1），引導(dǎo)學(xué)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(guān)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(zhì)的應(yīng)用。接下來可以根據(jù)實際情況再引導(dǎo)學(xué)生進一步深入探討。講解照相機操作的基本規(guī)則，讓學(xué)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(shè)：鏡頭和像的距離為d´

根據(jù)相似三角形性質(zhì)，得：AB:d=A´B´:d´

答：鏡頭焦距應(yīng)調(diào)到離像約為2.08厘米處。

在《相似三角形》教學(xué)中引入光學(xué)成像的物理問題，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣，讓學(xué)生明白了數(shù)學(xué)在自然科學(xué)中具有不可替代的地位和作用，使學(xué)生感覺到“我們生活在豐富多彩的數(shù)學(xué)世界里”，以期形成喜歡數(shù)學(xué)，學(xué)好數(shù)學(xué)的思想。

二、 引導(dǎo)分析物理問題是培養(yǎng)學(xué)生數(shù)學(xué)思維方法的良好途徑。

數(shù)學(xué)教學(xué)的另外一個重要目的，就是培養(yǎng)學(xué)生的思維能力。如我在上函數(shù)課時，讓學(xué)生分析“甲乙兩位同學(xué)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(shù)圖像（如圖2、圖3），請學(xué)生根據(jù)圖像分析以下問題?！?/p>

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

2.讓學(xué)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(shù)關(guān)系式？（y1=Kt1+70，y2=Kt2+80）

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

4. 選擇4個不同答案來檢驗學(xué)生對函數(shù)圖像的分析能力：乙同學(xué)“觀察水的沸騰”實驗后，根據(jù)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(xué)生記憶數(shù)學(xué)原理。

我在教學(xué)時先讓學(xué)生回顧有關(guān)幾何知識：⑴平行線性質(zhì)；⑵余角定義；⑶三角形內(nèi)角和定理。然后再引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)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(guān)的幾何知識的目的，而在解題過程中也讓學(xué)生掌握了幾何知識應(yīng)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°

篇6

關(guān)鍵詞：物理教學(xué)；數(shù)學(xué)手段；物理教學(xué)理念

中圖分類號：G642.0 文獻標(biāo)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(guī)律的科學(xué)。物理邏輯性強，物理教學(xué)中離不開數(shù)學(xué)，需要通過數(shù)學(xué)公式來表達物理思想，通過數(shù)學(xué)演算揭示事物發(fā)展規(guī)律，同時也為數(shù)學(xué)的發(fā)展提供新的命題。成功的物理的教學(xué)理念往往體現(xiàn)出物理和數(shù)學(xué)這種相輔相成的關(guān)系。

二、物理教學(xué)理念處處體現(xiàn)數(shù)學(xué)的重要性

物理教學(xué)應(yīng)該具備相應(yīng)的理念，這些教學(xué)理念也可以在物理、數(shù)學(xué)的密切關(guān)系中得到體現(xiàn)。在設(shè)計物理教學(xué)時應(yīng)該具備的教學(xué)理念有：

1.注意分享物理發(fā)展史，介紹物理發(fā)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(fā)學(xué)生興趣，這就必然離不開闡述物理和數(shù)學(xué)的關(guān)系。物理發(fā)展史上有很多物理學(xué)家，他們同時也是數(shù)學(xué)家。比如牛頓，牛頓19歲時進入劍橋大學(xué)，他的第一任教授伊薩克?巴羅是個博學(xué)多才的學(xué)者，將自己的數(shù)學(xué)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(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)中走向了近代自然科學(xué)的研究領(lǐng)域，又在自然科學(xué)的研究中提出二項式定理、微積分、解析幾何與綜合幾何、數(shù)值分析、概率論和初等數(shù)論，牛頓在他的論著《自然哲學(xué)中的數(shù)學(xué)原理》中明確提到了物理――數(shù)學(xué)方法，認為物理學(xué)范圍中的概念和定律都應(yīng)該“盡量用數(shù)學(xué)表達”。因此，介紹牛頓的貢獻必然離不開介紹牛頓為物理、數(shù)學(xué)兩個領(lǐng)域建立的橋梁，牛頓的貢獻是闡述物理和數(shù)學(xué)之間不可分離的關(guān)系的最生動的實例。

2.提醒學(xué)生重視物理學(xué)科的研究方法，在傳授知識點的時候介紹相應(yīng)的方法論。物理問題的表述、解答、定律都離不開數(shù)學(xué)，物理學(xué)研究方法與數(shù)學(xué)發(fā)展緊密相關(guān)，不同分支的物理學(xué)科有其最重要的數(shù)學(xué)理論，要掌握不同分支的物理知識必須熟悉其相應(yīng)的數(shù)學(xué)方法，否則就是離本之木。比如分析力學(xué)的創(chuàng)立者拉格朗日，在其名著《分析力學(xué)》中，在總結(jié)歷史上各種力學(xué)基本原理的基礎(chǔ)上，拉格朗日發(fā)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(xué)體系的運動方程從以力為基本概念的牛頓形式，改變?yōu)橐阅芰繛榛靖拍畹姆治隽W(xué)形式，使得分析力學(xué)成為理論力學(xué)最重要的方法論。高斯通過對足夠多的測量數(shù)據(jù)的處理，得到一個新的、概率性質(zhì)的測量結(jié)果，在這些測量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)之上，高斯專注于曲面與曲線的計算，成功得到正態(tài)分布曲線，其函數(shù)被命名為標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布（或高斯分布），這種分布被廣泛應(yīng)用于分析和處理物理學(xué)中各種概率事件中。傅里葉認為數(shù)學(xué)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(tǒng)運用了三角級數(shù)和三角積分（即傅里葉級數(shù)和傅里葉積分），此后以傅立葉著作為基礎(chǔ)發(fā)展起來的傅立葉分析對近代物理和工程技術(shù)的發(fā)展都功不可沒，因此，學(xué)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(shù)學(xué)知識。

3.注重將物理知識與生活、社會聯(lián)系起來，啟發(fā)學(xué)生創(chuàng)造性思維，提高學(xué)生素質(zhì)。國際純粹物理與應(yīng)用物理聯(lián)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(xué)生的全面發(fā)展服務(wù)的，那就應(yīng)當(dāng)重視物理學(xué)家的工作成果在社會上、技術(shù)上的應(yīng)用，應(yīng)當(dāng)重視蘊涵于我們文化之中的物理學(xué)方法，應(yīng)當(dāng)重視物理學(xué)家這個專業(yè)群體的特點，如支持、貢獻社會的方式等。如今，物理已經(jīng)滲透到社會生活、技術(shù)的各個領(lǐng)域，比如，物理和化學(xué)之間，量子化學(xué)、激光化學(xué)、分子反應(yīng)動力學(xué)、固體表面催化、功能材料等學(xué)科的興起都是物理學(xué)的理論向化學(xué)領(lǐng)域的滲透；物理和生物學(xué)之間，量子生物學(xué)、分子生物學(xué)等也都是物理理論在生物學(xué)領(lǐng)域的進一步延伸和提高；再比如物理與經(jīng)濟學(xué)，股市模型、報酬經(jīng)濟學(xué)等都建立在物理模型和經(jīng)濟學(xué)基礎(chǔ)相結(jié)合的基礎(chǔ)上。然而，我們也必須注意到，物理向某個科學(xué)領(lǐng)域滲透的媒介必然是數(shù)學(xué)，物理學(xué)家對這一學(xué)科的貢獻也報過了其用到的數(shù)學(xué)方法，因此，強調(diào)物理學(xué)的應(yīng)用就必須強調(diào)數(shù)學(xué)的重要性。比如免疫的統(tǒng)計模型建立的基石是數(shù)學(xué)統(tǒng)計、回歸分析論，通過各種先進數(shù)學(xué)算法得出規(guī)律性結(jié)論，多元判別分析預(yù)測結(jié)果與原判定結(jié)果差異等。股市模型可以建立在模糊數(shù)學(xué)方法基礎(chǔ)上，應(yīng)用模糊模式識別、評價股市技術(shù)面和基本面，指導(dǎo)股民進行理性投資。因此，物理向各學(xué)科領(lǐng)域滲透的過程，也是相應(yīng)的數(shù)學(xué)知識與各領(lǐng)域特征知識進行結(jié)合的過程，只有深刻意識到這一點，物理思想才能在各學(xué)科領(lǐng)域中發(fā)光溢彩。

4.引導(dǎo)學(xué)生建立嚴謹、務(wù)實的求知態(tài)度，幫助學(xué)生認識到物理的哲學(xué)思想，實現(xiàn)自然科學(xué)和人文教育的大統(tǒng)一。物理是研究運動的科學(xué)，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(shù)學(xué)作為一門邏輯性很強的科學(xué)，最適合于作為物理教育的語言載體和分析工具，由數(shù)學(xué)推導(dǎo)、建立起來物理結(jié)論無疑最具有說服力，物理教學(xué)要以數(shù)學(xué)為主要載體，在數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)上向?qū)W生熏陶物理思想，在經(jīng)得起推敲的層面上，保證物理知識的延續(xù)和發(fā)揚，同時培養(yǎng)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(jié)論，而根據(jù)當(dāng)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(zhì)量和引力質(zhì)量成正比的自然規(guī)律作為等效原理的根據(jù)，在專門學(xué)習(xí)了黎曼幾何、張量分析等數(shù)學(xué)知識后，利用數(shù)學(xué)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(zhì)的存在，空間和時間會發(fā)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(shù)學(xué)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(zhuǎn)等系列觀測結(jié)論完美地證實。如今廣義相對論已經(jīng)被廣泛承認，廣義相對論的發(fā)展里程也正是一條典型的物理學(xué)發(fā)展進程：在自然界中發(fā)現(xiàn)變化―借助數(shù)學(xué)方法摸索規(guī)律―通過實驗證實推斷，這種思維方式應(yīng)該在物理教學(xué)中得到落實。

三、在強調(diào)數(shù)學(xué)手段的重要性中貫徹物理教學(xué)理念

學(xué)習(xí)物理的目的分為：①研究物理而學(xué)物理；②為應(yīng)用而學(xué)物理；③為提高文化素養(yǎng)而學(xué)物理。這就構(gòu)成了物理教學(xué)目的的多樣性或者說物理學(xué)習(xí)的多功能性。但從物理學(xué)的發(fā)展我們知道，18世紀，物理學(xué)歸屬于自然哲學(xué)，因為數(shù)學(xué)和實驗的發(fā)展，使得物理學(xué)從自然哲學(xué)中分離出來，物理學(xué)研究不再以思辨哲學(xué)的方法為主，從定性表達發(fā)展到定量表達，塑造了現(xiàn)代物理學(xué)的新特征物，因此，物理研究終究需要通過數(shù)學(xué)手段來完成。物理和數(shù)學(xué)都是邏輯性強的學(xué)科，因此物理教學(xué)設(shè)計要關(guān)注學(xué)生渴求學(xué)習(xí)成功的心理，拓展教學(xué)方法和思路，使學(xué)生通過數(shù)學(xué)來理解物理，獲得物理學(xué)習(xí)的樂趣，要盡可能多地在雙向交流中進行數(shù)學(xué)推導(dǎo)，在數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)上采用提問模式、討論模式、合作學(xué)習(xí)模式、答辯模式等。

篇7

關(guān)鍵詞： 畜牧獸醫(yī) SPSS軟件 教學(xué)效果

生物統(tǒng)計學(xué)是收集、整理、分析數(shù)據(jù)資料，以數(shù)字為語言，描述和分析客觀事物數(shù)量方面的科學(xué)，它的應(yīng)用已經(jīng)滲透到自然科學(xué)和社會科學(xué)的各個領(lǐng)域。生物統(tǒng)計學(xué)課程是高等農(nóng)業(yè)類院校為畜牧獸醫(yī)各專業(yè)學(xué)生開設(shè)的基礎(chǔ)必修課，是一門應(yīng)用性很強的課程。生物統(tǒng)計學(xué)課程的目的在于培養(yǎng)學(xué)生統(tǒng)計方面的基本技能，了解這些方法在實際領(lǐng)域中的具體應(yīng)用，理解統(tǒng)計方法背后隱含的統(tǒng)計思想，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用統(tǒng)計方法分析問題和解決問題的實際能力。

在傳統(tǒng)的生物統(tǒng)計學(xué)教學(xué)過程中，統(tǒng)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(fù)雜數(shù)據(jù)的案例很難引入教學(xué)中；與此同時，數(shù)據(jù)的圖表、圖形在生物統(tǒng)計的教學(xué)過程中有著很重要的作用，面對大量數(shù)據(jù)，手工繪圖極其困難，并且精確度難以把握。這些都對生物統(tǒng)計學(xué)課程的教學(xué)產(chǎn)生較大的障礙，不利于學(xué)生對生物統(tǒng)計學(xué)理論和方法的深入理解，不利于培養(yǎng)學(xué)生運用統(tǒng)計方法分析與解決實際問題的能力。

SPSS統(tǒng)計軟件是國際上公認的權(quán)威的統(tǒng)計分析軟件，相對于SAS、SATA、R語言等統(tǒng)計軟件來說，其最大的優(yōu)勢是入門快，也就是操作簡單。對于初學(xué)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(xué)與社會科學(xué)研究中SPSS統(tǒng)計軟件得到廣泛應(yīng)用。SPSS統(tǒng)計軟件作為解決統(tǒng)計問題的一個工具，在畜牧獸醫(yī)生產(chǎn)中應(yīng)用越來越廣泛，結(jié)合SPSS開展統(tǒng)計學(xué)教學(xué)，對調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、提高其解決問題的能力具有較強的現(xiàn)實意義。SPSS統(tǒng)計軟件在畜牧獸醫(yī)專業(yè)生物統(tǒng)計教學(xué)中有以下優(yōu)勢。

（一）SPSS統(tǒng)計軟件能夠方便、快捷地處理大量數(shù)據(jù)，并且精確地繪制圖形、圖表，直觀、形象地展示統(tǒng)計結(jié)果。

畜牧獸醫(yī)專業(yè)是應(yīng)用性極強的學(xué)科，在傳統(tǒng)教學(xué)方式下，對于實際生產(chǎn)過程中遇到的數(shù)據(jù)，很難在短時間內(nèi)利用計算器和手工完成統(tǒng)計分析，同時難以手工繪制出精確的圖形來展示統(tǒng)計結(jié)果，然而，采用SPSS軟件教學(xué)后，這些問題都可以解決。SPSS軟件可以方便、快捷地處理復(fù)雜的數(shù)據(jù)，在很短的時間里就可以得到統(tǒng)計結(jié)果，同時可以精確的繪制圖表、圖形，把統(tǒng)計結(jié)果形象直觀地展示出來，加深學(xué)生對概念的理解。

（二）SPSS統(tǒng)計軟件的應(yīng)用有利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

在傳統(tǒng)的生物統(tǒng)計學(xué)教學(xué)過程中，數(shù)據(jù)的計算都是通過計算器和手工完成的，講授重點內(nèi)容是統(tǒng)計學(xué)的基本原理和方法。由于受到課時和學(xué)生數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識的限制，講授內(nèi)容的廣度與深度都很難擴展，很難滿足實際生產(chǎn)的需要。事實上，只要學(xué)生正確運用SPSS軟件，就能很方便快捷地把生物統(tǒng)計學(xué)課程的習(xí)題例題在很短的時間內(nèi)演算完成。教師可以把授課重點從統(tǒng)計學(xué)的基本原理和方法轉(zhuǎn)向?qū)嶋H生產(chǎn)過程中遇到的實際問題的解析和理解，讓學(xué)生貼近實際生產(chǎn)，更容易理解和掌握。

（三）SPSS統(tǒng)計軟件的應(yīng)用有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力。

對于生命科學(xué)領(lǐng)域而言，隨著測序技術(shù)的迅猛發(fā)展，每天都會有大量數(shù)據(jù)完成，面對海量的數(shù)據(jù)，統(tǒng)計分析工作顯然無法用手工方式完成，需要運用計算機統(tǒng)計軟件實現(xiàn)。在傳統(tǒng)統(tǒng)計學(xué)教學(xué)中，不論是老師教學(xué)，還是學(xué)生完成作業(yè)，都是通過手工計算，這樣很難培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力。使用SPSS統(tǒng)計軟件輔助教學(xué)，能讓學(xué)生在學(xué)習(xí)理論知識的同時掌握實踐操作技能，在使用生產(chǎn)過程中遇到的具體案例獲得實踐經(jīng)驗，使用數(shù)據(jù)快速做出基于事實的決策，使用各種技巧找出處理特定數(shù)據(jù)類型最佳的統(tǒng)計方法，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力。

生物統(tǒng)計學(xué)是一門應(yīng)用性很強的課程，是將數(shù)理統(tǒng)計的原理和方法分析和解釋生物界的現(xiàn)象與數(shù)據(jù)資料規(guī)律的科學(xué)。在傳統(tǒng)教學(xué)中，一般偏重于統(tǒng)計的原理和方法的教學(xué)，老師和學(xué)生用計算器進行數(shù)值計算。這一教學(xué)方法可以在短時間內(nèi)使學(xué)生學(xué)到盡可能多的內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生嚴謹?shù)倪壿嬎季S，但由于數(shù)據(jù)的龐大或公式、圖表的復(fù)雜，導(dǎo)致哪怕是求一組數(shù)據(jù)的方差、計算相關(guān)系數(shù)或建立回歸方程，都無法在課堂上較短的時間內(nèi)完成，更不可能精確顯示相關(guān)圖形和進行預(yù)測。傳統(tǒng)的教學(xué)模式讓學(xué)生認為其難學(xué)且枯燥無味，甚至懷疑所學(xué)知識在實際中無用武之地，失去學(xué)習(xí)和實踐的興趣。隨著信息技術(shù)迅猛發(fā)展，學(xué)生能夠通過手機、網(wǎng)絡(luò)等多媒體資源接收豐富多彩的課程信息，學(xué)生追求新穎、趣味方面的需求非常強烈，這給傳統(tǒng)的教學(xué)模式帶來巨大的挑戰(zhàn)。如果在課堂上給學(xué)生引入SPSS統(tǒng)計軟件，就能在講課時一邊講解理論，一邊利用統(tǒng)計軟件對數(shù)據(jù)進行處理，可以有效解決計算量大的困難，增強學(xué)生學(xué)習(xí)的信心，即使面對計算量大、數(shù)學(xué)原理復(fù)雜的推斷統(tǒng)計學(xué)知識，利用SPSS統(tǒng)計軟件一樣可以輕松解決，這樣可行大大提高課堂教學(xué)效率，加深學(xué)生對基本概念的理解，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力，有利于今后的學(xué)習(xí)和工作，提高就業(yè)競爭力。

總之，結(jié)合SPSS統(tǒng)計軟件開展生物統(tǒng)計學(xué)教學(xué)，能有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，充分調(diào)動學(xué)生的積極性與主動性，切實提高學(xué)生應(yīng)用統(tǒng)計方法解決實際問題的能力，增強統(tǒng)計學(xué)課程教學(xué)效果。

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篇8

古希臘人把所有對自然界的觀察和思考，籠統(tǒng)地包含在一門學(xué)問里，那就是自然哲學(xué).科學(xué)分化為天文學(xué)、力學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、地質(zhì)學(xué)等，只是最近幾百年的事.在牛頓的時代里，科學(xué)和哲學(xué)還沒有完全分家.牛頓劃時代的著作名為“自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理”，就是一個明證.物理學(xué)最直接地關(guān)心自然界最基本規(guī)律，所以牛頓把當(dāng)時的物理學(xué)叫做自然哲學(xué).17世紀牛頓在伽利略、開普勒工作的基礎(chǔ)上，建立了完整的經(jīng)典力學(xué)理論，這是現(xiàn)代意義下的物理學(xué)的開端.從18世紀到19世紀，在大量實驗的基礎(chǔ)上，卡諾、焦耳、開爾文、克勞修斯等建立了宏觀的熱力學(xué)理論;克勞修斯、麥克斯韋、玻耳茲曼等建立了說明熱現(xiàn)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(xué)理論.至此，經(jīng)典物理學(xué)理論體系的大廈巍然聳立.然而，正當(dāng)大功甫成之際，一系列與經(jīng)典物理的預(yù)言極不相容的實驗事實相繼出現(xiàn)，人們發(fā)現(xiàn)大廈的基礎(chǔ)動搖了.

在這些新實驗事實的基礎(chǔ)上，20世紀初，愛因斯坦獨自創(chuàng)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(chuàng)立了量子論和量子力學(xué)，奠定了近代物理學(xué)的理論基礎(chǔ).本世紀隨著科學(xué)的發(fā)展，從物理學(xué)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(tài)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(xué)和其它學(xué)科的雜交中生長出來的，諸如天體物理、地球物理、化學(xué)物理、生物物理等眾多交又學(xué)科.什么是物理學(xué)?試用一句話來概括，可以說:物理學(xué)是探討物質(zhì)結(jié)構(gòu)和運動基本規(guī)律的學(xué)科.盡管這個相當(dāng)廣泛的定義仍難以刻畫出當(dāng)代物理學(xué)極其豐富的內(nèi)涵，不過有一點是肯定的，即一與其它科學(xué)相比，物理學(xué)更著重于物質(zhì)世界普遍而基本的規(guī)律的追求.物理學(xué)和天文學(xué)由來已久的血緣關(guān)系，是有目共睹的.當(dāng)今物理學(xué)的研究領(lǐng)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(zhì)更深層次的結(jié)構(gòu)，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(xué)科.物理學(xué)和化學(xué)從來就是并肩前進的.

如果說物理化學(xué)還是它們在較為唯象的層次上的結(jié)合，則量子化學(xué)已深人到化學(xué)現(xiàn)象的微觀機理.物理學(xué)和生物學(xué)的關(guān)系怎么樣?對于如何解釋生命現(xiàn)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(xiàn)象是由某種“活力”主宰著，水遠不能在物理和化學(xué)的基礎(chǔ)上得到解釋;另一是“還原論認為一切生命現(xiàn)象都可歸結(jié)(或者說，還原)為物理和化學(xué)過程.1824年沃勒成功地在實驗室內(nèi)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(xué)和化學(xué)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(xué)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(xué)“還原”為物理學(xué)和化學(xué)，是沒有意義的.可是物理學(xué)研究的是物質(zhì)世界普遍而基本的規(guī)律，這些規(guī)律對有機界和無機界同樣適用.物理學(xué)構(gòu)成所有自然科學(xué)的理論基礎(chǔ)，其中包括生物學(xué)在內(nèi).物理學(xué)和生物學(xué)相互滲透，前途是不可估量的.近四、五十年在兩學(xué)科的交叉點上產(chǎn)生的一系列重大成就，如D、、雙螺旋結(jié)構(gòu)的確定、耗散結(jié)構(gòu)理論的建立等，充分證明了這一點.現(xiàn)在人們常說，21世紀是生命科學(xué)的世紀，這話有一定道理.不過，生命科學(xué)的長足發(fā)展，必定是在與物理學(xué)科更加密切的結(jié)合中達到的.

2物理學(xué)與技術(shù)

社會上習(xí)慣于把科學(xué)和技術(shù)聯(lián)在一起，統(tǒng)稱“科技”，實際上二者既有密切聯(lián)系，又有重要區(qū)別.科學(xué)解決理論問題，技術(shù)解決實際問題.科學(xué)要解決的問題，是發(fā)現(xiàn)自然界中確鑿的事實和現(xiàn)象之間的關(guān)系，并建立理論把這些事實和關(guān)系聯(lián)系起來;技術(shù)的任務(wù)則是把科學(xué)的成果應(yīng)用到實際問題中去.科學(xué)主要是和未知的領(lǐng)域打交道，其進展，尤其是重大的突破，是難以預(yù)料的;技術(shù)是在相對成熟的領(lǐng)域內(nèi)工作，可以作比較準(zhǔn)確的規(guī)劃.歷史上，物理學(xué)和技術(shù)的關(guān)系有兩種模式.回顧以解決動力機械為主導(dǎo)的第一次工業(yè)革命，熱機的發(fā)明和使用提供了第一種模式.17世紀末葉發(fā)明了巴本鍋和蒸汽泵;18世紀末技術(shù)工人瓦特給蒸汽機增添了冷凝器、發(fā)明了活塞閥、飛輪、離心節(jié)速器等，完善了蒸汽機，使之真正成為動力.其后，蒸汽機被應(yīng)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(jù).

到20世紀蒸汽機效率達到15%，內(nèi)燃機效率達到40%，燃氣渦輪機效率達到50%.19世紀中葉科學(xué)家邁耶、亥姆霍茲、焦耳確立了能量守恒定律，物理學(xué)家開爾文、克勞修斯建立了熱力學(xué)第一、第二定律.這種模式是技術(shù)向物理提出了問題，促使物理發(fā)展了理論，反過來提高了技術(shù)，即技術(shù)~物理~技術(shù).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(jīng)過伏打、奧斯特、安培等人的努力，直到1831年法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)定律，基本上是物理上的探索，沒有應(yīng)用的研究.此后半個多世紀，各種交、直流發(fā)電機、電動機和電報機的研究應(yīng)運而生，蓬勃地發(fā)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(dǎo)致了馬可尼和波波夫無線電的發(fā)明.當(dāng)然，電氣化反過來大大促進了物理學(xué)的發(fā)展.這種模式是物理~技術(shù)~物理.本世紀以來，在物理和技術(shù)的關(guān)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(shù)領(lǐng)域(如電子學(xué)、原子能、激光和信息技術(shù))的創(chuàng)立，事前都在物理學(xué)中經(jīng)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(fā)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(fā)射理論，才可能有1960年第一臺激光器的誕生.當(dāng)今對科學(xué)、技術(shù)，乃至社會生活各個方面都產(chǎn)生了巨大沖擊的高技術(shù)，莫過于電子計算機，由之而引發(fā)的信息革命被譽為第二次工業(yè)革命.整個信息技術(shù)的發(fā)生、發(fā)展，其硬件部分都是以物理學(xué)的成果為基礎(chǔ)的.大學(xué)都知道，1947年貝爾實驗室的巴丁、布拉頓和肖克萊發(fā)明了晶體管，標(biāo)志著信息時代的開始，1962年發(fā)明了集成電路.70年代后期出現(xiàn)了大規(guī)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(xué)中為孕育它的誕生作了大量的理淪和實驗_L的準(zhǔn)備:1925一1926年建立了量子力學(xué);1926年建立了費米一狄拉克統(tǒng)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(fā)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(shù)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?qū)W派編制了費米面一覽表.總之，當(dāng)前的第二次工業(yè)革命主要是按物理一，技術(shù)，物理的模式進行的.

3物理學(xué)的方法和科學(xué)態(tài)度

現(xiàn)代的物理學(xué)是一門理論和實驗高度結(jié)合的精確科學(xué).物理學(xué)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?qū)嶒炇聦嵵刑釤挸鰜淼?，也可能是從已有原理中推演出來?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(xiàn)象作定性的解釋;根據(jù)現(xiàn)有理論進行邏輯推理和數(shù)學(xué)演算，以便對現(xiàn)象作出定量的解釋;當(dāng)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(yù)言作為一個科一學(xué)的論斷，新的理論必須提出能夠為實驗所證偽的預(yù)言.這是真、偽科學(xué)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(xiàn)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(xué)的論斷.4)實驗檢驗物理學(xué)是實驗的科學(xué)，一切理論最終都要以觀測或?qū)嶒灥氖聦崬闇?zhǔn)則.

理論不是唯一的，一布、理論包含的假設(shè)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(dāng)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(jīng)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(huán)往復(fù)，構(gòu)成物理學(xué)發(fā)展模式化的進程.但是物理學(xué)中的許多重大突破和發(fā)現(xiàn)，并不都是按照這個模式進行的，預(yù)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(dǎo)致了不少的發(fā)現(xiàn).頓悟是經(jīng)驗和思考的升華，而機遇偏愛有心人，平時思想上有準(zhǔn)備，就比較容易抓住稍縱即逝的機遇.所以科學(xué)上重大的發(fā)現(xiàn)不會是純粹的僥幸.科學(xué)實驗的結(jié)果，遠非盡如人愿.不管你喜歡不喜歡，實事求是的作風(fēng)、老老實實的科學(xué)態(tài)度是絕對必要的.在科學(xué)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(fā)現(xiàn)，最聰明的辦法是勇于承認.1922年年輕的蘇聯(lián)數(shù)學(xué)家弗里德曼發(fā)表了動態(tài)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(jù)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(xué)家這種坦蕩的襟懷，是所有人的楷模.基礎(chǔ)科學(xué)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(jù)公開發(fā)表的文獻，人人可以自己判斷，獨立思考.所以，在科學(xué)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(quán)威的屈從.“實踐是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”這一信條，在自然科學(xué)的領(lǐng)域里貫徹得最堅決.實踐不是個別的實驗結(jié)果，因為那會有假象，重大的實驗事實必須經(jīng)多人重復(fù)印證才被確認.自然科學(xué)的主要任務(wù)是探索未知的領(lǐng)域，很多事情是難以預(yù)料的.實驗的結(jié)果驗證了理論，固然可喜;與理論不符合可能預(yù)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(xiàn)象而設(shè)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(fā)現(xiàn)都不是當(dāng)初建造那個加速器的理由.高能物理學(xué)界把這看作正?，F(xiàn)象.1984年在實驗室中發(fā)現(xiàn)了弱電統(tǒng)一理論所預(yù)言的中間玻色子后，曾一度較少發(fā)現(xiàn)出乎理論預(yù)料的實驗結(jié)果.人們反而說:現(xiàn)在最令人驚訝的，是沒有出現(xiàn)令人驚訝的事.這便是物理學(xué)界極富進取精神的得失觀.因為在自然科學(xué)中物理學(xué)最直接觸及自然界的基本規(guī)律，物理學(xué)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(xué)家不能僅僅埋首于公式的推演，應(yīng)該詢問其物理實質(zhì)，從中構(gòu)想出鮮明的物理圖象來;實驗物理學(xué)家不應(yīng)滿足于現(xiàn)象和數(shù)據(jù)的記錄，或某種先進的指標(biāo)，而要追究其中的物理機理.因為在自然科學(xué)中物理學(xué)研究的是自然界最普遍的規(guī)律，物理學(xué)家不應(yīng)總把自己的目光和興趣局限于狹窄的本門學(xué)科，而要放眼于更廣闊的天地.人們公認，當(dāng)今最有生命力的是不同學(xué)科間雜交的領(lǐng)域，有志的年輕物理學(xué)工作者在那里是大有作為的.

4怎樣教導(dǎo)學(xué)生學(xué)好物理學(xué)?

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一、經(jīng)典思維方式的形成

近代科學(xué)開始于16世紀，當(dāng)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(fā)起挑戰(zhàn)，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(fā)展和完善。在1687年出版的在科學(xué)史中具有里程碑意義的《自然哲學(xué)之?dāng)?shù)學(xué)原理》這部著作中，牛頓以數(shù)學(xué)公式為依據(jù)，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(shù)學(xué)化的、量化的形式把自然規(guī)律表現(xiàn)出來。

這個“世界體系”的思想核心，是客觀、精確、機械的數(shù)學(xué)模式，它在伽利略、笛卡爾等人那里，已經(jīng)得到了相當(dāng)明確的論述。笛卡爾甚至把全部自然知識等同于數(shù)學(xué)知識。這種倚仗客觀的、數(shù)學(xué)的方式去了解自然現(xiàn)象的方法，在許多科學(xué)領(lǐng)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(jīng)典物理學(xué)似乎已經(jīng)發(fā)展到了相當(dāng)完善的階段，所有的物理學(xué)現(xiàn)象都可以通過牛頓力學(xué)和麥克斯韋電磁波理論加以描述?？茖W(xué)家們甚至認為，絕大多數(shù)自然界的基本規(guī)律都已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)，并且?guī)缀跛械淖匀滑F(xiàn)象都遵循這些規(guī)律。

由于經(jīng)典物理學(xué)獲得的巨大成功，它逐漸泛化為一種統(tǒng)治西方思想的哲學(xué)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(xué)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(lián)系，運動不存在任何不確定性，運動與意識無關(guān)。

當(dāng)牛頓建立了物質(zhì)世界的基本法則后，哲學(xué)家和社會學(xué)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(dǎo)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(guī)律的精密儀器?？梢哉f，在后來的幾個世紀中，不僅自然科學(xué)，而且?guī)缀跛行屡d的社會科學(xué)――經(jīng)濟學(xué)、心理學(xué)、社會學(xué)、人類學(xué)等，也都以經(jīng)典物理學(xué)為樣本。

作為一種世界觀，牛頓――笛卡爾模式的特點是：強調(diào)數(shù)量化的精確，不接受矛盾或其他不確定的知識；強調(diào)絕對不變的恒定；強調(diào)獨立和分離；強調(diào)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(diào)在人與物質(zhì)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(chǎn)生及特點

最后終結(jié)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(xué)家共同提出、創(chuàng)建的量子理論。1900年，德國物理學(xué)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(dāng)時物理學(xué)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(shè)，即設(shè)定黑體輻射的能量不能取連續(xù)的值，而必須是一份―份的，每一份都是某個基本能量的整數(shù)倍。對于經(jīng)典科學(xué)而言，這是―個像幽靈一樣的奇異假設(shè)。正是它，引導(dǎo)出了一系列物理學(xué)的突破，其中包括愛因斯坦據(jù)獲得諾貝爾獎的光量子學(xué)說、光電效應(yīng)學(xué)說等。

在此基礎(chǔ)上，從20世紀前20年代開始，物理學(xué)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(xué)巨匠，通過對“波粒二象性”，“測不準(zhǔn)原理”、“幾率波”，“電子自旋”、“非局部作用”，以及關(guān)于“能量場”、“全息場”等方面的研究，使與牛頓經(jīng)典物理學(xué)相對立的量子物理學(xué)，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(xué)體系。

量子物理學(xué)打破了牛頓經(jīng)典物理學(xué)唯我獨尊的地位。由于量子物理學(xué)所涵蓋的研究對象和內(nèi)容，遠遠超出了物理學(xué)這門學(xué)科的范圍，它實際上已經(jīng)成為一種帶有世界觀性質(zhì)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(jié)構(gòu)上是相互聯(lián)結(jié)的，應(yīng)該從整體著眼看待世界，整體產(chǎn)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(fù)數(shù)”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(fā)展存在跳躍性、不連續(xù)性和不確定性；認為事物之間的因果聯(lián)系像“蝴蝶效應(yīng)”所顯示的那樣，是異常復(fù)雜的；認為事物發(fā)展的前景是不可精確預(yù)測的；認為微觀物理現(xiàn)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(dāng)今社會的啟發(fā)

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(fā)。在工業(yè)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(zhì)對象。在這個文明時期，人類運用勞動對象（土地、植物、礦產(chǎn)、鋼鐵、機器等）自身的規(guī)律來開發(fā)和改造大自然，取得了足以自豪的成就。相對來說，經(jīng)典物理學(xué)比較適應(yīng)這個時期的實踐目標(biāo)。

而在信息文明時代，我們面對新的研究對象――信息技術(shù)與人的思維，是不同于傳統(tǒng)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(zhì)性極弱，運動速度極快。由于物質(zhì)性極弱，其最大的特征就是波動、跳躍、快速變化、不可預(yù)測。在這個時候，量子思維方式就必然發(fā)揮更大的作用。其實，量子物理學(xué)的一系列結(jié)果，恰恰是人類近一百年文明的前提。如果沒有量子物理學(xué)，我們根本談不上擁有計算機，因為計算機芯片的產(chǎn)生就是由量子物理學(xué)決定的。我們可以說，量子物理學(xué)正是信息文明的科學(xué)基礎(chǔ)，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(fā)生一次根本性的變化，要從牛頓――笛卡爾的思維方式轉(zhuǎn)為量子思維方式，才能從根本上適應(yīng)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(yīng)于自然界的規(guī)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(jié)果。人在起主導(dǎo)作用、在一定的意義上起決定作用。

篇10

關(guān)鍵詞： 心思哲學(xué)科學(xué)

一、“哲學(xué)底科學(xué)之誤”

1．科學(xué)的興盛與哲學(xué)的萎靡

用“底”這個助詞來表示所屬，已是一些哲學(xué)家的所愛?！罢軐W(xué)底科學(xué)”，即哲學(xué)是依附于科學(xué)而誕生、發(fā)展的。這種觀點對于我們學(xué)習(xí)哲學(xué)的人來說，真乃大謬。他們真不知哲學(xué)。那么，何為哲學(xué)？哲學(xué)與科學(xué)又有何關(guān)系？此間，又回到何為哲學(xué)該問題上來。牟宗三認為：“科學(xué)是為人之學(xué)，哲學(xué)是為己之學(xué)。己以外即為物，我以外之人也是物。科學(xué)在忘己而取物?！贝颂?，他雖沒有很具體、明確的給哲學(xué)下定義。然而，卻以比較的方式，將哲學(xué)與科學(xué)做了細致、明白的劃分。這種區(qū)分就表現(xiàn)在“內(nèi)外的劃分與物我的合離”。然而，從另一角度來看，科學(xué)多是與思（意識）有關(guān)，哲學(xué)則和“心”同在。依科學(xué)而言，對象是思維運行的前提條件，對象不現(xiàn)，思維便無法運行，目的就不可能達到，科學(xué)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(xiàn)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(yù)言”哲學(xué)將會消失。然而，就事實來看，哲學(xué)并不因科學(xué)的繁華、壓制而退出歷史舞臺。

2．現(xiàn)當(dāng)代的“玄學(xué)”

此處所言之“玄學(xué)”并非魏晉時期的玄學(xué)，而特指科學(xué)之后之對象之學(xué)。言科學(xué)之后，是指在科學(xué)理論的指導(dǎo)下，推論出在目前已發(fā)現(xiàn)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(xué)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(nèi)而不外現(xiàn)?！北热纾涸谖锢韺W(xué)中，已能通過數(shù)學(xué)方法推出“超旋”的表達公式。然而，就目前物理學(xué)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(gòu)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(xué)驗證的“存在”――“科學(xué)之后之對象”便成為所謂的“玄學(xué)”或“哲學(xué)”領(lǐng)域的分子。依此言說，那么，此處所謂之“哲學(xué)”實質(zhì)與科學(xué)無異。這就好比是“已開花但尚未結(jié)果之大樹一般”；“開花之樹”為科學(xué)，“未結(jié)果”則為“哲學(xué)”。因此，牟宗三說：“但以為整個哲學(xué)即在依附，則不是好事。因為依附科學(xué)，從科學(xué)的根據(jù)上抽繹出道理，這無異于錦上添花，仍是錦耳，于錦之本質(zhì)并無所增益。同樣，于科學(xué)根據(jù)上抽繹道理，亦仍是科學(xué)耳，于科學(xué)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(xué)劃歸為形而下，而把哲學(xué)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(jié)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(jù)，保障（向內(nèi)）；下可探究為對其他存在所發(fā)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(jù)、背景。每一事物之本身功用又反作用于整個宇宙。”正所謂：萬物一體，彼此聯(lián)系，互為因果。猶如亞馬遜“蝴蝶效應(yīng)”――亞馬遜蝴蝶扇動翅膀，美國西海岸將產(chǎn)生颶風(fēng)。若依此說法，那么將會陷入一個不可調(diào)和之境。先設(shè)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(jù)。那么，按照數(shù)學(xué)原理將“你”與“我”做一個交集，得出的結(jié)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(xué)的產(chǎn)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。”

科學(xué)的任務(wù)是認識對象的構(gòu)造以及其變化發(fā)展之規(guī)律。使人們明白，什么是什么。這主要強調(diào)的是自然科學(xué)的作用。而對于社會科學(xué)而言，則往往表現(xiàn)在日常的社會生活之中。如：被就業(yè)、被買房等等。然而，無論是自然科學(xué)還是社會科學(xué)，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(dāng)今人類的現(xiàn)狀，它占據(jù)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(dāng)今學(xué)科的任務(wù)，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(diào)節(jié)、平衡已失衡的客體世界與主體境界的結(jié)合，使其回到和諧的狀態(tài)之中。以至人類與自然界能更好的、有序的、健康的發(fā)展。然而，受科學(xué)學(xué)科本身性質(zhì)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(xué)也只能是做向外的認識，而無法行“自我”的內(nèi)顯。所以，只能由專注于向內(nèi)的哲學(xué)來予以分解，參悟其中之根本，彰顯主體的自我，最終讓科學(xué)與哲學(xué)達到高度的統(tǒng)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