物理学地位和物理教师要求论文

摘要：物理学史作为物理学上非常重要的一个环节，在物理课程教育当中具有重要的地位。然而，由于当今应试教育制度的发展，物理学史在物理学教育当中始终是一个薄弱环节。如何引导并运用好物理学史便成为当今物理教育教学研究的一个重中之重。今天小编为大家推荐《物理学地位和物理教师要求论文(精选3篇)》，供大家参考借鉴，希望可以帮助到有需要的朋友。

物理学地位和物理教师要求论文 篇1：

物理学史的内涵及其在物理学科教学中的功能

摘 要：本文由“钱学森之问”引发问题，引用钱三强对物理学史地位的界定，剖析了物理学史的内涵，再结合物理学科核心素养的四个方面，论述物理学史在物理学科教学中的功能，试图为破解“钱学森之问”的答案寻找思路。

关键词：物理学史；内涵；功能

作者简介：沈祖荣，江苏省木渎高级中学高级教师，江苏省333工程培养对象，苏州市名教师，苏州市学科带头人。（江苏 苏州 215101）

基金项目：本文系江苏省教育科学“十二五”规划2015年度立项课题“物理文化课堂构建策略的实践研究”（课題批号：D/2015/02/121）的研究成果。

一、问题的提出

2005年，时任我国总理的温家宝看望著名科学家钱学森，钱学森对温总理说：“这么多年培养的学生，还没有哪一个的学术成就，能够跟民国时期培养的大师相比。”钱老还在多种场合提过这样的问题：“为什么我们的学校总是培养不出杰出的人才？”这就是著名的“钱学森之问”。

十多年来，我国国家层面为破解“钱学森之问”而进行了课程改革、高考制度的改革等一系列的措施；各级各类学者也纷纷建言献策，求破解“钱学森之问”。

所谓“钱学森之问”中的杰出人才是指对科技发展有杰出贡献或巨大影响力的科学家。物理学科是科学的重要基础学科，是科技发展的源动力。由于受目前的升学压力以及应试教育的影响，当前基础教育中的物理教育、教学中普遍存在重结果、轻过程，重逻辑推理、轻人文熏陶，重理论分析、轻动手实验，缺少学生责任担当的教育等问题；而研究物理学史内涵及功能，运用物理学史揭示科学的本质，对科学态度、科学观念、科学思维等的培养，有助于培养未来杰出的物理学家。

二、物理学史的内涵

著名科学家钱三强为郭奕玲、沈慧君等主编的《物理学史》一书所作的序中曾提出：物理学发展史是一块蕴藏着巨大精神财富的宝地，这块宝地很值得我们去开垦，这些精神财富很值得我们去发掘。如果我们都能重视这块宝地，把宝贵的精神财富发掘出来，从中吸取营养，获得教益，我相信对我国的教育事业和人才培养都会是大有益处的。

正如钱三强所说，物理学史是蕴藏着极大精神财富的宝地，这块宝地蕴含着的就是物理学史的内涵，挖掘这块宝地就需要剖析物理学史的内涵。

1. 物理学史诠释物理学的发展历程。物理学史是物理学在历史进程中的发生、发展过程。学习了物理学史就能了解物理学的发展历程，更能辩证看待物理学的发展。

物理学科从最初的“经验物理”阶段：即凭日常生活中的现象总结出的经验，如亚里士多德提出的力是维持物体运动状态的原因，重的物体下落得快、轻的物体下落得慢等；再诸如地方天圆、地心说等。到经典物理学阶段：这阶段已有较为完整的理论体系，如牛顿运动定律为基础的经典力学，其研究对象主要是宏观、低速的物体；再诸如经典的能量、动量规律，经典的几何光学和物理光学等。再到现代物理学：高速系统要用相对论的理论研究、微观系统要用量子力学理论来研究等。

从物理学的发展历程看，虽然最初的“经验物理”中很多结论是错误的，现在看来就算是经典物理中也有不少规律或结论是片面的，但其具有时代性，符合当时的人们科学技术的认知水平需求，不能全盘否定其对当时的社会进步做出的贡献。理解物理学的发展史有助于培养学生正确的观念及观念更新的意识。

2. 物理学史诠释物理文化的本质。解世雄在其《物理文化论》一书中明确指出，物理文化是世界历代物理学家在创建物理学理论过程中，发现、创造和形成的物理思想、物理方法、物理概念、物理定律、物理语言符号、价值标准、科学精神、物理仪器设备以及约定俗成的工作方法的总和。

笔者也曾通过物理学史的研究，发现并在《试论物理文化中的“真、善、美”》一文中提出物理文化的本质观点，即所谓“真”体现在：研究的对象是客观存在真实的物质、解释现象用的是已经检验的规律或原理、渗透的基本理念是讲究证据、培养实验技能的途径是真做实验、领悟到的为人标准是实事求是、培育学生具有正确的物理观念等；所谓“善”体现在：“完善知识系统、形成正确物理观念”“提高智能水平、善于解决实际问题”“物理研究具有向善性、杜绝恶性成果产出”“物理助推科技发展、科技促进社会进步”“物理学家不计名利、拥有和善之心”等等；所谓“美”体现在：抽象之美、简约之美、和谐之美、对称之美、语言之美等等。

通过对物理学史的研究、物理学发展的案例分析，可以明确给我们启示：物理文化中的“真、善、美”。学生学习物理学史还可以内化为学生的物理学科素养中的“真、善、美”。

3. 物理学史诠释物理学与其他科学的关系。研究物理学史，从物理学的发展可知：物理学是自然科学的基础学科，最初的自然科学实际就是物理学。物理学研究的时间跨度和空间跨度大约都在1044数量级范围，尺度大到天体、宇宙研究范围内的现在称为天体物理学，尺度数量级小于10-10m研究范围内的现在称为原子和原子核物理学等。所谓化学是在数量级为10-10m研究范围内物理学科的分支学科，生物学实际也是大物理范围的一个分支学科。在很久以前，化学、生物学等自然科学都属于大物理学范畴。从发展趋势看，尺度在数量级为10-9m即纳米级研究范围内表现出来的性质、规律和特性称为纳米技术领域；从尺度在不同数量级的颗粒表现出不同性质可以推断物理学的发展预期热门领域。

4. 物理学史诠释科学的本质。诠释科学的本质有助于培养学生的科学素养，物理学是科学的基础学科，科学发展的源动力，研究物理学史能很好地诠释科学的本质。

美国科学促进会（AAAS）将科学本质分为世界观、科学探究、科学事业等三个方面。结合物理学史与物理学科的本质，笔者认为科学本质主要包括以下三个方面：第一，必须以证据为基础的思考方式，即从猜想、假说到推理、验证，再到得出结论的过程，必须以证据为依据。第二，科学问题的解决需要进行科学探究，即需要科学的方法，即使有了科学的方法也未必能解决所有的问题。第三，科学知识需要辩证接受，科学知识是暂时的、动态的、具有时代性。科学知识的发展是理论提出→实验验证（或接受或否定）→新的理论→新的实验的过程。

三、物理学史在物理学科教学中的功能

2017年版的普通高中物理课程标准中明确指出：物理学科核心素养主要包括“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”等四个方面。以史为鉴，学习物理学史、研究物理学的发展历史规律，理解物理学史的内涵，发掘物理学史的育人功能，运用物理学史来培育学生的物理学科核心素养。

1. 运用物理学史提高物理教学效率。物理教学分为以物理知识、科学方法、实验技能的传授为载体的显性教学，以培养学生科学思维、科学探究、逻辑推理能力的隐性教学。最终形成正确的观念和具有认识世界的科学态度与责任，培养学生解决实际问题的能力。

在培养学生解决实际问题的能力的过程中，遇到的物理知识、科学方法、科学思维和逻辑推理能力等都是很生硬、抽象的。若在物理教学中渗透物理学史，讲述物理知识的形成、发展及展望的历史过程等；讲述科学方法的使用条件、要求以及历史上曾解决了哪些问题、哪些典型应用等；讲述什么是科学探究、科学探究的主要环节、科学探究典型故事等；讲述科学思维和逻辑推理，体现正确观点和科学态度与责任的典型历史故事等；把生硬、抽象、学生难以理解的物理活化为形象、有趣、感人以及实用的物理。加深学生学习物理知识的印记、激发学生学习物理的兴趣、拓展学生学习物理的思路、形成学生学习物理的责任感，从而触发学生学习物理的激情，使学生带着兴趣學习物理。这样可大大提高物理教学效率。

2. 运用物理学史为学生科学思维的培养寻找证据。科学思维又称科学思维方法，是从物理视角对客观事物的本质属性、内在规律及相互关系的认识方式；是基于经验事实建构物理模型的抽象概括过程；是分析综合、推理论证等方法在科学领域的具体运用；是基于事实证据和科学推理对不同观点和结论提出质疑和批判，进行检验和修正，进而提出创造性见解的能力与品格。科学思维包括：模型建构、科学推理、科学论证、质疑创新等要素。

科学思维是物理学科核心素养的重要方面，学生通过物理学习逐步养成科学思维的方法与习惯，也是物理学习的重要育人功能。科学思维有严密的程序和逻辑要求，思想活跃的学生刚开始不一定能接受老师对其科学思维方法与习惯培养而严格的要求。为预防这一可能现象的出现，为了具有说服力、并让学生从内心接受，在科学思维培养方面不能简单说教，教师可以通过物理学史，以讲故事的形式讲述历史上的科学家是怎么高效解决物理问题的，怎样科学思维的，科学思维要做到怎样的要求，程序、方法又如何等等。运用物理学史可以为学生科学思维培养寻找证据，为物理教学中渗透科学思维培养铺好路、搭好台，有序推进对学生科学思维的培养。

3. 运用物理学史培育学生科学态度与责任。中学课程设置物理学科，物理学科教学绝非仅仅是传授物理知识，更重要的是培养对国家有用的人才。2017年版的普通高中物理课程标准中明确指出：“科学态度与责任”是指认识科学本质，认识科学技术社会环境关系的基础上，逐渐形成的探索自然的内在动力，严谨认真、实事求是和持之以恒的科学态度，以及遵守道德规范，保护环境并推动可持续发展的责任感。“科学态度与责任”主要包括科学本质、科学态度和社会责任等要素。

本文前面论述了研究物理学史，物理学史可以诠释科学本质。给学生合适的物理学史素材，让他们了解前辈科学家对待科学的态度以及做出的卓越成就，以及历史对前辈科学家做出卓越成就的评价等。前辈科学家的事例会潜移默化、深深地影响学生；他们会以前辈科学家为榜样，形成正确的价值观，树立科学态度，主动接受承担社会责任的理想愿望；激励学生为国家的富强、民主、文明，为国家科学技术的发展努力学习。

正像钱三强先生所说，物理学史是一块深藏宝贵财富的宝地。在物理教学中要适时开挖这块宝地，并且将物理学史富含的内涵上升到物理文化，物理文化能潜移默化熏陶学生，影响学生的思想。引入物理学史，将物理学史渗透到物理教学之中，是培育学生物理学科核心素养重要保证；也可使学生以史为鉴，学物理不能为了学习而学习，而应从科学本质上认真学习物理、物理学习过程要理论和实践两条腿协同走路，树立正确的辩证统一的观念，带着兴趣、肩负责任地学习。这样的物理学习是“真学习”，这样的教育是“真教育”，这样一定能培养出对社会有卓越贡献的大科学家。

参考文献：

[1] 郭奕玲，沈慧君.物理学史[M].北京：清华大学出版社，1993.

[2] 解世雄.物理文化论[M].重庆：西南师范大学出版社，1996.

[3] 沈祖荣.试论物理文化中的“真、善、美”[J].物理教学探讨，2018，（3）.

[4] 教育部.普通高中物理课程标准（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2018，（1）.

责任编辑 张 婕

作者：沈祖荣

物理学地位和物理教师要求论文 篇2：

物理学史在中学教育方法当中的应用

摘要：物理学史作为物理学上非常重要的一个环节，在物理课程教育当中具有重要的地位。然而，由于当今应试教育制度的发展，物理学史在物理学教育当中始终是一个薄弱环节。如何引导并运用好物理学史便成为当今物理教育教学研究的一个重中之重。本文将首先通过对当今物理教材当中的物理学内容进行反思，总结出当今教材的不足，随后再根据所得经验分别从课内与课外两个不同的环节对物理学史引入方法进行分析，得出最优化的结论。

关键詞：物理学史；物理学；物理教育

一、概念的界定

物理学史：本研究中的物理学史，主要指的是物理学产生和发展的历史，主要涉及物理学发展过程中的事件、人物（科学家），也包括物理学概念或理论形成过程的一般陈述。具体地说，它研究物理学概念、物理学理论和物理学思想的产生、演化过程及其发展规律，考察物理学家的生平、成就、思维方式及研究方法上的特点，探究物理学家科研上的成败原因，研究历史上物理学发展中不同观点和理论之间的纷争与融合，考察物理学发展的内部逻辑、外部动力和相互关系，研究历史上物理学与社会发展之间的关系等。

二、关于中学教材中物理学史内容的反思

物理学史教育的意义不在于简单地介绍历史知识，而在于培养学生的科学素养和人文素养。物理学史进入教科书面临的首要问题是内容的选择，并非所有与课程内容相关的物理学史都有必要进入教科书。教科书的容量终归有限，而科学史的内容纷繁复杂，如何在物理教科书有限的空间内挖掘出科学史丰富的内涵呢？既要针对教材中的不同内容选取与其相关的物理学史内容，又要考虑能够为学生所接受和具有促进学生深入理解物理学的作用。为此，我们翻阅了不同版本的中学物理教材，均存在对物理学史的选取或表述不当的地方，以下几点是我们现在中学物理教材中存在的关于物理学史的表述引入不足之处：

1.片面呈现物理学史。现有高中教材对亚里士多德不全面的阐述，导致学生对亚里士多德形成了片面的认识。例如，必修1中的牛顿第一定律，粤教版教材中写道：两千多年前，古希腊学者亚里士多德从日常经验出发，得出一个结论：力是维持物理运动的原因。学生实际上都有疑问：对于空中飞行的物体，似乎很容易与这一结论矛盾，难道亚里士多德就没有考虑过这么简单的情形？查看亚里士多德相关书籍发现，他对抛射体的解释是：在抛射体的后面形成了虚空区域，由于自然界惧怕虚空，于是就有空气立即填补了这一虚空区域，因而形成了推力。可以看到，亚里士多德的推理仍然是严谨的，在当时来看，这是一种严谨的自圆其说的理论，也是基本符合客观事实的，并非学生想象的那样的愚蠢。

2.只凸显研究的艰辛，不提研究的快乐。如，粤教版教材中写道：1820年4月，丹麦物理学家奥斯特发现一枚放在通电细长铂丝导线附近的小磁针发生了偏转，这正是他多年企盼证实的电流能产生磁场的效应！1822年，法拉第在日记中写下了“由电产生磁，由磁产生电”的大胆设想，并由此开始了长达十年的艰苦探索。教材中一再强调研究的艰辛漫长，避而不谈研究中的乐趣，导致学生对物理学的研究产生恐惧感，望而却步，认为物理学的研究都是要经过漫长艰辛的过程，不利于培养学生探索物理学的兴趣。

3.只呈现历史上我国的光辉成就，避而不谈需要反思的方面。例如，粤教版在圆周运动中介绍了我国祖先的牛力齿轮翻车、纺车；在万有引力定律实践拓展中指出，我国古代在天文学方面曾取得光辉的成就，查阅资料，其实不然，有夸大事实之嫌。而在能源的利用与开发一节讲到：2003年8月14日下午至15日晚发生在美国东部的大停电时间，通信、交通一片混乱，工厂停产，许多人有家不能归，还造成了六十多亿美元的经济损失。然而当我们查阅新闻资料时，实际情况却不是这样，美国也没有这么悲惨。教材中提到我国时一味地写好，而写到国外时，就强调国外如何的糟糕、悲惨，向不好的方面叙述，导致学生形成片面认识，成为井底之蛙，不能正确认识世界，片面地认为我国很优秀了。

4.只注重学科内的物理学史，没有展现出个人、社会与物理发展的相互影响。教材中多数物理学史只是就物理说物理，并没有提及研究的社会背景，以及社会与个人之见的相互关系。例如，选修3-3热力学第二定律，只是提到克劳修斯和开尔文的表述，并没有提到当时的时代背景。19世纪以来，蒸汽机得到越来越广泛的应用，如何进一步提高蒸汽机的效率，成为人们非常关注的问题。1824年，法国年轻的工程师卡诺，总结了研究成果，阐明了热机工作的原理，找出热机不完善性的原因，并指出热机的效率仅仅取决于热源的温度差。克劳修斯在其基础上提出了热力学第二定律。实际上，近代自然科学历史的最初篇章，就是用坚持科学真理的自然科学家的生命和献血写成的。例如，布鲁诺完全抛弃了太阳是宇宙中心的观点，认为宇宙是无限的，更有力地冲击了宗教关于宇宙有限、人类中心、地球中心的观点，被阴谋骗回意大利，被宗教裁判逮捕下狱，并被活活烧死在罗马鲜花广场。

5.只注重呈现科学家个人，没有体现团体。翻阅教材发现，高中教材中出现的科学家基本上都是个人的努力成果，而实际上，当代科学研究往往以研究团队的形式，围绕某个主题开展系列研究，这种思想需要在高中就予以适当的渗透。而教材中却很少提及。例如，高中提及的麦克斯韦、发现电子的汤姆孙、卢瑟福、劳伦斯等，都是历任英国剑桥大学卡文迪许实验室的主任，在历任主任的带领下，一百多年的发展中，卡文迪什实验室共有25位获得了诺贝尔奖，成为了科学的摇篮。

6.只介绍静态的物理研究成果，不介绍物理发展的脉络。例如，关于电磁学的内容，涉及到电场、磁场、电路、电磁感应、交变电流等，各内容在历史上是怎样的一个先后顺序，教材并没有进行简单的介绍。实际上，利用物理学史的发展顺序，将内容重新理顺一次，既加深了对物理发展的认识，又加深了学生的印象。

7.科学本质重视不够。从当前文献资料与及一些调研资料中分析可知，目前中学物理对物理学史的科学重视不够，其中又包括科学知识本质、科学方法本质与科学事业本质三个层面。①科学知识本质不够重视，如教科书介绍和解释了公认的科学理论，并举例说明了这些理论的许多或全部运用，教学时又用示范性的观察和实验作证明，从而给学生这样一种暗示，书中所描述的各种规则定律和理论已经完美地表述了科学内容，学生毫不怀疑地接受这些科学真理，将来从事科学研究时感到没有必要证明所使用的每一个概念都合理，也不会积极开辟和确立新的研究领域。②科学方法本质不够重视，如当提到物理学研究时，学生认为只有采用控制变量法的研究才是真正的研究。当提到物理学研究时，学生认为只有采用真实实验的研究才是真正的研究。③科学事业本质不够重视，例如，马德堡半球实验，教材中并没有提及实验的实施者格里克的故事，也没有提及实验的背景。在17世纪那个时候，德国有一个热爱科学的市长，名叫奥托·冯·格里克.他是个博学多才的军人。他从小就喜欢听伽利略的故事；爱好读书，爱好科学；1646年他当选为马德堡市市长。但无论在军旅生涯中，还是在市府内，他都没停止科学探索。1654年，格里克听到托里拆利的事，又听说还有许多人不相信大气压；还听到有少数人在嘲笑托里拆利；再听说双方争论得很激烈，互不相让，针锋相对.他对此很抱不平。为此，他自掏腰包，竟花费了4千英镑，在公众面前演示了马德堡半球实验。

三、物理学是在课堂教学的应用

1.在中学教学中引入物理学史的必要性。在中学物理教学中适当渗透物理学史教育，对学生的学习可以起到事半功倍的作用。通过物理学史在课堂上的渗透，引导学生体验物理先驱们在探究物理规律时的思考过程，适当让学生自己思考和设计验证物理规律的实验，让学生更好地融入课堂学习当中，体验思考探究过程中的乐趣和真理探究过程的曲折性。适当地学习一些物理学史还可以加深对物理概念的理解，更好地掌握物理规律。另外，现在的物理教学受升学率和高考两大指挥棒的影响，中学物理教师的教学理念就落在提高学生的学科接受能力以及做题能力上，教学重点无可厚非地放在一些考纲上着重要求或是涉及的知识点上。因此，在中学教学中，教学方法主要是通过不断地在着重要求的知识点上做类似的题目来让学生明白解题的方法，这样的教学方法或许的确会对应试有很好的效果，但枯燥而单一地做题却不利于学生对物理学产生兴趣，但是如果能在平时讲题的过程中适当地涉及一些物理学史的内容，不仅能活跃课堂气氛，而且还能够激起学生对物理学的兴趣，甚至让部分学生走上物理研究的道路。而最重要的一点是，对于大部分学生来讲，学习物理学只是他们中学学习课程中的一门必不可少的必修课，到了社会之后可能除了能用一些基本物理规律解释一些简单的物理现象之外就不会有太大的直接用处了，那对于这部分学生来讲，中学物理学习的最大意义是让他们学习物理学中的思想，而物理学史中蕴含着丰富的物理学思想，对学生们足以产生深远的影响。如何在中学物理学教育中引入物理学史？为了不给学生增加太多负担，应主要采用课堂中穿插的方式，侧重于让学生了解物理学史的内在价值而不盲目地追求教学的广度，以教师为主导，以学生为主体，引导学生进行思考。

2.穿插科学家的故事。这种物理学史的运用方式比较灵活，不会占用太多的上课时间，可以视时间还有课堂气氛进行有效、灵活的安排。简单地介绍一些科学家的成长经历，研究中的比较有趣的故事，一些研究中提出的新的思想可以引起学生的兴趣，活跃课堂气氛。而适当地介绍近代物理学史的内容可以让学生了解一些他们还不知道的东西，引起他们的好奇心，引起他们对未知物理学的兴趣。

3.以比较完整的物理学史贯穿知识点的教学。这种引入物理学史的方式虽然比较能调动学生的思考与讨论，但由于其耗时较长，同时也要考虑学生的理解能力、知识储备不足等条件的限制，不能过多地开展，每个学期大概只能视情况开展一到两次左右的教学，所以也应当选取比较经典的部分如牛顿第一定律、自由落体等课程开展。

四、物理学史在课外的应用

除了在课内讲课时能涉入物理学史的内容，我们还能在课外针对物理学史进行有针对性的活动，以此与课堂上的物理学史教育形成相互补充，从而弥补课堂上对物理学史教育的不足或缺陷。在实践中，经过我们的讨论，总结出以下几种较为切实可行的物理学史课外教育实践方法。

1.充分利用和挖掘教科书内容在课堂上开展物理学史渗透教育。课本作为物理学史教育的主渠道，课本中具有较多的物理学史内容，但大部分都是蜻蜓点水，欲言又止，因而我们可以在原有的基础上对课本的物理学史进行更多的补充和延伸，以此来帮助学生了解物理学史的内容。

2.开发与开设物理学史校本课程。因如今大多数学校都有本校的特色校本课程，因而我们在实践中开发出物理学史校本教材，以选修课的形式开设物理学史选修课程。

3.编辑物理学史小册子。学校的物理學科组可以针对物理学史的内容定期进行资料的收集和整理，编制一本物理学史的特色小册子派发给学生，让学生对物理学史有较为系统的了解，同时作为补充，学校还可以针对小册子进行如读书笔记征文比赛之类的补充性比赛，以此激发学生对物理学史与物理学学习的兴趣。

作者简介：叶智彬（1992-），男，广东佛山人，本科在读，研究方向：中学物理教学。

作者：叶智彬，吉萍洪

物理学地位和物理教师要求论文 篇3：

物理学方法论的发展对物理教学的启示

摘要：物理学是包含物理学方法论的科学体系。物理学方法论在物理学的发展中作用巨大，每次物理学方法论的飞跃都会促进物理学进步。回顾物理学方法论发展的历史和现状，从中找出对物理教学有益的教育要素是很有现实意义的。

关键词：物理学；方法论；物理教学

物理学是包含物理学方法论的科学体系。从物理学发展的历史来看，物理学知识和物理学史以及物理学方法论是不可分割地紧密联系在一起的。物理学方法论的多元化发展，特别是近现代物理研究方法的逐步成熟极大地推动了人类探索物质世界的研究。可以看出物理学方法论的发展一方面成为促进物理学进步的有利手段，另一方面也反映了人类认识世界的过程中思维活动能力的不断超越。作为物理教师，如何站在物理学发展的角度审视物理教学，能否从物理学方法论的发展中抽取和挖掘出重要的教育要素以培养学生的物理兴趣、启发物理思维、领悟科学方法、提高科学素养都是值得去思考的。

1　物理学方法论的发展的基本主线

物理学是自然科学的基础学科，物理学方法论是物理学重要的组成部分。古代物理学方法论主要表现为思辨和经验的方法，缺乏科学性和可靠性。真正的物理学方法论的形成与发展出现在近现代。

1.1　伽利略的实验方法论

伽利略在近代动力学理论上的突出贡献，使他成为了近代物理学的主要代表人物。在伽利略对运动的研究中，他创造了近代科学发展方法的基本范式，即：对现象的观察——提出假设——运用数学和逻辑手段得出结论——通过物理的或思想的实验对推论进行检验——对假设进行修正和推广。

在物理学方法论上，伽利略实质上使用了将实验与理论假设结合起来的方法，从而为近代物理学的发展指明了方向，有力地促进了人类认识活动的发展。

1.2　牛顿和他的科学发现方法论

牛顿作为伟大的科学家和哲学家，在伽利略、笛卡儿等前人工作的基础上，结合自己的科学研究，创立了经典物理学，实现了物理学发展中的一次飞跃。他的科学方法论对以后自然科学的发展产生了极其深远的影响。

牛顿重视实验在科学研究中的作用，他把通过对自然进行实验得出的认识称为“实验哲学”。牛顿把他的实验哲学在发现问题的认识过程中划分为分析和综合两个方面：(1)分析的方法就是从观察和实验出发，用归纳法找出普遍结论和一般规律。(2)综合的方法就是根据已发现的一般规律，对特殊事件做出解释和预测，由此证实一般定律的真实性和可靠性。它表现为运用归纳出来的一般原理和定律去解释物体的运动，对物体的状态进行预见。

牛顿分析和综合的方法遵循了从特殊到一般，再从一般到特殊的人类认识世界的基本过程。他的研究方法的一大特点是敢于并且善于将错综复杂的自然现象简化，建立物理模型；另一特点是运用形象思维，构思一些神奇的理想实验，创造出新的物理图景来揭示天地物体运动的统一性。

1.3　爱因斯坦和他的概念方法论

爱因斯坦是现代物理学的主要创始人和奠基人。他一生在三个不同领域作出了开拓性的贡献，展示了巨大的创造才能。除建立相对论外，他还提出了光量子假说、开创了现代宇宙学的研究，并且致力于统一场论的研究。

杨振宁先生在总结爱因斯坦物理学方法论时，曾指出了爱因斯坦方法论的两个重要特点：一是关于物理概念的形成。近代物理学的公理不是从经验中概括出来的，必须通过自由想象创造出来。很显然在近代被物理学研究所排斥的非逻辑的方法正在融入现代物理学的研究；二是数学的作用。20世纪以来，物理学的发展越来越离不开数学，尤其是一些深奥抽象的数学在物理学的发展中起到了重要的作用。正是由于数学与物理学如此紧密的交织在一起，使得爱因斯坦发展了他的数学方法论，使数学成为他在研究物理学过程中最重要的工具。

信念、知觉、形象思维、自由想象及对科学美的追求是爱因斯坦物理学形成的重要因素。正基于此，当我们在赞叹爱因斯坦创立其博大精深的科学理论的同时，也不禁为他所开创新的物理学研究方法所折服。从爱因斯坦的物理学方法论中我们注意到现代物理学研究的领域在宏观和微观尺度上不断出现了新的研究方法，这既预示了现代物理学的发展将面临越来越多的困难，也暗示着在物理学新的发展时期必然要求新的研究方法的诞生。

1.4　物理学方法论的现状和展望

当前，物理学的研究方法同现代科学技术一样处在一个重大的变革时代。物理学已不仅仅将机械运动、电磁运动和简单原子分子的运动作为研究对象，而是把视线转移到复杂性和综合性的研究客体上来。随之逐渐形成了研究此类问题的新学科——系统科学和非线性科学。系统科学是对传统研究方法的创新，它首先从整体出发，再分析综合，强调各部分功能有机的组合。非线性科学表明：线性是理想的，是在一定条件下的近似；而非线性才是接近实际世界而且普遍存在的。非线性关注微小变化所产生的结果和整体与局部的相关性。随着人类洞察与理解客观世界的不断深入，系统科学和非线性科学将会为物理学的发展提供更为有力的方法论的支持，拓展出广阔的空间。

目前来看，物理学的研究并非尽善尽美，一些基础性的研究问题仍得不到很好的解决，对于许多未知领域和新的方向，研究依旧举步维艰。反思物理学发展的困难，归根究底还是在于物理学研究方法创新的困难。从物理学发展历史的角度审视物理学，我们注意到：物理学研究一方面不可能抛弃如实验、数学演绎等传统方法；另一方面，计算机模拟等信息化手段正越来越多地渗透到现代物理学的研究当中，加之科学研究正在走出学科间的相对封闭，逐步实现学科之间的交叉和融合，其它学科的研究方法也必将会对物理学的发展在方法论上产生深远的影响。可以预见：物理学研究的方法在今后将会越来越明显的体现多元化的特点，单一的研究方法是不足以支撑起物理学这样一座宏伟大厦的。

2　方法论的发展对物理教学的启示

物理学方法论是包括在物理教育教学在内的主体内容，它和物理知识处于同等重要的地位。回顾物理学研究方法的演变，可以看出，以变革为存在形式的物理学方法必然要求有与之相适应的物理教学。我认为在反思以往物理教学的基础上，在以下几方面应当弥补过去工作的不足，做一些富有成效的实践探究。

2.1　重视物理概念和规律形成中归纳法的运用

归纳是从个别事实中概括出一般概念、结论的思维方法，是从个别到一般的思维运动。归纳是演绎的基础，通过归纳对个别事物的现象研究所概括出来的一般知识原则，既是归纳的终点，又是演绎的起点。而现行物理教学中通常是以演绎法占据教学的主导地位。大部分教师通过讲授将物理概念和定律告之学生，再利用这些物理结

论进行大量的解题训练。教学过分偏重一般原理的适用性而忽视定律和概念的形成过程，将学生排除在定律和概念的形成过程之外。在中学阶段，这样的问题尤为突出。因此我们认为，在教学中应加强归纳法在教学中的运用，让学生通过对实验和物理现象进行归纳和概括，自主建构起对知识意义的理解。教师要设计好概念和定律教学中的重要环节，帮助学生实现对物理知识的掌握，这将有助于改善当前学生解决问题能力低下的状况。

2.2　注意培养学生非逻辑思维能力

物理教学一般强调物理问题数学化，通过建立物理模型运用数学手段对问题进行描述，从而对物体的状态给予预测。在此过程中讲求严密的推理和准确的逻辑关系，表现出物理学作为一门严谨科学所应有的特质。但是，长此以往的学习和训练，学生可能会因此而丧失思维中最宝贵的闪光点：直觉和想象。

从现代物理学发展来看，包括直觉和想象这样的非逻辑思维形式越来越多的发挥出其神奇的作用。爱因斯坦认为：在科学研究方法中“直觉是真正最可贵的因素”，“想象力比知识更重要，因为知识是有限的，而想象力概括着世界的一切，推动着社会进步，并且是知识进化的源泉。”直觉是从科学发现到概念形成中的重要因素；是由经验事实到检验理论活动的重要步骤；是面对各种可能性做出正确选择的重要能力。而想象不仅可以把复杂的对象纯粹化、简略化，而且还可以借助它进行创造性的构思。

物理教学要顺应物理学方法论的发展，激发并保持青少年在学习过程中的非逻辑思维，特别是在近代物理的教学中，教师应当尽可能让学生体会和理解非逻辑思维在推动物理学向前发展过程中的重要作用。教师要创设民主、宽松的学习和交流的环境，留给学生思考的空间，鼓励学生非逻辑性思维的尝试，这将有益于培养学生的创造性才能，实现21世纪人才培养模式的转变。

2.3　整合物理教学内容，形成系统的物理学结构

系统科学的整体性原理指出：凡是系统，必然存在一个由各个部分构成且相互联系的整体结构。这个结构所具备的功能可能要比各个有机组成部分功能的简单相加要强大的多。在教学中除了要重视学生对知识的自主建构，还应当注意学生结构化知识的形成。没有整体观念的知识结构，所掌握的知识是零乱的、不完整的，且很快容易遗忘。正是由于学生头脑中没有一定的结构，加之教师在认识上的偏差，学生在学习上往往表现为对知识掌握短暂、认识肤浅、忽视知识的前后联系，结果只能是学习兴趣不高、视野狭窄、解决问题能力低下；反之，如果头脑中存在结构，可能有些具体内容(如定律或定理)会忘记，但留在头脑中的结构将成为学生解决问题和继续学习坚实的基础。教师要在整体原理的指导下，整合教学内容，给学生展现出系统化的物理世界，发挥出整体结构的最佳功能。

纵观物理学方法论的发展伴随物理学已经走过了几百年的历史，从物理学的角度来看，物理学方法论如同物理学之灵魂，总是与它相附相依。每一次物理学研究方法的飞跃必然带动物理学的进步。从物理教学的角度来看，物理学方法论是教学重要的组成部分，对每一位教师的教学都会有所启发。

(栏目编辑　张正严)

作者：陈　勇