不知我知道弦子是我们的偶像。。管他弦子理论呢都不如弦子歌唱的好
视象限界关于通俗读者来讲有些僵硬,但也没法抹消大年夜大年夜刘对宇宙定义的邃密设定。
可是,看书细心的筒子们可以或许曾发清楚了然一个加倍隐蔽,加倍邃密的奥秘,那就是《三体-去世神长生》中的宇宙实际可以惊人地诠释《亵渎》中罗格地址的世界!
好吧,这么说其实其实有点骇人听闻,然则这两本书关于世界的全部构思其实实际上是有惊人的不合性。
按我自己的想法,一百年后我们人类会变成什么样子都已经很难想象了,而国家地理频道却拍摄了一部六集连续剧《百万年》,探讨100万年后的未来人类可能是什么样子。著名理论物理学家,纽约哥伦比亚大学教授布赖恩·格林参与了节目,畅谈未来技术与人体融合的潜力,人类寿命延长的潜力,虚拟现实的影响,电脑与人脑的结合,可用的新能源,以及人类殖民外层空间的可能性等等。
格林写过几本弦理论的书籍,如《宇宙的琴弦》、《隐藏的现实》等,我都一一拜读过,对他超凡的想象力,严密的逻辑思维能力非常佩服,下面我们就来看看格林是如何畅想未来的,里面夹杂着一些我个人的想法,特此声明。
100万年后,地球各个大陆的外观和现在还是大致相同,太阳也和今天一样照耀着地球,不过人类可能会截然不同了,如果你的基因能一直遗传下去,当你看到100万年后你的重重重……孙子时,你肯定不会认为出现在你面前的是你的同类。如果你无法理解这个事情,你可以把时光倒转100万年,看看100万年前的直立人。不过我们已经看过那么多好莱坞大片,什么奇形怪状的人没有见过?相信在这一点上除了震惊外,我们的脸上不会再有其它更夸张更丰富的表情了。
在未来,人类很可能会找到把自己和机器结合起来的办法,从而创造出一种有机体和无机物质结合在一起的新的混合物种。不过在电影里我们实在看得太多了,以致已经有些疲惫,我再畅想一下,其实人类很可能会把自己的意识上载网络,最后形成一种集体意识,人类的肉体很可能会彻底消失,单个的人可能也不会再存在。现实永远比创意更精彩,只是你看不到它的到来。对100万年后的今天,我想没有任何人能有稍微靠谱点的描绘。
在物理学上,人类可能会解决某些大问题,我们将真正了解物质的根本力量和基本元素,把量子力学和引力统一到某种大一统理论里,比如弦理论,目前看来是首选。不过这并不是物理学的终结,而是新的开始,更多新的问题会涌现出来。从某种意义上说,人类的问题和封闭系统的熵是一样的,只会越来越多,不会越来越少,也许你可以去研究熵和人类需要解决的问题的关系,发表一篇震惊世界的论文。毕竟在未来,我们对意识的研究很可能也会从神学和哲学的范畴进入到科学的领域,现在不是已经初露端倪了吗?
节目的最后格林说,一百万后的世界一定非常有趣,唯一可惜的是,我们看不到它。
生量子的弦象零,零生不同又相等的正数负数的理可说明生量子的弦的震动产生各种波和微小粒子。
一些物理学家认为弦理论的问题在于它产生了太多的宇宙。它预测的不是一个而是大约10500个时空版本,每个版本都有自己的物理定律。但是有这么多的宇宙摆在桌面上,这个理论怎么能解释为什么我们的宇宙具有它所具有的特征呢?”
,现在一些理论家认为这些宇宙中的大部分,如果不是全部的话,实际上都是被禁止的,至少如果我们希望它们有稳定的暗能量,即加速宇宙膨胀的假定力。对一些人来说,消除这么多可能的宇宙并不是一个缺点,而是弦理论向前迈出的一大步,为做出可测试的预测提供了新的希望。但也有人说,多元宇宙将继续存在,所有这些宇宙提出的问题根本不是问题。
这场辩论在6月底的日本是一个热门话题,弦理论家在那里召开了2018弦会议瑞典乌普萨拉大学(Uppsala University)的物理学家乌尔夫•丹尼尔森(Ulf Danielsson)表示:“这确实是一个新事物,并在该领域引发了一场争论。”。对话的中心是上个月在预印本服务器arXiv上发表的一对论文,这些论文的目标是所谓的弦论“风景”,弦论方程的许多不同解产生了我们自己宇宙的成分,从而产生了许多不可理解的潜在宇宙,包括暗能量。但是,迄今为止发现的绝大多数解决方案在数学上是不一致的,论文争辩说,不把它们放在风景中,而是在那些不能真正存在的宇宙中所谓的“沼泽”中。多年来,科学家们已经知道许多解决方案必须落入这片沼泽地,但大多数或所有景观解决方案都可能存在的想法将发生重大变化。事实上,理论上可能无法找到包含稳定暗能量的弦理论的有效解,Cumrun Vafa说,领导这两篇论文的哈佛大学物理学家。
弦理论中,试图通过增加时空的额外维度,并将粒子看作是微小的振动环,在单一的“万物理论”下描述整个宇宙。许多弦理论学家认为,这仍然是追求爱因斯坦将广义相对论与相互冲突的量子力学微观世界结合起来的梦想的最有希望的方向。然而,弦理论不仅预言了一个宇宙,而且预言了许多宇宙,这一概念使一些物理学家望而却步。”普林斯顿大学(Princeton University)物理学家保罗斯坦哈特(Paul Steinhardt)在最近的一篇论文中表示:“如果这真是一幅风景画,在我看来,这是理论的死亡,因为它失去了所有的预测价值。”对斯坦哈特和其他人来说,新发现的暗能量问题为弦理论提供了一条出路丹尼尔松说:“这张有着巨大多元宇宙的图片在数学上可能是错误的。”自相矛盾的是,这使得事情更有趣,因为这意味着弦理论比我们想象的更具预测性。“KDSPE”“KDSPs”一些弦论理论家,如芝加哥大学的Savdeep Sethi欢迎现在正在发生的重新评估。“我觉得这很 *** ,”他说我对风景一直持怀疑态度。我真的很高兴看到范式的转变,不再相信我们已经有了一套行之有效的解决方案。”但并不是每个人都相信,景观实际上属于沼泽地,特别是研究团队在2003年建立了最早版本的景观,这是首字母缩写以科学家的姓氏命名。”斯坦福大学的KKLT成员Shamit Kachru说:“我认为做出这些推测并检查可能发生的其他事情是非常健康的,但我不认为有任何理论或实验上的原因来认真对待这种推测。”。伊娃·西尔弗斯坦,斯坦福大学的物理学家,他也帮助建立了早期的景观模型,比如尤伊斯怀疑瓦法和他的同事的论点。”她说:“我认为KKLT使用的原料和它们组合的方式是完全有效的。”。高级研究所的理论家Juan Maldacena说,他仍然支持暗能量稳定的弦论宇宙的观点。
和许多理论家对弦论多元宇宙非常满意确实,如果这幅风景画是正确的,我们所处的宇宙与多元宇宙相比,就像我们在宇宙中的太阳系,”卡克鲁说。他补充说,这是件好事。约翰内斯开普勒最初寻求一个根本原因,为什么地球存在的距离,它从太阳。但现在我们知道,太阳只是银河系数十亿颗恒星中的一颗,每颗恒星都有自己的行星,而地-日距离只是一个随机数,而不是某种深刻的数学原理的结果。同样,如果宇宙是多元宇宙中的万亿之一,那么我们宇宙的特定参数也是随机的。事实上,这些数字似乎被完美地微调以创造出一个可居住的宇宙,这是一种选择效应,人类当然会发现自己身处多元宇宙中一个罕见的角落,在那里他们有可能进化。
如果它是真的弦论就不能容纳稳定的黑暗能量,这可能是怀疑弦理论的原因。但对Vafa来说,这是怀疑暗能量的一个理由,即暗能量最流行的形式,称为宇宙学常数。这一想法起源于1917与爱因斯坦,并在1998被复兴,当时天文学家发现,不仅时空扩张的速度正在加快。宇宙常数将是空间真空中的一种能量形式,它永远不会改变和抵消引力的内向引力。但这并不是宇宙加速的唯一可能解释。另一个选择是“精髓”,一个可以进化的充满时空的领域不管人们能否在弦理论中实现稳定的暗能量,事实证明,暗能量随时间变化的想法在弦理论中更为自然如果是这样的话,那么我们可以通过目前正在进行的天体物理观测来测量暗能量的滑动。
到目前为止,所有的天体物理证据都支持宇宙学常数的观点,但是测量中有一些摇摆的空间。即将进行的实验,如欧洲的欧几里德太空望远镜、美国宇航局的广域红外探测望远镜(WFIRST)和正在智利沙漠建造的西蒙斯天文台,将寻找过去暗能量比现在强或弱的迹象。”有趣的是,我们已经处于一个敏感的水平,开始对(宇宙常数理论)施加压力我们不必等到新技术出现在游戏中。“我们现在在游戏中,”甚至对Vafa的提议持怀疑态度的人也支持考虑宇宙常数的替代方案我实际上同意(暗能量场的变化)是构造加速膨胀的简化方法,”西尔弗斯坦说但我不认为有任何理由在这一点上对暗能量进行观测预测。
的精髓并不是唯一的选择。在Vafa的论文发表之后,Danielsson和他的同事提出了另一种将暗能量拟合到弦理论中的方法。在他们的视野中,我们的宇宙是在更大维度空间中膨胀的气泡的三维表面。”丹尼尔森说:“这个表面的物理性质可以模拟宇宙常数的物理性质。”这是实现暗能量的另一种方法,与我们目前所想的不同。
弦理论的争论最终集中在一个深层次的问题上:物理的意义是什么?一个好的理论应该能够解释我们周围宇宙的特殊特征,还是要求过高?当一个理论与我们认为的宇宙运行方式相冲突,我们是否抛弃了我们认为自己知道的理论或事物?”
弦理论对许多科学家来说是非常有吸引力的,因为它是“美丽的”——它的方程令人满意,它提出的解释也很优雅。但到目前为止,它还没有任何实验证据支持它,更糟糕的是,也没有任何合理的前景来收集这些证据。然而,即使弦理论可能无法容纳我们在周围宇宙中看到的那种暗能量,这也不能阻止一些人。”弦理论是如此丰富和美丽,几乎所有的事情都是如此正确,它教会我们,很难相信错误是在弦理论,而不是在我们,”塞蒂说。但也许追逐美并不是找到正确宇宙理论的好方法。”法兰克福高等研究所的物理学家萨宾·霍森费尔德(Sabine Hossenfelder)在最近出版的一本书《迷失在数学中:美如何将物理引入歧途》(Basic Books,2018)中写道:“数学充满了令人惊奇和美丽的事物,其中大多数并不能描述世界。”,物理学家是一群友好的人,他们的共同目标是理解宇宙。景观创意的创始人之一卡克鲁与景观评论家瓦法(Vafa)合作,担任他的大学顾问,两人至今仍是朋友。”他问我,如果我敢打赌,我的生活(这些景观解决方案)存在,“Kachru说。我的回答是,“我不会赌我的命,但我会赌他的!”
由Lee Billings补充报道。
这篇报道是由美国宇航局天体生物学计划赞助的网络出版物《天体生物学》杂志提供的。
arxiv上的论文一般是用作发表手稿或者预出版的论文,标准符合康奈尔大学学术要求即可。
arxiv是一个提供学术文章在线发表的服务器,领域涵盖物理学、数学、非线性科学、计算机科学、定量生命科学、计量金融学和统计学。发表arXiv的论文不需要通过审核,因此被用作发表手稿或者预出版的论文,提交到arXiv的文章必须符合康奈尔大学学术标准。
arXiv(X依希腊文的χ发音,读音如英语的archive)是一个收集物理学、数学、计算机科学、生物学与数理经济学的论文预印本的网站,成立于1991年8月14日。
同行评价:
arXiv(3)尽管arXiv上的文章未经同行评审,但在2004年起采行了一套“认可”系统。在这套系统下,作者首先要得到认可,这种认可可能来自另一位具认可资格者的背书,或者依照某些内部规定而自动授予。
来自著名学术机关的作者通常会自动得到认可。包括诺贝尔物理奖得主布赖恩·约瑟夫森在内的十九位科学家曾抗议他们的部分文章被arXiv管理者退回,而其它文章则被强迫更改分类,依其见解,原因出在研究主题的争议性,或者是文章抵触了弦理论的正统观点。
由于arXiv上的文章多半都会投稿到学术期刊,作者对文章多半保持严谨态度。少部分文章则一直保持预印本的形式,其中包括一些极具影响力的作品,例如格里戈里·佩雷尔曼对庞加莱猜想的证明。arXiv上的民间科学家作品为数不多,通常被归入诸如“一般数学”(General Mathematics)等项下。
霍金去世前对人类的两大警示,现在是时候引起大家的重视了
哎~~看来真的是没人比你更缺了
牛顿第一定律的教学研究,在中学物理教学研究中早已不是一个新问题了.许多物理教育工作者对于这一定律的教学发表了自己颇有见地的教学见解,并且得到了满意的教学效果. 当我们在教学实践中运用这些教学策略时,我们发现,确实可以取得如同一些文献中所述的预期效果.然而,当我们设计一些新的情境让学生运用牛顿第一定律去解决问题时,令我们十分吃惊的是:学生对于牛顿第一定律的掌握程度却又非常之差.这使得我们困惑不解.为何对同一教学策略教学的结果的评价出现如此之大的偏差?是教师教的原因,还是学生学的原因,抑或两者兼而有之.这促使我们对牛顿第一定律的教学进行深层次的理性思考,进一步,我们从学生的认知心理上,对这一规律的教学进行了深入的研究. 1 通常牛顿第一定律的教学,一般是按教材编排顺序,先进行演示实验引出课题,然后通过讲解伽利略与亚里士多德的争论,消除“力是维持物体运动原因”的错误观念,进一步通过做斜面小车实验证明牛顿第一定律的正确性,最后让学生运用牛顿第一定律去解释日常生活中的现象,从而完成整个教学过程. 为了检验学生学习和掌握牛顿第一定律的情况,我们曾用这样一道题目来检测学生.题目如下.你坐在向前匀速直线运动的汽车里,将手中的钥匙竖直上抛,问当钥匙落下来时是落在手里,还是落在手后面.全班56名同学在试卷上皆答:落在手后面.问其原因,皆曰:汽车在走,而钥匙抛出后不再向前走了. 2 怎样更好地改进牛顿第一定律的教学效果,使牛顿第一定律的教学效果真正是实实在在意义上的令人满足.我们认为,囿于一般形式上的教学方法的改进已是隔靴搔痒,而必须深入到学生的认知结构中去考察学生产生错误认识的根源. 认知心理学的理论告诉我们,学生学习物理概念、规律时所形成的错误,常常是由于其头脑中的前科学概念的影响. 所谓前科学概念,是指儿童在学习物理课程以前的生活实际中,对各种物理现象和过程在头脑中反复建构所形成的系统的但并非科学的观念.比如牛顿第一定律就是如此.在物理教学中,那种认为只需要“正面”传授知识,学生就能接受,如果他们仍不理解,可以多讲几遍就能达到目的的想法,实践证明是过于天真了.因为在有些学生的经验中,早已有了与亚里士多德“力是维持物体运动原因“的理论类似的观念.这样,当他们学习了牛顿第一定律之后,就可能把定律纳入到自己原有的认知结构中,牛顿第一定律实际上成了“力是维持物体运动原因”的代名词.让他们解释用手推车、用脚踢球等一些不易暴露错误观念的生活实例时,他们也能解释得头头是道.但当解释用手抛钥匙、飞机扔炸弹的例子时,他们却又运用亚里士多德的理论去解释,其错误观念暴露无遗.这正是牛顿第一定律教学效果不佳的症结之所在. 3 研究和改进牛顿第一定律的教学,应当了解学生头脑中前科学概念的特点. 第一,学生头脑中的前科学概念是自发形成的. 过去,我们在教学中,常常误认为学生在学习物理之前其头脑如同一张“白纸”,教师可以在上面任意涂画,事实并非如此.学生在长期的生活实践当中,逐渐形成了自己对客观世界物质运动规律的看法.他们几乎每天都会看到物体在力的作用下运动,而在力停止作用时物体静止,于是主观地断言:有力,则物体运动;无力,则物体静止.这正是亚里士多德“力是维持物体运动原因”的理论. 第二,学生头脑中的前科学概念具有隐蔽性. 由于学生头脑中前科学概念都在潜移默化中形成的,所以它以潜在的形式存在.这包含两方面的意义.其一是学生自己并没有意识到它的存在,因为学生并没有有意识地思考并形成“力是维持物体运动原因”的概念.其二是前科学概念平时并不表现出来,但往往在学生运用物理概念解决问题时表现出来.比如前述测验表明,许多有10多年教龄的初中物理教师头脑中也存在着牛顿第一定律的前科学概念,然而他们自己却并不知道. 第三,学生头脑中的前科学概念具有顽固性. 由于前科学概念是儿童头脑中业已形成的概念,且长期的日常生活经验与观察又加强了这些概念.因此,学生头脑中的前科学慨念是非常顽固的. 国内外物理教育界近年来的一些研究表明:一旦学生对某些物理现象形成了前科学概念,要想加以转变是极其困难的.尤其那些在人类科学认识史上经历了曲折历程的前科学概念,更是如此. 按照皮亚杰的理论,学生认识什么和如何行动,主要决定于他们所具有的认知图式(思维模式),而不完全取决于教师所讲述的内容.他们按照自己已有的图式吸收和排斥信息.在有错误认识存在的情形下,就会在头脑中形成和正确信息极不相同的东西.
大哥,论文自己写呀
论文实际应用很强
牛顿第一定律的教学研究,在中学物理教学研究中早已不是一个新问题了.许多物理教育工作者对于这一定律的教学发表了自己颇有见地的教学见解,并且得到了满意的教学效果. 当我们在教学实践中运用这些教学策略时,我们发现,确实可以取得如同一些文献中所述的预期效果.然而,当我们设计一些新的情境让学生运用牛顿第一定律去解决问题时,令我们十分吃惊的是:学生对于牛顿第一定律的掌握程度却又非常之差.这使得我们困惑不解.为何对同一教学策略教学的结果的评价出现如此之大的偏差?是教师教的原因,还是学生学的原因,抑或两者兼而有之.这促使我们对牛顿第一定律的教学进行深层次的理性思考,进一步,我们从学生的认知心理上,对这一规律的教学进行了深入的研究. 1 通常牛顿第一定律的教学,一般是按教材编排顺序,先进行演示实验引出课题,然后通过讲解伽利略与亚里士多德的争论,消除“力是维持物体运动原因”的错误观念,进一步通过做斜面小车实验证明牛顿第一定律的正确性,最后让学生运用牛顿第一定律去解释日常生活中的现象,从而完成整个教学过程. 为了检验学生学习和掌握牛顿第一定律的情况,我们曾用这样一道题目来检测学生.题目如下.你坐在向前匀速直线运动的汽车里,将手中的钥匙竖直上抛,问当钥匙落下来时是落在手里,还是落在手后面.全班56名同学在试卷上皆答:落在手后面.问其原因,皆曰:汽车在走,而钥匙抛出后不再向前走了. 2 怎样更好地改进牛顿第一定律的教学效果,使牛顿第一定律的教学效果真正是实实在在意义上的令人满足.我们认为,囿于一般形式上的教学方法的改进已是隔靴搔痒,而必须深入到学生的认知结构中去考察学生产生错误认识的根源. 认知心理学的理论告诉我们,学生学习物理概念、规律时所形成的错误,常常是由于其头脑中的前科学概念的影响. 所谓前科学概念,是指儿童在学习物理课程以前的生活实际中,对各种物理现象和过程在头脑中反复建构所形成的系统的但并非科学的观念.比如牛顿第一定律就是如此.在物理教学中,那种认为只需要“正面”传授知识,学生就能接受,如果他们仍不理解,可以多讲几遍就能达到目的的想法,实践证明是过于天真了.因为在有些学生的经验中,早已有了与亚里士多德“力是维持物体运动原因“的理论类似的观念.这样,当他们学习了牛顿第一定律之后,就可能把定律纳入到自己原有的认知结构中,牛顿第一定律实际上成了“力是维持物体运动原因”的代名词.让他们解释用手推车、用脚踢球等一些不易暴露错误观念的生活实例时,他们也能解释得头头是道.但当解释用手抛钥匙、飞机扔炸弹的例子时,他们却又运用亚里士多德的理论去解释,其错误观念暴露无遗.这正是牛顿第一定律教学效果不佳的症结之所在. 3 研究和改进牛顿第一定律的教学,应当了解学生头脑中前科学概念的特点. 第一,学生头脑中的前科学概念是自发形成的. 过去,我们在教学中,常常误认为学生在学习物理之前其头脑如同一张“白纸”,教师可以在上面任意涂画,事实并非如此.学生在长期的生活实践当中,逐渐形成了自己对客观世界物质运动规律的看法.他们几乎每天都会看到物体在力的作用下运动,而在力停止作用时物体静止,于是主观地断言:有力,则物体运动;无力,则物体静止.这正是亚里士多德“力是维持物体运动原因”的理论. 第二,学生头脑中的前科学概念具有隐蔽性. 由于学生头脑中前科学概念都在潜移默化中形成的,所以它以潜在的形式存在.这包含两方面的意义.其一是学生自己并没有意识到它的存在,因为学生并没有有意识地思考并形成“力是维持物体运动原因”的概念.其二是前科学概念平时并不表现出来,但往往在学生运用物理概念解决问题时表现出来.比如前述测验表明,许多有10多年教龄的初中物理教师头脑中也存在着牛顿第一定律的前科学概念,然而他们自己却并不知道. 第三,学生头脑中的前科学概念具有顽固性. 由于前科学概念是儿童头脑中业已形成的概念,且长期的日常生活经验与观察又加强了这些概念.因此,学生头脑中的前科学慨念是非常顽固的. 国内外物理教育界近年来的一些研究表明:一旦学生对某些物理现象形成了前科学概念,要想加以转变是极其困难的.尤其那些在人类科学认识史上经历了曲折历程的前科学概念,更是如此. 按照皮亚杰的理论,学生认识什么和如何行动,主要决定于他们所具有的认知图式(思维模式),而不完全取决于教师所讲述的内容.他们按照自己已有的图式吸收和排斥信息.在有错误认识存在的情形下,就会在头脑中形成和正确信息极不相同的东西.
大哥,论文自己写呀
中学物理、中学物理教学参考,都不错。
先写摘要,摘要里说你得到了什么实验结论,
或者你提出了一个什么新理论,没有新结论也没有新理论,
那你就写的是篇综述或者进展。
物理学是研究物质运动最一般的规律、物质基本结构及其相互作用的科学,我整理了初中物理科学论文,有兴趣的亲可以来阅读一下!
物理教学:坚持科学本质
摘要:阐述在物理教学中必须坚持科学本质教育,而不能把物理教学当做是知识的简单灌输和应试技巧的专门传授;以及在教学实践中如何对学生进行潜移默化的科学教育,提高学生科学素养,使学生形成科学的价值观和态度,使之受益终身。
关键词:物理;坚持;科学本质;学生;受益终身
物理学是研究物质运动最一般的规律、物质基本结构及其相互作用的科学,[1]是自然科学的重要组成部分。发展至今,物理学科既有悠久的科学史,又有飞速跃进的现代高科技;既与日常生活紧密联系,又饱含辨证唯物的科学思想;既有严格求实的科学实验,又有严密准确的逻辑推理。简而言之,物理的本质是科学,物理教学理所当然是科学的教育和探索,包括科学理论和技术﹑科学方法和思维﹑科学文化和人文精神等多方面的价值教学,而绝不是知识的简单灌输和应试技巧的专门传授。这是物理教学的基本原则。
国际应用物理联合会曾对20世纪物理教育进行了深刻的反思:“如果所有的学生都要学物理,那么物理教育的主要目标应该放在大多数的未来公民的兴趣和需要上,而不是放在将进一步学习物理而成为科学家或工程师的少数精英分子身上。如果物理教育是为更多学生的全面发展服务的,那就应当重视物理学家的工作成果在社会上、技术上的应用;重视物理学的哲学和物理学的历史;重视蕴含于我们文化之中的物理学方法;重视物理学家这个专业群体的特点,如支持、贡献社会的方式等。”[2]笔者在物理教学实践中也深深体会到:在课堂教学中立足于物理的科学本质教育,进行潜移默化的科学渗透,对于培养学生正确的科学思维、研究方法以及人生观、世界观的确立有着极其重要的作用;而学生正确的方法、信念、准则的形成和强化,又可以转化为学生学习物理的强大内驱力和坚实基础,进一步激发学生学习物理的兴趣和积极性,树立投身科学探究的伟大抱负。
一、以宝贵的科学精神感染人
著名物理学家钱三强先生在《物理学史》的序言中写到:“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。”[3]在科学探索的进程中,并不总有认可、赞美,而是要能够承受来自舆论、宗教、传统观念各方面的压力。因此,伟大的科学家是有献身精神的。今天我们在赞叹伽里略的伟大,学习他的诸多理论时,更应该让学生感知伽里略用生命自由捍卫真理的勇气,理解到科学成功背后的艰辛,培养他们坚持真理的可贵信念和执着精神。
今天我们在广泛的应用电力,那么在学习“电磁感应”时,教师应该不失时机的讲述法拉第是怎样花费了十年的心血,经历了无数次的实验、失败、再实验、再失败的坎坷历程,终于首先发现了“电磁感应” 现象,开辟了人类应用电力的新纪元。从而让学生深刻体会到物理前辈不断求新探索,勇于自我反思,不屈不挠的惊人毅力,培养他们尊重失败、升华失败的科学态度和“从荆棘中收获科学成果”的坚强意志。
在物理学的发展过程中,科学是铁面无私的,科学研究是认真严谨的,但科学的发展和传续是温馨感人的,处处闪耀着“前人栽树,后人乘凉”的人性光环和崇高精神。正如牛顿所言:“如果说我比别人看的远些,那是因为我站在巨人的肩膀上”。在教学“开普勒三大定律”时,开普勒的伟大成就固然令人赞叹,但我们也应该让学生了解这一伟大成就背后的重要奠基人——第谷。第谷几十年如一日的持续观测,孜孜不倦的提高观测的精确性,实事求是的真实记录,最后在生命弥留之际,毫无保留的将全部珍贵的一手资料赠与开普勒。从第谷身上令学生深受感动的不仅是他求真务实的科学态度,更是他甘为人梯,默默奉献的伟大精神。
二、以辩证的科学思想启迪人
物理学科蕴含丰富的辨证唯物主义思想,在物理教学中渗透辩证的科学思想,可以潜移默化的启迪学生并使之:逐步认识到物理学理论的发展历程是动态发展的变化过程;切实体验到科学理论的不断进化、完善;深刻领悟到没有任何一个物理学理论可以被看作是最终完满的,人们在一定条件下的物理学认识只能是近似的、相对的。从而促使他们养成独立思考的习惯,提高认识科学问题的敏锐性和辩证性,使他们的思想沉浸在好奇之中,永不闭塞怀疑的目光。
三、以创新的科学思维塑造人
“授人以鱼,不如授人与渔”,正如著名数学家波利亚所说:“教师在课堂上讲什么当然重要,但学生想的是什么更为重要。思想应当是在学生的头脑中产生出来,教师要做一名真正的优秀的思想助产婆。”因此,塑造具有良好的思维习惯和创新科学思想的当代高中生是中学物理教育的核心价值。在教学中,教师应做到:“确立一个理念——以学生发展为本;落实两个重点——培养学生的创新思维和实践能力;实现三个转变:(1)教师角色的转变——由单纯的知识传授转变为教学活动的指导者和组织者,(2)学生学习地位的转变——由学习的客体转变为学习的主人,(3)教学方式的转变——由教师的主导变为学生的自主合作探究。[4]
教师要为学生创设丰富多彩接近实际的情景,激发学生提出有一定数量和质量的问题,启发学生根据不同的条件、从不同的角度、用不同的方法,引发不同的思路,甚至采用相互对立的思路去解决同一个问题,鼓励学生根据一定的需要,灵活多变的组合相关因素,提出可能可行的设想,可以通过生生交流,师生讨论共同探讨设想是否可行,能否解决问题,在这基础上得出设想的答案,答案可以不是单一的,而是多样的,甚至是开放式的。这样的方法有助于培养学生的创新能力,特别是当学生学会设定虚拟条件,根据解决问题的需要提出有价值的新方法时,他们的创造性思维就会在科学的殿堂自由翱翔,创造性能力同时获得质的飞跃。
四、以严谨的科学实验锻炼人
物理学的形成与发展是以实验为基础的,作为一门实验科学,它源于实验,发展于实验,在实验中得到检验,验证,并上升为高层次的科学理论。在课堂教学中,充分发挥实验的作用,不仅可以激发学生的学习兴趣,培养学生的观察能力;而且在实验中,通过学生的手脑并用,获得观察能力、实验操作能力、数据处理能力等多方面的锻炼,使科学知识与生活实践紧密结合,让学生学以致用,养成学生严谨踏实的科学作风。
物理实验主要分为演示实验、分组实验和课外实验,在教学中要充分发挥各类实验的优势,找准实验的着力点,有的放矢进行设计操作。物理实践活动要着力发挥教师的主导作用,突出学生的主体地位,应充分相信学生,使学生主动参与,让学生独立设计实验,利用物理实验,使学生在不断的实践锻炼中获得综合能力的有效提升。
五、以非凡的科学成就鼓舞人
物理学在悠久的发展过程中,人才辈出,灿如星空,杰出的人才创造伟大的成就。我国古代许多的物理学家,对物理发展有过很大的贡献,不少研究成果长期居世界领先地位。如指南针的发明与应用,不仅在我国古代军事、生产、日常生活中起过重要作用,且对促进东西方文化的交流和世界的发展都卓有功绩。这充分体现了中华民族自古以来的非凡才华和智慧,值得我们每一位炎黄子孙为之感到骄傲和自豪。
随着科技的发展,社会的进步,物理在人类生活的各个领域发挥着越来越重要的作用。在物理教学中,有意识的展示我国当代科技发展成就:例如我国近代著名的力学家、火箭专家钱学森,对我国火箭导弹和航天事业的迅速发展作出了不朽的贡献,被称为“中国的导弹之父”。 如今 “神舟”系列火箭飞船的成功发射圆了中国人的飞天梦,我国成为世界上第三个独立掌握载人航天技术和能够独立开展空间科学试验的国家。又如最近我国大亚湾中微子实验国际合作组在北京宣布,大亚湾中微子实验发现了一种新的中微子振荡,并测量到其振荡几率。这一重要成果是对物质世界基本规律的一项新的认识,对中微子物理未来发展方向起到了决定性作用,并将有助于破解宇宙中的“反物质消失之谜”。[5] ……这一系列的科学成就介绍怎不让我们的学生心潮澎湃,深受鼓舞?民族自信,爱国之情,热爱科技之心怎不油然而生?
总之,物理作为一门重要的基础科学,科学内涵悠久深远,科学素材层出不穷。物理课堂教学中必须坚持科学本质教育,深度挖掘适合教学的“科学题材”, 有效调动学生的学习积极性,让物理课堂焕发科学活力,让我们的每一节物理课都闪耀科学之光,去感染,去鼓舞学生,让学生得到锻炼,获得启迪,促进自我塑造,从而不断提高学生的科学素养,使学生逐步形成科学的价值观和态度,并使之受益终身!
参考文献:
[1] 阎金铎﹑田世昆.中学物理教学概论[M]. 北京:高等教育出版社,1997:35.
[2] 汪明.课堂教学中物理文化教育价值刍议[J]. 物理教学,2011(12):39
[3] 郭奕玲,沈慧君.物理学史[M]. 北京:清华大学出版社,2005:1-2
[4] 徐全学.提高物理教师技能的几点建议[J]. 物理教学,2011(11):21.
[5] 金良快.我国发现新的中微子振荡 有助破解反物质消失之谜. 新华社,2012年03月09日
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牛顿第一定律的教学研究,在中学物理教学研究中早已不是一个新问题了.许多物理教育工作者对于这一定律的教学发表了自己颇有见地的教学见解,并且得到了满意的教学效果. 当我们在教学实践中运用这些教学策略时,我们发现,确实可以取得如同一些文献中所述的预期效果.然而,当我们设计一些新的情境让学生运用牛顿第一定律去解决问题时,令我们十分吃惊的是:学生对于牛顿第一定律的掌握程度却又非常之差.这使得我们困惑不解.为何对同一教学策略教学的结果的评价出现如此之大的偏差?是教师教的原因,还是学生学的原因,抑或两者兼而有之.这促使我们对牛顿第一定律的教学进行深层次的理性思考,进一步,我们从学生的认知心理上,对这一规律的教学进行了深入的研究. 1 通常牛顿第一定律的教学,一般是按教材编排顺序,先进行演示实验引出课题,然后通过讲解伽利略与亚里士多德的争论,消除“力是维持物体运动原因”的错误观念,进一步通过做斜面小车实验证明牛顿第一定律的正确性,最后让学生运用牛顿第一定律去解释日常生活中的现象,从而完成整个教学过程. 为了检验学生学习和掌握牛顿第一定律的情况,我们曾用这样一道题目来检测学生.题目如下.你坐在向前匀速直线运动的汽车里,将手中的钥匙竖直上抛,问当钥匙落下来时是落在手里,还是落在手后面.全班56名同学在试卷上皆答:落在手后面.问其原因,皆曰:汽车在走,而钥匙抛出后不再向前走了. 2 怎样更好地改进牛顿第一定律的教学效果,使牛顿第一定律的教学效果真正是实实在在意义上的令人满足.我们认为,囿于一般形式上的教学方法的改进已是隔靴搔痒,而必须深入到学生的认知结构中去考察学生产生错误认识的根源. 认知心理学的理论告诉我们,学生学习物理概念、规律时所形成的错误,常常是由于其头脑中的前科学概念的影响. 所谓前科学概念,是指儿童在学习物理课程以前的生活实际中,对各种物理现象和过程在头脑中反复建构所形成的系统的但并非科学的观念.比如牛顿第一定律就是如此.在物理教学中,那种认为只需要“正面”传授知识,学生就能接受,如果他们仍不理解,可以多讲几遍就能达到目的的想法,实践证明是过于天真了.因为在有些学生的经验中,早已有了与亚里士多德“力是维持物体运动原因“的理论类似的观念.这样,当他们学习了牛顿第一定律之后,就可能把定律纳入到自己原有的认知结构中,牛顿第一定律实际上成了“力是维持物体运动原因”的代名词.让他们解释用手推车、用脚踢球等一些不易暴露错误观念的生活实例时,他们也能解释得头头是道.但当解释用手抛钥匙、飞机扔炸弹的例子时,他们却又运用亚里士多德的理论去解释,其错误观念暴露无遗.这正是牛顿第一定律教学效果不佳的症结之所在. 3 研究和改进牛顿第一定律的教学,应当了解学生头脑中前科学概念的特点. 第一,学生头脑中的前科学概念是自发形成的. 过去,我们在教学中,常常误认为学生在学习物理之前其头脑如同一张“白纸”,教师可以在上面任意涂画,事实并非如此.学生在长期的生活实践当中,逐渐形成了自己对客观世界物质运动规律的看法.他们几乎每天都会看到物体在力的作用下运动,而在力停止作用时物体静止,于是主观地断言:有力,则物体运动;无力,则物体静止.这正是亚里士多德“力是维持物体运动原因”的理论. 第二,学生头脑中的前科学概念具有隐蔽性. 由于学生头脑中前科学概念都在潜移默化中形成的,所以它以潜在的形式存在.这包含两方面的意义.其一是学生自己并没有意识到它的存在,因为学生并没有有意识地思考并形成“力是维持物体运动原因”的概念.其二是前科学概念平时并不表现出来,但往往在学生运用物理概念解决问题时表现出来.比如前述测验表明,许多有10多年教龄的初中物理教师头脑中也存在着牛顿第一定律的前科学概念,然而他们自己却并不知道. 第三,学生头脑中的前科学概念具有顽固性. 由于前科学概念是儿童头脑中业已形成的概念,且长期的日常生活经验与观察又加强了这些概念.因此,学生头脑中的前科学慨念是非常顽固的. 国内外物理教育界近年来的一些研究表明:一旦学生对某些物理现象形成了前科学概念,要想加以转变是极其困难的.尤其那些在人类科学认识史上经历了曲折历程的前科学概念,更是如此. 按照皮亚杰的理论,学生认识什么和如何行动,主要决定于他们所具有的认知图式(思维模式),而不完全取决于教师所讲述的内容.他们按照自己已有的图式吸收和排斥信息.在有错误认识存在的情形下,就会在头脑中形成和正确信息极不相同的东西.
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