上帝掷骰子吗?无数科学家为这个问题背后的量子力学痴迷疯狂。如果要评选物理学发展史上最伟大的那些年代,那么20世纪初必然榜上有名,因为它为我们带来了相对论和量子论,并最彻底地推翻和重建了整个物理学体系。
量子力学的发展史是物理学上最激动人心的篇章之一。《上帝掷骰子吗——量子物理史话》这本曹天元所著的科普书籍,则淋漓尽致地将其展现了出来。在这本书里,我们会看到物理大厦在狂风暴雨下轰然坍塌,却又在熊熊烈焰中得到了洗礼和重生。我们会看到最革命的思潮席卷大地,带来了让人惊骇的电闪雷鸣,同时却又展现出震撼人心的美丽。我们会看到科学如何在荆棘和沼泽中艰难地走来,却更加坚定了对胜利的信念。
这本书前半部分的章节讲述了“光的波粒二象性”的确立,直到EPR佯谬和薛定谔的猫出场的那一刻,全书进入了最佳境。作者将科普写得如武侠小说一般跌宕起伏、荡气回肠、精彩绝伦,甚至还有点诗情画意。在作者笔下,那些伟大的科学家不是神人,他们只是普通人,只是一个个为一个问题困惑且强烈想要解决它的有着意志坚定的普通人。“人们在量子这个精灵的带领下一路走来,沿途如行山阴道上,精彩目不暇接,但现在却突然发现自己已经身在白云深处,彷徨不知归路。放眼望去,到处谜雾茫茫,不辨东南西北。”量子论光怪陆离,各种各样的推论无不荒诞。但这些科学家却一个个都具有闯入一毛不拔的未知境地开拓疆土的毅力和勇气。从字里行间,我们可以感受到作者对这些科学家由衷的敬佩和因量子物理的每一个突破而怀有的难以言喻的激动。
读过这本书后,我开始明白,科学乃至社会的进步,是需要不断地跳出狭隘的思维,打破顽固的局势。我们需要拥有科学的精神,去无条件地相信一切看似不可能的东西,去质疑一切看似无懈可击的理论。这就是所谓的“不破不立”。因为回答了一个问题后,等待着我们的不是一劳永逸,而是更多问题的接踵而至。然而正是因为这样,才能让科学散发无限的生机。只有一个永无止境的谜题才能散发永无止境的魅力,因为每一个裂口都是一个新生的机会。
一部科普作品的意义不应单单在于普及科学知识,讲述科学家们的贡献,更大的意义在于激发人们对科学的兴趣,培养科学的态度,同时让人们对那些背后推动人类进步的科学英雄怀以崇高敬意。这是科普书籍的“魂”。《上帝掷骰子吗——量子物理史话》,这本书有“魂”。作者说,他更注重的是精神,是历史,而不是科学。这应该就是他能将这个故事讲述的如此精彩的原因吧。
回到一开始。上帝究竟掷骰子吗?爱因斯坦说,上帝不掷骰子。波尔笑笑说,别去指挥上帝怎么做。而霍金说,根据量子力学的理论,上帝不仅掷骰子,有时还把骰子掷到我们看不到的地方去。这其中的含义,就请你翻开《上帝掷骰子吗——量子物理史话》这本书,自己一探究竟了。
好久没读教育经典。偶然在书架上发现一本尘封已久的书籍,拿来或粗或细的阅读,却也能或多或少的明悟书中的道理,结合实际谈谈自己的感受。这是一本由北京师范大学出版的书,名叫《物理教育通论》,分为十八个章节阐述了作者在物理教育方面的研究成果。我个人比较关注的是前面部分章节内容。
自古以来,人们在教学实践中都在探讨学习问题。早在纪元前的春秋战国时期,我国古代学者如孔子、荀子等就探讨过学与教的规律,形成了一定的学习理论。后来,西方心理学家纷纷以动物或人为对象,探讨学习过程,发现了一些学习的规律与特点,从而各树一帜,自成流派,创立了多种学习理论。书中对“学习”进行了最一般的定义——主体在生活过程中与环境相互作用获得个体经验而产生的行为比较持久变化的过程。上述是一个广义的学习定义,教育情境中的学习与它不完全相同。教育是有目的、有计划的`,它是按照教育目标来改变学生心理和行为的过程。因此,教育情境中的学习可以定义为:凭借经验产生的、按照教育目标要求的比较持久的能力或倾向的变化。其实,通俗来讲,就是学生在教师的组织指导下,有目的、有计划、有组织地掌握知识、发展能力、形成技能技巧以及培养正确世界观的过程。
书中还介绍了学习的分类:美国的布鲁姆、奥苏泊尔、苏联的彼得罗夫、我国的潘菽等都对学习进行了各种分类,结合中学物理的学习特点和我国的实际情况,可把中学物理的学习分为以下几种:
1.物理知识的学习:指对物理学系统知识的学习,并了解其实际应用。
2.物理技能的学习:主要是物理实验的操作技能。
3.能力发展的学习:主要指观察能力、实验能力、思维能力、运用物理知识解决实际问题的能力等。
4.物理学方法的学习:主要指观察方法、实验方法、理想化方法、物理模型方法、等效方法、类比方法、数学方法、美学方法等。
5.科学态度的学习:主要指尊重事实、严肃认真、实事求是、按科学规律办事的态度。另外还有爱国主义和辩证唯物主义思想等方面的学习。
学习理论是物理学的基础。学习理论为我们提供了可行的起点,从而发现一般的教学原理。故此,书中接着介绍了古今中西的代表性的学习理论。中国可以说是学习心理学思想的发源地。远在纪元前的春秋战国时期,诸子百家形成了较系统和完整的理论流派,其代表人物是孔子。孔子在长期的教学教育实践中提出了许多学习理论。他认为,学习是获得知识、提高能力、培养道德的重要途径。学习的心理条件有:“志”和“信”的学习信念、动机;“好”与“乐”的学习兴趣、爱好;“学贵有恒”的学习毅力,“不耻下问”的学习态度等。总结的学习方法有:以学为主,学、思、习、行相结合;学而时习、温故知新;多闻、多问、多见、多识;举一反三,闻一知十;从博返约,一以贯之;告知往来,叩其两端;先做好学习准备。每天检查学习结果等。美国著名的认知心理学家布鲁纳提出了发现学习理论,他认为,所谓发现学习,就是让学生独立思考,改组材料,自行发现知识,掌握原理原则。发现学习理论结合中学生物理的学习,其学习过程可分为以下五个过程:掌握学习课题,提出假说,推敲假说,验证假说,发现与归纳。
从学习理论来讲,学生的一切学习心理活动都是以感知觉为先导。可以说,感知是一切物理知识的来源,是认识物理世界的开始,是一切学习心理活动的基础。所谓感知,在心理学上是指感觉和知觉而言。
感觉是人们对当前客观事物个别属性的反映,如学生对物理现象或物理过程中产生的光声、机械运动、温度变化、气体性质等个别属性的反映,就是对这一物理现象或物理过程的感觉活动。知觉是指人对当前客观事物整体及其相互联系的反映,如雷雨天、观察者通过眼看到闪光、耳朵听到雷声就可形成这是大气中放电现象的概念。学生学习物理过程中的感知活动有一定的规律和特点,教学中遵循这些规律,有利于提高感知的效果,培养感知能力。首先从被感知的物理现象来说,必须达到一定的强度,才能被学生清晰的感知(强度律)。如演示实验中采用大型演示电流计,某些演示实验采用投影仪投影,讲解重点语句时提高声音等。
第二,被感知的对象必须与它的背景有所差异,差异越大,越易感知(差异律)。如采用试管盛水做有关的实验时,试管内的水一般染成红色,以区别试管的玻璃。第三,在静止的背景上恰当地使观察对象呈现着运动的状态,可以增强感知效果(活动律)。
第四,两种不同的对象同时或先后出现,可以增强感知效果(对比律)。如颜色对比,形状对比,声音对比等。第五,凡是空间上接近,时间上连续、形状上相同或颜色上一致的事物易于构成一个系统或一个整体,而为学生清晰感知(组合律)。第六,在学生感知物理现象的过程中,必须注意变换物理现象呈现的形式(变化律)。第七,多种感官同时参加的感知活动的效果好(协同律)。那么根据感知的特点,教师在教学中要把形象与言语结合起来。在学生感知物理现象过程中,引导学生言语参加活动,让学生说出所感知的现象,变化以及作必要的文字记录,都可以达到提高感知的效果。
书中介绍有关“折射定律”发现的历史故事,以及我从书中领悟到的一些道理。
折射定律是莱顿的力学教授斯涅耳发现的。他从未公布他的发现,但是,惠更斯和伊萨克。沃斯两人声称曾审查过斯涅耳的手稿。他以不方便的形式把折射定律叙述如下:在相同的介质里,入射角和折射角的余割之比总是保持相同的值。由于余割和正弦成反比,这个叙述等价于现代形式就很明显了。
迄今就我们所知,斯涅耳没有试图作这个定律的理论推导,但是他用实验验证了它。像在现代书本中看到的那种正弦定律,是笛卡儿于1637年在他的《屈光学》一书中作出的。他没有提到斯涅耳,可能是他自己独立地发现了这个定律。笛卡儿没有做实验,但他从如下的假定理论上推导了这个定律:
(1)光速在较密的介质中较大(现在知道,这是错误的);
(2)在相同介质里,这些速度对各种入射角都有相同的比率;
(3)在折射时,平行于折射面速度分量保持不变(现在知道,这也是错误的)。这些假定不大可能是正确的,这引起了数学家费玛和其他人着手去证明它。费玛从下述假定推出了这个定律,即光以最少的时间从一种介质的某一点传播到另一种介质的某一点,而且在较密的介质中光速较小。
科学就是这样,不断地有人提出质疑,又不断的推动理论的完善和进一步发展,人们总是走在趋近真理的道路上,在这条道路上会有曲折,但整个人类的步伐是不断向前的。折射定律最终的提出者笛卡儿在三个假定理论上推导出了折射定律,但是在他假设的理论里面已经出现了一些问题,虽然得出了符合事实的结论,但是推导过程还是有待商榷的。
这个也告诉我们任何一项定律的得出,只有实打实的数学推导或者切身的实验观察、总结和推理得出的结论才更真实更可靠。总之,物理是门讲求严密和严谨的学科,不仅学习物理要如此,对待我们平时的工作和生活更需如此,要不停的鞭策自己认真把每项工作做好,不管是简单的工作还是复杂的工作,都不能掉以轻心、疏忽大意,时时刻刻保持严谨的生活和工作作风。
物理课程教育的核心是要学生获取物理知识和实际能力,达到相应的国家对公民素质的基本要求。学习是学生自己获取知识应用知识解决问题的学习活动。物理科学的学习就是这样一个能动的学习过程,在这一过程中,学生描述事物、提出问题、阐明解释,验证这些解释并与其他同学交流这些观点,由此学生们构建起过硬的科学知识体系,用知识解决新的问题,学习怎样清晰的交流并建立起批判的、逻辑的思维技能。
要使学生的物理课程学习达到这一目标即实现课程教学的价值,物理课程评价的过程就显得极为重要。
物理课程评价的目的.与功能
㈠目的:让学生成为一个主动的探索者和学习者,一个训练有素的思考者。
㈡功能:
⒈诊断性功能
物理课程评价的诊断性功能对教师的教学、学生的学习具有强烈的指导性作用。
⒉调节性功能
在教学过程中进行物理课程评价,其反馈信息不断的对施教者起到一个参考系的作用。通过在教学过程中不断进行物理课程评价,施教者可以在物理课程中对已有的教学方案设计和实施过程不断作出调整,使自己的教学活动更接近学生的实际情况。同时评价的反馈信息对于学生充分利用课程学习以获取知识和能力具有独特的指导作用。
⒊激励和反思功能
⒋鉴定和选拔功能
选拔不同特长的学生按照适合自己的方向发展,正体现了教育的平等。社会发展需要多规格、多层次的人才,公平合理的选拔的选拔人才是社会进步的标志。
课程改革要求我们面对每一个学生,使每一个学生在原有的基础上都得到发展。但这并不意味着我们要否定学生间客观存在的差异,不同的学习基础、不同的学习能力,不同的学习成效是客观存在的。既然学生的学习存在如此多的差异,那么对每个学生的物理学习给予公正的、实事求是的评判是完全必要的,这将帮助学生总结学习活动的成绩,找到差距,为继续发展确定努力的方向。
因此,现代物理课程评价目标就是要突破重接受轻发展、重积累轻创造的评价倾向,使物理教学和学习按照课程改革的要求健康发展。
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