哲学是关于自然知识、社会知识和思维知识的概括和总结,是指导人们认识自然界、社会和人类思维的最一般的结论和原则。物理学以穷物之理为根本目的,是自然科学中最基本的科学研究,其词原出于希腊文Physis意即“自然”。物理学为哲学的发展提供了最根本最直接的依据,很多的哲学原理来自于物理知识的升华,并且可以直接的或间接的转化为人们研究和学习物理的方法论。因此,我们在教学中如果注重物理知识的哲学升华,使学生能将物理原理上升为哲学观点,并能从哲学的高度看待物理问题,我想这对于学生掌握物理学的本质,树立马克思主义哲学观,从根本上培养学生的能力和素质都是十分有利的。以下是我近几年来在教学中非常注重的几个与物理和哲学密切相关的问题,在此抛砖引玉,与大家共同探讨。
一、现象与规律
物理学是研究物理现象,探求物理规律,进而形成物理理论,指导人类自然实践的自然科学。物理学的所有知识都建立在对物理现象的研究之上:物理学的概念是描述一定物理现象的概念;物理学的规律是反映一定物理现象的规律。不仅物理如此,上升到哲学,任何事物的现象都有其本质规律,一定的现象有一定的本质规律,现象和本质相互联系、相互依存,本质不能脱离现象,本质总是现象的本质。
因此,我在教学中十分注重让学生理解任何一个物理公式、物理定律都是反映一定的物理现象的规律的。学习物理千万不能将现象与规律割裂开来,知道属于什么现象,该用什么规律,规律就好记了,物理也就不难理解了。就象你知道天上的乌云聚集到一定程度天就要下雨,这是这一自然现象的规律一样,我们让一个线圈里的磁通量发生变化,这个线圈里就能产生感应电动势,这就是这个现象的规律;有多厚的云层就有多大的降雨量,有不同的磁通量的变化就有不同的电动势的大小,物理其实就这么简单。抓住了现象与规律的哲学关系,便可理解物理知识的本质,反之死记公式、硬背定律是肯定学不好物理的。而这往往是学生的通病,在多年的教学实践中,我发现很多学生是知其然而不知其所以然的,所以他们经常张冠李戴,乱套公式。例如在电磁学里,左手定则、右手定则还有安培定则,学生往往很难弄清,为此我就特别注重强调现象和规律的关系,并专门列了下表:
上表中毕奥萨法拉定律中学没学,我也不讲,但是我告诉学生,任何现象都是有其本质规律的,只是有些我们还没学到,有些甚至还没有发现。
二、状态与过程
状态与过程是物理学中的一个十分重要的概念,虽然中学物理课本中几乎没有提及状态与过程的关系问题,但大部分的物理教师-特别是高中教师-可能都自觉或不自觉的强调过状态量和过程量的问题,只是我觉得这还不够,我们还有必要让学生从哲学的高度了解状态和过程的关系,这对于理解物理知识,指导物理学习是十分有益的。
唯物辩证法告诉我们,世界是普遍联系和变化发展的,世界上任何事物都不能孤立的静止的存在,而是不断地运动、变化、发展,而且运动本身就是事物联系状态的改变。我们物理学正是研究物体运动的最一般的科学,当一个物体由一个状态,经过一个运动变化的过程,变成了另一个状态时,其状态之间的变化和二个状态间的过程之间存在着一定的关系。就象一个学生,今天有一定的学习状态,经过一段时间(过程)的刻苦学习或者整天瞎混,他的学习状态必然要发生变化,而且这状态的变化程度或者说变化规律,肯定和这个过程中的某些因素有关。动能定理就是反映这个关系的。当一个物体以一定的动能运动时,如果有外力对它做功,则其运动状态必然要不断改变,反映其运动状态的物理量-动能就要不断的改变,并且其变化的规律与这个过程中合外力作的功一定有关,这个关系就是动能定理。此外还有动量定理、热力学第一定律等,这些都是唯物辩证法在物理学中的体现,它们的本质都是反映状态与过程的关系的。
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