關(guān)于物理教學(xué)的四個(gè)理念1第一頁，共八十頁，2022年，8月28日2物理教學(xué)的四個(gè)理念物理教學(xué)的改革和課程建設(shè)要有正確的理念做指導(dǎo)，有的理念在教學(xué)改革的一定階段很重要，有的理念則應(yīng)貫穿于物理教學(xué)的始終，并長期起作用。四位物理學(xué)大師的四句話應(yīng)當(dāng)作為改進(jìn)基礎(chǔ)物理教學(xué)最基本、最重要的理念。第二頁，共八十頁，2022年，8月28日3物理教學(xué)理念之一愛因斯坦：“興趣是最好的老師?！钡谌?，共八十頁，2022年，8月28日4物理教學(xué)理念之一請(qǐng)注意：興趣是最好的老師，我們都不是。教師的一個(gè)重要的任務(wù)：使學(xué)生能得到這個(gè)最好的老師

—激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣。

第四頁，共八十頁，2022年，8月28日5物理教學(xué)理念之一有了興趣學(xué)生才能主動(dòng)而非被動(dòng)地學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)才能深入。要改變物理課枯燥、死板、嚴(yán)肅、難懂的面貌，使物理課變得親切、有趣、有吸引力，使學(xué)生能主動(dòng)地、生動(dòng)活潑地學(xué)習(xí)。至少可以從以下四個(gè)方面努力：第五頁，共八十頁，2022年，8月28日61，從現(xiàn)象出發(fā)把五彩繽紛、美妙神奇的物

理世界展現(xiàn)在學(xué)生面前，

激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲引導(dǎo)學(xué)生以探索、研究的心態(tài)進(jìn)行學(xué)習(xí)。美麗的北極光“怒發(fā)沖冠”第六頁，共八十頁，2022年，8月28日7

激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲帆船逆風(fēng)行駛第七頁，共八十頁，2022年，8月28日8

激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲峨眉山金頂佛光第八頁，共八十頁，2022年，8月28日9

激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲梳子吸引水流上海交大第九頁，共八十頁，2022年，8月28日102，要實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)與前沿、經(jīng)典與現(xiàn)

代、理論與應(yīng)用的有機(jī)結(jié)合

既要強(qiáng)調(diào)物理教學(xué)的基礎(chǔ)性，又要注意它的時(shí)代性和前沿性；既要深入揭示物理規(guī)律的內(nèi)涵和意義，又要適當(dāng)聯(lián)系它在高新技術(shù)中的應(yīng)用。使學(xué)生覺得物理學(xué)新穎、深刻、有用，從而提高學(xué)習(xí)物理的興趣。第十頁，共八十頁，2022年，8月28日11基礎(chǔ)聯(lián)系前沿：逃逸速度—黑洞動(dòng)量守恒—中微子的發(fā)現(xiàn)萬有引力—脈沖雙星、引力波熱二定律—時(shí)間箭頭Doppler效應(yīng)—紅移、大爆炸理論理論聯(lián)系應(yīng)用：第十一頁，共八十頁，2022年，8月28日12

光柵衍射相控陣?yán)走_(dá)設(shè)在澳大利亞Sydney大學(xué)的一維射電望遠(yuǎn)鏡陣列設(shè)在美國鱈角（Capecod）的相控陣?yán)走_(dá)照片第十二頁，共八十頁，2022年，8月28日13

邁克耳遜干涉儀光學(xué)相干CT光源電子學(xué)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)探測器光纖耦合器樣品光纖聚焦器反射鏡具有微米量級(jí)的空間分辨率第十三頁，共八十頁，2022年，8月28日14兔子眼球前部的OCT圖像

大蔥表皮的OCT

圖像晶狀體上皮睫狀體角膜后表面角膜前表面兔子眼球前部的OCT圖像第十四頁，共八十頁，2022年，8月28日15特征X射線越王勾踐劍的分析湖北江陵出土，在地下埋藏了大約2500年含鐵量比銅礦少，硫化處理—防銹

Cu-Sn-Pb合金—鋒利用質(zhì)子激發(fā)X射線分析各部分成份第十五頁，共八十頁，2022年，8月28日16洛侖茲力磁流體船B電流BF海水進(jìn)水出水發(fā)動(dòng)機(jī)接發(fā)電機(jī)IF電極第十六頁，共八十頁，2022年，8月28日17物理規(guī)律之美

物理學(xué)的本質(zhì)是真－客觀規(guī)律、真理

物理學(xué)的價(jià)值是善－能夠造福人類

物理學(xué)的追求是美－簡潔明快，均衡對(duì)稱，和諧統(tǒng)一，???

如：萬有引力定律－簡潔明快之美3，講出物理規(guī)律之美，并聯(lián)系歷史，

聯(lián)系人文，貼近生活第十七頁，共八十頁，2022年，8月28日18物理規(guī)律之美麥克斯韋方程－統(tǒng)一對(duì)稱之美相對(duì)論－和諧自洽之美自由空間的電磁波方程：X,y,z,ict的整齊平衡和4維空間的對(duì)稱之美第十八頁，共八十頁，2022年，8月28日19物理規(guī)律之美

楊振寧對(duì)牛頓運(yùn)動(dòng)方程、麥克斯韋方程、相對(duì)論等的評(píng)價(jià)：

“它們以極度濃縮的數(shù)學(xué)語言寫出了物理世界的基本結(jié)構(gòu)，可以說它們是造物者的詩篇?！币龑?dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)和欣賞物理規(guī)律之美，把學(xué)習(xí)物理的興趣提高到審美的層次上來。第十九頁，共八十頁，2022年，8月28日20

聯(lián)系歷史適當(dāng)介紹重要的規(guī)律、理論發(fā)現(xiàn)和建立的過程。這不僅能使學(xué)生受到前輩科學(xué)家創(chuàng)新精神的感染和科學(xué)方法的熏陶，還能大大激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣。

照相機(jī)的增透膜是怎樣發(fā)明的？

普朗克的量子論是怎樣建立的？

李政道、楊振寧是怎樣提出宇稱不守恒的？聯(lián)系人文（文學(xué)，藝術(shù)，評(píng)論，???

）：第二十頁，共八十頁，2022年，8月28日21

波－粒二象性—

寓于一體又不同時(shí)出現(xiàn)少女？老婦？兩種圖象不會(huì)同時(shí)出現(xiàn)在你的視覺中。第二十一頁，共八十頁，2022年，8月28日22

物理規(guī)律的對(duì)稱性—

一定變換下的不變性

藝術(shù)中的對(duì)稱性第二十二頁，共八十頁，2022年，8月28日23物理規(guī)律的對(duì)稱性—

一定變換下的不變性

文學(xué)中的對(duì)稱性

上海自來水來自海上南山長生松生長山南客上天然居，居然天上客(乾隆上聯(lián))人過大佛寺，寺佛大過人(紀(jì)曉嵐下聯(lián))僧游云隱寺，寺隱云游僧(張璉下聯(lián))第二十三頁，共八十頁，2022年，8月28日24

評(píng)論楊振寧對(duì)Dirac方程的評(píng)論：“這個(gè)簡單的方程是驚天動(dòng)地的成就，是劃時(shí)代的里程碑。”“反粒子理論又是物理學(xué)的另一個(gè)里程碑?！狈Q贊Dirac方程和反粒子理論是：“性靈出萬象，風(fēng)骨超常倫?！备哌m:《答候少府》第二十四頁，共八十頁，2022年，8月28日25玻爾對(duì)普朗克量子論的評(píng)價(jià)：“在科學(xué)史上很難找到其它發(fā)現(xiàn)能象普朗克的基本作用量子一樣在僅僅一代人的短時(shí)間里產(chǎn)生如此非凡的結(jié)果…

上一代人能取得有關(guān)自然知識(shí)的如此的神奇進(jìn)展，應(yīng)歸功于人們從傳統(tǒng)的思想束縛下獲得的這一解放?！?/p>

第二十五頁，共八十頁，2022年，8月28日26愛因斯坦在1918年4月普朗克六十歲生日慶祝會(huì)上的一段講話：他成了一個(gè)以偉大的創(chuàng)造性觀念造福于世界

：有人愛科學(xué)是為了滿足智力上的快感；“在科學(xué)的殿堂里有各種各樣的人：有的人是為了純粹功利的目的。而普朗克熱愛科學(xué)是為了得到現(xiàn)象世界那些普遍的基本規(guī)律，……的人?！钡诙摚舶耸?，2022年，8月28日27楊振寧對(duì)吳健雄的評(píng)論第二十七頁，共八十頁，2022年，8月28日28愛因斯坦對(duì)邁克爾遜的評(píng)論“我總認(rèn)為邁克爾遜是科學(xué)中的藝術(shù)家，他的最大樂趣似乎來自實(shí)驗(yàn)本身的優(yōu)美和所使用方法的精湛，他從來不認(rèn)為自己在科學(xué)上是個(gè)嚴(yán)格的‘專家’，事實(shí)上的確不是，但始終是個(gè)藝術(shù)家?！钡诙隧?，共八十頁，2022年，8月28日29普朗克等人提名愛因斯坦為普魯士科學(xué)院院士的推薦書

幾乎沒有一個(gè)現(xiàn)代物理學(xué)的重要問題愛因斯坦沒有做過巨大貢獻(xiàn)。當(dāng)然他有時(shí)在創(chuàng)新思維中也會(huì)有錯(cuò)，比如，他對(duì)光量子的假設(shè)。可是也不應(yīng)該過分批評(píng)他，因?yàn)榧词乖谧顪?zhǔn)確的科學(xué)里，要提出真正新的觀點(diǎn)而不冒任何風(fēng)險(xiǎn)是不可能的。第二十九頁，共八十頁，2022年，8月28日30

貼近生活激光使閃電改道汽車--靜電屏蔽第三十頁，共八十頁，2022年，8月28日31

貼近生活

蝙蝠超聲波定位(10萬赫茲)人體心臟附近的等勢線第三十一頁，共八十頁，2022年，8月28日32

貼近生活引潮力常觸發(fā)地震1976.陰7.2，唐山1993.陰8.15，印度1995.陰12.17，神戶2001.陰2.1，四川雅江2001.陰2.2，印尼萬有引力－月球?qū)Φ孛嫔虾Ｋ囊绷﹀X塘江大潮第三十二頁，共八十頁，2022年，8月28日33

貼近生活▲強(qiáng)熱帶風(fēng)暴漩渦的形成。北半球的科氏力▲落體偏東。與科里奧利力有關(guān)的問題▲赤道附近的信風(fēng)（北半球東北，南半球東南）。第三十三頁，共八十頁，2022年，8月28日34

貼近生活熵與生命---耗散過程熱平衡----死亡

薛定諤：生命是什么?“生命之所以能存在，就在于從環(huán)境中不斷得到‘負(fù)熵’”“有機(jī)體是依賴負(fù)熵為生的”----生命的熱力學(xué)基礎(chǔ)高熵---混亂第三十四頁，共八十頁，2022年，8月28日35

貼近生活弧線球（香蕉球）受力分析第三十五頁，共八十頁，2022年，8月28日364，把計(jì)算機(jī)引入物理課程的學(xué)習(xí)，

用計(jì)算機(jī)模擬、計(jì)算、顯示、研究物

理過程

把學(xué)生玩計(jì)算機(jī)的興趣引導(dǎo)到學(xué)習(xí)物理上來。第三十六頁，共八十頁，2022年，8月28日37物理教學(xué)理念之二楊振寧：“現(xiàn)象是物理學(xué)的根源?！钡谌唔?，共八十頁，2022年，8月28日38物理教學(xué)理念之二楊振寧：“很多學(xué)生在學(xué)習(xí)中形成一種印象，以為物理學(xué)就是一些演算。演算是物理學(xué)的一部分，但不是最重要的部分。物理學(xué)最重要的部分是與現(xiàn)象有關(guān)的。絕大部分物理學(xué)是從現(xiàn)象中來的?，F(xiàn)象是物理學(xué)的根源。”第三十八頁，共八十頁，2022年，8月28日39物理教學(xué)理念之二觀察現(xiàn)象，研究現(xiàn)象，揭露現(xiàn)象背后的本質(zhì)和規(guī)律，才發(fā)展了物理學(xué)?；A(chǔ)物理的教學(xué)應(yīng)當(dāng)同觀察和分析物理現(xiàn)象聯(lián)系起來，否則就是無源之水、無本之木。基礎(chǔ)物理的大部分內(nèi)容都應(yīng)采用從現(xiàn)象本質(zhì)，從感性理性的方法進(jìn)行教學(xué)。要把觀察現(xiàn)象作為物理教學(xué)的重要環(huán)節(jié)。第三十九頁，共八十頁，2022年，8月28日40物理教學(xué)理念之二圖片，視頻（錄像），演示實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中具有十分重要的作用。演示實(shí)驗(yàn)最重要：直觀－真實(shí)－生動(dòng)作用：觀察現(xiàn)象，啟迪思維，顯示原理，驗(yàn)證理論。是培養(yǎng)學(xué)生探索精神、創(chuàng)新精神的重要手段。第四十頁，共八十頁，2022年，8月28日41觀察現(xiàn)象磁懸浮第四十一頁，共八十頁，2022年，8月28日42觀察現(xiàn)象第四十二頁，共八十頁，2022年，8月28日43觀察現(xiàn)象共振第四十三頁，共八十頁，2022年，8月28日44觀察現(xiàn)象全息圖像第四十四頁，共八十頁，2022年，8月28日45啟迪思維第四十五頁，共八十頁，2022年，8月28日46啟迪思維磁懸浮與磁懸掛第四十六頁，共八十頁，2022年，8月28日47啟迪思維鋼管向中心移動(dòng)第四十七頁，共八十頁，2022年，8月28日48啟迪思維翻轉(zhuǎn)陀螺第四十八頁，共八十頁，2022年，8月28日49顯示原理角動(dòng)量守恒第四十九頁，共八十頁，2022年，8月28日50顯示原理勢能—轉(zhuǎn)動(dòng)能第五十頁，共八十頁，2022年，8月28日51驗(yàn)證理論同濟(jì)大學(xué)第五十一頁，共八十頁，2022年，8月28日52驗(yàn)證理論“拍”的產(chǎn)生第五十二頁，共八十頁，2022年，8月28日53驗(yàn)證理論進(jìn)動(dòng)熱輻射第五十三頁，共八十頁，2022年，8月28日54物理教學(xué)理念之二演示實(shí)驗(yàn)廳學(xué)生可以自己動(dòng)手演示。演示實(shí)驗(yàn)要進(jìn)課堂，使演示與講課同步進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)與理論教學(xué)緊密配合。第五十四頁，共八十頁，2022年，8月28日55物理教學(xué)理念之三海森堡：“科學(xué)扎根于討論?！钡谖迨屙?，共八十頁，2022年，8月28日56物理教學(xué)理念之三討論是科學(xué)賴以生長、繁榮的土壤。討論可以使學(xué)習(xí)深入，討論能夠激發(fā)創(chuàng)新的火花。楊振寧的體會(huì)：“我一生中最重要的一年，不是在美國做研究，而是當(dāng)時(shí)和黃昆同處一舍的日子。正是那些爭論，使我找到科研的感覺?！钡谖迨?，共八十頁，2022年，8月28日57物理教學(xué)理念之三要向?qū)W生反復(fù)強(qiáng)調(diào)討論的重要性，鼓勵(lì)并組織學(xué)生開展討論，

形成“勤于思考，樂于探討”的學(xué)術(shù)氛圍。討論有多種方式，不拘一格，討論就好：大課提問討論小班專題討論網(wǎng)上隨意討論宿舍臥談?dòng)懻?..第五十七頁，共八十頁，2022年，8月28日58小班討論課是推動(dòng)學(xué)生開展討論的有效方式清華大學(xué)，西安工業(yè)學(xué)院等校都有物理小班討論課。以清華大學(xué)為例：

*作用：深入理解基本概念、原理，掌握基本方法；開闊思路，鼓勵(lì)創(chuàng)新，訓(xùn)練辯才。

*做法：

?15-20人一班，主講教師指導(dǎo)，由教師和TA分班主持，第五十八頁，共八十頁，2022年，8月28日59小班討論課的做法?主要題目課前到手，師生有備而來圍繞教學(xué)重點(diǎn)和學(xué)生學(xué)習(xí)疑點(diǎn)、難點(diǎn)展開。?同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生提問題，什么問題都可以討論，包括教師可能回答不上來的，以及沒有公認(rèn)結(jié)論的問題。?討論和演示實(shí)驗(yàn)相結(jié)合。第五十九頁，共八十頁，2022年，8月28日60例1：在臺(tái)面上合適地搓動(dòng)乒乓球，乒乓球在桌面上前進(jìn)一段距離后將會(huì)自動(dòng)返回。1）試對(duì)此現(xiàn)象作定性解釋；

2）設(shè)乒乓球可看成勻質(zhì)剛性球殼，導(dǎo)出能產(chǎn)生上述現(xiàn)象，其初始條件應(yīng)滿足的關(guān)系。第六十頁，共八十頁，2022年，8月28日61例2.細(xì)繩突然斷開剛體如何轉(zhuǎn)動(dòng)？細(xì)繩mmAB質(zhì)心C分析得對(duì)嗎？看看實(shí)驗(yàn)。第六十一頁，共八十頁，2022年，8月28日62通過討論課，激發(fā)學(xué)生研究更深層次問題？？？?？？討論課通過討論課，學(xué)生在雜志上發(fā)表了論文。如“關(guān)于乒乓球滾動(dòng)問題的討論”，“物理與工程”顧黎（電子系），指導(dǎo)教師：馬萬云第六十二頁，共八十頁，2022年，8月28日63物理教學(xué)理念之四李政道：“物理學(xué)的精髓在于創(chuàng)新?！钡诹?，共八十頁，2022年，8月28日64物理教學(xué)理念之四物理學(xué)中最重要的東西不是某個(gè)原理、某條定律，而是它所包含的創(chuàng)新精神。物理學(xué)是在不斷探索、不斷發(fā)現(xiàn)、不斷創(chuàng)新中發(fā)展起來的，沒有創(chuàng)新就沒有今天的物理學(xué)。物理學(xué)研究的是最基本的自然規(guī)律，規(guī)律的發(fā)現(xiàn)、理論的提出，只有第一，沒有第二。掌握物理學(xué)的精髓，最重要的就是學(xué)會(huì)創(chuàng)新。第六十四頁，共八十頁，2022年，8月28日65物理教學(xué)理念之四物理教學(xué)要把培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神放在第一位

?培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新的意識(shí)和勇氣，

?培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新的想像力并掌握創(chuàng)新的方法。第六十五頁，共八十頁，2022年，8月28日661，要有創(chuàng)新的意識(shí)和勇氣喜歡標(biāo)新立異，不墨守成規(guī)?？傁胩剿餍峦緩?，提出新觀念，嘗試新方法，導(dǎo)出新結(jié)論。沒有想到創(chuàng)新的人決不會(huì)有新創(chuàng)造。不怕名人權(quán)威，在新的事實(shí)面前敢于懷疑舊理論，提出新問題?！斑M(jìn)步道路上的絆腳石是，也一向是，不容許懷疑的傳統(tǒng)?！?—

吳健雄

第六十六頁，共八十頁，2022年，8月28日67要有創(chuàng)新的意識(shí)和勇氣“提出一個(gè)問題往往比解決一個(gè)問題更重要，因?yàn)榻鉀Q問題也許僅僅是數(shù)學(xué)上或?qū)嶒?yàn)上的一個(gè)技能而已，而提出新的問題、新的可能性，從新的角度去看舊的問題，卻需要有創(chuàng)造性的想象力，而且標(biāo)志著科學(xué)的真正進(jìn)步?！薄?/p>

愛因斯坦、英菲爾德鼓勵(lì)學(xué)生成為敢于懷疑、善于提問的、具有批判性和創(chuàng)造性的探索者。第六十七頁，共八十頁，2022年，8月28日68培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和勇氣少年兒童天生就富于想像，喜歡創(chuàng)造，無所顧忌，不怕權(quán)威。是我國教育制度和教育方法的弊端，扼殺了學(xué)生的創(chuàng)新精神。聽話、守規(guī)矩、強(qiáng)求一律、崇拜權(quán)威、應(yīng)試教育，...

到了大學(xué)才要重新“培養(yǎng)”。實(shí)質(zhì)上是要去掉思想束縛，把創(chuàng)新精神重新激發(fā)出來。第六十八頁，共八十頁，2022年，8月28日69培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和勇氣3000年前的一個(gè)哲人曾經(jīng)說過：學(xué)生的頭腦不是一個(gè)待被填滿的容器，而是一個(gè)需要被點(diǎn)燃的火種”。什么火種？求知的火種，創(chuàng)造的火種。我們的任務(wù)是點(diǎn)燃這些火種。求知的火種可以用興趣和責(zé)任感去點(diǎn)燃，創(chuàng)造的火種用什么去點(diǎn)燃？解放思想！第六十九頁，共八十頁，2022年，8月28日70培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和勇氣教學(xué)中要：少一些限制，多一些自主；少一些批評(píng)，多一些鼓勵(lì)。強(qiáng)調(diào)：

?科學(xué)技術(shù)在不斷發(fā)展，永遠(yuǎn)都存在創(chuàng)新的空間，

?大師、權(quán)威們的觀點(diǎn)、結(jié)論也有時(shí)代的局限，也有錯(cuò)誤，

?年輕、知識(shí)少不是障礙。第七十頁，共八十頁，2022年，8月28日71

科學(xué)技術(shù)在不斷發(fā)展，現(xiàn)有結(jié)論不是不變的。通常人們認(rèn)為實(shí)際測量結(jié)果光子靜止質(zhì)量為零電子是穩(wěn)定不變的質(zhì)子是穩(wěn)定不變的中微子靜止質(zhì)量為零現(xiàn)在知道，中微子靜止質(zhì)量不為零第七十一頁，共八十頁，2022年，8月28日72

科學(xué)技術(shù)在不斷發(fā)展，現(xiàn)有結(jié)論不是不變的。要用發(fā)展的觀點(diǎn)來講解物理規(guī)律。講解物理原理和定律時(shí)，不僅講清它們能解決哪些問題，還講清它們不能解決哪些問題，以及還有哪些問題需要研究和解決。第七十二頁，共八十頁，2022年，8月28日73

大師的觀點(diǎn)、結(jié)論也有局限甚至錯(cuò)誤愛因斯坦：廣義相對(duì)論方程＋宇宙項(xiàng)泡利：“我不相信上帝會(huì)在弱作用中偏向左手，...”費(fèi)曼：“物理學(xué)圣經(jīng)”中的圖第七十三頁，共八十頁，2022年，8月28日74

年輕、知識(shí)少不是障礙在物理學(xué)發(fā)展中，做出重大創(chuàng)造性貢獻(xiàn)的很多是年輕人：

牛頓（1642-1727）

萬有引力定律

24歲（1666）

麥克斯威（1831-1879）

電磁理論的第一篇論文

24歲（1855）愛因斯坦（1879-1955）光子理論，相對(duì)論

26歲（1905）第七十四頁，共八十頁，2022年，8月28日75

年輕、知識(shí)少不是障礙玻爾（l885-1