¿Qué es la física? (Esta pregunta es un poco abstracta) Je, je.

Esta es una pregunta muy básica. Abra cualquier libro de texto de física y no será difícil encontrar esta definición: La física es la ciencia natural que estudia la estructura de la materia, la interacción de la materia y las leyes del movimiento. Pero esta es sólo una definición académica de la física. La "física" a la que nos enfrentamos es también un curso que necesita ser recomprendido y analizado desde la perspectiva de su importancia educativa para explorar las ricas connotaciones que contiene.

En primer lugar, la física es una ciencia.

La física es una ciencia natural basada en experimentos, es la ciencia más madura y de mayor precisión cuantitativa, y es también la ciencia básica de carácter metodológico más importante. Los logros de la física han enriquecido enormemente la comprensión de las personas sobre el mundo material y han promovido eficazmente el progreso de la civilización humana. Como se señala en la resolución "La importancia de la física para la sociedad" de la 23ª Asamblea General de la Unión Internacional de Física Pura y Aplicada, la física es una empresa internacional que desempeña un papel clave en el progreso futuro de la humanidad: explorar la naturaleza e impulsar tecnología, mejorar vidas y cultivar talentos.

A principios del siglo pasado, el establecimiento de la teoría de la relatividad y la mecánica cuántica dieron alas al rápido desarrollo de la física y alcanzaron logros brillantes sin precedentes, hasta el punto de que se llamó al siglo XX el " siglo de la física." ¿Qué siglo XXI? Hay un dicho popular: El siglo XXI es el siglo de las ciencias de la vida. De hecho, una expresión más precisa de esta frase debería ser: el siglo XXI es un siglo en el que las ciencias físicas intervienen plenamente en las ciencias de la vida. Sólo cuando las ciencias de la vida se combinen con la física se podrá lograr un mayor desarrollo.

Mirando hacia el futuro de la física, está lleno de oportunidades y desafíos. En el artículo "Desafíos de la física", el Sr. Li Zhengdao planteó una vez cuatro problemas importantes en el campo de la física en el siglo XXI: ¿Por qué algunos fenómenos físicos son teóricamente simétricos, pero los resultados experimentales son asimétricos? ¿Por qué la mitad de las partículas fundamentales no pueden existir solas y ser invisibles? ¿Por qué más del 90% de la materia del universo es materia oscura? ¿Por qué cada cuásar es 1015 veces más energético que el sol? Estas preguntas han inspirado enormemente el coraje y el entusiasmo de la gente por la exploración incesante. Es previsible que una vez que se disipen estas nubes oscuras que se ciernen sobre el cielo físico, la física mostrará un futuro más brillante.

En segundo lugar, la física es un tipo de inteligencia.

Al nacer, un científico alemán ganador del Premio Nobel de Física, dijo: “Si el trabajo que publiqué contiene el descubrimiento de un fenómeno natural, es mejor decir que contiene una ciencia sobre los fenómenos naturales. . La base de los métodos de pensamiento. "La física es reconocida como una ciencia importante, no sólo porque revela profundamente las leyes del mundo objetivo, sino también porque ha formado un sistema único y eficaz de ideas y métodos en el proceso de desarrollo y. crecimiento. Debido a esto, la física se ha convertido en la cristalización de la sabiduría humana y el tesoro de la civilización.

Un gran número de hechos muestran que las ideas y métodos de la física no sólo son valiosos para la física misma, sino que también hacen importantes contribuciones al desarrollo de todas las ciencias naturales e incluso de las ciencias sociales. Según las estadísticas, desde mediados del siglo XX, más de la mitad de los premios Nobel de Química, Biología y Medicina, e incluso el Premio de Economía, tienen formación en física. Esto significa que obtienen sabiduría de la física y tienen éxito en campos no físicos. ——Por otro lado, nunca ha habido un caso en el que alguien que no sea especialista en física haya ganado el Premio Nobel de Física. Éste es el poder de la inteligencia corporal. ¡No es de extrañar que algunos expertos extranjeros señalaran claramente que una nación sin alfabetización física es una nación estúpida!

Hoy en día, el alcance de la física se ha extendido a muchos campos y cada vez se han conseguido más logros, por lo que nos resulta difícil distinguir qué es la física con los ojos tradicionales. La XIX Conferencia Internacional sobre Física Estadística se celebró en Xiamen, China, del 65438 al 0995. Los artículos intercambiados en la conferencia cubren una amplia gama de temas, como inflorescencias de plantas, sistemas de fármacos de ADN, flujo de tráfico, almacenamiento de rasgos, etc. Parece que estos artículos no son muy sustanciales. ¿Qué? ¿Qué es la física? Hace unos años, la revista estadounidense Physics Today pidió a sus lectores su opinión sobre este tema. Al final, su respuesta favorita fue: los físicos hacen física. Esto puede parecer parcial al principio, pero tiene sentido.

Porque, desde el punto de vista actual, la física es más bien un tipo de inteligencia, "que representa un conjunto de pasos y métodos efectivos para adquirir conocimientos, organizarlos y aplicarlos. Cuando este método se aplica a cualquier problema, el problema se convierte en física" (Zhao Kaihua)

En tercer lugar, la física sigue siendo una especie de cultura.

La cultura en un sentido amplio se refiere a la suma de riqueza material y espiritual creada por los seres humanos en el curso de la práctica histórica. Incluye la cultura científica y la cultura humanística. De manera similar, una gran cantidad de productos materiales y espirituales creados por los físicos en la práctica científica a largo plazo constituyen la cultura física. La cultura deportiva es una parte importante de la cultura científica.

Como todos sabemos, la física es una ciencia basada en experimentos, y su método de investigación básico es la práctica, por lo que muestra "verdad" en la objetividad de los resultados creados por la física, que en última instancia benefician a la humanidad. Encarna la "bondad"; " en términos de propósito; además, la física también encarna la "belleza" en muchos aspectos, como las emociones y la conciencia humanas. Precisamente porque la física misma tiene los tres atributos de verdad, bondad y belleza, tenemos todas las razones para decir que la física no es sólo una cultura, sino también una cultura de alto nivel y alto grado.

La física trata de buscar la verdad. La física presta mayor atención a la demostración. La actitud más básica de los físicos en las actividades de investigación científica es buscar la verdad a partir de los hechos. Adherirse a la práctica es el único criterio para probar la verdad. Como dijo el físico Feynman: "No importa lo hermosa que sea tu idea, no importa lo inteligente que seas, no importa lo famoso que seas, mientras no coincida con el experimento, está mal. En pocas palabras, esto es ciencia". "Se puede decir que la historia del desarrollo de la física es una historia de "búsqueda de la verdad" que constantemente corrige errores y se acerca a la verdad.

La física es buena. La física se compromete a liberar a las personas de la naturaleza, pasar del reino de la necesidad al reino de la libertad, ayudar a las personas a comprenderse constantemente a sí mismas y promover que sus vidas se vuelvan nobles. Ésta es la orientación de valores y el objetivo final de la física, por lo que la esencia de la física es ser buena, además, el comportamiento de los físicos también es bueno; Einstein comentó una vez sobre Madame Curie y los destacados físicos representados por ella: "La importancia de las figuras de primer nivel para la época y el proceso histórico puede ser moralmente mayor que sus logros puramente intelectuales, su actitud rigurosa y realista, su dedicación a la ciencia". y el amor por el pueblo son, sin duda, tesoros humanos especialmente preciosos para las generaciones futuras.

La física es la más bella. El físico alemán Heisenberg dijo: La belleza es la gloria de la verdad; el filósofo romano Prudin volvió a decir: La bondad es el origen de la belleza. Por tanto, es natural que la física sea bella por su verdad y bondad. La belleza de la física pertenece a la belleza científica, que se refleja principalmente en la simplicidad, la simetría y la unidad significa unidad, y la unidad significa simplicidad.

Cuando pasamos al capítulo de la física, podemos encontrar que hermosas notas suenan por todas partes, reflejando la búsqueda y creación de belleza por parte de las personas. Tomemos como ejemplo la unidad. El desarrollo de la física contemporánea se extiende en dos direcciones de investigación opuestas: el universo más grandioso y las partículas más pequeñas. Sorprendentemente, a medida que la investigación se profundizó, no tomaron caminos separados, sino que se alejaron cada vez más. Más bien, muestran muchas señales de que diferentes caminos conducen al mismo objetivo, reforzándose mutuamente. Por ejemplo, los astrofísicos suelen utilizar algunos resultados de investigación en física de partículas para explorar imágenes de la evolución temprana del universo (debido a esto, la física de partículas también se llama en cierto sentido "arqueología cósmica". El estudio de la física también proporciona a los físicos de partículas una gran cantidad de información y pruebas. Como resultado, las dos ramas de la física completamente opuestas están maravillosamente conectadas, como una extraña pitón que se muerde la cola. /p>

Para otro ejemplo. , el físico británico William Slacker descubrió por primera vez la siguiente sorprendente relación entre algunas cantidades físicas en la naturaleza:

Radio del universo/radio del electrón ≈ 1040, La edad del universo/tiempo de vida de las partículas en fuerte descomposición≈1040,

La potencia eléctrica de los núcleos de hidrógeno y los electrones/la fuerza gravitacional de los núcleos de hidrógeno y los electrones≈1040,...

En la comparación anterior, el universo Este sistema más grande y el sistema más pequeño de elementos elementales Las partículas han alcanzado tal unidad perfecta, permitiéndonos apreciar una vez más la belleza del mundo físico, una belleza impresionante y magnífica.

Son estos hermosos ejemplos los que inspiran la sincera admiración y el asombro de la gente por la naturaleza. No es de extrañar que Einstein dijera: "Lo más incomprensible del universo es que el universo es comprensible".

A través del análisis anterior, tenemos una comprensión más completa de la física: no es sólo una ciencia, es una un tipo de inteligencia y un tipo de cultura. Como profesor de física, es necesario realizar una inspección y un análisis exhaustivos de la física que enseña. Por un lado, vemos que la física tiene connotaciones tan ricas, lo que nos hace explorar y ejercer sus funciones educativas de manera más consciente y consciente, y mejorar integralmente la calidad de la enseñanza, por otro lado, vemos que la física tiene un temperamento tan hermoso; , y nos encantará aún más la Física y nos apasionaremos más por la enseñanza de la física. Creo que sólo los profesores de física que realmente aman la física pueden no sólo enseñar a los estudiantes a comprender y aplicar la física, sino también guiarlos para que comprendan y aprecien la física.

2. ¿Por qué enseñar física?

Esta es una pregunta aparentemente sencilla pero muy básica, y no es fácil responderla correctamente. La comprensión del autor de este tema ha pasado por un proceso tortuoso y gradual desde "basada en el conocimiento" hasta "basada en materias" y finalmente de nuevo a "basada en estudiantes".

Durante mucho tiempo, me he centrado en la enseñanza de la física al nivel del conocimiento. Creo que enseñar física es enseñar a los estudiantes tanto conocimiento de física como sea posible para sus vidas futuras. Porque creo que "el conocimiento es poder". Sin embargo, resulta desconcertante que la cantidad de conocimientos de física que damos a los estudiantes, incluidos conocimientos extremadamente importantes como "F=ma", rara vez muestre algún efecto directo en sus vidas y trabajos posteriores. Incluso después de varios años, muchos estudiantes casi han olvidado la física que aprendieron. En sus palabras, "se lo devolvieron todo al maestro". Sin embargo, me siento profundamente decepcionado por esto cada vez que les pregunto: "¿Qué aprendí?" ¿En mis tres años de escuela secundaria?" Cuando no hay aprendizaje, estos estudiantes que han estado fuera de la escuela durante muchos años darán una respuesta negativa al unísono, coincidiendo en que el aprendizaje en la escuela secundaria ha sentado una base importante para su crecimiento, pero No puedo decir qué conocimiento específico ha jugado un papel. Supongo que probablemente sea como una cena. Nadie puede negar la importancia de comer para la supervivencia. Sin embargo, nadie pudo decir dónde creció un trozo de carne después de comer esta comida.

Un estudiante que se graduó hace más de 20 años habló una vez con el autor sobre su clase de física "más impresionante". Resulta que esa clase trataba sobre energía potencial gravitacional. En ese momento, para explicar la relatividad de la energía potencial gravitacional, una vez les hice esta pregunta a mis alumnos: Alguien estaba parado en el alféizar de la ventana del quinto piso y quería saltar. ¿Crees que es peligroso? Al principio todos pensaron que era demasiado difícil, pero después de pensarlo detenidamente, todos se alegraron: no saltes por la ventana, simplemente salta por la ventana. El estudiante pensó que este ejemplo era interesante, por lo que no lo olvidó durante mucho tiempo, pero cuando se le preguntó qué conocimientos de física ilustraba este ejemplo, dijo que lo había olvidado; Justo cuando mi rostro mostraba arrepentimiento, lo que dijo de inmediato fue reconfortante. Dijo: "Este ejemplo me hizo comprender que todo es relativo y que diferentes ángulos tendrán diferentes resultados". Aunque el estudiante ha olvidado por completo los conocimientos de física enseñados en este curso, a través del estudio de conocimientos relevantes, los pensamientos y métodos que recopiló fueron. profundamente grabado en su corazón. En este sentido, ¿no fue extremadamente valiosa para él esta clase de física tomada hace más de 20 años? Después de graduarse de la escuela secundaria, la mayoría de los estudiantes pueden decir adiós a la física y los conocimientos de física que han aprendido eventualmente serán olvidados. Entonces mire hacia atrás: ¿qué más les ha dejado la enseñanza de la física? Si no reflejan la sabiduría y la inspiración que brinda la física, será un fracaso en la enseñanza de la física. Desde esta perspectiva, el conocimiento específico suele ser sólo un vehículo de enseñanza, y hay más cosas que vale la pena perseguir detrás del conocimiento. Como dijo el profesor Qian Weichang, científico principal de mi país: "Estudié física en la universidad... Aprendí la capacidad de investigar, recopilar, analizar y pensar lógicamente con la física como objeto. El conocimiento de la física a veces es útil, pero a través de Las habilidades adquiridas La física es más útil que el conocimiento de la física "Cuando el Sr. Qian estudiaba, fue a través de la carrera de "física" que adquirió muchas habilidades que eran más importantes que el conocimiento de la física. Por lo tanto, la visión que equipara la enseñanza de la física con la enseñanza del conocimiento físico es unilateral, y el enfoque de utilizar "basado en el conocimiento" para establecer la orientación de objetivos de la enseñanza de la física también es miope.

Con la profundización en la práctica docente, los profesores generalmente se familiarizan cada vez más con las materias que imparten, y les gusta especialmente. Quizás influenciado por esta emoción profesional, una vez fijé el objetivo de la enseñanza de la física como "formar al mayor número posible de estudiantes para que se conviertan en físicos o físicos". Especialmente cuando me transfirí de una escuela secundaria ordinaria rural a una escuela secundaria clave, frente a estudiantes inteligentes y estudiosos, este deseo se hizo cada vez más fuerte. Pero pronto descubrí que los profesores de otras materias tenían expectativas similares para los estudiantes, probablemente debido a sus propias preferencias profesionales. De esta manera, cada uno barre su propia nieve y canta sus propias melodías. No se logra unir los componentes de varias disciplinas en una fuerza conjunta y, por supuesto, el efecto real es insatisfactorio. Lo que me deprime particularmente es que hay muy pocos "estudiantes orgullosos" que sean excelentes en física en la clase, y aún menos participarán directamente en carreras de física en el futuro. Justo cuando estaba confundido, un ejemplo del Sr. Yang, ex presidente de la Universidad de Fudan, me dio una gran inspiración. La Universidad de Fudan realizó una vez una encuesta sobre el destino de los graduados en física nuclear. Se descubrió que menos de una décima parte de los estudiantes realizaban trabajos relacionados con la física nuclear después de graduarse, y el resto cambió de carrera y estuvo activo en puestos financieros, comerciales o administrativos. En este sentido, la mayoría de la gente afirma que se trata del fracaso del departamento de física, mientras que Yang cree que se trata del éxito de la Universidad de Fudan. Porque, después de cuatro años de educación universitaria en física, los estudiantes tienen buenas cualidades y sentaron una base sólida para el desarrollo futuro, por lo que pueden adaptarse rápidamente a trabajos en diversos campos después de graduarse. Esto también confirma lo que dijo el Sr. Zhao Kaihua: "Después de que una persona aprende física, puede hacer cualquier cosa y su física no se desperdicia. En mi opinión, a las personas que estudian física no les importa 'cambiar de carrera'..."

Después del tortuoso proceso de comprensión anterior, poco a poco fui viendo con claridad que el objetivo final de la enseñanza de la física no se basa en conocimientos o disciplinas, sino en nuestros objetos de educación: los estudiantes.

En cuanto a la pregunta "¿Por qué enseñar física?", también podemos preguntarnos al revés: "Si no enseñamos física y los estudiantes no aprenden física, ¿qué deficiencias quedarán en sus ¿desarrollo futuro?" Una respuesta obvia La respuesta es que los estudiantes no aprenderán muchos conocimientos importantes de física. Esto es cierto, pero no es lo suficientemente completo. Porque además, los estudiantes también perderán el cultivo y la influencia más importantes de los métodos científicos y el espíritu científico, lo que en última instancia afectará su alfabetización científica. En la actualidad, la física ha penetrado en todos los aspectos de la sociedad y se ha convertido en un conocimiento que todo ciudadano educado debe conocer. Para la mayoría de los estudiantes, el propósito de aprender física hoy probablemente no sea seguir estudiando física mañana, sino ayudarlos a enfrentar o tomar decisiones sobre una gran cantidad de cuestiones no físicas, sentando las bases para una vida civilizada, saludable y de alta calidad. vida en el futuro. Como dice el libro "Ciencia para todos los estadounidenses", "El objetivo más elevado de la educación es preparar a las personas para la autorrealización y la vida responsable". Según esto, la respuesta más definitiva a la pregunta "¿Por qué enseñar física para mejorar?" la alfabetización científica de todos los estudiantes. ——Este debería ser el concepto de nuestra enseñanza de la física.

Como todos sabemos, los genes biológicos juegan un papel importante en la evolución biológica, y diferencias genéticas extremadamente sutiles a menudo conducen a enormes diferencias entre organismos. Inspirados por esto, muchos sociólogos están tratando de encontrar cuáles son los elementos centrales de la herencia y el desarrollo de la cultura humana, proponiendo así el concepto de "genes culturales" y definiéndolos como el "código genético" del sistema cultural humano. El núcleo de los genes culturales es la forma de pensar y los valores. La evolución humana es más compleja que la evolución biológica ordinaria. Tiene mecanismos de evolución duales, incluido el mecanismo de evolución de genes biológicos y el mecanismo de evolución de genes culturales. La educación es una forma importante de promover los mecanismos de herencia cultural. La esencia de la educación escolar no es sólo la manifestación e interpretación de los fenómenos culturales, sino también la herencia y el desarrollo de genes culturales. La educación física no es una excepción. ¿Cuáles son los "genes culturales" contenidos en la enseñanza de la física? El autor cree que se refleja principalmente en tres aspectos, a saber, el conocimiento científico, los métodos científicos y el espíritu científico, porque estos tres son los elementos más básicos de la alfabetización científica. Si se compara la alfabetización científica con una pirámide, el conocimiento científico es como la base de la torre, los métodos científicos son el cuerpo de la torre y el espíritu científico es la cúspide. El objetivo más elevado de la enseñanza de la física es contribuir a la construcción de esta magnífica torre de alfabetización científica.

En otras palabras, el valor central de la enseñanza de la física radica en promover que los estudiantes logren tres transformaciones: primero, transformar el conocimiento acumulado de la sociedad humana en conocimiento individual de los estudiantes, convirtiéndolos así en personas objetivas; segundo, transformar el pensamiento de sus predecesores dedicados a la actividad intelectual; actividades El método se transforma en la capacidad cognitiva de los estudiantes, para que comprendan por qué el mundo es así y se conviertan en personas racionales; el tercero es transformar las ideas y actitudes contenidas en el conocimiento en el código de conducta de los estudiantes, para que sepan; cómo hacer del mundo un lugar mejor, conviértete en una persona creativa.