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学科特点系列之物理——大自然的核心科学

 秋叶别馆 2018-05-22

一、本质:

最核心的自然科学。是自然科学的标杆科学,它提供了许多研究自然定性的方法和手段。可作为其它自然学科(如化学、生物)的基础。

它的本质是观察科学,这样说是因为以下几点:

物理都是我们可以直接感受到即便于观察的;

2  物理科学的开端即从观察开始,物理科学的起始目的是解释观察到的现象;

物理虽然有实验,但一方面实验更多是为了验证已有的定理,至少我们现在学习的程度范围是这样的,另一方面实验结果大部分也都是观察现象。既然观察是客观的,不同的观察方法(如目测或仪器)一般不会得到不同的定性结论,充其量在定量上存在误差,但观察的角度即参考系的不同,得出的结论是不同的,所以参考系的概念作为观念始终贯穿于物理学的始终。

二、特点

物理的核心是现象。现象是人们可直接观察或体验的,一切纯物理概念来自于现象,一切定律都是用来解释各种现象(包括已知现象和未来现象)。

物理学中的概念产生与数学概念不同,它来自于两个方面:一个方面是需要进行推理和计算的概念,为了数学应用而建立的概念,参照数学概念,数学概念是先有一个概念,再到自然中找对应物;另一方面纯描述性的概念则是对自然观察的结果,是先有物再建立定义,称纯物理概念。

对于纯物理概念而言,由于是对客观事物的反映,不同的描述应不影响结果的准确性,这部分概念需要的不是严谨性,而是辨析性(当然数学的相近概念也需要辨析,但只是防止混淆,而纯物理概念辨析成为理解该概念的主要方式,而不必执迷于原话)。

物理描述性概念只能通过观察获得理解。物理学的公设是人们最初的观察现象以及自然界的基本原则(通常由自然辩证法提出)来得出的。因此作为学习者,观察周围的事物及与物理的关系是至关重要的,我们身边处处是物理,要有时刻处于物理世界的感觉。

物理的概念体系是最有条理的学科,整个物理知识可以由运动学为起点到原子物理形成一个彼此不间断链接的知识链体系,概念逐层递进,后面的知识依赖于前面的知识,所以物理的学习必须稳扎稳打,循序渐进,一步一个脚印,并自己完成这个体系的总结。物理定律与公式既有观察又有推理,是数学参与到物理研究后的结果,应区别对待,该观察观察,该推理推理,必须用相应的方法理解概念,因此物理学习始终要绷紧数学这根弦。物理是数学的应用,而物理本身的应用是用来解释自然界现象以及预测某种结果,注意只是解释,因为解决自然界问题已划为工程学。要能区分物理学与工程学的区别。

三、体系化

物理直接代表大自然,物理认知也非常顺应人的认知规律,一方面物理知识;来自自然现象必然有用,另一方面人们的认知是由浅入深,导致我们的学习完全按照此规律进行,因此物理是体系化最强的科学。

四、物理学习的关键:

牢牢掌握知识链,区分概念的两种不同来源,分别用精确描述法和辨析法理解概念,定理验证也是根据情况,该推导推导,该实验验证则实验验证。理解数学应用时模型简化的方法,熟悉定理应用的环境和规则,由于物理应用环境是自然,所以要多观察周围事物。物理是纯理的学科,记忆的东西要尽量少。

五、一个呼吁

    现在的物理教学中没有正确体现数学和物理的关系,物理和数学教学分离,学生不能直接用学到的数学知识去理解物理。希望能够还原二者的关系。

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