La física estudia los fenómenos de fuerza, sonido, calor, luz y electricidad. Como refracción, ebullición, etc. Jajaja, una explicación muy fenomenológica es estudiar la naturaleza, descubrir los secretos detrás de varios fenómenos y conectarlos o matematizar la naturaleza y aplicar las matemáticas a la descripción de los fenómenos naturales para ayudarnos a comprender y utilizar la naturaleza.
¿Qué es la física?
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 del mundo material por parte de las personas 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 y 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 elementales no pueden existir solas y ser invisibles? ¿Por qué más del 90% de la materia del universo es materia oscura? ¿Por qué cada quásar tiene 1015 veces más energía 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 valorativa 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 ha proporcionado a los físicos de partículas una gran cantidad de información y evidencia. Como resultado, dos ramas de la física completamente opuestas están maravillosamente conectadas, como una extraña pitón que se muerde la cola.
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 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, The El universo, el sistema más grande, y las partículas elementales, el sistema más pequeño, han alcanzado una unidad tan perfecta, que nos permite 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 materia. una especie de inteligencia y una especie 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 sobre este tema ha pasado por un proceso tortuoso y gradual desde "basado en el conocimiento" hasta "basado en materias" y finalmente de nuevo a "basado 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 desempeñe un papel directo en sus vidas y trabajos posteriores. Incluso después de varios años, muchos estudiantes casi han olvidado la física que han aprendido. En sus palabras, "se lo han devuelto todo al profesor". Sin embargo, cada vez que les pregunto: "¿Qué hice?" ¿Aprendí durante mis tres años en la 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 pueden decir qué conocimiento específico ha desempeñado 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.
¿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.