鄭佳鎣 鄭衛(wèi)峰

摘 ? 要：物理學(xué)中蘊(yùn)含的哲學(xué)思想是非常豐富的，文章從培養(yǎng)學(xué)生對(duì)立統(tǒng)一、質(zhì)量互變以及否定之否定的三個(gè)方面思想方法進(jìn)行探討，希望在教學(xué)中啟發(fā)學(xué)生用物理學(xué)背后所隱含的哲學(xué)思想來(lái)辯證地看待事物。

關(guān)鍵詞：物理教學(xué)；課程思政；方法論；哲學(xué)思想

2018年9月10日在北京召開(kāi)的全國(guó)教育大會(huì)上，習(xí)近平總書(shū)記發(fā)表了重要講話，強(qiáng)調(diào)堅(jiān)持立德樹(shù)人，加強(qiáng)學(xué)校思想政治工作，推進(jìn)教育改革。近年來(lái)，國(guó)家為推進(jìn)落實(shí)立德樹(shù)人根本任務(wù)，出臺(tái)了不少相關(guān)方面的文件，由此各級(jí)學(xué)校以及研究者們紛紛進(jìn)行了相應(yīng)的課程改革探索之路，而“課程思政”是目前普遍認(rèn)可的，能夠?qū)ⅰ傲⒌聵?shù)人”落實(shí)到學(xué)校教育的一種綜合教育理念。

《物理與藝術(shù)》一書(shū)中提到“哲學(xué)、科學(xué)和藝術(shù)并不相互抵觸，它們探究的是同一個(gè)世界，都面對(duì)世界存在和人類存在的神秘性，并試圖認(rèn)識(shí)和解釋之”[ 1 ]。自然科學(xué)與哲學(xué)有著千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系，物理學(xué)是自然科學(xué)中重要且基礎(chǔ)的學(xué)科之一，其中蘊(yùn)含的哲學(xué)思想是非常豐富的?？茖W(xué)方法作為物理認(rèn)知活動(dòng)的中介，是連接物理現(xiàn)象與物理知識(shí)的紐帶，在物理學(xué)的發(fā)展中起著橋梁的作用，科學(xué)方法對(duì)于學(xué)習(xí)物理的重要性不言而喻，物理教學(xué)中少不了科學(xué)方法的教育，抓住了科學(xué)方法就等于抓住了物理教學(xué)的核心[ 2 ]。文章以對(duì)立統(tǒng)一、質(zhì)量互變以及否定之否定這三大辯證法規(guī)律為例，探討在物理教學(xué)中如何結(jié)合物理學(xué)史的相關(guān)內(nèi)容開(kāi)展方法論的教學(xué)，從而體現(xiàn)課程思政教育落實(shí)“立德樹(shù)人”。

1 ?在理想化方法的教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生對(duì)立統(tǒng)一的思想方法

物理學(xué)作為一門自然學(xué)科，研究的是大至宇宙小至微觀粒子等一切物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)、相互作用以及運(yùn)動(dòng)規(guī)律，因而物理學(xué)研究的對(duì)象或者過(guò)程一般都比較復(fù)雜，有些現(xiàn)象由于現(xiàn)實(shí)條件的限制即使借助一定的研究手段和研究方法，也很難進(jìn)行徹底的研究，在這種情況下，聰明的科學(xué)家們通常利用理想化的方法來(lái)進(jìn)行研究。理想化方法是指根據(jù)研究問(wèn)題的需要和具體情況，有意識(shí)地抓住研究對(duì)象的主要、本質(zhì)因素，排除次要、非本質(zhì)以及無(wú)關(guān)因素的干擾，通過(guò)創(chuàng)建理想化模型、塑造理想化實(shí)驗(yàn)，從而簡(jiǎn)明扼要地揭示物理現(xiàn)象本質(zhì)的方法，理想化方法在科學(xué)研究中占有重要地位[ 3 ]。不難發(fā)現(xiàn)，理想化方法體現(xiàn)了解決問(wèn)題時(shí)要善于抓住問(wèn)題的重點(diǎn)，集中力量解決主要矛盾。但主次矛盾在一定條件下會(huì)相互轉(zhuǎn)化，事物矛盾雙方既對(duì)立又統(tǒng)一地推動(dòng)事物的運(yùn)動(dòng)、變化和發(fā)展。

物理學(xué)中理想化方法主要表現(xiàn)為理想模型與理想實(shí)驗(yàn)。中學(xué)物理中常見(jiàn)的理想模型有質(zhì)點(diǎn)、點(diǎn)電荷、點(diǎn)光源、等溫過(guò)程、絕熱過(guò)程等等。如質(zhì)點(diǎn)是物理學(xué)家為了簡(jiǎn)化物體運(yùn)動(dòng)的過(guò)程，便于物體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的研究，將研究對(duì)象的大小、形狀以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)等要素忽略不計(jì)，把研究的物體抽象為一個(gè)只有質(zhì)量沒(méi)有大小的點(diǎn)，即通過(guò)將物體簡(jiǎn)化為質(zhì)點(diǎn)，突出運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的主要矛盾，得出物體運(yùn)動(dòng)的本質(zhì)規(guī)律。但若是物體的大小、形狀以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)等要素在研究物體運(yùn)動(dòng)中不能忽略時(shí)，即原來(lái)的次要矛盾上升為主要矛盾時(shí)就需要引入一個(gè)新的理想模型——?jiǎng)傮w，來(lái)研究物體的運(yùn)動(dòng)情況。物理教學(xué)中可以通過(guò)對(duì)質(zhì)點(diǎn)、剛體這兩個(gè)理想模型引入的對(duì)比，讓學(xué)生明白根據(jù)所要研究問(wèn)題的不同，矛盾是對(duì)立統(tǒng)一的，主要因素和次要因素會(huì)隨著研究問(wèn)題的需要而變化，矛盾的主要方面和次要方面在一定條件下相互轉(zhuǎn)化，但問(wèn)題的順利解決一定是由當(dāng)時(shí)矛盾的主要方面所決定，由此啟發(fā)學(xué)生在運(yùn)用理想化方法研究問(wèn)題時(shí)，要分清主次，善于抓住主要矛盾或矛盾的主要方面。

理想實(shí)驗(yàn)又稱為假想實(shí)驗(yàn)或思想實(shí)驗(yàn)，它是在現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，抓住主要矛盾，忽略次要矛盾，對(duì)實(shí)際過(guò)程進(jìn)行更深入地抽象分析的一種方法[ 4 ]。如伽利略在單擺擺球等高實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上證明了等末速度假設(shè)，即“相同的物體沿著高度相等傾角不同的平面向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體獲得的速度是相等的”，在此基礎(chǔ)上利用“雙斜面”理想實(shí)驗(yàn)（如圖1）推理得到“任何速度一旦被賦予一個(gè)運(yùn)動(dòng)的物體，將嚴(yán)格地保持下去，只要去掉加速或減速的外部原因”[ 5 ]。上述理想實(shí)驗(yàn)為了研究物體運(yùn)動(dòng)更為本質(zhì)的規(guī)律，忽略了摩擦阻力這個(gè)次要因素，得出當(dāng)物體從某一斜面滑下，而另一個(gè)斜面的傾角減小為0時(shí)，物體將為了達(dá)到那個(gè)永遠(yuǎn)無(wú)法達(dá)到的高度而一直運(yùn)動(dòng)下去。當(dāng)然在抓住主要方面的同時(shí)，也要看到次要方面的影響，一味地忽略次要方面的影響，也許會(huì)看不到矛盾的本質(zhì)，從而產(chǎn)生了錯(cuò)誤的結(jié)論，伽利略就是看到了摩擦阻力的影響，從而考慮到了不存在摩擦阻力的情況，才得到了力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，而不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因這一正確結(jié)論，為后人得出慣性定律打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在牛頓第一定律的教學(xué)中通過(guò)引入伽利略的理想實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生在運(yùn)用理想化方法解決問(wèn)題時(shí)，看問(wèn)題要全面，但也要注意主次之分，即矛盾的兩個(gè)方面是對(duì)立統(tǒng)一的，它們共同促進(jìn)了事物的發(fā)展。

2 體驗(yàn)物理學(xué)家追求統(tǒng)一美的歷程培養(yǎng)學(xué)生質(zhì)量互變的思想方法

很多物理學(xué)家都堅(jiān)信簡(jiǎn)潔、和諧、對(duì)稱的理論往往是最準(zhǔn)確的，因此他們?cè)谔剿魑锢硎澜绲倪^(guò)程中始終追求簡(jiǎn)潔美、和諧美、對(duì)稱美以及統(tǒng)一美，這即是物理美學(xué)思想方法的體現(xiàn)。物理學(xué)發(fā)展至今，有很多公式、理論或者原理已經(jīng)可以用像麥克斯韋方程組、相對(duì)論、波粒二象性等諸如此類具有大統(tǒng)一性質(zhì)的公式、理論或者原理來(lái)進(jìn)行概括。在物理學(xué)家追求統(tǒng)一美的歷程中體現(xiàn)了任何事物的變化都有一個(gè)量變的積累過(guò)程，如果沒(méi)有量變的積累，質(zhì)變就不會(huì)發(fā)生。但質(zhì)變又會(huì)導(dǎo)致新的量變，開(kāi)始新的量變積累階段，不斷循環(huán)，促進(jìn)事物的前進(jìn)發(fā)展。

牛頓在伽利略的慣性原理、拋物體運(yùn)動(dòng)等一系列力學(xué)研究以及開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)三定律等研究的基礎(chǔ)上繼續(xù)思考引力問(wèn)題，想要尋找地球上的物體落地、天上的月球繞地運(yùn)動(dòng)以及行星繞日運(yùn)動(dòng)等現(xiàn)象的共同原因以及遵循的同一規(guī)律[ 6 ]。他認(rèn)為既然高山上的物體受到地球的引力，那么月球是否也受到地球的這一引力，若是，那么這一引力就是使月球繞地球作圓周運(yùn)動(dòng)的向心力。根據(jù)伽利略對(duì)拋體的研究，當(dāng)拋體的初速度大于一定值時(shí)，被拋出的物體將沿著一個(gè)圓形軌道繞地球運(yùn)動(dòng)（如圖2所示），而月球的運(yùn)動(dòng)正好類似于這樣的拋體。為了證明這一假設(shè)的正確性，牛頓根據(jù)開(kāi)普勒第三定律以及離心力公式分別計(jì)算了月球的向心加速度，得到用這兩個(gè)方法計(jì)算出來(lái)的結(jié)果極其接近，而后牛頓通過(guò)更加精確的計(jì)算確認(rèn)使蘋果落地的重力與使月球繞地球運(yùn)動(dòng)的力是同一種力。不僅如此，牛頓還利用微積分成功證明了實(shí)心球體的引力等于球心處一個(gè)質(zhì)點(diǎn)的引力，這樣不管物體的體積有多大，都可以將其簡(jiǎn)化成一個(gè)質(zhì)點(diǎn)，從而使引力問(wèn)題簡(jiǎn)化、計(jì)算精確化[ 6 ]。從牛頓開(kāi)始研究引力到萬(wàn)有引力定律的得出，前后有二十多年的時(shí)間，這期間他將遇到的復(fù)雜問(wèn)題逐個(gè)解決，完整確立了萬(wàn)有引力定律。在萬(wàn)有引力定律的教學(xué)中通過(guò)牛頓確立萬(wàn)有引力定律這一物理學(xué)史內(nèi)容的介紹，讓學(xué)生明白量變是導(dǎo)致質(zhì)變的基礎(chǔ)，如果沒(méi)有伽利略和開(kāi)普勒等人的研究成果作基礎(chǔ)，以及牛頓自身嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)研究態(tài)度，牛頓很難“站在巨人的肩膀上”總結(jié)出牛頓運(yùn)動(dòng)定律和萬(wàn)有引力定律，從而創(chuàng)立經(jīng)典力學(xué)理論體系這樣大一統(tǒng)的理論，實(shí)現(xiàn)人類對(duì)自然認(rèn)識(shí)的一大飛躍，也啟發(fā)人們對(duì)宇宙萬(wàn)物及自然規(guī)律的理性認(rèn)識(shí)[ 7 ]。

在牛頓發(fā)表了萬(wàn)有引力定律100多年之后，卡文迪許利用扭秤實(shí)驗(yàn)測(cè)得萬(wàn)有引力定律中的引力常量值，這不僅證明了萬(wàn)有引力定律，同時(shí)也讓該定律有了更為廣泛的應(yīng)用價(jià)值，后人利用萬(wàn)有引力定律發(fā)現(xiàn)了哈雷彗星、海王星以及冥王星等重大天文成就。萬(wàn)有引力定律對(duì)于物理學(xué)以及天文學(xué)的發(fā)展產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。在中學(xué)物理教學(xué)中通過(guò)介紹萬(wàn)有引力定律確立之后對(duì)科學(xué)的發(fā)展變化，讓學(xué)生明白在新質(zhì)的基礎(chǔ)上，事物又會(huì)開(kāi)始新的量變，如此交替循環(huán)，體現(xiàn)了事物發(fā)展的漸進(jìn)和飛躍的統(tǒng)一，由此引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)物理的過(guò)程中追求統(tǒng)一美，培養(yǎng)質(zhì)量互變的思想方法，促進(jìn)對(duì)自然界的深入認(rèn)識(shí)，形成正確的世界觀。

3 ?回顧力學(xué)的發(fā)展史培養(yǎng)學(xué)生否定之否定的思想方法

物理學(xué)的發(fā)展進(jìn)程不是一帆風(fēng)順的，每一個(gè)定理或定律的得出都是一代又一代物理人堅(jiān)持與努力的結(jié)果。物理學(xué)前進(jìn)的腳步還未停止，現(xiàn)在看似正確的理論，也許隨著科技的進(jìn)步，會(huì)推翻之前的認(rèn)識(shí)，重新建立一個(gè)新理論，這表明事物內(nèi)部存在著肯定因素和否定因素，只有經(jīng)過(guò)否定，舊事物才能向新事物轉(zhuǎn)變，事物經(jīng)過(guò)一次否定之后，矛盾將得到初步解決。但隨著事物的發(fā)展變化，依然會(huì)存在否定因素，這就需要經(jīng)過(guò)再次否定，即否定之否定，使矛盾得到進(jìn)一步的解決；事物的發(fā)展就是不斷地肯定、否定、否定之否定，呈現(xiàn)螺旋式上升發(fā)展的總趨勢(shì)。

力學(xué)的發(fā)展有著悠久的歷史。亞里士多德最早較為系統(tǒng)地研究了力與運(yùn)動(dòng)，他的研究成果影響了物理界長(zhǎng)達(dá)數(shù)千年，但偉人也會(huì)犯錯(cuò)誤，例如他認(rèn)為“重物比輕物下落得快”，這個(gè)觀點(diǎn)直到16世紀(jì)末才被伽利略用實(shí)驗(yàn)證明了其錯(cuò)誤性。而后，牛頓建立的經(jīng)典力學(xué)體系取代了亞里士多德的研究，經(jīng)典力學(xué)體系代表了當(dāng)時(shí)一整個(gè)時(shí)代的科學(xué)成就，對(duì)自然科學(xué)和哲學(xué)等諸多領(lǐng)域都產(chǎn)生了巨大的影響，以至于20世紀(jì)初之前，人們認(rèn)為大多數(shù)力學(xué)問(wèn)題都可以在經(jīng)典力學(xué)體系中的得到解決。但隨著科技的進(jìn)步，當(dāng)人們開(kāi)始研究以接近光速運(yùn)動(dòng)的物體或是處在微觀世界當(dāng)中的物體時(shí)，經(jīng)典力學(xué)就不再適用，量子力學(xué)和相對(duì)論便應(yīng)運(yùn)而生，新理論的產(chǎn)生從根本上改變了人類對(duì)運(yùn)動(dòng)與相互作用的理解，也促使著人們繼續(xù)探索自然的奧秘。在物理教學(xué)中通過(guò)力學(xué)發(fā)展史的簡(jiǎn)介（如圖3所示），讓學(xué)生明白當(dāng)新事物與舊理論產(chǎn)生矛盾時(shí)，就需要對(duì)舊理論進(jìn)行合理的否定，拋棄一部分不合理因素，促使新理論產(chǎn)生，這樣才能促進(jìn)事物的前進(jìn)與發(fā)展，由此啟發(fā)學(xué)生在解決物理問(wèn)題時(shí)，不能墨守成規(guī)，要敢于創(chuàng)新，當(dāng)面對(duì)舊理論所不能解決的問(wèn)題時(shí)，要敢于突破，找到合適的新理論去解決新問(wèn)題。

4 ?結(jié)束語(yǔ)

對(duì)立統(tǒng)一、質(zhì)量互變以及否定之否定是辯證法的三大規(guī)律，而物理學(xué)方法論是以唯物辯證法為指導(dǎo)，對(duì)物理學(xué)的研究方法進(jìn)行研究的有關(guān)理論[ 8 ]，教師在講授物理學(xué)方法論的有關(guān)內(nèi)容時(shí)，要注意滲透唯物辯證法的思想與方法，要堅(jiān)持理論與實(shí)踐相結(jié)合的原則，指導(dǎo)學(xué)生在實(shí)踐中應(yīng)用辯證法三大規(guī)律，啟發(fā)學(xué)生用物理方法背后所隱含的哲學(xué)思想來(lái)解決問(wèn)題，唯物辯證地看待一切事物，幫助學(xué)生在掌握物理方法論的同時(shí)形成正確的世界觀，進(jìn)而認(rèn)識(shí)世界和改造世界。

參考文獻(xiàn)：

［1］ 施大寧．物理與藝術(shù)[M]．北京：科學(xué)出版社，2005：14．

［2］ 李正福，李春密，邢紅軍．物理教學(xué)中的科學(xué)方法顯性教育[J]．教育科學(xué)研究，2011（1）：54-57．

［3］ 張憲魁，李曉林，陰瑞華．物理學(xué)方法論[M]．杭州：浙江教育出版社，2007：101．

［4］ 王瑞旦，宋善炎．物理方法論[M]．長(zhǎng)沙：中南大學(xué)出版社，2002：55．

［5］ ?伽利略．關(guān)于兩門新科學(xué)的對(duì)話[M]．武際可，譯．北京：北京大學(xué)出版社，2006：156-158，199-202．

［6］ 李國(guó)秀，顏鋒．萬(wàn)有引力之父 牛頓[M]．合肥：安徽人民出版社，2016：113-119．

［7］ 高山．中學(xué)物理教師的哲學(xué)使命[J]．福建教育學(xué)院學(xué)報(bào)，2019，20（4）：27-32．

［8］ 筱梅．談大學(xué)物理教學(xué)過(guò)程中的方法論教學(xué)[J]．云南師范大學(xué)學(xué)報(bào)（哲學(xué)社會(huì)科學(xué)版），1990（4）：58-63．