从物理学思想发展和文化关系出发培养物理学习的兴趣

  物理教学是一门基础教育，它使受教育者获得科学知识，掌握科学方法，培养科学精神。学生怕学物理的状况，已成为一个国际性的问题。怎样面对这一现实，如何迎接这一挑战？“智者见智，仁者见仁”。笔者认为，培养学生的兴趣才是提高教学效果的根本途径。在这里，我们试图从文化的角度和用科学的观点来了解这个社会的现象，从而表达对中学物理教学未来发展的自己的看法。
　　1 中国与欧洲文化的对比
　　 中国文化是建基于黄河河谷的大农业社会，以“人本”的家族文化为主，人与人的关系比人与自然界的关系更为密切和重要，社会的主要问题和兴趣是在于人而不在于物。家族文化是一个整体文化，个体有义务要支持整体的共同性，而整体亦有义务要照顾个体的特殊性。人是来自现实的祖先，必须对祖先负责。中国文化是强调整体、务实、内向、兼容、义务、约束、合作和相对性，重视对个人天赋欲念的自我克制和自我修养的人为能力，称之为“德”。人的问题只可以靠人自己去了解和处理，发展了人本的“人理(伦理)学”。无论从《易经》、《道家》、《儒家》到《诸子百家》等，都是以人本为基础来发展。
　　 欧洲文化建基于游牧文化。游牧人逐水草而居，多见树木，少见人邻。人与自然界的关系比人与人的关系更为密切和重要。生活的主要问题和兴趣是在于物而不在于人。由于自然界的存在和变化，并非人力可以改变和控制，认为所有自然现象都来自能力最高的主宰。www.11665.cOM摘食猎鱼的简单生活，各人的功能差别不大，分工制度弱，独立性强，自由性大，平等性高。生活环境的不断改变，只有天，才有永恒的意义，倾向上天单极宗教的信仰。
　　2 科技的发展
　　 科学是物质世界的了解，是一种思想系统，也是一种顺其自然的思想活动，其探索的目标是“发现”。技术是物质世界的应用，是一种行动系统，也是一种事在人为的行动活动，其运作的目标是“发明”。早期的技术发展主要是靠尝试和经验，与科学的发展并没有一定的姻亲关系。后来的科技就是把科学与技术结合起来，利用科学知识来改进技术的发展，目标是“创新”。物理学是科学的基石。
　　3 物理学的发展
　　 萌芽时代：物理学的起源是来自古希腊时代的几个重要思想。
　　 (1)自然现象是根据“固定的自然定律”而发生(赛勒斯thales，俗称为科学之父)——定律概念和演绎逻辑。(2)要描述所有自然现象，数字是扮演中心角色(毕达哥拉斯pythag0ras)——数量描述。(3)要改变自然状态，必需有起因(柏拉图plato)——牛顿第二运动定律的广泛含意。(4)物质的原子(德谟克利特democritus)和元素(亚里斯多德aristotle)的概念——物体结构的基本成份概念。古希腊文化是强调个人自由和思想系统的探索，奠定了基本的科学精神、态度、构思、概念、逻辑、原则和言语。希腊化时代：主要的兴趣在解决实用问题，知识分类及技术成就。重要思想发展有：①几何学定理的公理化(欧几里得euclid)——演绎逻辑。②以地球为中心输送圆的均速运动为主，运转圆的均速运动为微扰，可以准确解释包括太阳在内的各行星在天上的运动。③物体“比重”物性的发现(亚基米德archimedes)，后来进一步发展到“密度”物性。
　　 黑暗时代：这是物理学发展a冬眠时代。(1)罗马帝国：罗马人是实用民族，他们强势在军事，行政和工程，而不在学术和科学。大量收集和发展希腊哲学思想，而很少有原始的创作。为了要准确解释以地球为中心的行星运动，增加了偏心圆的微扰(托勒密ptolemy)。(2)中世纪：中世纪的欧洲是一个宗教和封建的封闭保守时代。研究希腊哲学和科学的中心便转移到阿拉伯和波斯。(3)十字军东征：二百年十字军东征运动，动摇了欧洲的封建制度和教会权力。伊斯兰的优秀文化开始对欧洲人开放。
　　 复兴时代：大乱之后必有大治。经历过十字军东征的浩劫之后，欧洲从一个保守封闭的教条社会转入一个改革开放，实事求是和解放思想的文艺复兴时代，由神本回归到人本。文艺复兴使欧洲恢复对人，人的成就和人的世界的兴趣。文艺复兴把欧洲从一个较为落后的社会在五百年内，先后超过伊斯兰和中国社会。
　　3.1机动力学(mechan0dynamics)
　　 从希腊时代到黑暗时代这一千六百多年，物理学发展的主要兴趣上行星运动。发展以数学的欧几里得几何学为基础，均速圆周运动为核心。到了复兴时代，以既定的数学基础来了解观测的事实，改变为从事实去寻找事实背后的数学原理。由实是求事改变为实事求是，由以数学为基础改变为以物理为基础。
　　 (1)天上行星的日心椭圆运动的发现(开普勒kepler)和地上物体的重力加速度及抛物线运动的了解(伽利略galileo)。
　　 (2)机动力学的诞生：为了解决重力问题，牛顿认为，天上月球围绕地球的运动与地上物体的抛物线运动是同一根源，及推出它们之间与地球中心距离的关系。他成功发现三个物体的运动定律：惯性定律，动力定律和反作用定律。更由第二和第三个定律推出物体之间的重力定律。
　　 (3)牛顿动力定律理论的普遍化，以位能和动能取代外力和加速度：拉格朗日(lagran—ge)和哈密顿hamilton)。从物理定律推理到物理理论是符合从几何公理推理到几何定理的——演绎逻辑。
　　 (4)牛顿动力学对随机过程的应用：麦克斯韦(maxwell)，玻耳兹曼(boltzmann)。19世纪未，机动力学已发展成为宏观物质世界一个完美的理论：完整，合理和前后一致。
　　3.2电动力学(electrodynamics)电磁现象
　　 (1)电磁相互作用的关系：库仑(coulomb)电荷与电荷和磁极与磁极的相互作用，奥斯特(oersted)磁极与电流的相互作用，安培(ampere)电流与电流的相互作用，法拉第(faraday)电荷与运动磁极的相互作用。
　　 (2)法拉第提倡电磁的“本地作用”来代替“超距作用”，导致“电磁场”物理量的诞生。
　　 (3)电磁学的基本定律：根据电磁相互作用的关系和以电磁场为基础，麦克斯韦完成完整的“电磁场定律”，相当于牛顿机动力学中的物体重力定律。后来洛伦兹(lorentz)更进一步完成电荷在电磁场中运动的“电磁场力定律”。“辐射反作用力定律”也是电磁学一个基本定律，只是直到现在，符合逻辑的定律还未完成。
　　 (4)带电粒子动力学：洛伦兹的电磁场力是一个与速度有关的力。爱因斯坦(einstein)采用牛顿动力推出