發(fā)布時間：2014-10-31所屬分類：教育論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要：物理學(xué)史上存在大量科研實例，向世人展示了從發(fā)現(xiàn)問題到巧妙解決問題最終產(chǎn)生重大影響的過程，每一個實例都足以讓學(xué)生驚嘆不已。物理學(xué)的發(fā)展有賴于社會的重視，物理學(xué)會還給世界眾多奇跡，物理人才的培養(yǎng)值得去探索，愿物理照耀世界! 1物理學(xué)對社會的
摘要：物理學(xué)史上存在大量科研實例，向世人展示了從發(fā)現(xiàn)問題到巧妙解決問題最終產(chǎn)生重大影響的過程，每一個實例都足以讓學(xué)生驚嘆不已。物理學(xué)的發(fā)展有賴于社會的重視，物理學(xué)會還給世界眾多奇跡，物理人才的培養(yǎng)值得去探索，愿物理照耀世界!本文選自：《力學(xué)進(jìn)展》主辦單位：中國科學(xué)院力學(xué)研究所;中國力學(xué)學(xué)會，出刊周期：雙月，出版地：北京市，語言種類：中文，國際標(biāo)準(zhǔn)刊號：1000-0992，國內(nèi)統(tǒng)一刊號：11-1774/O3，郵發(fā)代號：82-331，創(chuàng)刊時間：1971。《力學(xué)進(jìn)展》是我國力學(xué)界唯一的一份綜述、評論性學(xué)術(shù)刊物。在力學(xué)界有很高的權(quán)威性和導(dǎo)向性，受到力學(xué)工作者的愛戴和好評。 1996年榮獲中國科學(xué)院優(yōu)秀期刊三等獎，2000年榮獲中國科學(xué)院優(yōu)秀期刊二等獎。2002年在國內(nèi)期刊統(tǒng)計結(jié)果排名中，榮獲2001年度百種中國杰出學(xué)術(shù)期刊。根據(jù)中國科學(xué)技術(shù)信息研究所的《中國科技期刊引證報告》，《力學(xué)進(jìn)展》影響因子連續(xù)5年居力學(xué)類期刊第1名;連續(xù)6次獲得中國科協(xié)精品科技期刊示范項目B類資助，連續(xù)數(shù)年榮獲“中國百種杰出學(xué)術(shù)期刊”和“中國精品科技期刊”稱號。
1物理學(xué)對社會的重要性
物理學(xué)的發(fā)展，伴隨著社會生產(chǎn)力的發(fā)展，每一次生產(chǎn)力的快速發(fā)展，都離不開物理學(xué)創(chuàng)新帶來的科技進(jìn)步。第23屆國際純粹物理與應(yīng)用物理聯(lián)合會(IUPAP)代表大會于1999年3月16-21日在美國亞特蘭大舉行。會議通過了題為“物理學(xué)對社會的重要性”的決議[1]：物理學(xué)———研究物質(zhì)、能量和它們的相互作用的學(xué)科———是一項國際事業(yè),它對人類未來的進(jìn)步起著關(guān)鍵的作用。對物理教育的支持和研究，在所有國家都是重要的,這是因為:1)物理學(xué)是一項激動人心的智力探險活動,它鼓舞著年輕人,并擴(kuò)展著我們關(guān)于大自然知識的疆界。2)物理學(xué)發(fā)展著未來技術(shù)進(jìn)步所需的基本知識,而技術(shù)進(jìn)步將持續(xù)驅(qū)動著世界經(jīng)濟(jì)發(fā)動機(jī)的運轉(zhuǎn)。3)物理學(xué)有助于技術(shù)的基本建設(shè),它為科學(xué)進(jìn)步和發(fā)明的利用,提供所需訓(xùn)練有素的人才。4)物理學(xué)在培養(yǎng)化學(xué)家、工程師、計算機(jī)科學(xué)家,以及其他物理科學(xué)和生物醫(yī)學(xué)科學(xué)工作者的教育中,是一個重要的組成部分。5)物理學(xué)擴(kuò)展和提高我們對其他學(xué)科的理解,諸如地球科學(xué)、農(nóng)業(yè)科學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、環(huán)境科學(xué),以及天文學(xué)和宇宙學(xué)———這些學(xué)科對世界上所有民族都是至關(guān)重要的。6)物理學(xué)提供發(fā)展應(yīng)用于醫(yī)學(xué)的新設(shè)備和新技術(shù)所需的基本知識,如計算機(jī)層析術(shù)(CT)、磁共振成像、正電子發(fā)射層析術(shù)、超聲波成像和激光手術(shù)等,改善了我們生活的質(zhì)量。
下面讓我們用具體的實例加深對物理學(xué)的了解：1)物理學(xué)仍體現(xiàn)了當(dāng)今社會的最高科學(xué)科技水平。原子彈爆炸了，神舟五號載人飛船上天了，CPU又升級了，基因密碼破譯了，科技發(fā)展如此之快，令我們眼花繚亂。當(dāng)今社會最高科學(xué)科技水平在哪里?一個質(zhì)子的能量可以達(dá)到14TeV，兩個半徑為10-15米的電子可以對撞在一起，我們現(xiàn)在所用的Http超文本互聯(lián)網(wǎng)(WWW)由歐洲高能物理研究中心(CERN)發(fā)明，可能替代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)(WWW)的網(wǎng)格技術(shù)已引起歐美乃至其他國家科學(xué)界的高度關(guān)注，各行業(yè)都想積極參與網(wǎng)格技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用，通過網(wǎng)格的一系列技術(shù)，更好地使用全球網(wǎng)絡(luò)資源，目前由歐美四大電腦中心與六大高能物理電腦基地構(gòu)成的國際性網(wǎng)絡(luò)技術(shù)環(huán)境，彼此間以1Gbps以上的網(wǎng)絡(luò)帶寬接軌。物理學(xué)仍舊走在了科學(xué)技術(shù)的最前列。2)滲透到其他學(xué)科的物理學(xué)。物理學(xué)的基本原理滲透在自然科學(xué)的各個領(lǐng)域，物理學(xué)一旦在某個研究領(lǐng)域有所突破，必然在這個領(lǐng)域產(chǎn)生革命性的進(jìn)展和廣泛應(yīng)用，成為相關(guān)技術(shù)科學(xué)的學(xué)科基礎(chǔ)。作為物理學(xué)的重要組成部分的應(yīng)用物理學(xué)，更加偏重于物理學(xué)基本原理的應(yīng)用，不僅與許多自然科學(xué)學(xué)科關(guān)系密切，更是眾多技術(shù)學(xué)科的先導(dǎo)。物理學(xué)是一棵參天大樹，它的很多分支已經(jīng)發(fā)展成為直接關(guān)系著我們?nèi)粘Ｉ畹膶W(xué)科或行業(yè)，如電子、機(jī)械、通訊、電力等等。但我們不要忘記半導(dǎo)體-二極管-三極管-集成電路的發(fā)展歷程，不要忘記理論力學(xué)和分析力學(xué)在機(jī)械領(lǐng)域的作用，電磁場和通訊的關(guān)系，電力大學(xué)校園里法拉第的雕像。物理學(xué)的發(fā)明、發(fā)現(xiàn)對其他學(xué)科研究的強(qiáng)有力的支持：射電望遠(yuǎn)鏡對天文學(xué)的重要性，掃描隧道顯微鏡對材料科學(xué)的重要性，量子躍遷理論與基因突變的關(guān)系，DNA是在物理實驗室發(fā)現(xiàn)的，而且DNA的發(fā)現(xiàn)者之一是物理學(xué)家，就連經(jīng)濟(jì)學(xué)領(lǐng)域，也出現(xiàn)了物理經(jīng)濟(jì)學(xué)(Econophysics)。現(xiàn)在我們來看原子物理學(xué)用于實際的研究：用原子核物理的新技術(shù)探究血液中鐵原子的電子結(jié)構(gòu)，從而了解造成鐮形細(xì)胞貧血的成因，并與醫(yī)學(xué)中心配合對病人進(jìn)行治療工作。今天，原子核物理的許多基本概念已成為具有重大影響的高科學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)，如利用核自旋的概念及核磁矩和外磁場的相互作用發(fā)明了核磁共振成像技術(shù)，原子的受激輻射是激光的發(fā)光機(jī)制，激光技術(shù)是目前應(yīng)用非常廣泛的技術(shù)之一，激光束直徑可聚焦到0.2μm以下，是細(xì)胞的1/200，因而可在細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生微小區(qū)域的局部熱效應(yīng)，在作為“激光手術(shù)刀”切開組織時，就可以凝固和封閉中小血管，起到止血作用;脈沖激光時間可小于10-3s，因而可用來進(jìn)行眼科手術(shù)。物理學(xué)對其他學(xué)科的滲透不僅體現(xiàn)在技術(shù)上，物理的思維方式、解決問題的方法，對科學(xué)研究的無形幫助也足以令我們感慨!我國曾培養(yǎng)出非常優(yōu)秀的物理學(xué)應(yīng)用型人才，23位“兩彈一星”元勛中有16位是學(xué)物理的，為了國家的需要，他們“投筆從戎”,中斷甚至放棄純物理學(xué)研究，用他們厚實的物理功底,去解決一個個技術(shù)難題,為國家做出杰出貢獻(xiàn)。從清華大學(xué)老物理系所在的科學(xué)館走出來的近80位院士中,有一多半是因為在應(yīng)用物理領(lǐng)域做出的成就[2]。3)生機(jī)勃勃的物理學(xué)。物理學(xué)中分出很多學(xué)科，但是物理學(xué)的研究方向并沒有減少，很多蘊含著更先進(jìn)生產(chǎn)力的新的研究領(lǐng)域正在興起。在令人眼花繚亂的高新技術(shù)不斷出現(xiàn)的今天，這一點很容易被忽視。1831年，法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)定律，并據(jù)此制造了第一臺感應(yīng)發(fā)電機(jī)，當(dāng)時有人問法拉第，這臺機(jī)器有什么用?法拉第反問道：初生的嬰兒有什么用?就連法拉第本人恐怕也難以預(yù)料到當(dāng)今蓬勃發(fā)展的電力行業(yè)對我們的生活產(chǎn)生如此之大的影響。當(dāng)今物理學(xué)正在研究的量子計算機(jī)、非線性物理、納米科技、對物質(zhì)不斷深入探索的粒子物理，今后會對我們的社會產(chǎn)生多大的影響?誰敢回答?我們的感慨是：好像社會更關(guān)注的是如何將計算機(jī)更快地更新?lián)Q代，而忽略了對量子計算機(jī)的基礎(chǔ)研究工作，因為量子計算機(jī)目前不會帶來更多的社會價值。但是，科技發(fā)展史證明：誰能最先將基礎(chǔ)科學(xué)研究中的成果付諸于應(yīng)用,誰就能贏得下一代新興科學(xué)技術(shù)的真正優(yōu)勢。用力學(xué)的方法測量長度能準(zhǔn)確到10-5m，用光學(xué)的方法最多能準(zhǔn)確到10-7m，用量子力學(xué)的方法能準(zhǔn)確到10-10m，每一次質(zhì)的飛躍，伴隨的是基礎(chǔ)理論的變革。
2我們面臨的任務(wù)
第23屆國際純粹物理與應(yīng)用物理聯(lián)合會(IUPAP)代表大會的決議中，向世界呼吁[1]：物理學(xué)是教育體制和每個進(jìn)步社會的一個重要的組成部分。因此我們呼吁政府應(yīng)向物理學(xué)家和其他科學(xué)家征求有關(guān)制訂科學(xué)政策的意見,以便使之有助于物理學(xué)這門科學(xué)的發(fā)展。對物理學(xué)的支持可以有多種形式，諸如:1)制訂國家規(guī)劃以改進(jìn)教育體制中各個水平的物理教學(xué)。2)在大學(xué)(以及其他學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu))中建立并維持帶有科學(xué)研究經(jīng)費職位的強(qiáng)大部門。3)在大學(xué)本科生和研究生學(xué)習(xí)物理學(xué)設(shè)立獎學(xué)金。4)對已有的國家實驗室和建立新的實驗室要有足夠的經(jīng)費支持。5)為國際交流與合作活動提供資金促進(jìn)其開展。
作為應(yīng)用物理系的教師，我們一方面要反思我們出現(xiàn)的問題，另一方面須克服困難，扎實地工作，傳承物理學(xué)優(yōu)良的傳統(tǒng)，為物理學(xué)的發(fā)展貢獻(xiàn)自己的力量。1)調(diào)整培養(yǎng)目標(biāo)和培養(yǎng)計劃。我國高等學(xué)校本科物理教育有兩方面任務(wù):一是培養(yǎng)一批數(shù)理基礎(chǔ)扎實,具有創(chuàng)造意識和動手能力,對探索自然奧秘有濃厚興趣,并愿獻(xiàn)身于基礎(chǔ)科學(xué)研究與教學(xué)的純物理型人才;二是培養(yǎng)一大批具有堅實理論基礎(chǔ)、動手能力強(qiáng)、善于從實際應(yīng)用中提出物理問題,并對解決實際問題具有濃厚興趣的應(yīng)用型人才。物理本科畢業(yè)后去向多樣化,吸引優(yōu)秀學(xué)生來學(xué)習(xí)物理,鼓勵繼續(xù)深造，為多數(shù)學(xué)生開辟通向其他學(xué)科領(lǐng)域的通路。純物理的基礎(chǔ)科學(xué)研究人才是一種戰(zhàn)略儲備，是社會生產(chǎn)力實現(xiàn)跨越式飛躍的主力軍。應(yīng)用型物理人才對各學(xué)科的發(fā)展起到重要的推動作用。2)加強(qiáng)教師的培訓(xùn),提高教師自身素質(zhì)。在做學(xué)問方面，物理學(xué)有著的優(yōu)良的傳統(tǒng)，教師的踏實、勤奮、認(rèn)真的態(tài)度，對學(xué)生產(chǎn)生的潛移默化的作用，是不容忽視的。科技發(fā)展日新月異，教師要緊跟科技前沿，把各學(xué)科最新的科學(xué)技術(shù)納入課堂教學(xué)是物理老師獨具的優(yōu)勢。特別是物理教師應(yīng)謹(jǐn)記“學(xué)博為師，德高為范”。3)采用多種探究式教學(xué)模式，激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的欲望和開展研究型教學(xué)。如:培養(yǎng)探究精神、對發(fā)現(xiàn)的好奇心和激情、交流能力和團(tuán)隊精神、批判性思維、終身學(xué)習(xí)的技能，培養(yǎng)學(xué)生提出、分析、解決、評價問題的能力等。物理學(xué)在這方面有得天獨厚的優(yōu)勢。s
