自然科学的数学原理范文

导语：如何才能写好一篇自然科学的数学原理，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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【关键词】近代 物理学 数学化

一、什么是物理学的数学化

大数学家魏尔（WeylH，188521955）认为：数学化（MathematizationMathematizing）很可能是人的一种创造性活动，像语言或音乐一样，具有原始的独创性，它的历史性决定不容许完全的客观的有理化（Ratio2nalizing）。在哲学意义的方法论上，同样有一说曰：科学研究三种手段――理论、实验与计算。物理学真是以实验观察为开端，而其发展则完全取决于计算的程度以及理论的高度。物理学是以何种方式前行的呢？我认为是数学化。

物理学的数学化，是指根据具体的物理问题用数学设计出理论模型，然后在理论模型与物理事实及现象中间建立同构关系，做出恰当的推理、演算与证明。这种数学化不同于以往任何形式，使得科学的新的数学理论被作为模式而加以接受，成为一个独立的领域，在物理实验进一步发展的过程中加以证实，从而推广到物理学、自然科学、人文科学的其他领域，这样的过程，我们称其为物理学数学化的全过程。

二、物理学为什么数学化

康德曾说：“在任何关于自然的个别学说中能够找到多少本来意义上的科学成份，那么其中就有多少数学。”与此同时，科学也对数学产生巨大的反作用。数学化的模式在建立科学理论的过程中比直接实际体验的经验方式或感性直观的方式起着更大的作用。数学化作为逻辑严密的科学，其特征早在柏拉图时就被注意到了。物理学数学化的原因表现在：所有物理学需要数学的语言；更宽广范围的数学理论的应用衍生物理分支学科； 促成物理学的分化和整体化的加剧； 物理学与数学的相辅相成； 依靠数学方法，物理学的研究法效用加强； 处理新类型的科学问题和社会问题，特别是综合性问题的需要。

三、近代物理的数学化历史

数学向自然科学渗透，可以说从古代就开始了，古典物理学的数学化主要表现在推算历法、进行各种测量。贝内代蒂引进几何方法论证落体，阿基米德创立数学物理方法，列奥纳多・达・芬奇计算速度-位移公式，伽利略钻研落体运动，定义匀加速运动发现惯性定律，使物理学摆脱了经院哲学的束缚而成为一门独立学科，伽利略以后，物理学的数学化加快了步伐。自牛顿开始、由于微积分的发展，天体运动得到了很好的解释，力学的基本规律也逐步趋于完善统一。《自然哲学之数学原理》、《光学》等书籍的出版开创了全新的研究方法，为物理学中运动学、动力学、光学等众多领域的发展打下了坚实的基础。亥姆霍兹用数学公式给出了能量守恒，克劳修斯引入状态函数与熵完成热力学第二定律的数学表述。19世纪60年代，麦克斯韦揭示了电磁场之间的联系，计算光速，大胆的预言了“光是一种电磁波”， 在伯努利和克劳修斯的基础上得出麦克斯韦分布与麦克斯韦妖的理论，随后玻尔兹曼的“H定理”证明热力学平衡态的存在，其中包含了分立能级的思想，与此同时1873年范德瓦尔斯物态方程方程阐述分子运动，后来吉布斯的《统计力学原理》则创立了系综的方法。在谈到物理学和数学的关系时，当代著名美籍华裔物理学家杨振宁说： “可以用两片生长在同一根管茎上的叶子，来形象化地说明数学与物理之间的关系。数学与物理是同命相连的，它们的生命线交接在一起。”

四、近代物理数学化促使现代物理高度数学化

20世纪初，数学物理方程的研究开始成为物理学数学化的重要内容。在探讨大范围时空结构时，还需要整体微分几何。物理和数学之间的关系是一种相互影响，甚至是相互依存的关系，从而产生了数学物理这门独立的学科。量子力学和量子场论的产生，使数学物理添加了非常丰富的内容。此后基于等离子体物理、固体物理、非线性光学、空间技术、核技术等方面的需要，又有许多新的偏微分方程问题出现，如孤立子波，间断解，分歧解，反问题等，它们使数学物理方程的内容进一步丰富起来。

在经典的统计物理学中需要对各种随机过程的统计规律有深入的研究。随着电子计算机的发展，数学物理中的许多问题可以通过数值计算来解决。科学的发展表明，数学物理的内容越来越丰富，解决物理问题的能力也越来越强。数学物理的研究对数学也有很大的促进作用，它是产生数学的新思想、新对象、新问题以及新方法的一个源泉。

五、自然科学必须数学化

自然科学需要运用数学方法来研究各门本门学科的事物和现象的量、推导演算此类事物和现象质的，对自然现象的观察和已有的实验数据，通过科学分析后根据有关科学原理和实验定律，对实验数据进行定量处理变成数学问题，再用数学原理方法对数学问题进行求解和检验，这样才能蕴育新的思维，新的方法，新的科学，更好的促进人类社会的发展。

参考文献：

[1]牛顿.牛顿自然哲学著作选北京：商务印书馆，1962

[2]杜瑞芝.数学史辞典.山东：山东教育出版社，2000

[3]周经伟.伽利略科学研究方法探究.海南大学理工学院570228

[4]长青.季潜.具有深厚数学根底的物理学家―麦克斯韦.物理教师.1998

[5]李仓荣.杨辉.数学化是自然科学发展的必经之路. 河南教育学院学报（自然科学版）2001.10

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[论文摘要]众所周知，数学是一个理性乏味的科目，很多学生因此对数学产生厌倦心理，教师在教学过程中，需要掌握一定的方法和策略，才能积极有效地使学生学好数学。本文从情景教学与提出问题两方面为小学数学教学提供策略可供参考。

新课改时期的数学教育更加注重教学的趣味性与有效性，以及学生实践能力探究能力与自主学习能力的培养，“情境—问题”的教学策略是数学教学的一个好方法，根据课本内容与要求，创造数学情境，以此来发现问题，提出问题，解决问题，再通过创设新的情境，发现新的问题，解决新的问题，这样的教学方式不仅增添了课堂学习乐趣，也培养了学生自主探究能力和创新能力。

一、怎样创设数学情境

1、创设生活情境

众所周知，我们的生活离不开数学知识，每一天，从早上起来就要计算这一天的收支状况，都要用到数学知识，创设生活情境，诱发学生提出问题，独立思考，再去解决问题；

例如：在讲到“三角形”这一章节时，教师可结合生活中例子，提出问题，为什么照相机的支架是三角状的；为什么挂上窗户的挂钩之后，呈现三角形就不会晃了；为什么停自行车时，总是用两个车轮子和一个车梯着地，车子就停稳了；测量时为什么总是用三脚架却不是四脚架或五角架呢？

伴随着教师的这些问题，学生会自然地进入到这些真实的生活情境中，仔细观察，经过深入思考与理解，最后，总结出原来无论是照相机支架还是窗户的挂钩，都呈现出三角形的形状，他们之所以能稳定不动，就是因为三角形具有稳定性，从而，理解出三角形具有稳定性的原理。

通过创设生活情境，把所要学的知识贯穿于实际生活之中，更形象，更有助于学生加深对数学知识的理解。

2、强调过程式情境

要想彻底理解数学原理，就应该知道他的来龙去脉，也就是他的推导过程，所以，教师在教学过程中，要着重教授学生知识的推导过程，而不是果断地给出结论，要回答为什么是这样，这样的结论是怎样得出的，教师一定要向学生展示说明这个过程，讲解要简单通俗，饶有趣味。

例如：在讲解三角形内角和定理时；教师可以先让学生猜测三角形内角和是多少，然后找一个三角形，把他的三个角剪下来，再拼到一起，最后，向学生展示证明过程，这个证明过程也要采取师生之间互动的方式，让学生积极参与到证明过程中来，这样才能使学生更深刻地理解知识，更彻底地掌握知识。

二、怎样有效地提出问题？

问题的提出是衡量一个人创造性与数学能力的重要评判标准，有效地提出问题不仅是一种有效的教学方法，也是改进学生解决数学问题能力的手段，从而促进学生对知识本身的理解，增强创新能力，实践能力。那么，应该运用怎样的策略提出高明的问题呢？

第一，通过比较统一数学原理在不同情境内的应用，比较不同定义、不同规律之间的差异，比较相互矛盾的证明和理论；从而发现并提出问题。

第二，观察特殊数学题目，从中总结出一般规律，设想这个规律能否扩大到一般领域，还是只适用于特殊情况，怎样才能扩展到一般领域呢？

例如：已知平行四边形的面积公式，可以推导出三角形面积公式，那么可以推导出矩形的面积公式吗？正方形呢?

第三，在一般条件下能够运用的原理和知识，在极端条件下还会成立吗？如果出现新的问题该怎样处理？

例如：两点之间，线段最短。那么如果这两点之间山水阻隔呢？该怎么取最短距离呢？

第四，从正面能理解的问题，放到反面还会成立吗？

例如：“三角形具有稳定性”是正确的命题，那么他的逆命题

“具有稳定性的图形一定是三角形”是正确的命题吗？

第五、同样的一个结论，如果条件改变，还会是同样的结论吗？

例如：加法中可以用交换律解决问题，那么乘法中也会有交换律吗？乘法中有分配率，那么加法中会有分配率吗？

文中提供的这些策略只供参考，更多的方法和策略还需要在实践中不断地探索和总结，希望这些策略能拓展一下思路。

总结：

数学作为一门科学，他的研究来源于生活，最终的用途也是服务生活，所以，要通过一定的生活情境来展开对数学知识的学习和探索，同时，要想深刻扎实理解一个数学原理，必须知道他的推倒过程和思路，所以，要强调过程式情景教学；通过有效地提出问题，来深化对数学知识的理解和运用，达到举一反三，融会贯通，教师要不断总结实践经验，鼓励学生自主探索，对学生提出的问题进行思考和总结，积极听取学生意见，从而总结出更多的方法和策略促进教学活动的有效进行。

参考文献

[1]刘会东.创设问题情境激发学生参与意识[J].科技创新导报，2010(12)

[2]唐绍纶.创设教学情境提高教学效率[J].高等函授学报，（自然科学版）2008(3)

[3]吕传汉，汪秉彝.中小学"数学情境与提出问题"教学的理论基础及实施策略[J].贵州师范大学学报（自然科学版），2007(1)

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关键词：高中 数学 应用 问题

一、数学及其应用

数学是研究空间形式和数量关系的科学。当代数学能够处理科学中的数据和观测资料，进行推理、演绎、证明，可提供自然现象、社会系统的数学模型。

数学的特点：高度抽象性、逻辑严密性、应用的广泛性。 随着社会的发展，数学的地位日益提高，应用越来越广泛。它是人们参加社会生活、从事生产劳动和学习、研究现代科学的基础；它在培养思维品质，提高思维水平方面发挥着特有的作用；它的内容、思想、方法和语言已成为现代文化的重要组成部分。

二、数学课程改革中的“应用”

近年来，数学教育界内的“问题解决”、数学建模等无一例外地把应用提高到一个非常高的程度，因此，正确理解“应用”就成为一个非常重要的问题。

对于“问题解决”、“大众数学”、“数学建模”、“应用”等等，对于使数学课程“贴近”实际，历史上已作了许多讨论。事实上，理论与实践相结合是数学课程教材改革的重要目标之一。在两千多年前，数学教育就存在着着眼于实用和训练思维的两大目标。今天数学的内容大大地丰富和深化了，实际应用和训练思维的涵义也大大拓展了。归根到底，数学教育的目的除思想教育方针之外，仍然是这两个目标的结合。数学就自身发展来说，始终是理论与实践密切结合一门科学。

综观数学教育史，我们不难发现，数学教学总是具有很强职业成分，只是随着中学和大学的学院化，数学和现实的联系才被忽视，但是如何人教“应用”和运用“现实生活”例子为数学教学服务仍有待研究。应用在数学教学中可以有许多解释，有些人为的，非现实生活的例子，也可能有重要的教育价值，能养成学生应用数学的技能，不能一概否定；还有一类传统的例子是过分“现实”的，是直接从职业中拿出来的，如储蓄、税收等，这就有一个谁的“现实”的问题。这些例子只是社会的一些特殊需要，不足取。就算排除了这类实例，还会有多种形式体现“应用”。比如，守门员如何占位才能缩小对手的射门角度？这些问题把数学与实际情境联系在一起，对一些学生有吸引力，但并不是真用数学解决问题，没有哪个球员会这样去计算他们站立的位置。数学的应用主要不在于这样的“应用”，更重要的是，这种“联系”不可能总是结合学生的“现实”的，正如卡尔松说的“现实是主体和时间的函数，对我是现实的，对别人未必是现实的，在过去是现实的，现在不一定再是现实的了”。可见要使课程有“应用”性是既复杂，又有待长期解决的问题。

三、应注意的几个问题

（一）应用的层次性

单就出口而言，有以下几个层次：

1．在数学学科本身的应用。由于数学学科本身具有逻辑严密的特点，前面知识的学习为学习后面的知识做准备。换句话说，前面的知识要应用到后面知识的学习中。

2．在其他相关学科的应用，特别是物理及工程技术中的应用。

3．应用到现实情境中去。由于高中学生学习的知识毕竟还是有限的，他们用数学知识解决的现实问题，与应用数学家所面临的现实问题相比，充其量是个“准数学问题”，至少是“半数学化”的问题，是一个经过人为加工的“数学半成品”。

4．发现问题、提出问题、分析问题、解决问题这四者之间，能够发现问题、提出问题，这是要求最高的。能够解决已经“数学化”了的问题，对学生来讲，是个技能化的过程。而能够发现问题、提出问题、分析问题则是一个能力问题。

5．数学语言的灵活运用是应用的最高层次，特别是自然语言、数学语言、图形语言的相互转化，以及用数学语言进行交流。

（二）应用与基础知识的关系

对高中学生来讲，掌握数学的基础知识应该是教学的首要目标，应用是以掌握数学知识为前提的。应用不仅仅是目的，更重要的是过程，即我们不仅要使学生树立起数学应用意识，认识到数学的广泛应用性特点和应用价值，具备应用数学解决实际问题的规律性认识和操作性能力，而且还要切切实实让学生在应用数学中掌握基础知识和数学方法，学会使用数学语言，并受到数学文化的熏陶。很难想象，没有扎实的基础知识，谈何应用？

（三）应用与计算机（器）

计算机（器）的普及，为数学的应用提供了先进的计算工具，更便于处理实际数据，使应用问题更加真实，切合实际；良好的演示平台，使数学应用有了广阔的空间，计算机能够把静态的变成动态的，把抽象的东西具体化，直观化，使人们的思维能够得到一定程度的延伸。

（四）从数学学习和数学活动看“应用”

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2000多年前的物理学，中国、古希腊都有研究，但是真正意义上的精确科学，也就是说用数学、微积分这样的精确科学，实际上是在中世纪即在15世纪16世纪的时候，也就是牛顿、伽利略的时代，开创了物理学精确科学的先河，此后物理学得到了很大发展，后来的热学、电磁学、声学、连续介质动力学等问题也在十七、十八、十九三个世纪取得了很大发展。现在就从牛顿、伽利略时代起谈谈物理学的发展与人类的文明进步的关系。

一、工业革命前的人类文明

工业革命前的物理学虽然在漫长的历史进程中不断发展，但是并没有给人类带来生产力上的巨大改变，人类还处于刀耕火种的农业时代，那是的生产力很低下，人们的生活水平上千年来没有真正的突破。

二、人类的机械化时代

牛顿力学的建立和热力学的发展导致了第一次工业革命

1665年夏，年仅23的牛顿因英国爆发瘟疫而避居乡下，他一生最重要的成果，几乎所有的重要数学物理思想多诞生与不这个时期。在他45岁时，划时代的伟大巨著《自然哲学之数学原理》出版，奠定了整个经典物理学的基础，并对其他自然科学的发展产生了不可磨灭的推动和影响。

三、人类的电气化时代

经典电磁学是研究宏观电磁现象和客观物体的电磁性质。人们很早就接触到电和磁的现象，并知道磁棒有南北两极。在18世纪，发现电荷有两种：正电荷和负电荷。不论是电荷还是磁极都是同性相斥，异性相吸，作用力的方向在电荷之间或磁极之间的连接线上，力的大小和它们之间的距离的平方成反比。在这两点上和万有引力很相似。18世纪末发现电荷能够流动，这就是电流。但长期没有发现电和磁之间的联系。

19世纪前期，奥斯特发现电流可以使小磁针偏转。而后安培发现作用力的方向和电流的方向，以及磁针到通过电流的导线的垂直线方向相互垂直。不久之后，法拉第又发现，当磁棒插入导线圈时，导线圈中就产生电流。这些实验表明，在电和磁之间存在着密切的联系。法拉第用过的线圈

电和磁之间的联系被发现后，人们认识到电磁力的性质在一些方面同万有引力相似。为此法拉第引进了力线的概念，认为电流产生围绕着导线的磁力线，电荷向各个方向产生电力线，并在此基础上产生了电磁场的概念。

19世纪下半叶，麦克斯韦总结宏观电磁现象的规律，并引进位移电流的概念。这个概念的核心思想是：变化着的电场能产生磁场；变化着的磁场也能产生电场。在此基础上他提出了一组偏微分方程来表达电磁现象的基本规律。这套方程称为麦克斯韦方程组，磁学的基本方程。麦克斯韦的电磁理论预言了电磁波的存在，其传播速度等于光速。于是人们认识到麦克斯韦的电磁理论正确地反映了宏观电磁现象的规律，肯定了光也是一种电磁波。该理论实现了物理学的第三次综合，即电、磁、光的综合。

四、人类的高科技时代

人类社会发展到今天，已进入信息时代、核能时代、新材料时代和太空时代，也就是说进入了高科技时代。而这一切的基础是20世纪物理学革命的产物――相对论和量子力学。

19世纪，经典物理学的成就到达了顶峰。可是，世纪末的迈克尔逊-莫雷实验和黑体辐射实验形成了物理学万里晴空中的“两朵乌云”；而电子、X射线和放射性等新发现，使经典物理学遇到了极大的困难。有的物理学家呼唤：“我们仍然在期待着第二个牛顿。”需要巨人的时代造就了巨人。这第二个牛顿便是爱因斯坦。

1905年，爱因斯坦以“同时”的相对性为突破口，提出了“光速不变原理”和物理规律在惯性系中不变的“相对性原理”，导出了洛仑兹变换，从而驱散了第一朵“乌云”。这就是狭义相对论。在此基础上，他又得到的质能相当的推论E=mc2，预示了原子能利用的可能。

1913～1916年，爱因斯坦从引力场中一切物体具有相同的加速度得到启发，提出了“加速参照系与引力场等效”和物理规律在非惯性系中不变的“相对性原理”，从而得到了引力场方程。这就是广义相对论。他预言，光线从太阳旁边通边时会发生弯曲。1919年，英国天文学家爱丁顿以全日蚀观测证实了这一预言，从而开创了现代天文学的新纪元。爱因斯坦也因此名噪全球。

1900年，普朗克为驱散第二朵“乌云”，提出了“能量子”假设，量子论诞生了。1905年，爱因斯坦在此基础上提出“光量子”假说，用光的波粒二象性成功地解释了“光电效变”。同年，他把量子概念用点阵振动来解释固体比热。1912年，爱因斯坦又由量子概念提出了光化学当量定律。1916年，他由玻尔的原子理论提出了自发发射和受激发射的概念，孕育了激光技术。此后，对量子力学的建立作出重要贡献的著名物理学家还有：1923年提出实物粒子也具有波粒二象性的德布罗意，1925年建立量子力学的矩阵力学体系的玻恩和海森伯等，1926年建立量子力学的波动方程的薛定谔。同年，玻恩给出了波函数的统计诠释，海森伯提出反映微观世界特性的“不确定度关系”。量子力学揭示了微观世界的基本规律，为原子物理学、固体物理学、核物理学和粒子物理学的发展奠定了理论基础。它是20世纪物理学革命的。

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【摘 要】数学可以分成两大类，一类叫纯粹数学，一类叫应用数学。应用数学则着眼于说明自然现象，解决实际问题，是纯粹数学与科学技术之间的桥梁。而自然现象属于物理的范畴。本文主要讲述初中数学教学中物理问题的思考。

关键词 初中数学；物理问题；研究；思考

在初中数学教学中，经常会碰到一些物理问题。数学作为物理的应用学科，二者具有很深的渊源关系。我们生活中所遇见的许多现象，是属于物理的范畴，其运动变化规律，则需要用数学的方式表达出来。所以，在数学教学中例举物理问题是不可避免的，也是必然的。

一、 适当运用物理问题教学可以增加学生学习数学的兴趣。

数学是属于符号运算的学科，对形象思维较为丰富的初中生来说，会觉得枯燥无味。如我在《相似三角形》的教学时，引入了这样的物理问题：“照像时，为了让像达到我们所要的大小和清晰度，需要调整镜头，如何调整才能达到我们的要求？”应该说，所有的初中生都照过像，而且有一部分学生还拥有自己的照相机。虽然他（她）们对照像有感性认识，但不太懂照像的原理，我例举的这个物理问题必然会引发他（她）们的求知欲。在经过学生思考讨论后，再画出成像原理图（如图1），引导学生观察：物体和光线组成一个ABO，像和透过镜头的光线又组成一个A´B´O，思考这两个三角形的关系，然后再得出照相机的成像原理实际上也就是相似三角形性质的应用。接下来可以根据实际情况再引导学生进一步深入探讨。讲解照相机操作的基本规则，让学生初步掌握照相机原理。

已知：AB=1.75米=175厘米，A´B´=3厘米，人与镜头的直线距离d=5米=500厘米

解：设：镜头和像的距离为d´

根据相似三角形性质，得：AB:d=A´B´:d´

答：镜头焦距应调到离像约为2.08厘米处。

在《相似三角形》教学中引入光学成像的物理问题，激发了学生学习数学的兴趣，让学生明白了数学在自然科学中具有不可替代的地位和作用，使学生感觉到“我们生活在丰富多彩的数学世界里”，以期形成喜欢数学，学好数学的思想。

二、 引导分析物理问题是培养学生数学思维方法的良好途径。

数学教学的另外一个重要目的，就是培养学生的思维能力。如我在上函数课时，让学生分析“甲乙两位同学在做‘观察水沸腾’实验时，记录了水在不同时刻的温度值，并绘制了如下面的函数图像（如图2、图3），请学生根据图像分析以下问题。”

1. 让学生从图像中找出甲同学所取的水的初始温度为多少？（70℃）乙同学所取的水的初始温度为多少？（80℃）

2.让学生分别写出甲和乙“观察水沸腾”实验的温度y1、y2(℃)随时间t(分钟)变化的函数关系式？（y1=Kt1+70，y2=Kt2+80）

3. 让学生从图像中找出甲同学做水沸腾实验的水温在几（4.5）分钟时超过乙同学水沸腾实验的水的温度。

4. 选择4个不同答案来检验学生对函数图像的分析能力：乙同学“观察水的沸腾”实验后，根据他的记录做出的水的沸腾图像，分析正确的是哪个？⑶

分析：⑴实验加热10分钟后停止供热；⑵沸腾温度不足100℃可能是供热不足；⑶AB段水平线表明沸腾过程吸热而不升温；⑷由图像可知水的实际温度与加热时间成正比。

三、 在解答物理问题时能更好地帮助学生记忆数学原理。

我在教学时先让学生回顾有关几何知识：⑴平行线性质；⑵余角定义；⑶三角形内角和定理。然后再引导学生应用这些几何知识分析这道物理题，这样我们就达到巩固有关的几何知识的目的，而在解题过程中也让学生掌握了几何知识应用的方法。

解：1、AO是入射光线，

OO´是反射光线，则它们的

余角也相等

∠1=∠2

2、OA∥β平面镜

∠1=∠θ

∠2=∠θ

同理可得：∠3=∠4=∠θ

∠θ=∠2=∠4

又∠2+∠θ+∠4=180°

∠θ=60°

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关键词：物理教学；数学手段；物理教学理念

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）01-0266-02

一、前言

物理是一门研究自然界变化规律的科学。物理逻辑性强，物理教学中离不开数学，需要通过数学公式来表达物理思想，通过数学演算揭示事物发展规律，同时也为数学的发展提供新的命题。成功的物理的教学理念往往体现出物理和数学这种相辅相成的关系。

二、物理教学理念处处体现数学的重要性

物理教学应该具备相应的理念，这些教学理念也可以在物理、数学的密切关系中得到体现。在设计物理教学时应该具备的教学理念有：

1.注意分享物理发展史，介绍物理发展史上著名的物理问题的提出和解决过程，回顾大师足迹，激发学生兴趣，这就必然离不开阐述物理和数学的关系。物理发展史上有很多物理学家，他们同时也是数学家。比如牛顿，牛顿19岁时进入剑桥大学，他的第一任教授伊萨克・巴罗是个博学多才的学者，将自己的数学知识，包括计算曲线图形面积的方法，全部传授给牛顿，牛顿在数学的学习中走向了近代自然科学的研究领域，又在自然科学的研究中提出二项式定理、微积分、解析几何与综合几何、数值分析、概率论和初等数论，牛顿在他的论著《自然哲学中的数学原理》中明确提到了物理――数学方法，认为物理学范围中的概念和定律都应该“尽量用数学表达”。因此，介绍牛顿的贡献必然离不开介绍牛顿为物理、数学两个领域建立的桥梁，牛顿的贡献是阐述物理和数学之间不可分离的关系的最生动的实例。

2.提醒学生重视物理学科的研究方法，在传授知识点的时候介绍相应的方法论。物理问题的表述、解答、定律都离不开数学，物理学研究方法与数学发展紧密相关，不同分支的物理学科有其最重要的数学理论，要掌握不同分支的物理知识必须熟悉其相应的数学方法，否则就是离本之木。比如分析力学的创立者拉格朗日，在其名著《分析力学》中，在总结历史上各种力学基本原理的基础上，拉格朗日发展了达朗贝尔、欧拉等人的研究成果，引入了势和等势面的概念，建立了拉格朗日方程，把力学体系的运动方程从以力为基本概念的牛顿形式，改变为以能量为基本概念的分析力学形式，使得分析力学成为理论力学最重要的方法论。高斯通过对足够多的测量数据的处理，得到一个新的、概率性质的测量结果，在这些测量数据的基础之上，高斯专注于曲面与曲线的计算，成功得到正态分布曲线，其函数被命名为标准正态分布（或高斯分布），这种分布被广泛应用于分析和处理物理学中各种概率事件中。傅里叶认为数学是解决工程问题最卓越的工具，在他的著作《热的解析理论》中，傅里叶就系统运用了三角级数和三角积分（即傅里叶级数和傅里叶积分），此后以傅立叶著作为基础发展起来的傅立叶分析对近代物理和工程技术的发展都功不可没，因此，学好物理某一分支，就必须重点掌握并能够灵活运用这一分支需要的数学知识。

3.注重将物理知识与生活、社会联系起来，启发学生创造性思维，提高学生素质。国际纯粹物理与应用物理联合会在《新千年的物理教育》一文中认为：如果物理教育是为更多学生的全面发展服务的，那就应当重视物理学家的工作成果在社会上、技术上的应用，应当重视蕴涵于我们文化之中的物理学方法，应当重视物理学家这个专业群体的特点，如支持、贡献社会的方式等。如今，物理已经渗透到社会生活、技术的各个领域，比如，物理和化学之间，量子化学、激光化学、分子反应动力学、固体表面催化、功能材料等学科的兴起都是物理学的理论向化学领域的渗透；物理和生物学之间，量子生物学、分子生物学等也都是物理理论在生物学领域的进一步延伸和提高；再比如物理与经济学，股市模型、报酬经济学等都建立在物理模型和经济学基础相结合的基础上。然而，我们也必须注意到，物理向某个科学领域渗透的媒介必然是数学，物理学家对这一学科的贡献也报过了其用到的数学方法，因此，强调物理学的应用就必须强调数学的重要性。比如免疫的统计模型建立的基石是数学统计、回归分析论，通过各种先进数学算法得出规律性结论，多元判别分析预测结果与原判定结果差异等。股市模型可以建立在模糊数学方法基础上，应用模糊模式识别、评价股市技术面和基本面，指导股民进行理性投资。因此，物理向各学科领域渗透的过程，也是相应的数学知识与各领域特征知识进行结合的过程，只有深刻意识到这一点，物理思想才能在各学科领域中发光溢彩。

4.引导学生建立严谨、务实的求知态度，帮助学生认识到物理的哲学思想，实现自然科学和人文教育的大统一。物理是研究运动的科学，物理上的运动可以理解为变化，变化是自然界的客观存在，与人类的主观认知有不同的一面，这就要求我们在物理教育过程中，不能让人类的认知水平左右到对物理知识的接受，不能偏离物理客观的一面。而数学作为一门逻辑性很强的科学，最适合于作为物理教育的语言载体和分析工具，由数学推导、建立起来物理结论无疑最具有说服力，物理教学要以数学为主要载体，在数学的基础上向学生熏陶物理思想，在经得起推敲的层面上，保证物理知识的延续和发扬，同时培养思维细致、逻辑缜密的公民。爱因斯坦在他的狭义相对论中得出了“一切物体的速度不可以超过光速”的结论，而根据当时人们对引力的认识，似乎引力的传播速度却是无穷大，为了解决这一问题，最终爱因斯坦以惯性质量和引力质量成正比的自然规律作为等效原理的根据，在专门学习了黎曼几何、张量分析等数学知识后，利用数学手段进行推理、论证，提出在无限小的体积中均匀的引力场完全可以代替加速运动的参照系，由于有物质的存在，空间和时间会发生弯曲，而引力场实际上是一个弯曲的时空的观点。爱因斯坦用数学方法得到的广义相对论中的推测，也最终由水星近日点进动中一直无法解释的43秒、引力红移、引力场使光线偏转等系列观测结论完美地证实。如今广义相对论已经被广泛承认，广义相对论的发展里程也正是一条典型的物理学发展进程：在自然界中发现变化―借助数学方法摸索规律―通过实验证实推断，这种思维方式应该在物理教学中得到落实。

三、在强调数学手段的重要性中贯彻物理教学理念

学习物理的目的分为：①研究物理而学物理；②为应用而学物理；③为提高文化素养而学物理。这就构成了物理教学目的的多样性或者说物理学习的多功能性。但从物理学的发展我们知道，18世纪，物理学归属于自然哲学，因为数学和实验的发展，使得物理学从自然哲学中分离出来，物理学研究不再以思辨哲学的方法为主，从定性表达发展到定量表达，塑造了现代物理学的新特征物，因此，物理研究终究需要通过数学手段来完成。物理和数学都是逻辑性强的学科，因此物理教学设计要关注学生渴求学习成功的心理，拓展教学方法和思路，使学生通过数学来理解物理，获得物理学习的乐趣，要尽可能多地在双向交流中进行数学推导，在数学的基础上采用提问模式、讨论模式、合作学习模式、答辩模式等。

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关键词： 畜牧兽医 SPSS软件 教学效果

生物统计学是收集、整理、分析数据资料，以数字为语言，描述和分析客观事物数量方面的科学，它的应用已经渗透到自然科学和社会科学的各个领域。生物统计学课程是高等农业类院校为畜牧兽医各专业学生开设的基础必修课，是一门应用性很强的课程。生物统计学课程的目的在于培养学生统计方面的基本技能，了解这些方法在实际领域中的具体应用，理解统计方法背后隐含的统计思想，培养学生应用统计方法分析问题和解决问题的实际能力。

在传统的生物统计学教学过程中，统计公式的计算是通过计算器和手工完成的，对于含有大量复杂数据的案例很难引入教学中；与此同时，数据的图表、图形在生物统计的教学过程中有着很重要的作用，面对大量数据，手工绘图极其困难，并且精确度难以把握。这些都对生物统计学课程的教学产生较大的障碍，不利于学生对生物统计学理论和方法的深入理解，不利于培养学生运用统计方法分析与解决实际问题的能力。

SPSS统计软件是国际上公认的权威的统计分析软件，相对于SAS、SATA、R语言等统计软件来说，其最大的优势是入门快，也就是操作简单。对于初学者，完全利用菜单命令就能完成操作。其对用户的计算机编程能力要求不高，所以在自然科学与社会科学研究中SPSS统计软件得到广泛应用。SPSS统计软件作为解决统计问题的一个工具，在畜牧兽医生产中应用越来越广泛，结合SPSS开展统计学教学，对调动学生的学习积极性、提高其解决问题的能力具有较强的现实意义。SPSS统计软件在畜牧兽医专业生物统计教学中有以下优势。

（一）SPSS统计软件能够方便、快捷地处理大量数据，并且精确地绘制图形、图表，直观、形象地展示统计结果。

畜牧兽医专业是应用性极强的学科，在传统教学方式下，对于实际生产过程中遇到的数据，很难在短时间内利用计算器和手工完成统计分析，同时难以手工绘制出精确的图形来展示统计结果，然而，采用SPSS软件教学后，这些问题都可以解决。SPSS软件可以方便、快捷地处理复杂的数据，在很短的时间里就可以得到统计结果，同时可以精确的绘制图表、图形，把统计结果形象直观地展示出来，加深学生对概念的理解。

（二）SPSS统计软件的应用有利于提高学生的学习兴趣。

在传统的生物统计学教学过程中，数据的计算都是通过计算器和手工完成的，讲授重点内容是统计学的基本原理和方法。由于受到课时和学生数学基础知识的限制，讲授内容的广度与深度都很难扩展，很难满足实际生产的需要。事实上，只要学生正确运用SPSS软件，就能很方便快捷地把生物统计学课程的习题例题在很短的时间内演算完成。教师可以把授课重点从统计学的基本原理和方法转向对实际生产过程中遇到的实际问题的解析和理解，让学生贴近实际生产，更容易理解和掌握。

（三）SPSS统计软件的应用有利于培养学生的创新实践能力。

对于生命科学领域而言，随着测序技术的迅猛发展，每天都会有大量数据完成，面对海量的数据，统计分析工作显然无法用手工方式完成，需要运用计算机统计软件实现。在传统统计学教学中，不论是老师教学，还是学生完成作业，都是通过手工计算，这样很难培养学生的创新精神和实践能力。使用SPSS统计软件辅助教学，能让学生在学习理论知识的同时掌握实践操作技能，在使用生产过程中遇到的具体案例获得实践经验，使用数据快速做出基于事实的决策，使用各种技巧找出处理特定数据类型最佳的统计方法，有利于培养学生的创新精神和实践能力。

生物统计学是一门应用性很强的课程，是将数理统计的原理和方法分析和解释生物界的现象与数据资料规律的科学。在传统教学中，一般偏重于统计的原理和方法的教学，老师和学生用计算器进行数值计算。这一教学方法可以在短时间内使学生学到尽可能多的内容，培养学生严谨的逻辑思维，但由于数据的庞大或公式、图表的复杂，导致哪怕是求一组数据的方差、计算相关系数或建立回归方程，都无法在课堂上较短的时间内完成，更不可能精确显示相关图形和进行预测。传统的教学模式让学生认为其难学且枯燥无味，甚至怀疑所学知识在实际中无用武之地，失去学习和实践的兴趣。随着信息技术迅猛发展，学生能够通过手机、网络等多媒体资源接收丰富多彩的课程信息，学生追求新颖、趣味方面的需求非常强烈，这给传统的教学模式带来巨大的挑战。如果在课堂上给学生引入SPSS统计软件，就能在讲课时一边讲解理论，一边利用统计软件对数据进行处理，可以有效解决计算量大的困难，增强学生学习的信心，即使面对计算量大、数学原理复杂的推断统计学知识，利用SPSS统计软件一样可以轻松解决，这样可行大大提高课堂教学效率，加深学生对基本概念的理解，有利于培养学生的创新精神和实践能力，有利于今后的学习和工作，提高就业竞争力。

总之，结合SPSS统计软件开展生物统计学教学，能有效激发学生的学习热情，充分调动学生的积极性与主动性，切实提高学生应用统计方法解决实际问题的能力，增强统计学课程教学效果。

参考文献：

[1]郭菊喜.统计软件SPSS教学研究与实践[J].数学学习与研究，2016.9.

[2]张克俭.SPSS软件在高职统计学教学中的应用[J].天津市经理学院报，2010（2）.

[3]赵秀敏.Excel和SPSS在生物统计课程教学中的应用[J].河南农业，2014（9）.

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古希腊人把所有对自然界的观察和思考，笼统地包含在一门学问里，那就是自然哲学.科学分化为天文学、力学、物理学、化学、生物学、地质学等，只是最近几百年的事.在牛顿的时代里，科学和哲学还没有完全分家.牛顿划时代的著作名为“自然哲学的数学原理”，就是一个明证.物理学最直接地关心自然界最基本规律，所以牛顿把当时的物理学叫做自然哲学.17世纪牛顿在伽利略、开普勒工作的基础上，建立了完整的经典力学理论，这是现代意义下的物理学的开端.从18世纪到19世纪，在大量实验的基础上，卡诺、焦耳、开尔文、克劳修斯等建立了宏观的热力学理论;克劳修斯、麦克斯韦、玻耳兹曼等建立了说明热现象的气体分子动理论;库仑、奥斯特、安培、法拉第、麦克斯韦等建立了电磁学理论.至此，经典物理学理论体系的大厦巍然耸立.然而，正当大功甫成之际，一系列与经典物理的预言极不相容的实验事实相继出现，人们发现大厦的基础动摇了.

在这些新实验事实的基础上，20世纪初，爱因斯坦独自创立了相对论，先后在普朗克、爱因斯坦、玻尔、德布罗意、海森伯、薛定愕、玻恩等多人的努力下，创立了量子论和量子力学，奠定了近代物理学的理论基础.本世纪随着科学的发展，从物理学中不断地分化出诸如粒子物理、原子核物理、原子分子物理、凝聚态物理、激光物理、电子物理、等离子体物理等名目繁多的新分支，以及从物理学和其它学科的杂交中生长出来的，诸如天体物理、地球物理、化学物理、生物物理等众多交又学科.什么是物理学?试用一句话来概括，可以说:物理学是探讨物质结构和运动基本规律的学科.尽管这个相当广泛的定义仍难以刻画出当代物理学极其丰富的内涵，不过有一点是肯定的，即一与其它科学相比，物理学更着重于物质世界普遍而基本的规律的追求.物理学和天文学由来已久的血缘关系，是有目共睹的.当今物理学的研究领域里有两个尖端，一个是高能或粒子物理，另一个是天体物理.前者在最小的尺度上探索物质更深层次的结构，后者在最大的尺度上追寻宇宙的演化和起源.可是近几十年的进展表明，这两个极端竟奇妙地衔接在一起，成为一对密不可分的姊妹学科.物理学和化学从来就是并肩前进的.

如果说物理化学还是它们在较为唯象的层次上的结合，则量子化学已深人到化学现象的微观机理.物理学和生物学的关系怎么样?对于如何解释生命现象的问题，历史卜有吁两种极端相反的看法:一是“生机沦”，认为生命现象是由某种“活力”主宰着，水远不能在物理和化学的基础上得到解释;另一是“还原论认为一切生命现象都可归结(或者说，还原)为物理和化学过程.1824年沃勒成功地在实验室内用无机物合成了’尿素之后，生机论动摇了.但是、能否用物理学和化学的原理与定律解释生命呢?回答这个问题为时尚早.不过，生命科学有自己独特的思维方式和研究手段，积累了大量知识，确立了许多定律，说把生物学“还原”为物理学和化学，是没有意义的.可是物理学研究的是物质世界普遍而基本的规律，这些规律对有机界和无机界同样适用.物理学构成所有自然科学的理论基础，其中包括生物学在内.物理学和生物学相互渗透，前途是不可估量的.近四、五十年在两学科的交叉点上产生的一系列重大成就，如D、、双螺旋结构的确定、耗散结构理论的建立等，充分证明了这一点.现在人们常说，21世纪是生命科学的世纪，这话有一定道理.不过，生命科学的长足发展，必定是在与物理学科更加密切的结合中达到的.

2物理学与技术

社会上习惯于把科学和技术联在一起，统称“科技”，实际上二者既有密切联系，又有重要区别.科学解决理论问题，技术解决实际问题.科学要解决的问题，是发现自然界中确凿的事实和现象之间的关系，并建立理论把这些事实和关系联系起来;技术的任务则是把科学的成果应用到实际问题中去.科学主要是和未知的领域打交道，其进展，尤其是重大的突破，是难以预料的;技术是在相对成熟的领域内工作，可以作比较准确的规划.历史上，物理学和技术的关系有两种模式.回顾以解决动力机械为主导的第一次工业革命，热机的发明和使用提供了第一种模式.17世纪末叶发明了巴本锅和蒸汽泵;18世纪末技术工人瓦特给蒸汽机增添了冷凝器、发明了活塞阀、飞轮、离心节速器等，完善了蒸汽机，使之真正成为动力.其后，蒸汽机被应用于纺织、轮船、火车;那时的热机效率只有5一8%.1824年工程师卡诺提出他的著名定理，为提高热机效率提供了理论依据.

到20世纪蒸汽机效率达到15%，内燃机效率达到40%，燃气涡轮机效率达到50%.19世纪中叶科学家迈耶、亥姆霍兹、焦耳确立了能量守恒定律，物理学家开尔文、克劳修斯建立了热力学第一、第二定律.这种模式是技术向物理提出了问题，促使物理发展了理论，反过来提高了技术，即技术~物理~技术.电气化的进程提供了第二朽模式.从1785年建立库仑定律，中间经过伏打、奥斯特、安培等人的努力，直到1831年法拉第发现电磁感应定律，基本上是物理上的探索，没有应用的研究.此后半个多世纪，各种交、直流发电机、电动机和电报机的研究应运而生，蓬勃地发展起来.有了1862年麦克斯韦电磁理沦的建立和1888年赫兹的电磁波实验，才导致了马可尼和波波夫无线电的发明.当然，电气化反过来大大促进了物理学的发展.这种模式是物理~技术~物理.本世纪以来，在物理和技术的关系中，上述两种模式并存，相互交叉.但几乎所有重大的新技术领域(如电子学、原子能、激光和信息技术)的创立，事前都在物理学中经过了长期的酝酿，在理论和实验上积累了大量知识，才突然迸发出来的.没有1909年卢瑟福的。

粒子散射实验，就不可能有40年代以后核能的利用;只有1917年爱因斯坦提出受激发射理论，才可能有1960年第一台激光器的诞生.当今对科学、技术，乃至社会生活各个方面都产生了巨大冲击的高技术，莫过于电子计算机，由之而引发的信息革命被誉为第二次工业革命.整个信息技术的发生、发展，其硬件部分都是以物理学的成果为基础的.大学都知道，1947年贝尔实验室的巴丁、布拉顿和肖克莱发明了晶体管，标志着信息时代的开始，1962年发明了集成电路.70年代后期出现了大规模集成电路.殊不知，在此之前至少还有20年的“史前期”，在物理学中为孕育它的诞生作了大量的理沦和实验_L的准备:1925一1926年建立了量子力学;1926年建立了费米一狄拉克统计法，得知固体中电子服从泡利不相容原理;1927年建立了布洛赫波的理论，得知在理想晶格中电子不发生散射;1928年索末菲提出能带的猜想;1929年派尔斯提出禁带、空穴的概念，解释了正霍耳系数的存在;同年贝特提出了费米面的概念，直至1957年才由皮帕得测量了第一个费米面，尔后剑桥学派编制了费米面一览表.总之，当前的第二次工业革命主要是按物理一，技术，物理的模式进行的.

3物理学的方法和科学态度

现代的物理学是一门理论和实验高度结合的精确科学.物理学中有一套获得知识、组织知识和运用知识的有效步骤和方法，其要点可概括为:1)提出命题命题一般是从新的观测事实或实验事实中提炼出来的，也可能是从已有原理中推演出来的.2)推测答案答案可以有不同的层次:建立唯象的物理模型;用已知原理和推测对现象作定性的解释;根据现有理论进行逻辑推理和数学演算，以便对现象作出定量的解释;当新事实与旧理论不符时，提出新的假说和原理去说明它，等等.3)理论预言作为一个科一学的论断，新的理论必须提出能够为实验所证伪的预言.这是真、伪科学的分野.为什么说.‘证伪”而不说“证实”?因为多少个正面的事例也不能保证今后不出现反例，但一个反例就足以否定它，所以理论是不能完全被证实的.为什么要求能用实验来证伪?假如有人宣称:在我们中间存在着一种不可探知的外来生灵.你怎么驳倒他?对这种论断，你既不能说它正确，又不能说它错误.我们只能说，因为它不能用实验来证伪，所以不是科学的论断.4)实验检验物理学是实验的科学，一切理论最终都要以观测或实验的事实为准则.

理论不是唯一的，一布、理论包含的假设愈少、愈简洁，同时与之符合的事实愈多、愈普遍，它就愈是一个好的理论.5)修改理论当一个理论与新的实验事实不符合，或不完全符合时，它就面临着修改或被.不过，那些经过大量事实检验的理论是不大会被的，只是部分地被修改，或确定其成立范围.以上步骤循环往复，构成物理学发展模式化的进程.但是物理学中的许多重大突破和发现，并不都是按照这个模式进行的，预感、直觉和顿悟往往起很大作用.此外，且探且进的摸索、大胆的猜测、偏离初衷的遭遇或巧合，也导致了不少的发现.顿悟是经验和思考的升华，而机遇偏爱有心人，平时思想上有准备，就比较容易抓住稍纵即逝的机遇.所以科学上重大的发现不会是纯粹的侥幸.科学实验的结果，远非尽如人愿.不管你喜欢不喜欢，实事求是的作风、老老实实的科学态度是绝对必要的.在科学研究中，一相情愿的如意算盘是行不通的，弄虚作假迟一早会暴露.

失误任何人都难以避免，一旦发现，最聪明的办法是勇于承认.1922年年轻的苏联数学家弗里德曼发表了动态宇宙模型的论文，遭到爱因斯坦的批评.次年，爱因斯坦在读了弗里德曼诚恳的申辩信之后，公开声明自己被说服了.据伽莫夫回忆，爱因斯坦说，这是他一生中最大的疏忽.伟大科学家这种坦荡的襟怀，是所有人的楷模.基础科学研究的信息资源是共享的，这里没有秘不可及的玄机和诀要.根据公开发表的文献，人人可以自己判断，独立思考.所以，在科学的王国里，直理面前人人平等.这里最少对偶像的迷信和对权威的屈从.“实践是检验真理的唯一标准”这一信条，在自然科学的领域里贯彻得最坚决.实践不是个别的实验结果，因为那会有假象，重大的实验事实必须经多人重复印证才被确认.自然科学的主要任务是探索未知的领域，很多事情是难以预料的.实验的结果验证了理论，固然可喜;与理论不符合可能预示着重大的突破，更加令人兴奋，世界上建造了许多加速器，每个加速器都是针对某类现象而设计的.40多年的历史表明，除了反核子和中间玻色子外，粒子物理中的所有重大发现都不是当初建造那个加速器的理由.高能物理学界把这看作正常现象.1984年在实验室中发现了弱电统一理论所预言的中间玻色子后，曾一度较少发现出乎理论预料的实验结果.人们反而说:现在最令人惊讶的，是没有出现令人惊讶的事.这便是物理学界极富进取精神的得失观.因为在自然科学中物理学最直接触及自然界的基本规律，物理学家对事物是最好穷本极源的.他们在研究的过程中不断地思考着，凡事总喜欢问个“为什么”.理论物理学家不能仅仅埋首于公式的推演，应该询问其物理实质，从中构想出鲜明的物理图象来;实验物理学家不应满足于现象和数据的记录，或某种先进的指标，而要追究其中的物理机理.因为在自然科学中物理学研究的是自然界最普遍的规律，物理学家不应总把自己的目光和兴趣局限于狭窄的本门学科，而要放眼于更广阔的天地.人们公认，当今最有生命力的是不同学科间杂交的领域，有志的年轻物理学工作者在那里是大有作为的.

4怎样教导学生学好物理学?

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一、经典思维方式的形成

近代科学开始于16世纪，当时，尼古拉斯・哥白尼提出了“太阳中心说”，开始向盛行一时的“地心说”发起挑战，他的观点被开普勒、伽利略以及后来17世纪的牛顿等人加以发展和完善。在1687年出版的在科学史中具有里程碑意义的《自然哲学之数学原理》这部著作中，牛顿以数学公式为依据，解开了古老的天体运动之谜，形成了全新的“世界体系”的图景。牛顿的运动定律，第一次以数学化的、量化的形式把自然规律表现出来。

这个“世界体系”的思想核心，是客观、精确、机械的数学模式，它在伽利略、笛卡尔等人那里，已经得到了相当明确的论述。笛卡尔甚至把全部自然知识等同于数学知识。这种倚仗客观的、数学的方式去了解自然现象的方法，在许多科学领域中得到采用，并且在19世纪麦克斯韦的研究理论中达到了颠峰。到19世纪末，经典物理学似乎已经发展到了相当完善的阶段，所有的物理学现象都可以通过牛顿力学和麦克斯韦电磁波理论加以描述。科学家们甚至认为，绝大多数自然界的基本规律都已经被发现，并且几乎所有的自然现象都遵循这些规律。

由于经典物理学获得的巨大成功，它逐渐泛化为一种统治西方思想的哲学世界观。我们可以称之为牛顿――笛卡尔世界观。这种世界观的哲学隐喻为整个世界是一台座钟，世界被描绘成了像一台座钟那样精确运行的巨大机器――匀速、线性地运动，部件（部分）之间相互分立，只有机械联系，运动不存在任何不确定性，运动与意识无关。

当牛顿建立了物质世界的基本法则后，哲学家和社会学家们又沿袭他的方法，希望能找到社会生活中的原理。牛顿――笛卡尔所倡导的钟表隐喻成为人们的思维模型，用于把活生生的人和社会生活描述成恪守一定规律的精密仪器。可以说，在后来的几个世纪中，不仅自然科学，而且几乎所有新兴的社会科学――经济学、心理学、社会学、人类学等，也都以经典物理学为样本。

作为一种世界观，牛顿――笛卡尔模式的特点是：强调数量化的精确，不接受矛盾或其他不确定的知识；强调绝对不变的恒定；强调独立和分离；强调单一，只能有一种思维方式，一个真理或一个最好的过程；强调在人与物质世界之间有一条不可逾越的鸿沟，在世界大机器上没有人的位置，不需要主观意识的作用。

二、量子思维方式的产生及特点

最后终结牛顿――笛卡尔世界观独占鳖头地位的，是爱因斯坦的相对论和由一大批杰出的科学家共同提出、创建的量子理论。1900年，德国物理学家普朗克在研究陷入困境的黑体辐射问题时（该问题被称为当时物理学晴朗的天空上的三朵乌云之一），提出了一个前所未有的“量子”假设，即设定黑体辐射的能量不能取连续的值，而必须是一份―份的，每一份都是某个基本能量的整数倍。对于经典科学而言，这是―个像幽灵一样的奇异假设。正是它，引导出了一系列物理学的突破，其中包括爱因斯坦据获得诺贝尔奖的光量子学说、光电效应学说等。

在此基础上，从20世纪前20年代开始，物理学地震式的突破接踵而至。丹麦的玻尔、德国的海森伯、英国的狄拉克、奥地利的薛定锷、法国的德布罗意等一批科学巨匠，通过对“波粒二象性”，“测不准原理”、“几率波”，“电子自旋”、“非局部作用”，以及关于“能量场”、“全息场”等方面的研究，使与牛顿经典物理学相对立的量子物理学，从个别人的奇思怪想变成了深刻影响人们的思想并且广为人们接受的科学体系。

量子物理学打破了牛顿经典物理学唯我独尊的地位。由于量子物理学所涵盖的研究对象和内容，远远超出了物理学这门学科的范围，它实际上已经成为一种带有世界观性质的更普遍的理论和思维方式。量子理论，或者说量子思维的特点是：认为世界在基本结构上是相互联结的，应该从整体着眼看待世界，整体产生并决定了部分，同时部分也包含了整体的信息；认为世界是“复数”的，存在多样性、多种选择性，在我们决定之前，选择是无限的和变化的，直到我们最终选择了，其他所有的可能性才崩塌。同时，这个选择为我们下一次选择又提供了无穷多的选项；认为微观世界的发展存在跳跃性、不连续性和不确定性；认为事物之间的因果联系像“蝴蝶效应”所显示的那样，是异常复杂的；认为事物发展的前景是不可精确预测的；认为微观物理现象不可能在未扰的情况下被测量和观察到，在弄清楚任何物理过程的活动中，人作为参与者总是处于决定性的地位。

三、量子思维方式对当今社会的启发

量子思维方式对于我们今天所处的以人为主体的信息社会有重大启发。在工业文明时代，人类要征服和研究的对象，主要是自然界，特别是宏观的物质对象。在这个文明时期，人类运用劳动对象（土地、植物、矿产、钢铁、机器等）自身的规律来开发和改造大自然，取得了足以自豪的成就。相对来说，经典物理学比较适应这个时期的实践目标。

而在信息文明时代，我们面对新的研究对象――信息技术与人的思维，是不同于传统研究对象的新对象。人的思维也好，信息传递过程也好，都是看不见、摸不着、没有形状、没有重量的东西，它的物质性极弱，运动速度极快。由于物质性极弱，其最大的特征就是波动、跳跃、快速变化、不可预测。在这个时候，量子思维方式就必然发挥更大的作用。其实，量子物理学的一系列结果，恰恰是人类近一百年文明的前提。如果没有量子物理学，我们根本谈不上拥有计算机，因为计算机芯片的产生就是由量子物理学决定的。我们可以说，量子物理学正是信息文明的科学基础，而量子思维方式是适合信息社会的思维方式。

我们认为，在21世纪信息文明时代，人类思维方式要发生一次根本性的变化，要从牛顿――笛卡尔的思维方式转为量子思维方式，才能从根本上适应新时代。

在这样两种思维方式中，人的位置是不同的。在牛顿一笛卡儿世界观里，人基本是被动的，有着根本上的宿命性，只能听命于、适应于自然界的规律。但是在信息化时代，按照量子理论，你的测量，你的操作，你的生命活动本身，就在改变着结果。人在起主导作用、在一定的意义上起决定作用。

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关键词： 心思哲学科学

一、“哲学底科学之误”

1．科学的兴盛与哲学的萎靡

用“底”这个助词来表示所属，已是一些哲学家的所爱。“哲学底科学”，即哲学是依附于科学而诞生、发展的。这种观点对于我们学习哲学的人来说，真乃大谬。他们真不知哲学。那么，何为哲学？哲学与科学又有何关系？此间，又回到何为哲学该问题上来。牟宗三认为：“科学是为人之学，哲学是为己之学。己以外即为物，我以外之人也是物。科学在忘己而取物。”此处，他虽没有很具体、明确的给哲学下定义。然而，却以比较的方式，将哲学与科学做了细致、明白的划分。这种区分就表现在“内外的划分与物我的合离”。然而，从另一角度来看，科学多是与思（意识）有关，哲学则和“心”同在。依科学而言，对象是思维运行的前提条件，对象不现，思维便无法运行，目的就不可能达到，科学的意义也荡然无存。但是，从实际生活中来看，思，无不是无时无刻都在运动的。毕竟，在现实生活中，与人们交往最密切的仍是无限量的物（外）或 对象。因次，在急需物欲的社会之中，一些人“预言”哲学将会消失。然而，就事实来看，哲学并不因科学的繁华、压制而退出历史舞台。

2．现当代的“玄学”

此处所言之“玄学”并非魏晋时期的玄学，而特指科学之后之对象之学。言科学之后，是指在科学理论的指导下，推论出在目前已发现的最新之物（对象）之背后必然还“有”（隐藏）着一个“对象”。只是该“对象”在目前之科学的能力下尚不可破解。因此，将其悬起而称之为“玄”。也即是该“对象”还看不见，摸不着。―――“存而不实有，内而不外现。”比如：在物理学中，已能通过数学方法推出“超旋”的表达公式。然而，就目前物理学的情况来看，其尚无能力凭借实验、作用以将其找出。因此，超旋也暂时被赋予“至小”的概念。但若仅仅从理论上来推断，那么，则又可分析出在超旋之下必也有更小之“对象”而将其构成，使其成为可能。由此，这些只可通过理论推出但仍无法科学验证的“存在”――“科学之后之对象”便成为所谓的“玄学”或“哲学”领域的分子。依此言说，那么，此处所谓之“哲学”实质与科学无异。这就好比是“已开花但尚未结果之大树一般”；“开花之树”为科学，“未结果”则为“哲学”。因此，牟宗三说：“但以为整个哲学即在依附，则不是好事。因为依附科学，从科学的根据上抽绎出道理，这无异于锦上添花，仍是锦耳，于锦之本质并无所增益。同样，于科学根据上抽绎道理，亦仍是科学耳，于科学本身并无所增益。”

二、上下合一，一体平铺

此处言“上 下”是指形而上与形而下。《周易》曰：“形而上者谓之道，形而下者谓之器。”那么，将科学划归为形而下，而把哲学归于形而上则未有不可。目前，人们对“道、器”的解释不少，取任何一种说法，都有一定的道理。结合本文，“形”可作为“两境”之界线。“两境”――即形上之世界与形下之世界，“形”暂定为具体事物。其，上可归宗于其之所以存在之依据，保障（向内）；下可探究为对其他存在所发挥之功用（向外）。冯友兰讲：“一物之存在是以整个宇宙作为其存在之依据、背景。每一事物之本身功用又反作用于整个宇宙。”正所谓：万物一体，彼此联系，互为因果。犹如亚马逊“蝴蝶效应”――亚马逊蝴蝶扇动翅膀，美国西海岸将产生飓风。若依此说法，那么将会陷入一个不可调和之境。先设一命题：你以非你作为你存在之保障；我以非我作为我存在的依据。那么，按照数学原理将“你”与“我”做一个交集，得出的结果即是独立的“你”与“我”。因为，除你与我之外，其他均为一致。亦即是从“非你”之中抽出“我”之后所剩下的部分完全等同于从“非我”之中抽出“你”所剩余的那部分。这是从形式逻辑上来推的。毕竟“我”与“你”都是所属于大全宇宙。正如熊十力所言：即体即用，体用不二，不可分而别论之。然，为了便于说明也只能依形式的方式展开。由此，所分离出来的“我’与“你”才是真正意义上的“性体”，而非生物之我（意识）之你。因为，他们（思）都是科学的产物，不是真我。故而，对真我的感悟则如牟先生所言，须：“主客不离，一体平铺，物我双忘，然而，我们不讲认识则以，即讲认识，则不能不抬高主体，即不能不特显主体的特殊性能。而且若不显主体的特殊性能，亦不能达到最后境界的一体平铺，到处皆是。”

科学的任务是认识对象的构造以及其变化发展之规律。使人们明白，什么是什么。这主要强调的是自然科学的作用。而对于社会科学而言，则往往表现在日常的社会生活之中。如：被就业、被买房等等。然而，无论是自然科学还是社会科学，都有一个共同的倾向，即是：客体的彰显，主体的隐退。主体即是作为认识的我，客体就是被认识的“他”。目前，对客体的追溯与主体本身的遗忘，已成为当今人类的现状，它占据了人们的整个思维空间。同时，也相对的屏蔽了人们本来所固有的“性体”“本心”。使得本来就难得被人们所显之“主体”被埋藏的更深、更隐秘。因此，对主体的彰显便成为了当今学科的任务，思想的革命。彰显主体不仅可以填补空虚的精神世界，更可以调节、平衡已失衡的客体世界与主体境界的结合，使其回到和谐的状态之中。以至人类与自然界能更好的、有序的、健康的发展。然而，受科学学科本身性质的影响，其在对主体的彰显方面似乎“无能为力”。哪怕是所属于其的心理学也只能是做向外的认识，而无法行“自我”的内显。所以，只能由专注于向内的哲学来予以分解，参悟其中之根本，彰显主体的自我，最终让科学与哲学达到高度的统一。

参考文献：

[1] 牟宗三．《寂寞中的独体》[M]．北京：新星出版社出版，2005年4月