物理教学的四个理念
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25
爱因斯坦在1918年4月普朗克六 • 十岁生日庆祝会上的一段讲话：
： “在科学的殿堂里有各种各样的人： 有人爱科学是为了满足智力上的快感； 有的人是为了纯粹功利的目的。 而普朗克热爱科学是为了得到现象世界那些普
遍的基本规律，… …
他成了一个以伟大的创造性观念造福于世界
的人。”
26
杨振宁对吴健雄的评论
兔子眼球前部的OБайду номын сангаасT图像
睫状体 晶状体上皮 角膜后表面 角膜前表面
14
特征X射线 越王勾践剑的分析
湖北江陵出土， 在地下埋藏了 大约2500年
用质子激发X射线分析各部分成份
•含铁量比铜矿少， 硫化处理 —防锈
• Cu - Sn - Pb合金 — 锋利
15
洛仑兹力 磁 流 体 船
进水
出水
发动机
23
评论
杨振宁对Dirac方程的评论：
“这个简单的方程是惊天动地的成就，是划 时代的里程碑。” “反粒子理论又是物理学的另一个里程碑。” 称赞Dirac方程和反粒子理论是： “性灵出万象，风骨超常伦。” 高适:《答候少府》
24
玻尔对普朗克量子论的评价：
“在科学史上很难找到其它发现能象普朗 克的基本作用量子一样在仅仅一代人的 短时间里产生如此非凡的结果… 上一代人能取得有关自然知识的如此的 神奇进展，应归功于人们从传统的思想 束缚下获得的这一解放。”
至少可以从以下四个方面努力：
5
1，从现象出发把五彩缤纷、美妙神奇的物 理世界展现在学生面前， 激发学生的好奇心和求知欲
引导学生以探索、研究的心态进行学习。
美丽的北极光
“怒发冲冠” 6
激发学生的好奇心和求知欲
帆船逆风行驶
7
激发学生的好奇心和求知欲
峨眉山金顶佛光
8
激发学生的好奇心和求知欲
梳子吸引水流
爱因斯坦：
“兴趣是最好 的老师。”
3
物理教学理念之一
请注意：
兴趣是最好的老师，我们都不是。
教师的一个重要的任务： 使学生能得到这个最好的老师 —激发和培养学生学习物理的兴趣。
4
物理教学理念之一
有了兴趣学生才能主动而非被动地学习， 学习才能深入。
要改变物理课枯燥、死板、严肃、难懂 的面貌，使物理课变得亲切、有趣、有 吸引力，使学生能主动地、生动活泼地 学习。
20
波－粒二象性 — 寓于一体又不同时出现
少女？ 老妇？ 两种图象不会 同时出现在你 的视觉中。
21
物理规律的对称性 — 一定变换下的不变性
• 艺术中的对称性
22
物理规律的对称性 — 一定变换下的不变性
• 文学中的对称性 上海自来水来自海上 南山长生松生长山南 客上天然居，居然天上客 (乾隆上联) 人僧过游大云佛隐寺，寺佛 隐大 云过 游人 僧 (纪张晓 琏岚 下下 联)联)
基础物理教学的 四个理念
清华大学物理系 陈泽民 2006.7
1
物理教学的四个理念
物理教学的改革和课程建设要有正确的 理念做指导，
有的理念在教学改革的一定阶段很重要， 有的理念则应贯穿于物理教学的始终， 并长期起作用。
四位物理学大师的四句话应当作为改进 基础物理教学最基本、最重要的理念。
2
物理教学理念之一
上海交大
9
2，要实现基础与前沿、经典与现 代、理论与应用的有机结合
既要强调物理教学的基础性，又要注意 它的时代性和前沿性； 既要深入揭示物理规律的内涵和意义， 又要适当联系它在高新技术中的应用。 使学生觉得物理学新颖、深刻、有用， 从而提高学习物理的兴趣。
10
基础联系前沿：
逃逸速度 — 黑洞 动量守恒 — 中微子的发现 万有引力 — 脉冲双星、引力波 热二定律 — 时间箭头 Doppler效应 — 红移、大爆炸理论
自由空间的电磁波方程：
2 2 2 1 2
x2 y2 z2 c2 t 2 0
X,y,z,ict 的整齐平衡和4维空间的 对称之美
18
物理规律之美
杨振宁对牛顿运动方程、麦克斯韦方程、 相对论等的评价：
“它们以极度浓缩的数学语言写出了物理世 界的基本结构，可以说它们是造物者的诗 篇。”
要引导学生发现和欣赏物理规律之美， 把学习物理的兴趣提高到审美的层次上来。
理论联系应用：
11
光栅衍射相控阵雷达
设在澳大利亚Sydney大学 的一维射电望远镜阵列
设在美国鳕角（Cape cod） 的相控阵雷达照片
12
迈克耳逊干涉仪光学相干CT
反
光源
射
镜
探 测
光纤耦合器
器
电子学系统
样 品 光纤聚焦器
计算机
具有微米量级的空间分辨率
13
兔子眼球前部的OCT图像
大葱表皮的 OCT 图像
19
联系历史
适当介绍重要的规律、理论发现和建立 的过程。这不仅能使学生受到前辈科学 家创新精神的感染和科学方法的熏陶， 还能大大激发学生学习物理的兴趣。
• 照相机的增透膜是怎样发明的？ •普朗克的量子论是怎样建立的？ •李政道、杨振宁是怎样提出宇称不守恒的？
联系人文（文学，艺术，评论，• • • ）：
27
爱因斯坦对迈克尔逊的评论
“我总认为迈克尔逊是科学中的艺术家， 他的最大乐趣似乎来自实验本身的优美 和所使用方法的精湛，他从来不认为自 己在科学上是个严格的‘专家’，事实 上的确不是，但始终是个艺术家。”
28
普朗克等人提名爱因斯坦为普鲁士科 学院院士的推荐书
几乎没有一个现代物理学的重要问题爱 因斯坦没有做过巨大贡献。当然他有时 在创新思维中也会有错，比如，他对光 量子的假设。可是也不应该过分批评他， 因为即使在最准确的科学里，要提出真 正新的观点而不冒任何风险是不可能的。
29
贴近生活
汽车--静电屏蔽
激光使闪电改道
30
贴近生活
蝙蝠超声波定位 (10万赫兹)
人体心脏附近的等势线
31
贴近生活
万有引力－月球对地面上海水的引潮力
钱塘江大潮
引潮力常触发地震
1976.阴7.2，唐山 1993.阴8.15，印度 1995.阴12.17，神户 2001.阴2.1，四川雅江 2001.阴2.2，印尼
B
电流
海水
•
电极
•I
接发电机
F B F
16
3，讲出物理规律之美，并联系历史， 联系人文，贴近生活
物理规律之美 物理学的本质是真－客观规律、真理 物理学的价值是善－能够造福人类 物理学的追求是美－简洁明快，均衡对称， 和谐统一， • • • 如：万有引力定律－简洁明快之美
17
物理规律之美
麦克斯韦方程－统一对称之美 相对论－和谐自洽之美
爱因斯坦在1918年4月普朗克六 • 十岁生日庆祝会上的一段讲话：
： “在科学的殿堂里有各种各样的人： 有人爱科学是为了满足智力上的快感； 有的人是为了纯粹功利的目的。 而普朗克热爱科学是为了得到现象世界那些普
遍的基本规律，… …
他成了一个以伟大的创造性观念造福于世界
的人。”
26
杨振宁对吴健雄的评论
兔子眼球前部的OБайду номын сангаасT图像
睫状体 晶状体上皮 角膜后表面 角膜前表面
14
特征X射线 越王勾践剑的分析
湖北江陵出土， 在地下埋藏了 大约2500年
用质子激发X射线分析各部分成份
•含铁量比铜矿少， 硫化处理 —防锈
• Cu - Sn - Pb合金 — 锋利
15
洛仑兹力 磁 流 体 船
进水
出水
发动机
23
评论
杨振宁对Dirac方程的评论：
“这个简单的方程是惊天动地的成就，是划 时代的里程碑。” “反粒子理论又是物理学的另一个里程碑。” 称赞Dirac方程和反粒子理论是： “性灵出万象，风骨超常伦。” 高适:《答候少府》
24
玻尔对普朗克量子论的评价：
“在科学史上很难找到其它发现能象普朗 克的基本作用量子一样在仅仅一代人的 短时间里产生如此非凡的结果… 上一代人能取得有关自然知识的如此的 神奇进展，应归功于人们从传统的思想 束缚下获得的这一解放。”
至少可以从以下四个方面努力：
5
1，从现象出发把五彩缤纷、美妙神奇的物 理世界展现在学生面前， 激发学生的好奇心和求知欲
引导学生以探索、研究的心态进行学习。
美丽的北极光
“怒发冲冠” 6
激发学生的好奇心和求知欲
帆船逆风行驶
7
激发学生的好奇心和求知欲
峨眉山金顶佛光
8
激发学生的好奇心和求知欲
梳子吸引水流
爱因斯坦：
“兴趣是最好 的老师。”
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物理教学理念之一
请注意：
兴趣是最好的老师，我们都不是。
教师的一个重要的任务： 使学生能得到这个最好的老师 —激发和培养学生学习物理的兴趣。
4
物理教学理念之一
有了兴趣学生才能主动而非被动地学习， 学习才能深入。
要改变物理课枯燥、死板、严肃、难懂 的面貌，使物理课变得亲切、有趣、有 吸引力，使学生能主动地、生动活泼地 学习。
20
波－粒二象性 — 寓于一体又不同时出现
少女？ 老妇？ 两种图象不会 同时出现在你 的视觉中。
21
物理规律的对称性 — 一定变换下的不变性
• 艺术中的对称性
22
物理规律的对称性 — 一定变换下的不变性
• 文学中的对称性 上海自来水来自海上 南山长生松生长山南 客上天然居，居然天上客 (乾隆上联) 人僧过游大云佛隐寺，寺佛 隐大 云过 游人 僧 (纪张晓 琏岚 下下 联)联)
基础物理教学的 四个理念
清华大学物理系 陈泽民 2006.7
1
物理教学的四个理念
物理教学的改革和课程建设要有正确的 理念做指导，
有的理念在教学改革的一定阶段很重要， 有的理念则应贯穿于物理教学的始终， 并长期起作用。
四位物理学大师的四句话应当作为改进 基础物理教学最基本、最重要的理念。
2
物理教学理念之一
上海交大
9
2，要实现基础与前沿、经典与现 代、理论与应用的有机结合
既要强调物理教学的基础性，又要注意 它的时代性和前沿性； 既要深入揭示物理规律的内涵和意义， 又要适当联系它在高新技术中的应用。 使学生觉得物理学新颖、深刻、有用， 从而提高学习物理的兴趣。
10
基础联系前沿：
逃逸速度 — 黑洞 动量守恒 — 中微子的发现 万有引力 — 脉冲双星、引力波 热二定律 — 时间箭头 Doppler效应 — 红移、大爆炸理论
自由空间的电磁波方程：
2 2 2 1 2
x2 y2 z2 c2 t 2 0
X,y,z,ict 的整齐平衡和4维空间的 对称之美
18
物理规律之美
杨振宁对牛顿运动方程、麦克斯韦方程、 相对论等的评价：
“它们以极度浓缩的数学语言写出了物理世 界的基本结构，可以说它们是造物者的诗 篇。”
要引导学生发现和欣赏物理规律之美， 把学习物理的兴趣提高到审美的层次上来。
理论联系应用：
11
光栅衍射相控阵雷达
设在澳大利亚Sydney大学 的一维射电望远镜阵列
设在美国鳕角（Cape cod） 的相控阵雷达照片
12
迈克耳逊干涉仪光学相干CT
反
光源
射
镜
探 测
光纤耦合器
器
电子学系统
样 品 光纤聚焦器
计算机
具有微米量级的空间分辨率
13
兔子眼球前部的OCT图像
大葱表皮的 OCT 图像
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联系历史
适当介绍重要的规律、理论发现和建立 的过程。这不仅能使学生受到前辈科学 家创新精神的感染和科学方法的熏陶， 还能大大激发学生学习物理的兴趣。
• 照相机的增透膜是怎样发明的？ •普朗克的量子论是怎样建立的？ •李政道、杨振宁是怎样提出宇称不守恒的？
联系人文（文学，艺术，评论，• • • ）：
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爱因斯坦对迈克尔逊的评论
“我总认为迈克尔逊是科学中的艺术家， 他的最大乐趣似乎来自实验本身的优美 和所使用方法的精湛，他从来不认为自 己在科学上是个严格的‘专家’，事实 上的确不是，但始终是个艺术家。”
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普朗克等人提名爱因斯坦为普鲁士科 学院院士的推荐书
几乎没有一个现代物理学的重要问题爱 因斯坦没有做过巨大贡献。当然他有时 在创新思维中也会有错，比如，他对光 量子的假设。可是也不应该过分批评他， 因为即使在最准确的科学里，要提出真 正新的观点而不冒任何风险是不可能的。
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贴近生活
汽车--静电屏蔽
激光使闪电改道
30
贴近生活
蝙蝠超声波定位 (10万赫兹)
人体心脏附近的等势线
31
贴近生活
万有引力－月球对地面上海水的引潮力
钱塘江大潮
引潮力常触发地震
1976.阴7.2，唐山 1993.阴8.15，印度 1995.阴12.17，神户 2001.阴2.1，四川雅江 2001.阴2.2，印尼
B
电流
海水
•
电极
•I
接发电机
F B F
16
3，讲出物理规律之美，并联系历史， 联系人文，贴近生活
物理规律之美 物理学的本质是真－客观规律、真理 物理学的价值是善－能够造福人类 物理学的追求是美－简洁明快，均衡对称， 和谐统一， • • • 如：万有引力定律－简洁明快之美
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物理规律之美
麦克斯韦方程－统一对称之美 相对论－和谐自洽之美