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【摘要】本文以高中阶段物理课程“量子论初步”和“原子核”两章中，所蕴藏的物理科学素质，所涉及的物理方法、物理思想和人文思想，通过认识原子结构过程，利用模型功能，从而系统的挖掘了其中的物理内涵。
【关键词】物理 科学素质 理解教材 物理内涵
【中图分类号】G633.7 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2013）01-0165-01
近代物理开始发展于19世纪后期。当时，经典物理无论是在理论上还是在应用上都取得了巨大的成就，人们普遍认为物理学已经发展的相当完善。但是诸如光电效应、黑体辐射等几个难以解决的问题，引发了物理学的巨大革命，以相对论、量子力学为理论基础的核物理、粒子物理、半导体物理、天体物理等构成的近代物理得到了突飞猛进的发展。高中阶段需要学生掌握的内容主要集中在“量子论初步”和“原子核”两章中，内容虽然很少，但所蕴藏的物理科学素质却很丰富，所涉及的物理方法、物理思想和人文思想对学生以后的成长将产生巨大的影响，因此在传授知识的同时，有必要仔细挖掘其中的物理内涵。
一、理解教材，把握主线，通过认识原子结构的过程，渗透认识论教育
人们对原子结构的认识经历了以下几个过程：
1.汤姆生的枣糕模型：1897年汤姆生在研究阴极射线时发现了电子，同时提出了原子的枣糕模型：原子全部正电荷和质量均匀分布在原子内，带负电的电子镶嵌在原子内做简谐运动，原子辐射电磁波而产生原子光谱。
2.卢瑟福的核式结构：1911年，卢瑟福通过粒子散射实验否定了枣糕模型，建立了核式结构：原子全部正电荷和质量都集中在体积很小的原子核上，电子在十分空旷的核外绕核做匀速圆周运动，原子辐射电磁波而产生原子光谱。
3.玻尔的准量子化模型：1913年，玻尔修正了核式结构模型，提出了三条假设：①轨道量子化：绕核运动的电子轨道半径只能是一些分离的数值；②能级量子化：在确定轨道上运动的电子的能量是一定的（即不辐射能量）；③跃迁量子化：电子在不同轨道上跃迁时。产生频率一定的光子，因而形成频率一定的原子光谱。
4.波恩的量子化模型：1925年，波恩提出了几率概念，完善了玻尔模型，使原子结构的面目清晰地呈现在人们面前。
枣糕模型能解释一些现象，不能解释粒子散射实验，它对原子光谱的解释也是错误的，但却开启了原子物理的大门；卢瑟福核式结构成功地解释了粒子散射实验，但在原子塌陷和原子光谱问题前却显得无能为力；玻尔引入了量子化但没有完全脱离经典理论中的轨道概念，因而只能解释氢原子的光谱，直到波恩将几率理论引入近来，使人们对原子结构有了真正的认识。从1897年到1925年，仅仅是原子结构的认识竟经历了这么漫长而艰苦的过程，这一过程，科学家不仅仅只继承了前辈们的思想理论，更重要的是敢于摈弃先前错误，提出新的理论，去伪存真，敢于质疑，从新的角度认识事物，体现了科学的认识论。我们要让学生体会到，学起于思，思源于疑，质疑是创造的开始。文化的继承不能亦步亦趋，盲目接受，科学是在对立与争论中不断得到发展的，在学习的过程中要勇于向权威挑战。从最初的原子不可再分到原子核由质子和中子组成，开辟了粒子物理的研究领域，因此科学不仅仅是文化的进步过程，更重要的是人类思想、价值观的巨变过程。
二、利用模型功能，使学生在掌握知识的同时领会物理学的研究方法
微观世界无法看见，跃迁、辐射、能级以及量子化等近代物理的概念又十分抽象，那么人们又是怎样去研究呢？从人们对原子结构的认识过程中我们体会到，科学家对于微观世界的认识一般遵循以下研究思想：根据事实，建立模型→提出假设，解释事实→完善模型→形成理论，这种思想方法在物理学上是常见的。对一系列实验事实，应用物理原理，从复杂的物理现象入手，抽象出反映事实的本质因素舍弃次要因素，以可见直观的模型代替抽象模糊的物理个体。正确的物理模型可以使我们对物理本质有更加深入和细致的认识，对问题的研究更加清晰明了。物理模型能否具有实际功能，还必须通过实践的检验，即判断物理模型是否能够解释新的科学事实，核式结构不能解决原子塌陷与原子光谱问题，于是玻尔引入量子化对核式结构进行修正，提出了三点假设，成功地解释了原子塌陷与原子光谱问题，但它只是量子论与经典理论的混合论，不能解释复杂原子的光谱问题，最终被波恩的量子论代替。可见，人们对原子结构的研究方法，已不仅仅局限于物理，还上升到了哲学领域。人类的认识从实践到理论，再从理论到实践，物理研究的方法体现了辨证唯物主义的方法论。
三、培养科学的世界观
物理学是构成自然科学的重要组成部分，社会的每一次进步都离不开科技文化的进步，在社会的进步中，物理学的发展起了重要的作用，传统的课堂教学，只注重物理知识体系的传授而忽略了物理学人文思想的渗透。实际上，物理学不仅仅是一门自然科学，更是人文科学、哲学的综合体。在物理学的发展上，涌现出好多科学家，他们伟大的个人修养值得我们好好学习。如居里夫人对放射性的研究，伦琴对X射线的研究，爱因斯坦对核武器在军事领域应用的担忧等。同时，也要让学生正确认识科学技术带来的社会问题，形成正确的决策意识。如核能在战争中的滥用与和平利用，使学生体会到科学技术是一把双刃剑，我们所学的知识要造福于社会，树立正确的科技观，使科技促进社会的进步。
参考文献：
[1]田惠忱；近代物理知识与培养学生的科学素质[J].呼伦贝尔学院学报2002（04）63-64
[2]王校过；高中物理教科书中的物理科学方法教育——以沪科版高中物理1为例[J].教育理论与实践2010（32）14-16
[3]姚勇、邢红军、蔡燃；高中物理科学方法教育的实践研究[J].首都师范大学学报（自然科学版）2010（04）15-18
[4]佟丽媛、韩萍、李丽君；物理教学与物理科学方法[J].渤海大学学报（自然科学版）2006（01）46-48
[5]陈兴瑞、陈万平、李新乡；物理科学方法教育教学模式探讨[J].曲阜师范大学学报（自然科学版）2001（03）108-110
[6]程民治；从科学与艺术的和谐性看物理科学美[J].合肥工业大学学报（社会科学版）2004（06）165-170
【关键词】物理 科学素质 理解教材 物理内涵
【中图分类号】G633.7 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2013）01-0165-01
近代物理开始发展于19世纪后期。当时，经典物理无论是在理论上还是在应用上都取得了巨大的成就，人们普遍认为物理学已经发展的相当完善。但是诸如光电效应、黑体辐射等几个难以解决的问题，引发了物理学的巨大革命，以相对论、量子力学为理论基础的核物理、粒子物理、半导体物理、天体物理等构成的近代物理得到了突飞猛进的发展。高中阶段需要学生掌握的内容主要集中在“量子论初步”和“原子核”两章中，内容虽然很少，但所蕴藏的物理科学素质却很丰富，所涉及的物理方法、物理思想和人文思想对学生以后的成长将产生巨大的影响，因此在传授知识的同时，有必要仔细挖掘其中的物理内涵。
一、理解教材，把握主线，通过认识原子结构的过程，渗透认识论教育
人们对原子结构的认识经历了以下几个过程：
1.汤姆生的枣糕模型：1897年汤姆生在研究阴极射线时发现了电子，同时提出了原子的枣糕模型：原子全部正电荷和质量均匀分布在原子内，带负电的电子镶嵌在原子内做简谐运动，原子辐射电磁波而产生原子光谱。
2.卢瑟福的核式结构：1911年，卢瑟福通过粒子散射实验否定了枣糕模型，建立了核式结构：原子全部正电荷和质量都集中在体积很小的原子核上，电子在十分空旷的核外绕核做匀速圆周运动，原子辐射电磁波而产生原子光谱。
3.玻尔的准量子化模型：1913年，玻尔修正了核式结构模型，提出了三条假设：①轨道量子化：绕核运动的电子轨道半径只能是一些分离的数值；②能级量子化：在确定轨道上运动的电子的能量是一定的（即不辐射能量）；③跃迁量子化：电子在不同轨道上跃迁时。产生频率一定的光子，因而形成频率一定的原子光谱。
4.波恩的量子化模型：1925年，波恩提出了几率概念，完善了玻尔模型，使原子结构的面目清晰地呈现在人们面前。
枣糕模型能解释一些现象，不能解释粒子散射实验，它对原子光谱的解释也是错误的，但却开启了原子物理的大门；卢瑟福核式结构成功地解释了粒子散射实验，但在原子塌陷和原子光谱问题前却显得无能为力；玻尔引入了量子化但没有完全脱离经典理论中的轨道概念，因而只能解释氢原子的光谱，直到波恩将几率理论引入近来，使人们对原子结构有了真正的认识。从1897年到1925年，仅仅是原子结构的认识竟经历了这么漫长而艰苦的过程，这一过程，科学家不仅仅只继承了前辈们的思想理论，更重要的是敢于摈弃先前错误，提出新的理论，去伪存真，敢于质疑，从新的角度认识事物，体现了科学的认识论。我们要让学生体会到，学起于思，思源于疑，质疑是创造的开始。文化的继承不能亦步亦趋，盲目接受，科学是在对立与争论中不断得到发展的，在学习的过程中要勇于向权威挑战。从最初的原子不可再分到原子核由质子和中子组成，开辟了粒子物理的研究领域，因此科学不仅仅是文化的进步过程，更重要的是人类思想、价值观的巨变过程。
二、利用模型功能，使学生在掌握知识的同时领会物理学的研究方法
微观世界无法看见，跃迁、辐射、能级以及量子化等近代物理的概念又十分抽象，那么人们又是怎样去研究呢？从人们对原子结构的认识过程中我们体会到，科学家对于微观世界的认识一般遵循以下研究思想：根据事实，建立模型→提出假设，解释事实→完善模型→形成理论，这种思想方法在物理学上是常见的。对一系列实验事实，应用物理原理，从复杂的物理现象入手，抽象出反映事实的本质因素舍弃次要因素，以可见直观的模型代替抽象模糊的物理个体。正确的物理模型可以使我们对物理本质有更加深入和细致的认识，对问题的研究更加清晰明了。物理模型能否具有实际功能，还必须通过实践的检验，即判断物理模型是否能够解释新的科学事实，核式结构不能解决原子塌陷与原子光谱问题，于是玻尔引入量子化对核式结构进行修正，提出了三点假设，成功地解释了原子塌陷与原子光谱问题，但它只是量子论与经典理论的混合论，不能解释复杂原子的光谱问题，最终被波恩的量子论代替。可见，人们对原子结构的研究方法，已不仅仅局限于物理，还上升到了哲学领域。人类的认识从实践到理论，再从理论到实践，物理研究的方法体现了辨证唯物主义的方法论。
三、培养科学的世界观
物理学是构成自然科学的重要组成部分，社会的每一次进步都离不开科技文化的进步，在社会的进步中，物理学的发展起了重要的作用，传统的课堂教学，只注重物理知识体系的传授而忽略了物理学人文思想的渗透。实际上，物理学不仅仅是一门自然科学，更是人文科学、哲学的综合体。在物理学的发展上，涌现出好多科学家，他们伟大的个人修养值得我们好好学习。如居里夫人对放射性的研究，伦琴对X射线的研究，爱因斯坦对核武器在军事领域应用的担忧等。同时，也要让学生正确认识科学技术带来的社会问题，形成正确的决策意识。如核能在战争中的滥用与和平利用，使学生体会到科学技术是一把双刃剑，我们所学的知识要造福于社会，树立正确的科技观，使科技促进社会的进步。
参考文献：
[1]田惠忱；近代物理知识与培养学生的科学素质[J].呼伦贝尔学院学报2002（04）63-64
[2]王校过；高中物理教科书中的物理科学方法教育——以沪科版高中物理1为例[J].教育理论与实践2010（32）14-16
[3]姚勇、邢红军、蔡燃；高中物理科学方法教育的实践研究[J].首都师范大学学报（自然科学版）2010（04）15-18
[4]佟丽媛、韩萍、李丽君；物理教学与物理科学方法[J].渤海大学学报（自然科学版）2006（01）46-48
[5]陈兴瑞、陈万平、李新乡；物理科学方法教育教学模式探讨[J].曲阜师范大学学报（自然科学版）2001（03）108-110
[6]程民治；从科学与艺术的和谐性看物理科学美[J].合肥工业大学学报（社会科学版）2004（06）165-170