理想实验在物理教学中的作用

摘 要：科学史上许多伟大的科学理论的建立都与理想（思想）实验和理想模型有关。笔者试图通过展示大师们设计理想实验和创立理想模型的过程来揭示他们所用的思维方法——理想化思维方法，以期为科技工作者提供一种探索问题的方法。从以上这些里程碑式的科学史实中，我们可以感受到大师们跳动着的思维脉搏——理想化思维方法。

关键词：理想实验，理想模型，理想化思维方法

物理实验本身就是物理学的不可分割的重要内容。物理学的任何一部分内容的结构及其发展都可以分解为三种因素：实验、概念体系和应用。可见，实验内容本身就是教师要教、学生应该学的重要内容。

一、理想实验

理想实验虽然也称实验，但它与真实的可操作的科学实验是有区别的。可操作性的科学实验是实践活动的一种形式，是人们通过物化过程而进行的实验；而理想实验是一种思维活动，是人们在创造性思维活动中设想出来的，是现实中无条件物化的实验。理想实验并不是脱离实际的主观臆想，而是有其客观基础的。理论实验是以实践为基础的，它是在真实的科学实验基础上，抓住主要矛盾，忽略次要矛盾，对客观对象的实际过程进行更深本质的探究。

二、理想实验与理想模型

科学史上许多伟大的科学理论的建立都与理想（思想）实验和理想模型有关。建立这些理论的科学家都是一代巨人，他们所取得的科学成就无疑是划时代的，但从科学哲学的角度来看，更重要的是他们取得成就的过程中所用的思维方法。因为在一般情况下，结论总不免受到时代条件的局限，但正确的方法却能给人们提供独立探索的合理途径。正如恩格斯所说：在一切哲学家那里，体系都是暂时的东西，但包括在体系中的真正有价值的方法都可以长久地启人心智、发人深思。思维方法又是一切方法手段的灵魂。笔者试图通过展示大师们设计理想实验和创立理想模型的过程来揭示他们所用的思维方法——理想化思维方法，以期为科技工作者提供一种探索问题的方法。

三、理想化思维方法在科学探究中的作用

理想化思维方法是思维主体运用非逻辑思维方法和逻辑思维方法相结合的思维方法，抓住事物性质的主要方面，剔除次要方面，塑造理想化实验过程、创造理想模型而从事科学创造的一种思维方法。理想化思维方法包括在“假象实验”、“理想实验”、“抽象实验”和理想模型的具体的理想化过程之中。

现代科学积累了与日俱增的、数量庞大的经验材料，如何从经验层次的认识上升为理论层次的认识，是哲学家和科学家们十分关心的重大问题。理论建构需要科学抽象，科学抽象是理性认识的基本形式。科学抽象就是抽出和排除事物非本质的次要因素，通过思维揭示其固有的本质特征。在一般的实验研究中，不可能完全排除次要因素和外来干扰，而在理想化过程中，可以发挥理想化思维的力量，经过高度抽象得到理想客体，把对象的主要矛盾或主要特征，以纯粹的理想化形式呈现出来，从而深刻地揭示自然过程的客观规律性。

理想化思维方法在现代科学中显示出突出的作用。但是，由于理想化思维方法所把握到的事物的本质和公理，仍然是一种理性的认识，它的真理性必须由实践来验证，并由实践来进一步丰富和发展。

四、理想实验在中学物理教学中的作用

在中学的物理教学中，理想实验有独特的功效。充分运用教材中的理想实验为学生建立新的科学概念，使学生进行思维训练和物理思想的培养，充分强调理想实验的实践性，并突出其思想。比如在几何光学中，关于物体运动速度与像的移动速度关系问题，用数学的方式就很繁杂，而且还不容易发现动态规律，而运用理想实验，就可以知道实像移动速度和人运动速度满足为放大率。因此巧妙设计理想实验可以说明一些实验中较难说明的规律，这样学生也可以认识到一些规律的局限性。

在课堂中设计一些具有感情色彩的理想实验，还可以活跃课堂气氛，从而激发学生的学习积极性和主动性，拓宽思维，而且这还直接关系到学生今后学习的成败。这革者里有必要提到物理思维，什么叫物理思维，实际上就是物理学中的科学思维，而利用理想实验来培养学生的物理思维能力也是在新一轮基础教育课改中所要求的。在平时的教学中，教师需要不断创新，不光是在使用课本上存在的理想实验的创造使用，还要求教师大胆创新一些理想实验，这里就需要运用到多媒体技术。现代教学是离不开现代化的教学手段，在美国有关研究人员建立一种叫“虚拟物理实验室”的系统，学生可以使用该系统做包括万有引力定律在内的各种实验，从而达到对物理概念和定律的深刻理解。

物理实验本身就是物理学的不可分割的重要内容。物理学的任何一部分内容的结构及其发展都可以分解为三种因素：实验、概念体系和应用。可见，实验内容本身就是教师要教、学生应该学的重要内容。

总之，新的物理课改教学，需要不断努力地去探索，在反思中进步，在总结中完善，并不断地更新自我。无论如何都要以学生为主体、老师为主导、实验为主干展开物理实验教学模式，要不断更新教学观念、采用多种实验教学方法，才能更有效地激发学生的学习热情，培养学生的学习兴趣，让中学物理实验教学提高到一个新的水平。

参考文献：

[1] 陈毓芳、邹延肃，物理学史简明教程，北京师范大学出版社，1986年7月第一版。

[2] [美]阿特·霍布森著，秦克诚、刘培森、周国荣译，物理学基本概念及其与方方面面的关系，上海科学技术出版社，2001年7月。

[3] 王瑞坦、黄善炎编著，物理方法论，中南大学出版社，2002年7月。

推荐访问:物理 作用 理想 实验 教学中