《物理學中的模型》主要介紹一代代物理學家在認識自然、解釋自然現(xiàn)象以及探索事物變化與發(fā)展的過程中,基于前人的經(jīng)驗和智慧,通過對事物物理本質(zhì)的敏感與想象、抽象與概括,塑造出一個個重要的物理模型。物理模型是一個理想化的形態(tài),本書將物理模型分為實體理想模型、系統(tǒng)理想模型、過程理想模型以及與物理現(xiàn)象深度相關(guān)的數(shù)學模型。從這些物理模型誕生的歷史經(jīng)驗和思維過程出發(fā),我們可以深入理解物理模型生成的一般思維過程,洞悉物理模型的內(nèi)涵本質(zhì),發(fā)掘物理模型在物理學發(fā)展中的作用,發(fā)展讀者的物理學科素養(yǎng)。
1. 創(chuàng)新的科普架構(gòu)。圖書突破按物理學分支介紹的慣例,重構(gòu)從物理學的假說、模型、基本物理量、常量、實驗、思想實驗、悖論與佯謬、前沿科學和技術(shù)共八個主題展開的普及體系。
2. 突出物理學的思想和方法。讓讀者了解物理發(fā)現(xiàn)背后的思想方法和實驗演進。以物理學的思想和方法為綱,培養(yǎng)物理學科核心素養(yǎng)。
3. 以問題激發(fā)閱讀興趣。書中內(nèi)容以問題為引子,用歷史故事或物理學家的爭論,引發(fā)讀者的好奇,再按照物理發(fā)現(xiàn)的思路逐步引導讀者探究問題,達到深度學習的目的。
4. 豐富詳實的圖片。好的圖片幫助讀者理解內(nèi)容,調(diào)動閱讀興趣。圖書力求還原物理學史,讓讀者告別在文字中云里霧里。
有的人也許會問,今天的教育是以培養(yǎng)和發(fā)展學生的科學素養(yǎng)為核心,知識學習是次要的,有必要花那么多時間來學習知識嗎?這種觀點是片面和錯誤的。物理學的成就首先就表現(xiàn)為一個以嚴謹?shù)目蚣芙M織起來的概念體系。如果對物理學的知識體系沒有基本和必要的了解,就無法理解物理,無法按照科學的方法去思考和探究。確實,物理學知識浩如煙海,一個人即使窮其畢生之力也只能了解其中的一小部分,就算積累了不少物理知識,但如果不能抓住將知識組織起來的脈絡(luò)和綱領(lǐng),得到的也只是一些孤立的知識碎片,不能構(gòu)成對物理學的整體的理解。然而,物理學的知識又是系統(tǒng)而嚴謹?shù)。每一個概念以及概念之間的關(guān)系都有牢固的現(xiàn)實基礎(chǔ)和邏輯依據(jù),從簡單到復雜,從宏觀到微觀,從低速到高速,步步為營,相互貫通,反映了現(xiàn)實世界的真實。物理知識是紛繁復雜的,也是簡要和諧的。只要抓住了物理知識體系的綱領(lǐng)脈絡(luò),就能夠化繁為簡,找到通往知識頂峰的道路,以理解現(xiàn)實的世界,創(chuàng)造美好的未來,這也是物理學對人類的最大貢獻之一。況且,物理學的思想方法是隱含在物理知識的背后,隱含在探索獲取知識的過程之中的。對物理學知識一無所知,就不可能了解物理學的思想方法;不親歷知識探索的過程,就不可能掌握物理學的思想方法。學習物理知識是認識、理解、運用物理思想方法的必由之路,也是形成物理科學素養(yǎng)的堅實基礎(chǔ)。因此,本叢書在介紹物理學知識中,一是介紹物理學思想方法,幫助讀者構(gòu)建物理學知識體系和形成物理思維,對于培養(yǎng)物理學科素養(yǎng)很有裨益;二是擴大讀者的視野,打開讀者的眼界,不僅從縱向說明物理學的歷史進展,介紹物理學的最新發(fā)展、物理學與技術(shù)和工程的結(jié)合,更重要的是聯(lián)系科學發(fā)展的文化背景、科學與社會之間的互動與促進,認識物理學的發(fā)展在轉(zhuǎn)變?nèi)说乃枷搿⑿袨榱晳T和價值觀念方面的作用,體會科學是一種在歷史上起推動作用的、革命的力量,把科學首先看成是歷史發(fā)展的有力杠桿,看成是最高意義上的革命力量。
趙汝木,聊城大學物理科學與信息工程學院副教授,中國教育學會物理教學專業(yè)委員會會員,榮獲全國教育碩士研究生優(yōu)秀指導教師、全國及山東省大學生教學技能比賽優(yōu)秀指導教師等稱號,發(fā)表40余篇論文和著作。