量子力學(xué)知識(shí)總結(jié)精選(九篇)

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第1篇：量子力學(xué)知識(shí)總結(jié)范文

關(guān)鍵詞：經(jīng)典理論 量子力學(xué) 聯(lián)系

中圖分類號(hào)：O413.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016）08（a）-0143-02

量子力學(xué)于20世紀(jì)早期建立以來(lái)，經(jīng)過(guò)飛速的發(fā)展，逐漸成為現(xiàn)代物理學(xué)科中不可分割的一部分。量子力學(xué)是現(xiàn)代量子理論的核心，它的發(fā)展不僅關(guān)乎人類的物質(zhì)文明，還使人們對(duì)量子世界的認(rèn)識(shí)有了革命性的進(jìn)展[1]。

但是，量子力學(xué)并不是一個(gè)完備的理論，其體系中還存在許多問(wèn)題，特別是微觀與宏觀，即經(jīng)典理論與量子力學(xué)的聯(lián)系。為解決這些迷惑，歷史上相關(guān)科學(xué)家提出了很多實(shí)驗(yàn)與理論。該文旨在以量子力學(xué)發(fā)展史上提出的幾個(gè)實(shí)驗(yàn)為例，對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)單分析，以展示經(jīng)典理論與量子力學(xué)的聯(lián)系。

1 問(wèn)題的提出

1935年3月，愛(ài)因斯坦等人在EPR論文中提出了“量子糾纏態(tài)”的概念，所謂的“量子糾纏態(tài)”是以兩個(gè)及以上粒子為對(duì)象的。在某種意義上，“量子糾纏態(tài)”可以理解為是把迭加態(tài)應(yīng)用于兩個(gè)及以上的粒子。若存在兩個(gè)處于“量子糾纏態(tài)”的粒子，那這兩個(gè)粒子一定是相互關(guān)聯(lián)的，用量子力學(xué)的知識(shí)去理解，只要人們不去探測(cè)，那么每個(gè)粒子的狀態(tài)都不能夠確定。但是，假如同時(shí)使這兩個(gè)粒子保持某一時(shí)刻的狀態(tài)不變，也就是說(shuō)，使兩個(gè)粒子的迭加態(tài)在一瞬間坍縮，粒子1這時(shí)會(huì)保持一個(gè)狀態(tài)不再發(fā)生變化，根據(jù)守恒定律，粒子2將會(huì)處于一個(gè)與粒子1狀態(tài)相對(duì)應(yīng)的狀態(tài)。如果二者相距非常遙遠(yuǎn)，又不存在超距作用的話，是不可能在一瞬間實(shí)現(xiàn)兩個(gè)粒子的相互通信的。但超距作用與當(dāng)今很多理論是相悖的，于是，這里就形成了佯謬，即“EPR佯謬”。

同年，薛定諤提出了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，后人稱之為“薛定諤的貓”。設(shè)想把一只貓關(guān)在盒子里，盒中有一個(gè)不受貓直接干擾的裝置，這套裝置是由其中的原子衰變進(jìn)行觸發(fā)，若原子衰變，裝置會(huì)被觸發(fā)，貓會(huì)立即死去。于是，量子力學(xué)中的原子核衰變間接決定了經(jīng)典理論中貓的生死。由量子力學(xué)可知，原子核應(yīng)該處于一種迭加態(tài)，這種迭加態(tài)是由“衰變”和“不衰變”兩個(gè)狀態(tài)形成的，那么貓應(yīng)該也是處在一種迭加態(tài)，這種迭加態(tài)應(yīng)該是由“死”與“生”兩個(gè)狀態(tài)形成的，貓的生死不再是一個(gè)客觀存在，而是依賴于觀察者的觀測(cè)。顯然，這與常理是相悖的[2]。

這兩個(gè)佯謬的根源是相同的，都是經(jīng)典理論與量子理論之間的關(guān)系。

2 近代研究進(jìn)展

2.1 驗(yàn)證量子糾纏的存在

華裔物理學(xué)家Yanhua Shih[3]曾做過(guò)一個(gè)被稱為“幽靈成像”的實(shí)驗(yàn)，其實(shí)驗(yàn)過(guò)程及現(xiàn)象大致可以描述為：假設(shè)存在一個(gè)糾纏光源，這個(gè)光源可以發(fā)出兩種互為糾纏的光子，通過(guò)偏振器使兩種光子相互分離，令第一束光子通過(guò)一個(gè)狹縫，第二束不處理，然后觀察兩束光的投影，結(jié)果發(fā)現(xiàn)第二束光的投影形狀與第一束光通過(guò)的狹縫形狀完全相同。

人們發(fā)現(xiàn)，如果僅僅使用經(jīng)典理論，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是無(wú)法解釋的，必須應(yīng)用量子理論，才能解釋“幽靈成像”的現(xiàn)象。這個(gè)實(shí)驗(yàn)也恰好驗(yàn)證了“量子糾纏”現(xiàn)象的存在。

2.2 量子世界中的歐姆定律

歐姆定律是由德國(guó)物理學(xué)家Ohm于19世紀(jì)早期提出來(lái)的，它是一種基于觀察材料的電學(xué)傳輸性質(zhì)得到的經(jīng)驗(yàn)定律，其內(nèi)容是：在同一電路中，導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端所加的電壓成正比，跟導(dǎo)體自身電阻成反比，即 （U指導(dǎo)體兩端電壓；R指導(dǎo)體電阻；I指通過(guò)導(dǎo)體的電流）。

18世紀(jì)二、三十年代，人們認(rèn)為經(jīng)典方法在宏觀領(lǐng)域是正確的，但是在微觀領(lǐng)域?qū)?huì)被打破。Landauer公式給出了納米線電阻的計(jì)算方法，即（h為普朗克常量；e為電子電量；N為橫波模式數(shù)量）；而在宏觀中，（為材料的密度；l為樣品的長(zhǎng)度；s為樣品的橫截面積）。由此發(fā)現(xiàn)，在宏觀領(lǐng)域，樣品的電阻是隨著樣品的長(zhǎng)度增加而增加的，而在微觀領(lǐng)域，樣品的電阻與樣品的長(zhǎng)度沒(méi)有關(guān)系。

Weber[4]等人制備了原子尺度的納米線并進(jìn)行觀察，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在微觀領(lǐng)域，歐姆定律也是滿足的。Ferry[5]認(rèn)為樣品的電阻是由多種機(jī)理所導(dǎo)致的，而他最后得到的結(jié)果正是由于多種機(jī)理的相互疊加。經(jīng)過(guò)分析，他認(rèn)為歐姆定律何時(shí)開始生效取決于納米線中電子耗散的力度，力度越大說(shuō)明開始生效時(shí)的尺度越小。但這也同時(shí)引發(fā)了另一個(gè)問(wèn)題的思考：低溫條件下，歐姆定律是仍然成立的，也就是說(shuō)經(jīng)典理論仍然成立，但往往是希望在低溫下研究比較純粹的量子效應(yīng)。低溫條件下歐姆定律的成立要求在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究時(shí)，必須花費(fèi)更多的精力來(lái)使得經(jīng)典理論與量子理論分離開。

2.3 生活中的量子力學(xué)――光合作用與量子力學(xué)

Scholes等[6]從兩種不同的海藻中提取出了一種名為捕光色素復(fù)合體的化學(xué)物質(zhì)，并在其正常的生活條件下，通過(guò)二維電子光譜術(shù)對(duì)其作用機(jī)理進(jìn)行了分析研究。他們首先使用了飛秒激光脈沖模擬太陽(yáng)光來(lái)激發(fā)這些蛋白，發(fā)現(xiàn)了會(huì)長(zhǎng)時(shí)間存在的量子狀態(tài)。也就是說(shuō)，這些蛋白吸收的光能能夠在同一時(shí)刻存在于不同地點(diǎn)，而這實(shí)際上是一種量子迭加態(tài)。由此可見(jiàn)，量子力學(xué)與光合作用是有很大聯(lián)系的。

3 結(jié)語(yǔ)

從近幾年來(lái)量子力學(xué)的基本問(wèn)題和相關(guān)的實(shí)驗(yàn)研究可以看出，雖然經(jīng)典理論與量子理論的聯(lián)系仍然是一個(gè)懸而未決的問(wèn)題，但是當(dāng)代科學(xué)家已經(jīng)能夠通過(guò)各種精妙的實(shí)驗(yàn)逐步解決歷史遺留的一個(gè)個(gè)謎團(tuán)，使得微觀領(lǐng)域的單個(gè)量子的測(cè)量與控制成為可能，并且積極研究宏觀現(xiàn)象的微觀本質(zhì)，將生活與量子力學(xué)逐漸的聯(lián)系起來(lái)。對(duì)于“經(jīng)典理論與量子力學(xué)的聯(lián)系”這一專題還需要進(jìn)行不斷研究，使量子力學(xué)得到進(jìn)一步完善與發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 孫昌璞.量子力學(xué)若干基本問(wèn)題研究的新進(jìn)展[J].物理，2001，30（5）：310-316.

[2] 孫昌璞.經(jīng)典與量子邊界上的“薛定諤貓”[J].科學(xué)，2001（3）：2，7-11.

[3] Shih Y. The Physics of Ghost Imaging[J].2008.

[4] Weber B， Mahapatra S， Ryu H， et al. Ohm's law survives to the atomic scale[J].Science，2012，335（6064）：64-67.

第2篇：量子力學(xué)知識(shí)總結(jié)范文

量子力學(xué)是當(dāng)代科學(xué)發(fā)展中最成功、也是最神秘的理論之一。其成功之處在于，它以獨(dú)特的形式體系與特有的算法規(guī)則，對(duì)原子物理學(xué)、化學(xué)、固體物理學(xué)等學(xué)科中的許多物理效應(yīng)和物理現(xiàn)象作出了說(shuō)明與預(yù)言，已經(jīng)成為科學(xué)家認(rèn)識(shí)與描述微觀現(xiàn)象的一種普遍有效的概念與語(yǔ)言工具，同時(shí)也是日新月異的信息技術(shù)革命的理論基礎(chǔ)；其神秘之處在于，與其形式體系的這種普遍應(yīng)用的有效性恰好相反，量子物理學(xué)家在表述、傳播和交流他們對(duì)量子理論的基本概念的意義的理解時(shí)，至今仍未達(dá)成共識(shí)。量子物理學(xué)家在理解和解釋量子力學(xué)的基本概念的過(guò)程中所存在的分歧，不是關(guān)于原子世界是否具有本體論地位的分歧，而是能否仍然像經(jīng)典物理學(xué)理論那樣，把量子理論理解成是對(duì)客觀存在的原子世界的正確描述之間的分歧。

在量子力學(xué)誕生的早期歲月里，這些分歧的產(chǎn)生主要源于對(duì)量子理論中的波函數(shù)的統(tǒng)計(jì)性質(zhì)的理解。因?yàn)榱孔恿W(xué)的創(chuàng)始人把量子力學(xué)理解成是一種完備的理論，把量子統(tǒng)計(jì)理解成是不同于經(jīng)典統(tǒng)計(jì)的觀點(diǎn)，在根本意義上，帶來(lái)了量子力學(xué)描述中的統(tǒng)計(jì)決定性特征。而理論描述的統(tǒng)計(jì)決定性與物理學(xué)家長(zhǎng)期信奉的因果決定論的實(shí)在論研究傳統(tǒng)相沖突。在當(dāng)時(shí)的背景下，對(duì)于那些在經(jīng)典物理學(xué)的熏陶下成長(zhǎng)起來(lái)的許多傳統(tǒng)物理學(xué)家而言，對(duì)量子力學(xué)的這種理解是難以容忍的。這些物理學(xué)家仍然堅(jiān)持以經(jīng)典實(shí)在觀為前提，希望重建對(duì)原子對(duì)象的因果決定論的描述。這種觀點(diǎn)認(rèn)為，現(xiàn)有的量子力學(xué)只是臨時(shí)的現(xiàn)象學(xué)的理論，是不完備的，將來(lái)總會(huì)被一個(gè)擁有確定值的能夠解決量子悖論的新理論所取代。量子哲學(xué)家普遍地把這種實(shí)在論稱之為定域?qū)嵲谡摚蛘叻Q為非語(yǔ)境論的實(shí)在論。從EPR悖論到貝爾定理的提出正是沿著這一思路發(fā)展的。這種觀點(diǎn)把量子論中的統(tǒng)計(jì)決定論與經(jīng)典實(shí)在論之間的矛盾，理解成是量子論與傳統(tǒng)實(shí)在論之間的矛盾。

但是，自從1982年阿斯佩克特等到人完成的一系列實(shí)驗(yàn)，沒(méi)有支持定域隱變量理論的預(yù)言，而是給出了與量子力學(xué)的預(yù)言相一致的實(shí)驗(yàn)結(jié)果以來(lái)，量子論與傳統(tǒng)實(shí)在論之間的矛盾焦點(diǎn)，由對(duì)量子理論中的統(tǒng)計(jì)決定性特征的質(zhì)疑，轉(zhuǎn)向了對(duì)更加基本的量子測(cè)量過(guò)程中的“波包塌縮”現(xiàn)象的理解。因?yàn)榱孔訙y(cè)量問(wèn)題是量子理論中最深層次的概念問(wèn)題。馮諾意曼在本體論意義上引入量子態(tài)的概念來(lái)表征量子實(shí)在的作法，直接導(dǎo)致了至今難以解決的量子測(cè)量難題。到目前為止，所有的量子測(cè)量理論都是試圖站在傳統(tǒng)實(shí)在論的立場(chǎng)上，對(duì)量子測(cè)量過(guò)程作出新的解釋。玻姆的本體論解釋在承認(rèn)量子力學(xué)的統(tǒng)計(jì)性特征，把量子世界看成是由客觀的不確定性、隨機(jī)性和量子糾纏所支配的世界的前提下，通過(guò)假設(shè)非定域的隱變量的存在，尋找對(duì)量子測(cè)量過(guò)程的因果性解釋。量子哲學(xué)家把這種實(shí)在論稱為非定域的實(shí)在論。[1] 多世界解釋在承認(rèn)現(xiàn)有的量子力學(xué)的形式體系和基本特征是完全正確的前提下，通過(guò)多元本體論的假設(shè)來(lái)對(duì)具有整體性特征的量子測(cè)量過(guò)程作出整體論的解釋。量子哲學(xué)家把這種實(shí)在論稱為非分離的實(shí)在論。[1]

量子測(cè)量現(xiàn)象的非定域性和非分離性所反映的是量子測(cè)量過(guò)程的整體性特征。問(wèn)題是，相對(duì)于科學(xué)哲學(xué)研究而言，如果把量子測(cè)量系統(tǒng)理解成是一個(gè)包括觀察者在內(nèi)的整體，我們將永遠(yuǎn)不可能在觀察者與被觀察系統(tǒng)之間作出任何形式的分割。而觀察者與被觀察系統(tǒng)之間的分界線的消失，將會(huì)使我們?cè)诓豢紤]觀察者的情況下，對(duì)物理實(shí)在進(jìn)行客觀描述的夢(mèng)想徹底地破滅。這是因?yàn)?，一方面，如果我們認(rèn)為量子力學(xué)的形式體系是正確而完備的理論，那么，就能夠用量子力學(xué)的術(shù)語(yǔ)描述包括觀察者在內(nèi)的整個(gè)測(cè)量過(guò)程。這時(shí)，觀察者成為整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)中的一個(gè)組成部分參與了測(cè)量中的相互作用；另一方面，如果我們?nèi)匀豢释褚钥煞蛛x性假設(shè)為基礎(chǔ)的經(jīng)典測(cè)量那樣，在以整體性假設(shè)為基礎(chǔ)的量子測(cè)量系統(tǒng)中，也能夠得到確定而純客觀的測(cè)量結(jié)果，那么，他們必須要在觀察者與被觀察的量子系統(tǒng)之間作出某種分割，觀察者才有可能站在整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)之外進(jìn)行觀察。然而，在量子測(cè)量的具體實(shí)踐中，這個(gè)重要的“阿基米德點(diǎn)”是永遠(yuǎn)不可能得到的。因?yàn)閷?duì)量子測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行的任何一種形式的分割，都必然會(huì)導(dǎo)致像“薛定諤貓”那樣的悖論。這樣，關(guān)于量子論與實(shí)在論之間的矛盾事實(shí)上轉(zhuǎn)化為，在承認(rèn)量子力學(xué)的統(tǒng)計(jì)性特征的前提下，如何解決量子測(cè)量的整體性與傳統(tǒng)實(shí)在論之間的矛盾。

以玻爾為代表的傳統(tǒng)量子物理學(xué)家在創(chuàng)立了量子力學(xué)的形式體系之后，并不追求從量子測(cè)量現(xiàn)象到量子本體論的超越中提供一種本體論的理解。而是在認(rèn)識(shí)論和現(xiàn)象學(xué)的意義上做文章。玻爾認(rèn)為，觀察的“客觀性”概念的含義，在原子物理學(xué)的領(lǐng)域內(nèi)已經(jīng)發(fā)生了語(yǔ)義上的變化。在這里，客觀性不再是指對(duì)客體在觀察之前的內(nèi)在特性的揭示，而是具有了“在主體間性的意義上是有效的”這一新的含義。這種把“客觀性”理解成是“主體間性”的觀點(diǎn)，在認(rèn)識(shí)論意義上，所隱藏的直接后果是，使“客觀性”概念失去了與“主觀性”概念相對(duì)立的基本含義，從而使量子力學(xué)成為支持科學(xué)的反實(shí)在論解釋的一個(gè)重要的立論依據(jù)。與此相反，近幾十年發(fā)展起來(lái)的多世界解釋，試圖以多元本體論的假設(shè)為前提，恢復(fù)對(duì)客觀性概念的傳統(tǒng)理解；玻姆的本體論解釋則是以粒子軌道與真實(shí)波的二元論假設(shè)為代價(jià)，把測(cè)量過(guò)程中的整體性特征歸結(jié)為是量子勢(shì)的性質(zhì)。這兩種解釋雖然在理解量子測(cè)量現(xiàn)象時(shí)堅(jiān)持了傳統(tǒng)實(shí)在論的立場(chǎng)。但是，這些立場(chǎng)的堅(jiān)持是以在量子力學(xué)中增加某些額外的假設(shè)為代價(jià)的。這正是為什么近幾十年來(lái)，反思與研究量子力學(xué)與量子測(cè)量的概念基礎(chǔ)問(wèn)題，成為不計(jì)其數(shù)的論著和論文所討論的中心論題的主要原因所在。

到目前為止，在量子物理學(xué)家的心目中，微觀客體的非定域性特征和量子測(cè)量的非分離性特征已經(jīng)成為不爭(zhēng)的事實(shí)。如果我們站在科學(xué)哲學(xué)的立場(chǎng)上，像當(dāng)初接受量子統(tǒng)計(jì)性一樣，也接受量子力學(xué)描述的微觀系統(tǒng)的這種整體性特征。那么，量子測(cè)量過(guò)程中被測(cè)量的系統(tǒng)與測(cè)量?jī)x器（包括觀察者在內(nèi)）之間的整體性關(guān)系將會(huì)意味著，在微觀領(lǐng)域內(nèi)，我們所得到的知識(shí)，事實(shí)上，總是與觀察者密切相關(guān)的知識(shí)。這個(gè)結(jié)論顯然與長(zhǎng)期以來(lái)我們所堅(jiān)持的真理符合論的客觀標(biāo)準(zhǔn)不相容。因此，接受量子力學(xué)的整體性特征，就意味著放棄真理符合論的標(biāo)準(zhǔn)，需要對(duì)傳統(tǒng)實(shí)在論的核心概念——理論和真理的性質(zhì)與意義——進(jìn)行重新理解。這樣，現(xiàn)在的問(wèn)題就變成是，能否在接受量子力學(xué)的統(tǒng)計(jì)性和整體性特征的前提下，闡述一種新的實(shí)在論觀點(diǎn)呢？如果答案是否定的，那么，科學(xué)實(shí)在論將永遠(yuǎn)不可能得到辯護(hù)；如果答案是肯定的，那么，與理論的整體性特征相協(xié)調(diào)的實(shí)在論是一種什么樣的實(shí)在論呢？這正是本文所關(guān)注的主要問(wèn)題所在。

2．認(rèn)識(shí)論教益：隱喻思考與模型化方法的突現(xiàn)

自近代自然科學(xué)產(chǎn)生以來(lái)，公認(rèn)的傳統(tǒng)實(shí)在論的觀點(diǎn)是建立在宏觀科學(xué)知識(shí)基礎(chǔ)之上的一種鏡像實(shí)在論。在宏觀科學(xué)的研究領(lǐng)域內(nèi)，觀察者總是能夠站在整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)之外，客觀地獲得測(cè)量信息。在有效的測(cè)量過(guò)程中，測(cè)量?jī)x器對(duì)測(cè)量結(jié)果的干擾通?？梢院雎圆挥?jì)。測(cè)量結(jié)果為理論命題的真假提供了直接的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，使命題和概念擁有字面表達(dá)的意義（literal meaning）或非隱喻的意義和指稱。因此，鏡像實(shí)在論是以觀察命題的真理符合論為前提的。

真理符合論的最實(shí)質(zhì)性的內(nèi)容是，堅(jiān)持命題與概念同實(shí)際的事實(shí)相符合。長(zhǎng)期以來(lái)，科學(xué)家一直把這種觀點(diǎn)視為是科學(xué)研究活動(dòng)的價(jià)值基礎(chǔ)。

維特根斯坦在其著名的《邏輯哲學(xué)導(dǎo)論》一書中，把真理的這種符合論觀點(diǎn)表述為：就像唱片是聲音的畫像并具有聲音的某些結(jié)構(gòu)一樣，命題所描述是事實(shí)的畫像，并具有與事實(shí)一致的結(jié)構(gòu)。因?yàn)橛谜Z(yǔ)言來(lái)思考和說(shuō)話，就是用語(yǔ)言來(lái)對(duì)事實(shí)作邏輯的模寫，它類似于畫家用線條、色彩、圖案來(lái)描繪世界上的事物。所以，用語(yǔ)言描述的圖象與世界的實(shí)際圖象之間具有同構(gòu)性。1933年，塔爾斯基對(duì)這種真理觀進(jìn)行了定義。在當(dāng)前科學(xué)哲學(xué)的文獻(xiàn)中，人們習(xí)慣于用“雪是白的”這一命題為例，把塔爾斯基對(duì)真理的定義形象地表述為：“雪是白的”是真的，當(dāng)且僅當(dāng)，雪是白的。

普特南把塔爾斯基對(duì)真理的這種定義概括為“去掉引號(hào)的真理論”。塔爾斯基認(rèn)為，要想使“‘雪是白的’是真的”，這個(gè)句子本身成真，當(dāng)且僅當(dāng)，“雪是白的”這個(gè)事實(shí)是真實(shí)的，即我們能夠得到“雪是白的”這一經(jīng)驗(yàn)事實(shí)。這個(gè)看似簡(jiǎn)單的句子隱含著兩層與常識(shí)相一致的符合關(guān)系：第一層的相符合關(guān)系是，語(yǔ)言表達(dá)的命題與實(shí)際事實(shí)相符合；第二層的相符合關(guān)系是，觀察得到的事實(shí)與真實(shí)世界相符合。在日常生活中，像“雪是白的”這樣的經(jīng)驗(yàn)事實(shí)是非常直觀的，只要是一個(gè)正常的人，都有可能看到“雪確實(shí)是白色的”這個(gè)實(shí)際存在的事實(shí)。因此，人們對(duì)它的客觀性不會(huì)產(chǎn)生任何懷疑，能夠作為“‘雪是白的’是真的”這個(gè)句子的成真條件。

然而，量子力學(xué)揭示出的微觀測(cè)量系統(tǒng)中的整體性特征，既限制了我們對(duì)這種理想知識(shí)的追求，也向傳統(tǒng)的客觀真理標(biāo)準(zhǔn)的價(jià)值觀提出了挑戰(zhàn)。這是因?yàn)?，在量子測(cè)量的過(guò)程中，對(duì)命題的這種理想的描述方式和對(duì)對(duì)象的如此單純的觀察活動(dòng)，已經(jīng)不再可能。以玻爾為代表的許多物理學(xué)家雖然在量子力學(xué)誕生的早期就已經(jīng)意識(shí)到這一點(diǎn)。但是，在科學(xué)哲學(xué)的意義上，他們?cè)趻仐壛苏胬矸险撝?，卻走向了認(rèn)識(shí)論的反實(shí)在論；馮諾意曼的測(cè)量理論以真理符合論為基礎(chǔ)，要求在觀察者與測(cè)量?jī)x器之間進(jìn)行分割的做法，直接導(dǎo)致了量子測(cè)量中的“觀察者悖論”；現(xiàn)存的非分離與非定域的實(shí)在論解釋，也是以真理符合論為基礎(chǔ)，在量子力學(xué)的形式體系中增加了某些難以令人接受的額外假設(shè)，來(lái)解決量子測(cè)量難題。從哲學(xué)意義上看，這種借助于額外假設(shè)來(lái)使量子力學(xué)與實(shí)在論相一致的作法并沒(méi)有唯一性。它不過(guò)是借助于各種哲學(xué)的想象力來(lái)解決量子測(cè)量難題而已。

由此可見(jiàn)，量子測(cè)量難題的產(chǎn)生，實(shí)際上是以真理符合論為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)實(shí)在論的觀點(diǎn)，來(lái)理解量子測(cè)量過(guò)程的整體性特征所導(dǎo)致的?，F(xiàn)在，如果我們像放棄經(jīng)典的絕對(duì)時(shí)空觀，接受相對(duì)論一樣，也放棄真理符合論的實(shí)在論，接受現(xiàn)有的量子力學(xué)。那么，在當(dāng)代科學(xué)哲學(xué)的研究中，我們需要以成功的量子力學(xué)帶給我們的認(rèn)識(shí)論教益為出發(fā)點(diǎn)，對(duì)理論、概念和真理的性質(zhì)與意義作出新的闡述。量子力學(xué)所揭示的微觀世界與宏觀世界之間的最大差異在于，我們對(duì)微觀世界的內(nèi)在結(jié)構(gòu)的認(rèn)知，不可能像對(duì)宏觀世界的認(rèn)知那樣，使觀察者能夠站在整個(gè)測(cè)量語(yǔ)境的外面來(lái)進(jìn)行。

這就像盲人摸象的故事一樣，不同的盲人從大象的不同部位開始摸起，最初，他們所得到的對(duì)大象的認(rèn)識(shí)是不相同的，因?yàn)槊總€(gè)人根據(jù)自己的觸摸活動(dòng)都只能說(shuō)出大象的某一個(gè)部分。只有當(dāng)他們摸完了整個(gè)大象時(shí)，他們才有可能對(duì)大象的形狀作出客觀的描述。然而，雖然他們對(duì)大象的描述始終是從自己的視角為起點(diǎn)的，并建立在個(gè)人理解的基礎(chǔ)之上。但是，不可否認(rèn)的是，他們的觸摸活動(dòng)總是以真實(shí)的大象為本體的。在微觀領(lǐng)域內(nèi)，量子世界如同是一頭大象，物理學(xué)家如同是一群盲人，有所區(qū)別的是，物理學(xué)家對(duì)微觀世界的認(rèn)識(shí)不可能是直接的觸摸活動(dòng)，而只能借助于自己設(shè)計(jì)的測(cè)量?jī)x器與對(duì)象進(jìn)行相互作用來(lái)進(jìn)行。在這個(gè)相互作用的過(guò)程中，包括觀察者在內(nèi)的測(cè)量語(yǔ)境成為聯(lián)系微觀世界與理論描述之間的一個(gè)不可分割的紐帶。

如果把這種量子力學(xué)的這種整體性思想延伸外推到一般的科學(xué)哲學(xué)研究中，那么，可以認(rèn)為，科學(xué)家所闡述的理論事實(shí)上是一個(gè)產(chǎn)生信念的系統(tǒng)?？茖W(xué)家借助于模型化的理論，把他們對(duì)世界的認(rèn)知模擬出來(lái)。理論模型所描述出的世界與真實(shí)世界之間的關(guān)系是一種內(nèi)在的、整體性的相似關(guān)系。這種相似分為兩個(gè)不同的層次：其一，在特定的語(yǔ)境中，模型與被模擬的世界在現(xiàn)象學(xué)意義上的初級(jí)相似。這種相似是指，在這個(gè)層次上，我們只是能夠通過(guò)某些關(guān)系把現(xiàn)象描述出來(lái)，但是，對(duì)現(xiàn)象之所以發(fā)生的原因給不出明確的說(shuō)明；其二，在特定的語(yǔ)境中，模型與被模擬的世界在認(rèn)識(shí)論意義上的高級(jí)相似。這種相似是指，理論模型達(dá)到了與真實(shí)世界的內(nèi)在結(jié)構(gòu)與關(guān)系之間的相似。所以，現(xiàn)象學(xué)意義上的相似最后會(huì)被成熟理論所描述的認(rèn)識(shí)論意義上的結(jié)構(gòu)相似所包容或修正。

這兩個(gè)層次之間的相似關(guān)系是建立在經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)之上的，而不是建立在邏輯或先驗(yàn)的基礎(chǔ)之上。這樣，雖然科學(xué)家在建構(gòu)理論模型的過(guò)程中，總是不可避免地存在著許多非理性的因素。但是，在根本的意義上，他們的建構(gòu)活動(dòng)是以最終達(dá)到使理論描述的可能世界與真實(shí)世界之間的結(jié)構(gòu)與關(guān)系相似為目的的。因此，測(cè)量語(yǔ)境的存在成為科學(xué)家建構(gòu)活動(dòng)的一個(gè)最基本的制約前提。建構(gòu)理論模型的活動(dòng)是一種對(duì)世界的認(rèn)知活動(dòng)。建構(gòu)活動(dòng)中的虛構(gòu)性將會(huì)在與公認(rèn)的實(shí)驗(yàn)事實(shí)的比較中不斷地得到矯正，直至達(dá)到與真實(shí)世界完全一致為止?；蛘哒f(shuō)，在一定的語(yǔ)境中，當(dāng)從理論模型作出的預(yù)言在經(jīng)驗(yàn)意義上不斷地得到了證實(shí)的時(shí)候，類比的相似性程度將隨之不斷地得以提高；當(dāng)科學(xué)共同體能夠依據(jù)理論模型所描述的可能世界的結(jié)構(gòu)來(lái)理解真實(shí)世界時(shí)，相似性關(guān)系將逐漸地趨向模型與世界之間的一致性關(guān)系。

在這種理解方式中，真理是物理模型與真實(shí)世界之間的相似關(guān)系的一種極限，是在一定的語(yǔ)境中完善與發(fā)展理論的一個(gè)最終結(jié)果。這樣，在科學(xué)研究中，真理成為科學(xué)研究追求的一個(gè)最終目標(biāo)，而不是科學(xué)研究的邏輯起點(diǎn)?；蛘哒f(shuō)，把真理理解成是在科學(xué)的探索過(guò)程中，成熟的物理模型與世界結(jié)構(gòu)之間達(dá)成的一致性關(guān)系。對(duì)真理的這種理解，使過(guò)去追求的客觀真理變成了與語(yǔ)境密切相關(guān)的一個(gè)概念。超出理論成真的語(yǔ)境范圍，真理也就失去了存在的前提和價(jià)值。這樣，與玻爾把理論的客觀性理解成是主體間性的觀點(diǎn)所不同，本文是通過(guò)改變對(duì)真理意義的理解方式，挽救了理論的客觀性。

如果把科學(xué)活動(dòng)理解成是對(duì)世界的模擬活動(dòng)，那么，在理論的建構(gòu)活動(dòng)中，科學(xué)理論的概念與術(shù)語(yǔ)所描述出的可能世界，只在一定的語(yǔ)境中與真實(shí)世界具有相似性。所以，相對(duì)于不可能被觀察到的真實(shí)世界而言，科學(xué)的話語(yǔ)（scientific discourses）將不再具有按字面所理解的意義，而是只具有隱喻的意義。只有當(dāng)理論與世界之間的關(guān)系趨向于一致性關(guān)系時(shí)，對(duì)某些概念的隱喻性理解才有可能變成字面語(yǔ)言的理解。所以，在科學(xué)研究的活動(dòng)中，研究對(duì)象越遠(yuǎn)離日常經(jīng)驗(yàn)，科學(xué)話語(yǔ)中的隱喻成份就越多。這也許是為什么在量子理論產(chǎn)生的早期年代，物理學(xué)家在理解微觀現(xiàn)象時(shí)，不可能在微觀對(duì)象的粒子性和波動(dòng)性之間作出任何選擇的原因所在。實(shí)際上，微觀粒子的波——粒二象性概念只是在現(xiàn)象學(xué)意義上的一種典型的隱喻概念，它們并不擁有概念的字面意義，而只具有隱喻的意義。因此，它們不是對(duì)真實(shí)世界的基本結(jié)構(gòu)的實(shí)際描述。正如惠勒的“延遲實(shí)驗(yàn)”所揭示的那樣，物理學(xué)家不可能選擇用其中的一類圖象來(lái)解釋另一類圖象。只有當(dāng)關(guān)于微觀世界的內(nèi)在結(jié)構(gòu)在可能世界的模型中得到全部模擬時(shí)，原來(lái)的波——粒二象性的概念才被一個(gè)更具有普遍意義的新的量子態(tài)概念所取代。

如果科學(xué)語(yǔ)言只具有隱喻的意義，科學(xué)理論所描述的是可能世界，那么，物理學(xué)家對(duì)測(cè)量現(xiàn)象的描述，也只是一種隱喻描述，而不是非隱喻的按照字義所理解的描述。這種描述既依賴于觀察者的背景知識(shí)，也依賴于當(dāng)時(shí)的技術(shù)發(fā)展的水平。就像格式塔心理學(xué)所闡述的那樣，同樣的圖形、同一個(gè)對(duì)象，不同的觀察者會(huì)得出不同的結(jié)論。在這個(gè)意義上，測(cè)量與觀察不再是純粹地揭示對(duì)象屬性的一種再現(xiàn)活動(dòng)，而是觀察者與對(duì)象發(fā)生相互作用之后，受到測(cè)量語(yǔ)境約束的一種生成活動(dòng)。在這個(gè)活動(dòng)中，就現(xiàn)象本身而言，至少包含有兩類信息：一是來(lái)自對(duì)象自身的信息；二是包括觀察者在內(nèi)的測(cè)量系統(tǒng)內(nèi)部發(fā)生相互作用時(shí)新生成的信息。

從這個(gè)意義上看，微觀粒子在測(cè)量過(guò)程中表現(xiàn)出的波——粒二象性只是一種現(xiàn)象學(xué)意義上的相似，而不是微觀粒子的真實(shí)存在。在大多數(shù)情況下，現(xiàn)象還不等于是證據(jù)，把現(xiàn)象作為一種證據(jù)表述出來(lái)，還要受到物理學(xué)家的背景知識(shí)和社會(huì)條件的制約，甚至受到已接受的可能世界的基本理念的制約。按照對(duì)理論、真理和測(cè)量的這種理解方式，由“波包塌縮”現(xiàn)象所反映的問(wèn)題，就變成了提醒物理學(xué)家有必要對(duì)過(guò)去所忽視的物理測(cè)量過(guò)程的各個(gè)細(xì)節(jié)，對(duì)宏觀與微觀之間的過(guò)渡環(huán)節(jié)，進(jìn)行更細(xì)致的理論研究的一個(gè)信號(hào)，成為進(jìn)一步推動(dòng)物理學(xué)發(fā)展的一個(gè)技術(shù)性的物理學(xué)問(wèn)題，而不再是觀念性的與實(shí)在論相矛盾的哲學(xué)問(wèn)題。

玻姆的量子論是試圖用非隱喻的字面語(yǔ)言對(duì)真實(shí)的量子世界進(jìn)行描述，而現(xiàn)有的量子力學(xué)在它的產(chǎn)生初期則是用隱喻的語(yǔ)言對(duì)量子世界的一種模擬描述。正是由于理論模型具有的相似性，才使得薛定諤的波動(dòng)力學(xué)與海森堡等人的矩陣力學(xué)能夠得出完全相同的結(jié)果，并最終證明兩者在數(shù)學(xué)上是等價(jià)的。在量子力學(xué)的語(yǔ)境中，不論是波動(dòng)圖象，還是粒子圖象都只是理論與世界之間的現(xiàn)象學(xué)意義上的初級(jí)相似。在以后的發(fā)展中，量子力學(xué)所描述的可能世界的預(yù)言與真實(shí)世界的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象相一致的事實(shí)說(shuō)明，當(dāng)馮諾意曼在希爾伯特空間以量子態(tài)為基本概念建立了量子力學(xué)的公理化體系之后，這些現(xiàn)象學(xué)意義上的相似已經(jīng)上升到認(rèn)識(shí)論意義上的結(jié)構(gòu)相似，說(shuō)明量子力學(xué)描述的可能世界與真實(shí)世界在微觀領(lǐng)域內(nèi)是一致的。這時(shí)，以波——粒二象性為基礎(chǔ)的隱喻圖象被整體論的世界圖象所取代。這也許正是物理學(xué)家可以在拋開哲學(xué)爭(zhēng)論的前提下，只注重量子物理學(xué)的技術(shù)性發(fā)展的一個(gè)原因所在。而相比之下，玻姆的理論不過(guò)是追求傳統(tǒng)意義上的非隱喻的字面圖象和傳統(tǒng)哲學(xué)觀念的一種理想產(chǎn)物。

在對(duì)理論、概念和真理的意義的這種理解方式中，理論與世界之間的一致性關(guān)系不是建立在命題與概念的層次上，而是以測(cè)量語(yǔ)境為本體，建立在物理模型與真實(shí)世界之間從現(xiàn)象學(xué)意義上的初級(jí)相似到認(rèn)識(shí)論意義上的結(jié)構(gòu)相似的基礎(chǔ)之上的。測(cè)量語(yǔ)境的本體性，成為我們?cè)谡J(rèn)識(shí)論意義上承認(rèn)科學(xué)理論是一個(gè)信念系統(tǒng)的同時(shí)，拒絕后現(xiàn)代主義者把理論理解成是可以隨意解讀的社會(huì)文本的極端觀點(diǎn)的根本保證。所以，真理的意義不是取決于詞、概念和命題與世界之間的直接符合，而是在于理論整體與世界整體之間在逼真意義上的一致性。由于可能世界與真實(shí)世界之間的這種一致性關(guān)系在一定程度上是依賴于社會(huì)技術(shù)條件的動(dòng)態(tài)關(guān)系。因此，以一致性為基礎(chǔ)的真理是依賴于語(yǔ)境的真理，它永遠(yuǎn)是一個(gè)動(dòng)態(tài)的和可變的概念，而不是靜止的和不變的概念。這顯然是對(duì)“把科學(xué)研究的目的理解為是追求真理”這句話的最好解答。

3．從思維方式的變革到語(yǔ)境實(shí)在論的基本原理

當(dāng)我們把對(duì)理論、真理和意義的這種理解方式應(yīng)用于對(duì)真實(shí)世界的認(rèn)識(shí)時(shí)，也可以在測(cè)量語(yǔ)境的基礎(chǔ)上，對(duì)理論進(jìn)行實(shí)在論的解釋。所不同的是，這種實(shí)在論不再是把科學(xué)理論理解成是提供關(guān)于世界的某種鏡象圖景的、以強(qiáng)調(diào)語(yǔ)言與命題的真理符合論為基礎(chǔ)的那種實(shí)在論，而是把科學(xué)理論理解成是通過(guò)先對(duì)世界的模擬，然后，與真實(shí)世界趨于一致的、依賴于測(cè)量語(yǔ)境的實(shí)在論。不同的理論模型和測(cè)量語(yǔ)境可以提供對(duì)世界的不同描述。但是，通過(guò)進(jìn)一步的觀察或?qū)嶒?yàn)，我們可以判斷哪一個(gè)模型能夠更好地與世界相一致。在這里，理論模型與世界之間的關(guān)系是一種相似關(guān)系，而不再是相符合的關(guān)系；測(cè)量結(jié)果與對(duì)象之間的關(guān)系是在特定條件下的一種境遇性關(guān)系，而不再是一種純粹的再現(xiàn)關(guān)系。我們把這種與量子力學(xué)的整體性特征相一致的量子實(shí)在論稱為“語(yǔ)境實(shí)在論”。用語(yǔ)境實(shí)在論的觀點(diǎn)取代傳統(tǒng)實(shí)在論的觀點(diǎn)，必然帶來(lái)思維方式的根本轉(zhuǎn)變。需要以整體性的語(yǔ)境論的思維觀取代傳統(tǒng)思維觀。這種思維方式的逆轉(zhuǎn)主要通過(guò)下列幾個(gè)方面體現(xiàn)出來(lái)：

首先，在本體論意義上，用普遍的本體論的關(guān)系論（global-ontological relationalism）的觀點(diǎn)取代傳統(tǒng)的本體論的原子論（ontological atomism）的觀點(diǎn)。承認(rèn)關(guān)系屬性或傾向性屬性的存在，承認(rèn)概率的實(shí)在性，承認(rèn)世界中的實(shí)體、屬性與關(guān)系之間的整體性。傳統(tǒng)的原子本體論總是把世界理解成是由可以進(jìn)行任意分割的部分所組成，整體等于部分之和，牛頓力學(xué)是這種本體論的一個(gè)典型范例；關(guān)系本體論則把世界理解成是一個(gè)不可分割的整體，整體大于部分之和，量子力學(xué)是這種本體論的一個(gè)典型范例。與原子本體論中認(rèn)為實(shí)體可以獨(dú)立地?fù)碛凶陨淼膶傩运煌?，在關(guān)系本體論中，實(shí)體及其屬性總是在一定的關(guān)系中體現(xiàn)出來(lái)。這里存在著兩層關(guān)系：一層是實(shí)體之間的內(nèi)在關(guān)系屬性；另一層是實(shí)體固有屬性表現(xiàn)的外在關(guān)系條件。前者具有潛存性，后者為潛存性向現(xiàn)實(shí)性的轉(zhuǎn)變創(chuàng)造了有利條件。 其次，在認(rèn)識(shí)論意義上，用理論模型的隱喻論的觀點(diǎn)取論模型的鏡象論的觀點(diǎn)。傳統(tǒng)的模型鏡象論觀點(diǎn)把理論理解成是命題的集合，命題與概念的指稱和意義是由對(duì)象決定的，它們的集合構(gòu)成了對(duì)對(duì)象的完備描述；而模型隱喻論的觀點(diǎn)雖然也認(rèn)為理論能夠以命題的形式表示出來(lái)，但是，理論不是命題的集合，而是包含有模仿世界的內(nèi)在機(jī)理的模型集合。理論與世界之間的關(guān)系不是傳統(tǒng)的相符合關(guān)系，而是在一定的語(yǔ)境中，理論描述的可能世界與真實(shí)世界之間以相似為基礎(chǔ)的一致性關(guān)系。理論系統(tǒng)的模型與真實(shí)系統(tǒng)之間的相似程度決定理論的逼真性。這樣，真理不再是命題與世界之間的符合，而是成為理論的逼真性的一種極限情況?；蛘哒f(shuō)，當(dāng)理論所描述的可能世界與真實(shí)世界相一致的時(shí)候，理論的真理才能出現(xiàn)。這是對(duì)基本的認(rèn)識(shí)論概念的倒轉(zhuǎn)：傳統(tǒng)的逼真性理論是用命題或命題集合的真理作為基本單元，來(lái)衡量理論距真理的距離，即理論的逼真度；而現(xiàn)在正好反過(guò)來(lái)，是通過(guò)對(duì)逼真性概念的理解來(lái)達(dá)到對(duì)真理的理解。

第三，在方法論意義上，用語(yǔ)義學(xué)方法取代傳統(tǒng)的認(rèn)識(shí)論方法。在傳統(tǒng)的認(rèn)識(shí)論方法中，是用命題的真理或圖象與世界之間的逼真度的術(shù)語(yǔ)來(lái)表達(dá)科學(xué)實(shí)在論的一般論點(diǎn)。然而，這種方法使我們從開始就需要清楚地辨別對(duì)一些解釋性描述的理解。例如，在相同的研究領(lǐng)域內(nèi)，我們?yōu)槭裁茨軌蛘f(shuō)，一個(gè)理論比與它相競(jìng)爭(zhēng)的另一個(gè)理論更逼近真理或更遠(yuǎn)離真理？對(duì)于諸如此類的問(wèn)題，如果沒(méi)有一個(gè)明確的和可辯護(hù)的回答方式，那么，逼真性概念要么是空洞的；要么就是不一致的。結(jié)果，對(duì)理論的逼真性的論證反而成為對(duì)“認(rèn)識(shí)的謬誤（epistemic fallacy）”的證明，并在某程度上支持了認(rèn)識(shí)論的懷疑論觀點(diǎn)。但是，如果我們?cè)谡Z(yǔ)義學(xué)的語(yǔ)境中，通過(guò)對(duì)逼真性概念的分析與辯護(hù)，然后，衍生出理論的真理，對(duì)上述問(wèn)題的理解方式將不會(huì)陷入如此的認(rèn)識(shí)論困境。并且從認(rèn)識(shí)論的懷疑論也不會(huì)推論出語(yǔ)義學(xué)的懷疑論。

第四，在經(jīng)驗(yàn)的意義上，用現(xiàn)象生成論的測(cè)量觀取代現(xiàn)象再現(xiàn)論的測(cè)量觀。所謂現(xiàn)象再現(xiàn)論的測(cè)量觀是指，把物理測(cè)量結(jié)果理解成是對(duì)對(duì)象固有屬性的一種再現(xiàn)，測(cè)量?jī)x器的使用不會(huì)對(duì)對(duì)象屬性的揭示產(chǎn)生實(shí)質(zhì)性的干擾，它扮演著一個(gè)單純意義上的工具角色。理論術(shù)語(yǔ)能夠?qū)@些觀察證據(jù)進(jìn)行精確的表述。觀察證據(jù)的這種純粹客觀性成為建構(gòu)與判別理論的邏輯起點(diǎn)；而現(xiàn)象生成論的測(cè)量觀則認(rèn)為，測(cè)量是對(duì)世界的一種透視，測(cè)量結(jié)果是在對(duì)象與測(cè)量環(huán)境相互作用的過(guò)程中生成的。測(cè)量結(jié)果所表達(dá)的經(jīng)驗(yàn)事實(shí)，不是純粹對(duì)世界狀態(tài)的反映，因?yàn)榻?jīng)驗(yàn)事實(shí)存在于我們的信念系統(tǒng)之中，而不是獨(dú)立于觀察者的意識(shí)或論述之外與世界的純粹符合，只是在特定的測(cè)量語(yǔ)境中的一種相對(duì)表現(xiàn)，是相互作用的結(jié)果。或者說(shuō)，測(cè)量語(yǔ)境構(gòu)成了對(duì)象屬性有可能被認(rèn)識(shí)的必要條件。

所以，理論的逼真度與科學(xué)進(jìn)步之間的聯(lián)系，應(yīng)該在經(jīng)驗(yàn)的意義上來(lái)確立?？茖W(xué)進(jìn)步的記錄并不是真命題的積累，而是從模型系統(tǒng)與真實(shí)系統(tǒng)之間的相似性出發(fā)，用逼真度的概念衡量科學(xué)研究綱領(lǐng)接近真理的程度。在這里，相似性不是一個(gè)命題，也不是兩個(gè)世界之間的一種固定不變的關(guān)系，而是依賴于語(yǔ)境的一個(gè)程度性的概念。它的內(nèi)容將會(huì)隨著我們對(duì)世界的不斷深入的理解而發(fā)生變化。所以，科學(xué)進(jìn)步不是真命題積累的問(wèn)題，而是理論的成功預(yù)言與經(jīng)驗(yàn)事實(shí)的函數(shù)。

第五，在語(yǔ)義學(xué)的意義上，用整體論或依賴于語(yǔ)境的隱喻語(yǔ)言范式取代非隱喻的字面真理范式（literal-truth paradigm）。從17世紀(jì)開始，非隱喻的字面真理的范式就已經(jīng)被科學(xué)家廣泛地接受為是理想的語(yǔ)言。其動(dòng)機(jī)是期望把理論模型的言語(yǔ)和論證，建立在優(yōu)美而簡(jiǎn)潔的數(shù)學(xué)和幾何的基礎(chǔ)之上。當(dāng)時(shí)的理性論者和經(jīng)驗(yàn)論者把科學(xué)語(yǔ)言當(dāng)成是理想的合乎理性的語(yǔ)言，或者說(shuō)，把科學(xué)的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)看成是人類經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)的典范。這種觀點(diǎn)認(rèn)為，所有的知識(shí)與真實(shí)世界之間的關(guān)系是根據(jù)表征知識(shí)的命題方式來(lái)討論的，科學(xué)語(yǔ)言與概念的意義由它所表征的世界來(lái)確定，它們不僅在本質(zhì)上具有固有的字義，而且語(yǔ)言本身的字面意義就是使用詞語(yǔ)的標(biāo)準(zhǔn)。語(yǔ)言的意義不僅與語(yǔ)言的用法無(wú)關(guān)，而被認(rèn)為是客觀地對(duì)應(yīng)于世界的各個(gè)方面?？茖W(xué)的話語(yǔ)總是關(guān)于自然界的現(xiàn)象、內(nèi)在結(jié)構(gòu)和原因的話語(yǔ)。

然而，在整體論的隱喻語(yǔ)言范式中，理論所討論的是由科學(xué)共同體提出的關(guān)于世界的因果結(jié)構(gòu)的信念，知識(shí)與真實(shí)世界之間的關(guān)系是根據(jù)可能世界與真實(shí)世界之間的相似關(guān)系來(lái)討論的。在這里，兩個(gè)世界之間的相似程度的提高是它們共有屬性的函數(shù)。在隱喻的意義上，語(yǔ)言與概念的意義是極其模糊的和語(yǔ)境化的，隱喻的表達(dá)通常并不直接對(duì)應(yīng)于世界中的實(shí)體或事件：即，按照字面的意義理解隱喻的陳述常常是錯(cuò)誤的。例如，在理解量子測(cè)量現(xiàn)象時(shí)，實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證明，或者強(qiáng)調(diào)使用粒子語(yǔ)言，或者強(qiáng)調(diào)波動(dòng)語(yǔ)言都是失敗的。這也是玻爾的互補(bǔ)性原理在量子力學(xué)的時(shí)期歲月里容易被人們所接受的高明之處。從本文的觀點(diǎn)來(lái)看，關(guān)于微觀世界的粒子圖象或波動(dòng)圖象只不過(guò)是傳統(tǒng)思維慣性的一種最顯著的表現(xiàn)而已。事實(shí)上，這兩種圖象都只是一種隱喻意義上的圖象，而不代表微觀世界的真實(shí)圖象。隱喻與其它非字面的言詞是依賴于語(yǔ)境的。正如后期維特根斯所言，語(yǔ)言與概念的意義依賴于活動(dòng)，使用一個(gè)符號(hào)的充分必要條件必須包括對(duì)活動(dòng)的描述。

在這種整體論的思維方式的基礎(chǔ)上，我們可以把語(yǔ)境實(shí)在論的主要觀點(diǎn)，總結(jié)為下列六個(gè)基本原理：

本體論原理：在物理測(cè)量的過(guò)程中，物理學(xué)家所觀察到的現(xiàn)象是由不可能被直接觀察到的過(guò)程因果性地引起的。這些不可能被直接觀察到的過(guò)程是獨(dú)立于人心而自在自為地存在著的。

方法論原理：對(duì)一個(gè)真實(shí)過(guò)程的理論模型的建構(gòu)，是對(duì)不可能被觀察到的真實(shí)世界的機(jī)理和結(jié)構(gòu)的模擬。對(duì)于真實(shí)世界而言，它在現(xiàn)象學(xué)意義上的表現(xiàn)與它的內(nèi)在結(jié)構(gòu)或機(jī)理在定性的意義上具有一致性。即，理論模型具有經(jīng)驗(yàn)的適當(dāng)性。

認(rèn)識(shí)論原理：理論描述的可能世界與真實(shí)世界只具有的相似性，它們之間的相似程度是它們具有的共同特性的函數(shù)。這些共性是在實(shí)驗(yàn)與測(cè)量語(yǔ)境中找到的。

語(yǔ)義學(xué)原理：在一定的語(yǔ)境中，理論模型與真實(shí)系統(tǒng)之間的相似關(guān)系決定理論的逼真性。在理想的情況下，真理是理論描述的可能世界逼近真實(shí)世界的一種極限。

價(jià)值論原理：科學(xué)理論的建構(gòu)在最終意義上總要受到實(shí)驗(yàn)證據(jù)的制約，科學(xué)理論的發(fā)展總是向著越來(lái)越接近真實(shí)世界機(jī)理的方向發(fā)展的。

倫理學(xué)原理：包括人類在內(nèi)的自然界具有不可分割的整體性，關(guān)于人類行為的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該建立在人與自然的整體性關(guān)系上。

4．科學(xué)進(jìn)步的語(yǔ)境生成論模式

探討科學(xué)進(jìn)步的模式問(wèn)題一直是科學(xué)哲學(xué)研究中的重大理論問(wèn)題之一。不同的學(xué)派提出了不同的觀點(diǎn)。邏輯實(shí)證主義者繼承了自培根以來(lái)的哲學(xué)傳統(tǒng)，認(rèn)為科學(xué)的發(fā)展在于對(duì)經(jīng)驗(yàn)證實(shí)的真命題的積累。理論所包括的真命題越多，它就越逼近真理。波普爾把理論逼近真理的這種性質(zhì)稱為“逼真性”，逼真性的程度稱為“逼真度”。他認(rèn)為，理論是真內(nèi)容與假內(nèi)容的統(tǒng)一，理論的逼真度等于理論中的真內(nèi)容與假內(nèi)容之差。而真內(nèi)容由理論中那些得到經(jīng)驗(yàn)確認(rèn)的真命題所組成。真命題越多，理論的逼真度就越高。在所有這些觀點(diǎn)中，逼真性的主要特性是用命題與事實(shí)的符合作為近似真理的基本單元。換言之，是用命題真理的術(shù)語(yǔ)來(lái)理解理論的逼真性。在這里“符合”沒(méi)有程度上的差別；逼真性與真理之間的關(guān)系是部分與整體之間的關(guān)系。這種“符合”或“與事實(shí)相符”包含著四個(gè)方面的關(guān)系：其一，句子的主語(yǔ)與謂詞之間處于相互聯(lián)系的狀態(tài)；其二，事態(tài)（the state of affairs）與主語(yǔ)之間的指稱關(guān)系；其三，謂詞表達(dá)與被選擇的事態(tài)之間的指稱關(guān)系；其四，說(shuō)話者所選擇的對(duì)象與事態(tài)之間的相適合關(guān)系。[1]

然而，這種以真命題的多少來(lái)衡量理論的逼真度的方法，似乎沒(méi)有辦法回答諸如下面的那些問(wèn)題：如果一個(gè)理論最后被證明是與事實(shí)不相符，那么，這個(gè)理論怎么可能接近真理呢？比如說(shuō)，在當(dāng)前的情況下，量子場(chǎng)論還是一個(gè)不成熟的理論，它在未來(lái)一定會(huì)被加以修改，那么，我們能夠說(shuō)，量子場(chǎng)論不如牛頓力學(xué)與事實(shí)更相符嗎？此外，“符合事實(shí)”這個(gè)概念也會(huì)遇到同樣的問(wèn)題：如果某個(gè)理論根本就是錯(cuò)誤的，我們又怎能說(shuō)，它與事實(shí)符合的更好或更糟呢？也許有些在表面上曾經(jīng)顯示出具有某種逼真性的理論，實(shí)際上，它卻在根本意義上就是錯(cuò)的。例如，化學(xué)中的“燃素說(shuō)”、物理學(xué)中的“地心說(shuō)”，等等，這些理論都曾經(jīng)在科學(xué)家的實(shí)際工作中，起到過(guò)積極的作用。但是，后來(lái)的發(fā)展證明，它們都是錯(cuò)誤的假說(shuō)。另一方面，這種方法還無(wú)法解釋為什么在前后相繼的理論中使用的同一個(gè)概念，卻具有不同的內(nèi)涵這樣的問(wèn)題。例如，經(jīng)典物理學(xué)中的質(zhì)量概念不同于相對(duì)論力學(xué)中的質(zhì)量概念；量子力學(xué)的中微觀粒子概念也比經(jīng)典物理學(xué)中的粒子概念擁有更豐富的內(nèi)涵。庫(kù)恩在闡述他的科學(xué)進(jìn)步的范式論模式時(shí)，為了避免上述問(wèn)題的出現(xiàn)，走向了徹底的相對(duì)主義。

如果我們用強(qiáng)調(diào)理論描述的物理模型與世界之間的相似性比較，取論中包含的真命題的比較來(lái)理解理論的逼真性，那么，上述問(wèn)題就很容易得到解決。在特定的語(yǔ)境中，并存著的相互競(jìng)爭(zhēng)的理論，分別描繪出幾個(gè)相互競(jìng)爭(zhēng)的可能世界，這些可能世界與真實(shí)世界之間的相似程度決定理論的逼真性。逼真度越高的理論，將會(huì)越客觀、越接近于真理。真理是理論的逼真度等于1時(shí)的一種極限情況。例如，牛頓力學(xué)比伽里略的力學(xué)更接近真理的真正理由是，因?yàn)榕ｎD物理學(xué)所描繪的世界模型比伽里略物理學(xué)所描繪的世界模型與真實(shí)世界更相似。而不應(yīng)該把這個(gè)結(jié)論替換成是，在每一個(gè)方法中通過(guò)真命題的計(jì)數(shù)來(lái)使它們與精確地說(shuō)明真實(shí)世界的真命題的總數(shù)進(jìn)行比較后作出的選擇。前后相繼的理論中所使用的共同概念的意義也是依賴于可能世界的。不同層次的可能世界雖然賦予同一個(gè)概念以不同的內(nèi)涵。但是，由于更深層的可能世界更接近真實(shí)世界的內(nèi)在結(jié)構(gòu)，所以，對(duì)為什么同一個(gè)概念會(huì)有不同內(nèi)涵的問(wèn)題就容易理解了。

我們把由理論描繪的可能世界逼近真實(shí)世界的過(guò)程，以及前后相繼的理論之間的更替關(guān)系總結(jié)為：

前語(yǔ)境階段——語(yǔ)境確立階段——語(yǔ)境擴(kuò)張階段——語(yǔ)境轉(zhuǎn)換階段

——新的語(yǔ)境確立階段……

在科學(xué)進(jìn)步的這個(gè)模式中，前語(yǔ)境階段是指，當(dāng)科學(xué)進(jìn)入一個(gè)新的研究領(lǐng)域時(shí)，面對(duì)不可能被舊理論所解釋的有限數(shù)量的實(shí)驗(yàn)證據(jù)和存在的重要問(wèn)題，科學(xué)家首先是進(jìn)行大膽的創(chuàng)新和積極地猜測(cè)，提出可能與證據(jù)相一致的相互競(jìng)爭(zhēng)的理論或假說(shuō)。這些理論或假說(shuō)分別描繪出了相互競(jìng)爭(zhēng)的各種可能世界的圖象。這個(gè)時(shí)期，科學(xué)家在建構(gòu)理論時(shí)，通過(guò)模型與現(xiàn)象的比較來(lái)約束他們的想象?；蛘哒f(shuō)，他們的富有創(chuàng)造性的想象力是一種意向性的想象，而不是完全隨意的想象。這種意向性的信息直接來(lái)自不可能被直接觀察到的對(duì)象本身?？茖W(xué)家在相互競(jìng)爭(zhēng)的理論中作出選擇時(shí)，依賴于兩個(gè)主要的歸納根據(jù)：其一，相信任何一個(gè)理論模型的建構(gòu)都是為了盡可能準(zhǔn)確地模擬真實(shí)世界的結(jié)構(gòu)和機(jī)理；其二，依據(jù)模型所產(chǎn)生的信念能夠作為成為設(shè)計(jì)新的實(shí)驗(yàn)方案的基礎(chǔ)，這個(gè)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)是為了探索世界，和檢驗(yàn)?zāi)Ｐ团c它所表征的世界之間的類似程度。在特定領(lǐng)域內(nèi)和一定的歷史條件下，根據(jù)一個(gè)理論的信念所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)越新穎，在得到應(yīng)用之后，越能夠證明理論的成功性。同時(shí)，理論的調(diào)整總是向著與新的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相一致的方向進(jìn)行的。而新的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是由自然界中某種未知的因果機(jī)理引起的。

然而，說(shuō)明的成功（explanatory success）只是理論逼近真理的一個(gè)象征或一個(gè)結(jié)果，或者說(shuō)，說(shuō)明的成功只是理論逼近真理的一個(gè)必要條件。凡是逼真的理論都必定能夠?qū)?shí)驗(yàn)現(xiàn)象作出成功的說(shuō)明。但是，并不是每一個(gè)擁有成功說(shuō)明的理論都是逼真的理論。在理論的說(shuō)明中，理論的逼真性與不斷增加的成功之間的聯(lián)系應(yīng)該是一個(gè)認(rèn)識(shí)論問(wèn)題，而不是一個(gè)語(yǔ)義學(xué)問(wèn)題。一個(gè)完整的科學(xué)理論從產(chǎn)生到成熟通常要經(jīng)過(guò)三個(gè)階段：其一，對(duì)現(xiàn)象的描述階段，這個(gè)階段得到了在經(jīng)驗(yàn)上恰當(dāng)?shù)哪Ｐ?。例如，在量子力學(xué)之前，玻爾等人提出的各種原子模型；第二個(gè)階段是建立一個(gè)理論的說(shuō)明模型。例如，現(xiàn)有的量子力學(xué)的數(shù)學(xué)形式體系。第三個(gè)階段是為成功的說(shuō)明模型尋找一種可理解的機(jī)理，或者說(shuō)，對(duì)說(shuō)明模型提供語(yǔ)義學(xué)的基礎(chǔ)。相對(duì)于一個(gè)成熟的科學(xué)理論而言，現(xiàn)象——模型——機(jī)理三者之間的相互關(guān)系具有內(nèi)在的不可分割的整體性。這也就是為什么原子物理學(xué)家在理解量子力學(xué)的內(nèi)在機(jī)理的問(wèn)題上沒(méi)有達(dá)成共識(shí)時(shí)，產(chǎn)生了量子力學(xué)的解釋問(wèn)題的原因所在。

在這里，我們所說(shuō)的模型是指物理模型而不是僅僅指數(shù)學(xué)模型。物理模型除了包括數(shù)學(xué)模型之外，還包括理解世界的構(gòu)成機(jī)理的模型。物理模型是為數(shù)學(xué)模型提供一個(gè)語(yǔ)義學(xué)基礎(chǔ)。例如，分子運(yùn)動(dòng)論模型是解釋壓強(qiáng)公式的語(yǔ)義學(xué)基礎(chǔ)；場(chǎng)的觀點(diǎn)是理解引力理論的語(yǔ)義學(xué)基礎(chǔ)。所以，物理學(xué)中的模型是指真實(shí)物理系統(tǒng)的替代物，它既具有解釋的作用，也能夠把抽象的數(shù)學(xué)系統(tǒng)翻譯為一個(gè)可理解的論述。正是在這個(gè)意義上，物理學(xué)模型是指一個(gè)模型簇。由這些模型簇所描繪的可能世界的結(jié)構(gòu)與真實(shí)世界的結(jié)構(gòu)之間的相似關(guān)系，在選擇理論時(shí)是很重要的。一方面，它能夠使理論在科學(xué)實(shí)踐中被不斷地修改和擴(kuò)展以適應(yīng)新的現(xiàn)象，而不是靜止的和孤立的；另一方面，它使相互競(jìng)爭(zhēng)的理論之間的選擇在科學(xué)實(shí)踐的規(guī)則與活動(dòng)之內(nèi)自然地得到了求解。這時(shí)，被淘汰掉的理論并非必須要被證偽（盡管證偽也是因素之一），而是如同生物進(jìn)化那樣是自然選擇的結(jié)果。

在這里，把逼真度作為選擇理論的標(biāo)準(zhǔn)，與要么強(qiáng)調(diào)經(jīng)驗(yàn)證實(shí)，要么強(qiáng)調(diào)經(jīng)驗(yàn)證偽的標(biāo)準(zhǔn)不同，它永遠(yuǎn)是動(dòng)態(tài)的和依賴于研究語(yǔ)境的概念。它既有助于把淘汰掉的理論中的某些合理化因素進(jìn)行再語(yǔ)境化，也能夠確?？茖W(xué)描述和與此相關(guān)的實(shí)驗(yàn)技巧與獨(dú)立于人心的世界之間建立起一種物理聯(lián)結(jié)，從而堅(jiān)持了存在著一個(gè)不可能被觀察到的獨(dú)立于人心的世界的本體論的實(shí)在論觀點(diǎn)。大體上，衡量可能世界與真實(shí)世界之間的結(jié)構(gòu)或機(jī)理的相似程度可以通過(guò)它們之間的共有屬性（或共同特征）來(lái)進(jìn)行。如果用S（A ，B）表示兩個(gè)世界之間的基本特征的相似關(guān)系，用 A∩B表示共有屬性，A – B和 B - A表示它們之間的差異，那么，在定性的意義上，這些量之間的關(guān)系可以定性地表示為：[1]

S（A ，B）= C1F（A∩B）- C2F（A - B）- C3F（B - A）

這個(gè)公式說(shuō)明，兩個(gè)世界之間的相似關(guān)系是它們的共性與差異的函數(shù)。當(dāng)C1遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于C2和C3時(shí)，兩個(gè)系統(tǒng)之間的共性將比差異處于更重要的支配地位。其中，三個(gè)系數(shù)C1、C2和C3 的值是通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)確定的。這樣，我們就有可能在經(jīng)驗(yàn)的意義上來(lái)研究相似關(guān)系。在經(jīng)驗(yàn)的意義上，如果相互競(jìng)爭(zhēng)的理論中的某個(gè)理論的描述和說(shuō)明模型能夠完全依據(jù)當(dāng)前的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和本體論概念被加以校準(zhǔn)，那么，我們就可以認(rèn)為，這個(gè)理論是似真的（plausible）。理論越擬真，它就越逼真。

在一個(gè)特定的語(yǔ)境中，當(dāng)一個(gè)理論的說(shuō)明與理解模型能夠完全經(jīng)得起經(jīng)驗(yàn)的考驗(yàn)時(shí)，科學(xué)共同體將認(rèn)為理論描繪的可能世界與真實(shí)世界之間達(dá)到了某種一致性。這時(shí)，科學(xué)的發(fā)展進(jìn)入了語(yǔ)境確立的階段。這個(gè)階段相當(dāng)于庫(kù)恩的常規(guī)科學(xué)時(shí)期或范式形成時(shí)期。這時(shí)，科學(xué)家不僅擁有共同的信念和共同的語(yǔ)言，而且擁有對(duì)真實(shí)世界的共同圖象。他們相信，理論描繪的可能世界代表了真實(shí)世界的內(nèi)在機(jī)理；理論描繪的圖象就是不可觀察的真實(shí)世界的圖象。為了進(jìn)一步探索真實(shí)世界的精細(xì)結(jié)構(gòu)，科學(xué)家常常會(huì)根據(jù)現(xiàn)有理論提供的信念和約定，設(shè)計(jì)新的實(shí)驗(yàn)規(guī)劃，預(yù)言新的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，特別是運(yùn)用成熟理論中的理論實(shí)體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，從而形成了一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的語(yǔ)境階段。但是，這個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的語(yǔ)境邊界是非常不確定的。

當(dāng)科學(xué)家把成熟理論所揭示的世界機(jī)理作為一個(gè)范式和信念的基礎(chǔ)，延伸推廣到解釋其它相關(guān)領(lǐng)域的現(xiàn)象時(shí)，科學(xué)的發(fā)展進(jìn)入到語(yǔ)境的擴(kuò)張階段。其中，既包括理論研究的信念與方法的擴(kuò)張，也包括以它的基本原理為基礎(chǔ)的技術(shù)與實(shí)驗(yàn)的擴(kuò)張。例如，在牛頓理論確立之后，不論是物理學(xué)還是化學(xué)家，他們都用牛頓力學(xué)的基本思想解釋他們所面臨的其它領(lǐng)域內(nèi)的新的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并且成功地制造出了許多測(cè)量?jī)x器；同樣，現(xiàn)代技術(shù)的崛起和分子生物學(xué)、量子化學(xué)等學(xué)科的產(chǎn)生都是量子力學(xué)的基本原理成功應(yīng)用的結(jié)果。所以，語(yǔ)境擴(kuò)張的過(guò)程實(shí)際上是已有語(yǔ)境膨脹的過(guò)程。當(dāng)科學(xué)共同體在語(yǔ)境擴(kuò)張的過(guò)程中，遇到了與理論信念相矛盾的而且是他們料想不到的實(shí)驗(yàn)事實(shí)時(shí)，他們才有可能開始對(duì)理論的信念產(chǎn)生懷疑，這時(shí)，理論的應(yīng)用邊界，或者說(shuō)，語(yǔ)境擴(kuò)張的邊界逐漸地變得明確起來(lái)，科學(xué)的發(fā)展開始進(jìn)入語(yǔ)境轉(zhuǎn)換階段。在這個(gè)階段，舊語(yǔ)境的擴(kuò)張受到了限制，新的語(yǔ)境處于形成與培育當(dāng)中。新的理論競(jìng)爭(zhēng)也就隨之開始了。隨著新理論競(jìng)爭(zhēng)的開始，科學(xué)共同體的信念也在不斷地發(fā)生著改變，直到一個(gè)全新的語(yǔ)境形成為止。

當(dāng)新的語(yǔ)境確立之后，不僅科學(xué)家確立了新的信念，而且他們對(duì)問(wèn)題的求解值域也隨之發(fā)生了改變。這時(shí)，原來(lái)前語(yǔ)境中的一些不合理的偏見(jiàn)，在新語(yǔ)境中得到了糾正。在前語(yǔ)境中是真理的理論，在后語(yǔ)境中失去了它的真理性。后語(yǔ)境的形成是伴隨著新理論的確立而完成的。由于新語(yǔ)境比舊語(yǔ)境揭示出了更深層次的世界結(jié)構(gòu)或機(jī)理。所以，它在理論信念、方法和技術(shù)層次的擴(kuò)張與滲透力將會(huì)比舊語(yǔ)境更強(qiáng)、更徹底。這也就是，為什么量子力學(xué)的產(chǎn)生所帶來(lái)的理論、方法與技術(shù)革命會(huì)比牛頓力學(xué)更深刻、更廣泛的原因所在。但是，前后語(yǔ)境之間的界線是連續(xù)的。這時(shí)，就像新理論是對(duì)舊理論的一種超越一樣，新語(yǔ)境也是對(duì)舊語(yǔ)境的一種超越。由于語(yǔ)境的變遷和運(yùn)動(dòng)是不斷地向著揭示世界的真實(shí)機(jī)理的方向發(fā)展的。因此，在語(yǔ)境中生成的理論也使得科學(xué)的發(fā)展與進(jìn)步向著不斷地逼近真理的方向進(jìn)行。本文把科學(xué)發(fā)展的這種模式稱為“語(yǔ)境生成論模式”。

這里包括兩個(gè)層次的生成，其一，理論的形成與完善是在特定的語(yǔ)境中進(jìn)行的；其二，科學(xué)進(jìn)步也是在語(yǔ)境的變更中完成的。但是，值得注意的是，強(qiáng)調(diào)語(yǔ)境化并不意味著使科學(xué)進(jìn)步成為無(wú)規(guī)則的游戲。把理論系統(tǒng)放置于特定的語(yǔ)境當(dāng)中，強(qiáng)調(diào)了系統(tǒng)的開放性和連續(xù)性。在這個(gè)意義上，語(yǔ)境論的事實(shí)也是一種客觀事實(shí)。運(yùn)用語(yǔ)境論的隱喻思考與模型化方法，不僅能夠使科學(xué)進(jìn)步過(guò)程中的微觀的邏輯結(jié)構(gòu)與宏觀的歷史背景有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，而且能夠使基本的內(nèi)在邏輯的東西在歷史的發(fā)展中內(nèi)化到新的語(yǔ)境當(dāng)中，從而使得語(yǔ)境在自然更替的同時(shí)，一方面，完成了理論知識(shí)的積累與繼承的任務(wù)；另一方面，揭示出更深層次的世界機(jī)理。所以，語(yǔ)境生成論的科學(xué)進(jìn)步模式既不會(huì)像庫(kù)恩的范式論那樣，走向相對(duì)主義，也不會(huì)像普特南那樣，走向多元真理論。科學(xué)進(jìn)步的語(yǔ)境生成論模式，既能夠包容相對(duì)主義的某些合理成份，又能夠堅(jiān)持實(shí)在論的立場(chǎng)。

5．結(jié)語(yǔ)

從量子力學(xué)的認(rèn)識(shí)論教益中抽象出的語(yǔ)境實(shí)在論的觀點(diǎn)，是一種具有更廣泛的解釋力，并且有可能把許多觀點(diǎn)有機(jī)地融合在一起的實(shí)在論觀點(diǎn)。它不僅能夠賦予量子力學(xué)以實(shí)在論的解釋，而且為解決科學(xué)實(shí)在論面臨的許多責(zé)難，理清上世紀(jì)末圍繞“索卡爾事件”所發(fā)生的一場(chǎng)震驚西方學(xué)壇的科學(xué)大戰(zhàn)，[1] 提供了一條可能的思路。法因曾經(jīng)在《擲骰子游戲：愛(ài)因斯坦與量子論》一書中斷言“實(shí)在論已經(jīng)死了”。[2] 然而，我們通過(guò)對(duì)量子力學(xué)與實(shí)在論的分析，在放棄了傳統(tǒng)的真理符合論之后，運(yùn)用隱喻思考與模型化方法所得出的結(jié)論則是，“實(shí)在論還活著，而且活的很好”。

[1] D.Bohm and B.J.Hiley， The Unpided Universe: An ontological interpretation of quantum theory， Routledge and Kegan Paul， London (1993).

[1] Jeffrey Alan Barrett， The Quantum Mechanics of Minds and Worlds， Oxford University Press (1999).

[1] Jerrold L. Aronson， Rom Harré & Eileen Cornell Way， Realism Rescued: How Scientific progress of possible， Gerald Duckworth & Co.Ltd (1994): 136-137.

[1] Jerrold L. Aronson， Rom Harré & Eileen Cornell Way， Realism Rescued: How Scientific progress of possible， Gerald Duckworth & Co.Ltd (1994): 133.

第3篇：量子力學(xué)知識(shí)總結(jié)范文

傳統(tǒng)的原子物理學(xué)教科書大多按照歷史發(fā)展的時(shí)間順序，即按照人類認(rèn)識(shí)原子世界的具體過(guò)程，從“光譜”這一概念入手組織教學(xué)。這種教學(xué)的特點(diǎn)是以光譜實(shí)驗(yàn)事實(shí)為主線，以玻爾的舊量子論為重點(diǎn)，用半經(jīng)典半量子論的方法講授課程。但是對(duì)于這樣的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)安排，學(xué)生并不容易掌握，而且讓學(xué)生花費(fèi)大量的時(shí)間掌握這些不易理解最終又要被量子論修正的理論，看起來(lái)確實(shí)是沒(méi)有必要的。因此傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容有些陳舊并且不易理解，也不能及時(shí)反映現(xiàn)代物理理論和科學(xué)技術(shù)發(fā)展的最新水平，因此必須用新觀點(diǎn)和新思想重新組織教學(xué)內(nèi)容，以全新的角度構(gòu)建這門課程的知識(shí)體系。在材料物理專業(yè)學(xué)生原子物理學(xué)的教學(xué)中，可直接用量子力學(xué)的理論研究原子結(jié)構(gòu)及其運(yùn)動(dòng)變化規(guī)律。原子中電子的運(yùn)動(dòng)都遵循著量子力學(xué)的理論，而傳統(tǒng)教學(xué)中以學(xué)生不好理解的舊量子論為基礎(chǔ)，再用量子力學(xué)修正的做法并不符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。因此可以直接用量子力學(xué)的理論來(lái)研究原子結(jié)構(gòu)及其規(guī)律[1]，而將舊量子論僅僅作為一種鋪墊。實(shí)際教學(xué)中，可以先簡(jiǎn)明扼要地介紹舊量子論的核心內(nèi)容，而不必過(guò)多講授軌道的概念?？梢詣h除橢圓軌道理論和堿金屬原子的原子實(shí)極化和軌道貫穿等內(nèi)容。這樣就實(shí)現(xiàn)了原子物理學(xué)課程知識(shí)體系現(xiàn)代化的第一步，用最新的量子力學(xué)理論成果講述原子中電子的行為。量子力學(xué)理論是從特有的波函數(shù)、哈密頓算符以及薛定諤方程等形式化的理論，以高度濃縮的數(shù)學(xué)形式借鑒了各學(xué)科的研究成果，從而形成了一套獨(dú)特的理論體系。實(shí)際講授中可以薛定諤方程為主線，由薛定諤方程引入微觀粒子的波函數(shù)，建立二階偏微分方程，從而定量描述微觀粒子客體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。一方面，根據(jù)不同的勢(shì)能表達(dá)，建立各種原子的薛定諤方程并求解，向?qū)W生闡述這些解的物理意義，并與實(shí)驗(yàn)事實(shí)相對(duì)照，從而加深學(xué)生對(duì)原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)，進(jìn)而把握原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律。另一方面，要突出德布羅意物質(zhì)波的統(tǒng)計(jì)解釋。傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容總是先從經(jīng)典物理學(xué)的角度和觀點(diǎn)看“粒子”和“波”這兩個(gè)概念，指出二者之間的相互排斥性，然后再引出微觀粒子的波粒二象性，并強(qiáng)調(diào)波粒二象性是微觀粒子客體區(qū)別于宏觀客體的一種屬性。這種講法常常會(huì)使學(xué)生產(chǎn)生困惑，覺(jué)得微觀客體很不可思議，超過(guò)了他們的認(rèn)知和理解范圍。因此在講授時(shí)可以直接給出對(duì)德布羅意波的正確解釋，闡明微觀粒子的波動(dòng)性并非指粒子和波一樣彌漫到整個(gè)空間，它本質(zhì)上是粒子位置分布的一種概率波。為了更好實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的現(xiàn)代化，還應(yīng)當(dāng)在教學(xué)中穿插關(guān)于物理學(xué)前沿知識(shí)的專題，介紹近代物理學(xué)中和原子物理相關(guān)的最新發(fā)展和高新技術(shù)。在講授某些概念和原理時(shí)，可適當(dāng)介紹最新應(yīng)用成果和科技前沿。例如在講授原子的能級(jí)和激發(fā)時(shí)，可以詳細(xì)介紹激光產(chǎn)生的原理、特性以及應(yīng)用等；在講到隧道效應(yīng)時(shí)，可以介紹掃描隧道顯微鏡的原理及其發(fā)展；在講授X射線的吸收和透射時(shí)，可以介紹在醫(yī)學(xué)診斷和治療中具有廣泛應(yīng)用的CT技術(shù)。增設(shè)這些前沿內(nèi)容，一方面是為了加強(qiáng)理論知識(shí)與實(shí)際的聯(lián)系，使內(nèi)容變得生動(dòng)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，另一方面可以讓學(xué)生體會(huì)到當(dāng)今科學(xué)與技術(shù)、生活的高度融合，開擴(kuò)他們的視野，激發(fā)他們的創(chuàng)新熱情。原子物理學(xué)的發(fā)展伴隨了20世紀(jì)物理學(xué)的發(fā)展，并且隨著新的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)、新模型新理論的建立而不斷深入[2]。從歷史上看，原子物理學(xué)的每次重大突破，都經(jīng)歷著非常復(fù)雜曲折的過(guò)程，同時(shí)閃耀著物理學(xué)家創(chuàng)新精神的光芒。在課堂教學(xué)中，教師可以結(jié)合現(xiàn)代化的教學(xué)內(nèi)容，抓住典型的歷史案例進(jìn)行教學(xué)，讓學(xué)生了解到科學(xué)探究過(guò)程的艱辛，體會(huì)創(chuàng)新精神的可貴性，并學(xué)習(xí)科學(xué)家們?yōu)榱颂角罂陀^世界真理不畏艱辛、執(zhí)著追求的科學(xué)品質(zhì)和創(chuàng)新精神。

二、實(shí)現(xiàn)教學(xué)方法的現(xiàn)代化，突出學(xué)生的主觀能動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力

教師教學(xué)的主要任務(wù)是傳授知識(shí)同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生入門，為了更好地突出學(xué)生的主觀能動(dòng)性和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，教師有必要改進(jìn)原有的教學(xué)方法。除了教師講授、學(xué)生聽講的傳統(tǒng)教學(xué)方式外，還必須引入更加現(xiàn)代化的教學(xué)方式進(jìn)行有益的補(bǔ)充[3，4]。在原子物理學(xué)課程的教學(xué)中，近代物理實(shí)驗(yàn)應(yīng)當(dāng)占有舉足輕重的地位，很多重要的理論和結(jié)論都是由實(shí)驗(yàn)直接引出的。因此要特別重視近代物理實(shí)驗(yàn)，課堂教學(xué)時(shí)可以結(jié)合近代物理實(shí)驗(yàn)，如夫蘭克—赫茲實(shí)驗(yàn)、塞曼效應(yīng)等。在實(shí)驗(yàn)演示中，可以增強(qiáng)學(xué)生對(duì)微觀世界的認(rèn)識(shí)，為他們提供更好的認(rèn)識(shí)微觀世界的途徑。同時(shí)，在現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)條件允許時(shí)，可以讓學(xué)生先動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)，然后針對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，總結(jié)規(guī)律，從理論上給予解釋，從而加深學(xué)生對(duì)書本知識(shí)的認(rèn)識(shí)和理解。在此過(guò)程中，可以給學(xué)生創(chuàng)造機(jī)會(huì)重現(xiàn)當(dāng)年物理學(xué)家們探究的過(guò)程，讓學(xué)生能夠親身參與科學(xué)實(shí)驗(yàn)與探究的過(guò)程，從而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。另外可以指導(dǎo)學(xué)生撰寫與課程相關(guān)的小論文，幫助培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。學(xué)生撰寫的小論文，作為平時(shí)成績(jī)的一部分，計(jì)入學(xué)生的總評(píng)成績(jī)。論文的題目可以圍繞原子物理學(xué)的基本規(guī)律和應(yīng)用，由學(xué)生自己選題、搜索資料并獨(dú)立撰寫。不僅可以激發(fā)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，拓寬他們的知識(shí)面，還可以培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、勇于創(chuàng)新的品質(zhì)。在這種教學(xué)過(guò)程中，可以充分體現(xiàn)教師引導(dǎo)、學(xué)生為主體的教學(xué)理念和方法，加強(qiáng)學(xué)生在專業(yè)課程學(xué)習(xí)中的主觀能動(dòng)性，同時(shí)有意識(shí)地培養(yǎng)他們的創(chuàng)新能力。

三、實(shí)現(xiàn)教學(xué)手段的現(xiàn)代化，為學(xué)生創(chuàng)新精神和能力的培養(yǎng)創(chuàng)造情境條件

第4篇：量子力學(xué)知識(shí)總結(jié)范文

【關(guān)鍵詞】思想實(shí)驗(yàn)科學(xué)素養(yǎng)

利用科學(xué)發(fā)展史知識(shí)對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)具有重要的意義，如何利用科學(xué)史中的有關(guān)思想實(shí)驗(yàn)史料來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)是個(gè)值得研究的問(wèn)題，對(duì)于思想實(shí)驗(yàn)，有些老師往往只重視了思想實(shí)驗(yàn)的知識(shí)功能，對(duì)于其豐富的思想內(nèi)涵則較少進(jìn)行挖掘，特別是它對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的意義。本文試圖對(duì)此進(jìn)行探討。

1什么是思想實(shí)驗(yàn)

根據(jù)中國(guó)大百科全書可知，思想實(shí)驗(yàn) （thought experiment）是一種按照實(shí)驗(yàn)程序設(shè)計(jì)的并在思維中進(jìn)行的特殊論證方法。它既不同于真實(shí)實(shí)驗(yàn)，也有別于形式邏輯的推理。是按照假想的實(shí)驗(yàn)手段和步驟，進(jìn)行思維推理，得出合乎邏輯的結(jié)果。在物理學(xué)發(fā)展的歷史過(guò)程中伽利略、愛(ài)因斯坦等許多科學(xué)大師都曾經(jīng)借助思想實(shí)驗(yàn)延伸其理論的觸角。

從科學(xué)思想實(shí)驗(yàn)發(fā)展的歷史，我們可以看到思想實(shí)驗(yàn)主要特點(diǎn)。

1.1 可操作性。思想實(shí)驗(yàn)不是實(shí)際進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)，但是它是按照實(shí)驗(yàn)的格式展開的，是可操作的。

1.2 嚴(yán)密的邏輯性。思想實(shí)驗(yàn)的操作過(guò)程，既是想象自由展開的過(guò)程，又是邏輯運(yùn)動(dòng)的過(guò)程。在這中間，邏輯起著主導(dǎo)作用，它引導(dǎo)、控制著想象，保證想象既是豐富的．又不是胡思亂想。

1.3 高度的創(chuàng)造性?？茖W(xué)家做思想實(shí)驗(yàn)的目的，是為了揭示事物內(nèi)部的規(guī)律性。因此其探索是前無(wú)先例的，帶有高度的創(chuàng)造性。

2什么是科學(xué)素養(yǎng)

科學(xué)素養(yǎng)（scientific literacy）概念的形成與發(fā)展經(jīng)歷了長(zhǎng)期的演進(jìn)過(guò)程，并且隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和變革，概念的含義也將不斷變化。本文采用以下觀點(diǎn)。科學(xué)素養(yǎng)的基本要素包括以下幾個(gè)方面。

一是科學(xué)知識(shí)與技能，是人們?cè)诳茖W(xué)實(shí)踐中獲得的關(guān)于客觀世界的各種事物的本質(zhì)及規(guī)律性的認(rèn)識(shí)程度和實(shí)際操作本領(lǐng)。

二是科學(xué)方法與能力，是人們?cè)谡J(rèn)識(shí)和改造客觀世界的實(shí)踐中總結(jié)出來(lái)的，并能在實(shí)踐中正確運(yùn)用的思維和行為方式，以及把握事物本質(zhì)的策略與熟練程度。

三是科學(xué)行為與習(xí)慣。科學(xué)習(xí)慣是長(zhǎng)期積累和科學(xué)行為的定型。

四是科學(xué)精神、態(tài)度與價(jià)值觀?？茖W(xué)精神是指人所具有的科學(xué)的意識(shí)、思維活動(dòng)和一般心理狀態(tài)，其中以推動(dòng)并指引一個(gè)人采取決定和行動(dòng)的科學(xué)的原則、信念和標(biāo)準(zhǔn)組成的科學(xué)價(jià)值觀為核心。科學(xué)態(tài)度則指?jìng)€(gè)體在科學(xué)價(jià)值觀的支配下，對(duì)某一對(duì)象所持的評(píng)論和行為傾向。

我國(guó)在制定中學(xué)"科學(xué)"標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，認(rèn)為科學(xué)素養(yǎng)還應(yīng)該涉及科學(xué)、技術(shù)與社會(huì)的關(guān)系方面。這些都是科學(xué)素養(yǎng)所包含的重要內(nèi)容。

3利用思想實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)的途徑

思想實(shí)驗(yàn)可以對(duì)所研究的過(guò)程設(shè)想出真實(shí)實(shí)驗(yàn)暫時(shí)不可能或原則上不可能達(dá)到的實(shí)驗(yàn)條件，進(jìn)行邏輯論證。在這個(gè)過(guò)程中，不僅包含有豐富的科學(xué)知識(shí)與技能，體現(xiàn)了物理學(xué)研究事物的方式與方法，而且也蘊(yùn)含著人類認(rèn)識(shí)事物，研究事物時(shí)所伴隨的豐富的科學(xué)精神和人文精神。這些對(duì)于提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)都是具有重要意義的，都是值得挖掘與充分利用的。

3.1 挖掘科學(xué)史中思想實(shí)驗(yàn)提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)

伽利略是第一位思想實(shí)驗(yàn)大師，他重視實(shí)驗(yàn)對(duì)理論的檢驗(yàn)作用，但由于外部環(huán)境的惡劣、實(shí)驗(yàn)條件的簡(jiǎn)陋以及哲學(xué)思想的影響，因此思想實(shí)驗(yàn)是一個(gè)常用的方法，并依此獲得許多重要的發(fā)現(xiàn)與結(jié)論。

重力作用下的落體運(yùn)動(dòng)在伽利略的力學(xué)中占據(jù)著中心位置，他在關(guān)于落體運(yùn)動(dòng)的討論中仍然運(yùn)用了他早先提出的"落體佯謬"，對(duì)亞里士多德的落體定律提出詰難，然后逐步顯示出他的研究的全部豐富內(nèi)容，在這個(gè)思想實(shí)驗(yàn)中，他已把早先所說(shuō)的密度相同而大小不同的物體改變成重量不同的物體。對(duì)話是這樣進(jìn)行的：

"如果讓兩塊石頭（其中之一的重量十倍于另一塊的重量）同時(shí)從比如說(shuō)100腕尺高處落下，那么這兩塊石頭下落的速率便會(huì)不同，那較重的石塊落到地面時(shí)，另一塊石頭只不過(guò)下落了10腕尺。"

"如果我們?nèi)√烊凰俾什煌膬蓚€(gè)物體，顯而易見(jiàn)，如果把那兩個(gè)物體連接在一起，速率較大的那個(gè)物體將會(huì)因受到速率較小物體的影響其速率要減慢一些，而速率較小的物體將因受到速率較大的物體的影響其速率要快一些。……但是，如果這是對(duì)的話，并假定一塊大石頭以8的速率運(yùn)動(dòng)，而一塊較小的石塊以4的速率運(yùn)動(dòng)，那么把二者連在一起，這兩塊石頭將以小于8的速率運(yùn)動(dòng)；但兩塊連在一起的石頭當(dāng)然比先前以8的速率運(yùn)動(dòng)的更重?？梢?jiàn)，較重的物體反而比較輕的物體運(yùn)動(dòng)的慢，而這個(gè)效應(yīng)同你的設(shè)想是相反的。"

這個(gè)佯謬不僅揭示了亞里士多德理論的破綻和邏輯混亂，同時(shí)也表明了，運(yùn)用這種思想實(shí)驗(yàn)的推理法，比起永遠(yuǎn)可能被人挑剔的真實(shí)實(shí)驗(yàn)，有時(shí)會(huì)更有說(shuō)服力的一個(gè)包含著錯(cuò)誤的理論。

在這個(gè)過(guò)程中，不僅說(shuō)明了重力作用下的落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律，而且體現(xiàn)了物理學(xué)研究問(wèn)題的方法，如認(rèn)真觀察現(xiàn)象，提出要研究的問(wèn)題，并對(duì)問(wèn)題提出猜想與假設(shè)，然后進(jìn)行論證。更蘊(yùn)含了豐富的科學(xué)精神與科學(xué)態(tài)度，對(duì)于前人的觀點(diǎn)不是盲目的接受，而是具有懷疑精神，敢于提出問(wèn)題，實(shí)事求是地面對(duì)科學(xué)并勇于堅(jiān)持。這些都是科學(xué)素養(yǎng)的范疇，因此，從物理學(xué)的重大發(fā)現(xiàn)中吸取營(yíng)養(yǎng)，對(duì)提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)是大有裨益的。

3.2利用物理學(xué)方法中的思想實(shí)驗(yàn)提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)

如果所設(shè)想的條件是完全理想化的，如絕對(duì)真空、絕對(duì)光滑等，在這種條件下所進(jìn)行的論證稱為理想實(shí)驗(yàn)法，它是思想實(shí)驗(yàn)的一種重要形式。

這一部分在中學(xué)的物理教學(xué)中涉及的知識(shí)很多。如牛頓運(yùn)動(dòng)定律等。真正代表近代科學(xué)方法論精神的伽利略與牛頓。伽利略最先倡導(dǎo)并實(shí)踐了實(shí)驗(yàn)加數(shù)學(xué)的方法，但是他所謂的實(shí)驗(yàn)并不是培根意義上的觀察實(shí)驗(yàn)，而是理想化實(shí)驗(yàn)。地球上的任何力學(xué)實(shí)驗(yàn)都不能避免摩擦力的影響，但是認(rèn)識(shí)基本的力學(xué)規(guī)律，又要從觀念上排除這種摩擦力，這就需要全新的概念體系來(lái)支撐將做得實(shí)驗(yàn)，包括設(shè)計(jì)、實(shí)施和解釋實(shí)驗(yàn)結(jié)果，只有這種理想化的實(shí)驗(yàn)才可能與數(shù)學(xué)處理相配套。伽利略的研究程序可以分為三個(gè)階段：直觀分解、數(shù)學(xué)演繹、實(shí)驗(yàn)證明。牛頓在吸收前人經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上做了進(jìn)一步完善，牛頓的方法可以稱之為"歸納-演繹"法，并且認(rèn)為演繹的結(jié)果必須重新訴諸實(shí)驗(yàn)確證。牛頓運(yùn)動(dòng)定律就是這些過(guò)程的直接結(jié)果。

牛頓運(yùn)動(dòng)定律不僅內(nèi)容上說(shuō)明了自然界的重要定律，他的研究方法、研究思想同樣也具有重要的價(jià)值。它是以觀察和實(shí)驗(yàn)中了解到的資料作為出發(fā)點(diǎn)，把自然現(xiàn)象合理簡(jiǎn)化并建立起恰當(dāng)?shù)奈锢砟Ｐ?；運(yùn)用思想實(shí)驗(yàn)，即在絕對(duì)簡(jiǎn)化理想條件下，運(yùn)用思維中的邏輯演繹推理導(dǎo)出某種科學(xué)結(jié)論，再去接受科學(xué)實(shí)踐的檢驗(yàn)的過(guò)程。

從這個(gè)研究的過(guò)程本身我們可以發(fā)現(xiàn)其中不僅包括科學(xué)知識(shí)，而且還涉及一種比較完善的物理學(xué)的研究方法，這對(duì)后人進(jìn)行進(jìn)一步的研究具有重要的借鑒意義。發(fā)現(xiàn)過(guò)程本身也暗含了牛頓對(duì)于科學(xué)的濃厚興趣和科學(xué)探究的整個(gè)過(guò)程。這些都是培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)的重要素材，應(yīng)該給予充分利用。

3.3利用現(xiàn)代物理學(xué)研究中的思想實(shí)驗(yàn)部分提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)

新課程強(qiáng)調(diào)科學(xué)與社會(huì)，技術(shù)的聯(lián)系，必須看到，現(xiàn)代科技已經(jīng)逐漸滲透到了我們生活的方方面面，因此需要學(xué)生對(duì)于現(xiàn)代物理學(xué)有些初步的認(rèn)識(shí)。如中學(xué)物理課本加入了關(guān)于愛(ài)因斯坦的相對(duì)論和一些量子力學(xué)的簡(jiǎn)單介紹。但是現(xiàn)代物理學(xué)的研究，無(wú)論在微觀還是宏觀上越來(lái)越多地進(jìn)入了不能完全直接靠實(shí)驗(yàn)證實(shí)或證偽的領(lǐng)域。相對(duì)論和量子力學(xué)是現(xiàn)代物理學(xué)的兩大支柱，其中都包含有豐富思想實(shí)驗(yàn)的部分。

1961年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者美國(guó)物理學(xué)家霍夫斯塔斯曾說(shuō)過(guò)："我相信任何一個(gè)喜歡自然的人都應(yīng)該學(xué)習(xí)量子力學(xué)，并不是他的數(shù)學(xué)而是他的思想"。進(jìn)入21世紀(jì)，無(wú)論是中學(xué)生或者是全體公民都應(yīng)該不同程度的知道一點(diǎn)什么是量子力學(xué)，量子力學(xué)的基本概念，基本思想，量子力學(xué)有什么作用，已經(jīng)起到了什么作用，這些都是很必要的。

使學(xué)生能了解科學(xué)與技術(shù)的區(qū)別與聯(lián)系，初步認(rèn)識(shí)科學(xué)推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步、技術(shù)又促進(jìn)科學(xué)發(fā)展的相互關(guān)系，初步認(rèn)識(shí)社會(huì)需求是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的強(qiáng)大動(dòng)力等科學(xué)、技術(shù)與社會(huì)的關(guān)系。同時(shí)能使學(xué)生增長(zhǎng)見(jiàn)識(shí)，激起學(xué)生的好奇心，培養(yǎng)科學(xué)精神。這也是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的一個(gè)重要方面。

4進(jìn)行思想實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)的注意事項(xiàng)

4．1 處理好思想實(shí)驗(yàn)與真實(shí)實(shí)驗(yàn)的關(guān)系

思想實(shí)驗(yàn)是一種理性的思維活動(dòng)。但不是脫離實(shí)際的主觀臆想，而是以實(shí)踐為基礎(chǔ)．按照實(shí)驗(yàn)的格式操作展開，對(duì)實(shí)際過(guò)程做出更深入一層的抽象分析，其推理過(guò)程是以一定的邏輯法則為根據(jù)的。而這些邏輯法則，都是從長(zhǎng)期的社會(huì)實(shí)踐中總結(jié)出來(lái)且為實(shí)踐所證實(shí)了的。

思想實(shí)驗(yàn)和真實(shí)實(shí)驗(yàn)又是緊密聯(lián)系和互補(bǔ)的。科學(xué)中的理論、規(guī)律是從大量實(shí)驗(yàn)事實(shí)中總結(jié)概括出來(lái)的，科學(xué)中的假設(shè)、爭(zhēng)論也有賴于真實(shí)實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證。

有時(shí)兩者往往密不可分地穿插在一起，真實(shí)實(shí)驗(yàn)為思想實(shí)驗(yàn)提供經(jīng)驗(yàn)材料，思想實(shí)驗(yàn)對(duì)經(jīng)驗(yàn)材料進(jìn)行理性加工，并為真實(shí)實(shí)驗(yàn)提供理論指導(dǎo)。從伽利略發(fā)現(xiàn)落體定律和慣性定律的活動(dòng)中，可以明顯地看到這一點(diǎn)。

4．2不能忽略物理學(xué)史中被證實(shí)為錯(cuò)誤的思想實(shí)驗(yàn)

在科學(xué)研究中，通過(guò)再多的科學(xué)實(shí)驗(yàn)都不能完全證實(shí)一個(gè)理論，這是歸納法的本質(zhì)所決定的，但是一個(gè)否定例證就足以證偽一個(gè)理論。在物理學(xué)的思想實(shí)驗(yàn)中，有的已被否定，但不能因此就貶低它的作用，那些被證偽的思想實(shí)驗(yàn)往往是一個(gè)新理論產(chǎn)生的重要基石，如伽利略在給出著名的"落體佯謬"的最初說(shuō)法時(shí)，他所說(shuō)的是同樣材料而不同大小的物體，并非指所有的物體，其前提是錯(cuò)誤的，結(jié)論也是有局限性的，但是他的過(guò)程本身是非常有意義的，為他后來(lái)得出普遍的結(jié)論提供了重要的基礎(chǔ)。這些過(guò)程都是需要進(jìn)一步挖掘的，這樣才能讓學(xué)生明白科學(xué)研究的真實(shí)過(guò)程，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)是具有豐富的教育意義的。

4．3 思想實(shí)驗(yàn)是一種相對(duì)獨(dú)立的科學(xué)方法

在科學(xué)研究中，思想實(shí)驗(yàn)?zāi)軌虺蔀橐环N不替代的科學(xué)方法，是由于思想實(shí)驗(yàn)以其科學(xué)思維的嚴(yán)密性、精確性補(bǔ)充了真實(shí)實(shí)驗(yàn)的不足。比如，驗(yàn)證廣義相對(duì)論的某些實(shí)驗(yàn)條件，或者某些條件在任何時(shí)代都不能被滿足，比如，驗(yàn)證牛頓第一定律所需要的無(wú)摩擦力的平面。但是，這些條件在邏輯上是可以實(shí)現(xiàn)的，這樣，人們可以避開實(shí)際的技術(shù)困難。在思維中把這些條件制作出來(lái)，或者對(duì)現(xiàn)在條件進(jìn)行理想化抽象，在想象中實(shí)現(xiàn)這些條件。進(jìn)而在頭腦中展開類似于真實(shí)實(shí)驗(yàn)的"仿真"過(guò)程，推斷被研究事物的內(nèi)部規(guī)律。

必須看到，思想實(shí)驗(yàn)中包含有豐富的思想內(nèi)涵，有利于進(jìn)行積極的科學(xué)文化教育，而且思想實(shí)驗(yàn)作為一種科學(xué)方法將在更廣闊的領(lǐng)域中應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

［1］ 顧志躍．科學(xué)教育概論［M］ 北京：科學(xué)出版社，1999．2．

［2］楊仲耆 申先甲．物理學(xué)思想史［M］長(zhǎng)沙：湖南教育出版社，1993

［3］潘傳增等．簡(jiǎn)明物理學(xué)史教程［M］濟(jì)南：山東科學(xué)技術(shù)出版杜,1999．

［4］李艷平、申先甲．物理學(xué)史教程［M］北京：科學(xué)出版社，2003

［5］查有梁等．物理教學(xué)論［M］廣西：廣西教育出版社，1997

第5篇：量子力學(xué)知識(shí)總結(jié)范文

關(guān)鍵詞：智能信息處理技術(shù)；量子計(jì)算智能導(dǎo)論；教學(xué)實(shí)踐

人類正被數(shù)據(jù)淹沒(méi)，卻饑渴于知識(shí)。面臨浩瀚無(wú)際而被污染的數(shù)據(jù)，人們呼喚從數(shù)據(jù)中來(lái)一個(gè)去粗取精、去偽存真的技術(shù)。而數(shù)據(jù)挖掘就是從大量數(shù)據(jù)中識(shí)別出有效的、新穎的、潛在有用的，以及最終可理解的知識(shí)和模式的高級(jí)操作過(guò)程，所以數(shù)據(jù)挖掘也可以說(shuō)是一個(gè)模式識(shí)別的過(guò)程，因此模式識(shí)別領(lǐng)域的許多技術(shù)經(jīng)過(guò)一定的改進(jìn)便可以在數(shù)據(jù)挖掘中起重要的作用。計(jì)算智能(Computational Intelligence-CI)方法是傳統(tǒng)人工智能(Artificial Intelligence，AI)的擴(kuò)展，它是模式識(shí)別技術(shù)發(fā)展的新階段[1]。

科學(xué)家預(yù)言：“21世紀(jì)，人類將從經(jīng)典信息時(shí)代跨越到量子信息時(shí)代”。創(chuàng)立了一個(gè)世紀(jì)的量子力學(xué)隨著20世紀(jì)90年代與信息科學(xué)交叉融合誕生的量子信息學(xué)，已成為量子信息時(shí)代來(lái)臨的重要標(biāo)志[2]。量子計(jì)算智能導(dǎo)論作為信息科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、智能信息處理、人工智能等相關(guān)專業(yè)的研究生專業(yè)課程，已經(jīng)在越來(lái)越多的高等學(xué)校開設(shè)。

由于量子計(jì)算智能是一門跨越包括物理學(xué)、數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、電子機(jī)械、通訊、生理學(xué)、進(jìn)化理論和心理學(xué)等學(xué)科在內(nèi)的深?yuàn)W科學(xué)，因此量子計(jì)算智能導(dǎo)論的教學(xué)內(nèi)容和側(cè)重點(diǎn)的安排目前仍處在探索階段，尤其作為研究生課程如何使得學(xué)生在掌握深?yuàn)W理論的基礎(chǔ)上結(jié)合實(shí)際應(yīng)用，將理論轉(zhuǎn)化為技術(shù)與工具，從而提高動(dòng)手能力，這是每個(gè)研究生專業(yè)課任課老師的核心探索所在，因此就要求老師在授業(yè)解惑的同時(shí)關(guān)注前沿，以該學(xué)科的前沿領(lǐng)域?yàn)榻虒W(xué)指引，進(jìn)而更好的培養(yǎng)研究生主動(dòng)探索知識(shí)的能力。

1教材選擇

一本好的教材為教學(xué)起到了畫龍點(diǎn)睛的作用，因此教材的選擇即是老師對(duì)教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)方法的選擇。我們選擇教材，期望該教材由淺入深、深入淺出、可讀性好，具有系統(tǒng)性、交叉性、前沿性等特點(diǎn)。由于量子計(jì)算智能導(dǎo)論為全校研究生的專業(yè)課程，而量子計(jì)算智能是一門多學(xué)科交叉的綜合型學(xué)科，因此我們要考慮到來(lái)自學(xué)校不同專業(yè)背景，以及在物理，數(shù)學(xué)，工程優(yōu)化和進(jìn)化理論基礎(chǔ)有限的兩難困境，所以首先選擇了一本關(guān)于量子計(jì)算的英文原版書作為教材之一，Michael Nielsen等人所著的《Quantum Computation and Quantum Information》[3]，2003年高等教育出版社出版，該書全面介紹了量子計(jì)算與量子信息學(xué)領(lǐng)域的主要思想與技術(shù)。到目前為止，該領(lǐng)域的高速進(jìn)展與學(xué)科交叉的特性使得初學(xué)者感到困惑而不易對(duì)其主要技術(shù)與結(jié)論有綜合性的認(rèn)識(shí)，而該書特色在于對(duì)量子機(jī)制和計(jì)算機(jī)科學(xué)給予了指導(dǎo)性介紹，使得那些沒(méi)有物理學(xué)或計(jì)算機(jī)科學(xué)背景的學(xué)生對(duì)此也易于接受，為學(xué)生提供了詳實(shí)的關(guān)于量子計(jì)算的物理原理和基本概念；另外考慮到這門課程面向研究生，無(wú)論將來(lái)他們是直接就業(yè)還是繼續(xù)深造，都要注重實(shí)踐動(dòng)手能力的培養(yǎng)，要能夠?qū)⒆约核鶎W(xué)的書本知識(shí)轉(zhuǎn)化為技術(shù)和工具，去解決實(shí)際的工程和科研問(wèn)題，因此我們還選擇了另外一門書，由李士勇教授所著的《量子計(jì)算與量子優(yōu)化算法》[4]，哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社于2009年出版，該書著重講解了量子優(yōu)化算法，為實(shí)際工程應(yīng)用提供了新的思路，并啟發(fā)大家在量子計(jì)算機(jī)沒(méi)有走出實(shí)驗(yàn)室的今天，如何利用現(xiàn)有的數(shù)字式計(jì)算機(jī)構(gòu)造具有量子特性的快速算法。當(dāng)然考慮到全校研究生的專業(yè)知識(shí)背景不同，我們也推薦了中南大學(xué)蔡自興教授等編著，2004年由清華大學(xué)出版社出版的《人工智能及其應(yīng)用：研究生用書(第三版)》[5]，該書是蔡自興為主講教授的國(guó)家精品課程人工智能的配套教材，該本書中系統(tǒng)全面的講解了高級(jí)知識(shí)推理、分布式人工智能與艾真體、計(jì)算智能、進(jìn)化計(jì)算、群智能優(yōu)化、自然計(jì)算、免疫計(jì)算以及知識(shí)發(fā)現(xiàn)和數(shù)據(jù)挖掘等近年的熱點(diǎn)智能方法，從而輔助學(xué)生了解人工智能，以及人工智能如何發(fā)展到計(jì)算智能，使得學(xué)生全面認(rèn)識(shí)學(xué)科的發(fā)展和傳承性，為今后學(xué)習(xí)量子計(jì)算智能打下堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。

2教學(xué)內(nèi)容

本課程從量子計(jì)算的基本概念和原理出發(fā)，重點(diǎn)講解量子計(jì)算基礎(chǔ)和基本的量子算法；并從量子優(yōu)化算法拓展開來(lái)。該門課程我們安排了46學(xué)時(shí)，具體安排如下：第1章，量子力學(xué)基礎(chǔ)(2學(xué)時(shí))；第2章，量子計(jì)算基礎(chǔ)(4學(xué)時(shí))；第3章，基本量子算法(4學(xué)時(shí))；第4章，Grover量子搜索算法的改進(jìn)(4學(xué)時(shí))；第5章，量子遺傳算法(8學(xué)時(shí))；第6章，量子群智能優(yōu)化算法(8學(xué)時(shí))；第7章，量子神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型與算法(8學(xué)時(shí))；第8章，量子遺傳算法在模糊神經(jīng)控制中的應(yīng)用(8學(xué)時(shí))。

3教學(xué)方法

3.1理論與實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)方法

量子計(jì)算智能導(dǎo)論是一門多學(xué)科交叉的綜合型學(xué)科。選課的同學(xué)來(lái)自全校，各個(gè)的專業(yè)背景不同，但是大家的共同需求是一樣的，就是從課程中掌握一種用于解決實(shí)際問(wèn)題的工程技術(shù)，但是工程技術(shù)的掌握也需要理論的支撐，因此我們?cè)诮虒W(xué)實(shí)踐中總結(jié)出了一套方法，具體做法是將教學(xué)內(nèi)容劃分為：理論型和實(shí)踐型。

理論型教學(xué)指的是發(fā)展完善的量子計(jì)算基本原理和方法。其內(nèi)容包括：量子位、量子線路、量子Fourier 變換、量子搜索算法和量子計(jì)算機(jī)的物理實(shí)現(xiàn)等。而其中量子位、量子線路以及量子算法都是以量子相對(duì)論為基礎(chǔ)的，這也是量子計(jì)算的本質(zhì)原理，而較之我們熟悉的數(shù)字式計(jì)算機(jī)和計(jì)算方式有著本質(zhì)的區(qū)別。我們?cè)诮虒W(xué)中由淺入深，通過(guò)PPT授課，采取理論與實(shí)例相結(jié)合的講授方式。下面給出了一個(gè)我們?cè)诮虒W(xué)中的實(shí)例：將量子計(jì)算問(wèn)題形象化。具體內(nèi)容如下。

讓我們想象一下下面這個(gè)問(wèn)題。我們要找一條穿過(guò)復(fù)雜迷宮的路。每次我們沿著一條路走，很快就會(huì)碰到新的岔路。即使知道出去的路，還是容易迷路。換句話說(shuō)，有一個(gè)著名的走迷宮算法就是右手法則――順著右手邊的墻走，直到出去(包括繞過(guò)絕路)。這條路也許并不很短，但是至少您不會(huì)反復(fù)走相同的過(guò)道。以計(jì)算機(jī)術(shù)語(yǔ)表述，這條規(guī)則也可以稱作遞歸樹下行?，F(xiàn)在讓我們想象另外一種解決方案。站在迷宮入口，釋放足夠數(shù)量的著色氣體，以同時(shí)充滿迷宮的每條過(guò)道。讓一位合作者站在出口處。當(dāng)她看到一縷著色氣體出來(lái)時(shí)，就向那些氣體粒子詢問(wèn)它們走過(guò)的路徑。她詢問(wèn)的第一個(gè)粒子走過(guò)的路徑最有可能是穿過(guò)迷宮的所有可能路徑中最短的一條。當(dāng)然，氣體顆粒絕不會(huì)給我們講述它們的旅行。但是 量子算法以一種同我們的方案非常類似的方式運(yùn)作。即，量子算法先把整個(gè)問(wèn)題空間填滿，然后只需費(fèi)心去問(wèn)問(wèn)正確的解決方案(把所有的絕路排除在答案空間以外)。這樣以來(lái)，一個(gè)枯燥晦澀的量子算法就被很形象的解釋，因此增強(qiáng)了學(xué)生的記憶也加深了理解，從而提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

實(shí)踐型教學(xué)指的是正在發(fā)展中的量子計(jì)算智能方法的熱點(diǎn)問(wèn)題。其內(nèi)容包括：量子遺傳算法，混沌量子免疫算法，量子蟻群算法，量子粒子群算法，量子神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型與算法，和這些算法在實(shí)際工程優(yōu)化中的應(yīng)用。這部分內(nèi)容屬于本學(xué)科的前沿，但也是熱點(diǎn)問(wèn)題，因此這部分我們?cè)诮虒W(xué)中忽略理論推導(dǎo)，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)實(shí)際操作，在PPT課件中增加仿真實(shí)例的講解；并在課下布置相應(yīng)的上機(jī)操作習(xí)題，配合上機(jī)實(shí)踐課程，鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力，同時(shí)也引導(dǎo)學(xué)生去關(guān)注這些前沿，從而培養(yǎng)他們的科研素養(yǎng)。

為了體現(xiàn)該門課的教學(xué)特點(diǎn)，我們?cè)诳己朔绞缴?，采取考試與報(bào)告相結(jié)合的方式，其中理論部分我們采取閉卷考試，占總考評(píng)分?jǐn)?shù)的40%；實(shí)踐部分采取上機(jī)技術(shù)報(bào)告考核，內(nèi)容為上機(jī)實(shí)踐課程布置的大作業(yè)，給出詳實(shí)的算法流程圖和仿真結(jié)果與分析，占總考評(píng)分?jǐn)?shù)的40%；出勤率占總考評(píng)分?jǐn)?shù)的20%。

3.2科研素養(yǎng)的培養(yǎng)與實(shí)踐能力的提高

科研素養(yǎng)的最核心部分，就是一個(gè)人對(duì)待科研情感態(tài)度和價(jià)值觀，科研素養(yǎng)的培養(yǎng)不僅使學(xué)生獲得知識(shí)和技能，更重要的是使其獲得科學(xué)思想、科學(xué)精神和科學(xué)方法的熏陶和培養(yǎng)。正如溫總理說(shuō)的那樣：“教是為了不教，學(xué)是為了會(huì)學(xué)”，當(dāng)學(xué)生將課本內(nèi)容遺忘后，遺留下來(lái)的東西即是他們所具備的科研素養(yǎng)。因此，在教學(xué)中，我們的宗旨也是提高學(xué)生的科研素養(yǎng)，量子計(jì)算智能導(dǎo)論是一門理論和實(shí)踐緊密結(jié)合的學(xué)科，該學(xué)科的發(fā)展日新月異，在信息處理領(lǐng)域的關(guān)注度也越來(lái)越高。在教學(xué)實(shí)踐中，我們采用了上機(jī)實(shí)踐和技術(shù)報(bào)告相結(jié)合的教學(xué)方式。掌握各種量子計(jì)算智能方法的原理和流程是這門課程教學(xué)的首要任務(wù)，因此學(xué)生結(jié)合各自研究方向?qū)崿F(xiàn)量子智能算法在實(shí)際科研任務(wù)中的優(yōu)化問(wèn)題求解。在上機(jī)實(shí)踐中，學(xué)生不僅要掌握該智能算法的流程而且重點(diǎn)關(guān)注學(xué)生對(duì)

自己科研任務(wù)的建模，學(xué)會(huì)系統(tǒng)分析問(wèn)題，建立合理的數(shù)學(xué)模型，并給出理論分析。上機(jī)實(shí)踐驗(yàn)收中，我們不但考察其結(jié)果展示，更增加了上機(jī)實(shí)踐的技術(shù)報(bào)告，用來(lái)分析模型建立的合理性，從而培養(yǎng)學(xué)生對(duì)待科研問(wèn)題的分析素養(yǎng)和建模素養(yǎng)。在技術(shù)報(bào)告中，我們要求學(xué)生給出幾種可供參考的建模模型，并分析各自的優(yōu)勢(shì)，和選擇這一解決方案的依據(jù)。由于量子計(jì)算智能導(dǎo)論是面向研究生開設(shè)的課程，在教學(xué)中，我們更佳關(guān)注其分析問(wèn)題的能力，和解決問(wèn)題的合理性的思考能力，從而培養(yǎng)學(xué)生的科研素養(yǎng)。

4結(jié)語(yǔ)

把教學(xué)當(dāng)做一門藝術(shù)，是我們作為高校老師畢生追求的目標(biāo)，如何做到重點(diǎn)講透，難點(diǎn)講通，要點(diǎn)講清，這也是我們多年教學(xué)中一直關(guān)注的關(guān)鍵點(diǎn)。我們?cè)诮虒W(xué)中反對(duì)“灌輸式”，強(qiáng)調(diào)“啟發(fā)式”，以實(shí)際應(yīng)用先導(dǎo)教學(xué)是非?？扇〉?，也收到了良好的效果。量子計(jì)算智能導(dǎo)論是一門綜合型交叉學(xué)科，且面向研究生開設(shè)，因此在教學(xué)實(shí)踐中，我們十分重視學(xué)生科研素養(yǎng)的培養(yǎng)。通過(guò)上機(jī)實(shí)踐和技術(shù)報(bào)告的形式引導(dǎo)學(xué)生積極動(dòng)手，積極思考。希望這些教學(xué)中的點(diǎn)滴供同行們交流探討。

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Exploration on Introduction to Quantum Computational Intelligence

LI Yangyang, SHANG Ronghua, JIAO Licheng

(School of Electronic Engineering, Xidian University, Xi’an 710071, China)

第6篇：量子力學(xué)知識(shí)總結(jié)范文

關(guān)鍵詞：科學(xué)活動(dòng)觀；結(jié)構(gòu)化學(xué)；課程教學(xué)

一、問(wèn)題的提出

“結(jié)構(gòu)化學(xué)”是高等院校化學(xué)專業(yè)的主干基礎(chǔ)課程。它從微觀視角闡明原子、分子和晶體的結(jié)構(gòu)、性能和應(yīng)用，主要包括量子力學(xué)基本原理及其在原子與分子體系中的應(yīng)用和原子、分子與晶體結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)表征兩大部分。后者又可根據(jù)被表征物質(zhì)的形態(tài)及理論基礎(chǔ)的不同，劃分為譜學(xué)和晶體學(xué)兩個(gè)不同體系[1]。

由于“結(jié)構(gòu)化學(xué)”課程涉及面廣、內(nèi)容抽象、理論性強(qiáng)，要求學(xué)生具備較強(qiáng)的空間思維能力，嚴(yán)密的邏輯推理能力和扎實(shí)的數(shù)理功底；同時(shí)由于“結(jié)構(gòu)化學(xué)”通常不作為考研基礎(chǔ)科目，因此許多教師對(duì)教學(xué)有效性缺乏足夠重視，大量采用灌輸式教學(xué)或簡(jiǎn)化教學(xué)內(nèi)容。這樣看似在短時(shí)間內(nèi)完成了課程內(nèi)容的教學(xué)，但實(shí)際上產(chǎn)生了諸多問(wèn)題，這些問(wèn)題恰恰制約著課程目標(biāo)的達(dá)成。

（1）學(xué)生難以形成對(duì)知識(shí)的整體性認(rèn)識(shí)。教師將結(jié)構(gòu)化學(xué)知識(shí)作為一種結(jié)果和定論傳授給學(xué)生，從表面上看，學(xué)生能夠機(jī)械記憶基本知識(shí)，能進(jìn)行簡(jiǎn)單的運(yùn)用和拓展。但由于沒(méi)有經(jīng)歷和體驗(yàn)知識(shí)獲得的過(guò)程，無(wú)法從本質(zhì)上、整體上理解結(jié)構(gòu)化學(xué)的知識(shí)體系的來(lái)龍去脈、因果關(guān)系。

（2）學(xué)生關(guān)于理論與計(jì)算化學(xué)的學(xué)習(xí)和研究能力非常欠缺。由于結(jié)構(gòu)化學(xué)涉及許多微觀物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和抽象的概念，如果沒(méi)有科學(xué)的方法支撐去解決問(wèn)題、發(fā)現(xiàn)規(guī)律，學(xué)生難以理解理論與計(jì)算化學(xué)的核心觀念并運(yùn)用理論與計(jì)算化學(xué)的核心方法。

（3）學(xué)生的情感體驗(yàn)不足。由于結(jié)構(gòu)化學(xué)本身具備較高的難度，學(xué)生容易產(chǎn)生抵觸、焦慮等一系列不良情緒。僅僅將知識(shí)作為一種工具和經(jīng)驗(yàn)傳授給學(xué)生，他們將無(wú)法體驗(yàn)和感受在知識(shí)形成中的愉悅感和合作、會(huì)話、交流的過(guò)程，進(jìn)而難以得到需要的滿足和被尊重、被接納的情感體驗(yàn)。

基于以上“結(jié)構(gòu)化學(xué)”教學(xué)的問(wèn)題，有必要探索、建立新的教學(xué)觀念以改革“結(jié)構(gòu)化學(xué)”課程教學(xué)。由于科學(xué)知識(shí)從本源來(lái)講恰恰是在科學(xué)活動(dòng)中產(chǎn)生的，因此將“結(jié)構(gòu)化學(xué)”的教學(xué)活動(dòng)和科學(xué)活動(dòng)做適當(dāng)?shù)娜诤?，通過(guò)深入探索化學(xué)科學(xué)活動(dòng)的基本特點(diǎn)和形式，研究科學(xué)活動(dòng)與“結(jié)構(gòu)化學(xué)”教學(xué)的相互關(guān)系，進(jìn)而探索以科學(xué)活動(dòng)為中心的“結(jié)構(gòu)化學(xué)”課程教學(xué)途徑，不失為一種恰如其分的改革視角。

二、科學(xué)活動(dòng)觀——“結(jié)構(gòu)化學(xué)”課程教學(xué)的新理念

人們對(duì)科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識(shí)是一個(gè)不斷深化的過(guò)程。從動(dòng)態(tài)的和生成性的觀點(diǎn)看，科學(xué)作為“系統(tǒng)化的實(shí)證知識(shí)”的觀點(diǎn)引起了人們高度反思。有人認(rèn)為科學(xué)的本質(zhì)是獲得知識(shí)的活動(dòng)，例如，保加利亞學(xué)者T. H. 伏爾科夫曾提到，科學(xué)的本質(zhì)，不在于已經(jīng)認(rèn)識(shí)的真理，而在于探索真理；科學(xué)本身不是知識(shí)，而是產(chǎn)生知識(shí)的社會(huì)活動(dòng)，是一種科學(xué)生產(chǎn)[2]。我國(guó)學(xué)者劉大椿曾將科學(xué)更多地看成是活動(dòng)的過(guò)程，指出科學(xué)是人類特有的活動(dòng)形式，是人類特定的社會(huì)活動(dòng)成果；雖離不開獨(dú)特的物質(zhì)手段，但本質(zhì)上是精神的、智力的活動(dòng)[3]。這種以動(dòng)態(tài)的角度認(rèn)識(shí)科學(xué)本質(zhì)的思想，能夠使人們對(duì)科學(xué)的理解更加豐富、深刻和全面。

對(duì)科學(xué)本質(zhì)的理解，決定著科學(xué)教育實(shí)踐價(jià)值取向。以科學(xué)活動(dòng)觀指導(dǎo)“結(jié)構(gòu)化學(xué)”課程改革，對(duì)于提高教學(xué)質(zhì)量，讓學(xué)生建立自己的“結(jié)構(gòu)化學(xué)”乃至整個(gè)化學(xué)一級(jí)學(xué)科的知識(shí)框架體系，培養(yǎng)學(xué)生終身學(xué)習(xí)、自主學(xué)習(xí)的能力，引導(dǎo)學(xué)生掌握分子模擬研究的初步技能，有著顯著的優(yōu)勢(shì)。

（1）科學(xué)活動(dòng)觀視角下的“結(jié)構(gòu)化學(xué)”教學(xué)是為科學(xué)知識(shí)的獲得服務(wù)的。學(xué)生獲得的系統(tǒng)性的、基礎(chǔ)性的結(jié)構(gòu)化學(xué)知識(shí)大多是結(jié)構(gòu)化學(xué)已有的成果，是科學(xué)家多年來(lái)積累的理論與計(jì)算化學(xué)的經(jīng)驗(yàn)、概念、理論、技能和方法。將知識(shí)的獲得過(guò)程還原于科學(xué)活動(dòng)，符合結(jié)構(gòu)化學(xué)教學(xué)活動(dòng)和科學(xué)活動(dòng)在知識(shí)形成過(guò)程中的本質(zhì)共同性，有利于學(xué)生建立并鞏固系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化學(xué)知識(shí)體系。

（2）科學(xué)活動(dòng)觀視角下的“結(jié)構(gòu)化學(xué)”教學(xué)為學(xué)生能力的培養(yǎng)帶來(lái)了良機(jī)。體驗(yàn)結(jié)構(gòu)化學(xué)研究過(guò)程、掌握結(jié)構(gòu)化學(xué)研究方法，對(duì)學(xué)生走入結(jié)構(gòu)化學(xué)研究、形成理論與計(jì)算化學(xué)的研究能力并進(jìn)而發(fā)展對(duì)整個(gè)化學(xué)一級(jí)學(xué)科的研究能力都有著重要的意義。學(xué)生在以科學(xué)活動(dòng)為背景的學(xué)習(xí)中感受科學(xué)研究的全過(guò)程，習(xí)得科學(xué)研究方法，感受科研的意義和價(jià)值，在獲得結(jié)構(gòu)化學(xué)知識(shí)的同時(shí)形成與提高科研能力。

（3）科學(xué)活動(dòng)觀視角下的“結(jié)構(gòu)化學(xué)”教學(xué)給予學(xué)生體驗(yàn)科研情感的平臺(tái)?？茖W(xué)活動(dòng)創(chuàng)造了真實(shí)的結(jié)構(gòu)化學(xué)科研情境，而科學(xué)情感等隱性目標(biāo)都是在情境中通過(guò)感悟獲得的。學(xué)生在對(duì)結(jié)構(gòu)化學(xué)問(wèn)題的研究過(guò)程中提高學(xué)習(xí)興趣、產(chǎn)生學(xué)習(xí)熱情、發(fā)揚(yáng)團(tuán)隊(duì)精神，這就有效解決了因知識(shí)灌輸式教學(xué)而帶來(lái)的學(xué)生情感體驗(yàn)不足的問(wèn)題。

三、“結(jié)構(gòu)化學(xué)”課程教學(xué)——“知識(shí)學(xué)習(xí)與能力培養(yǎng)”并重

1.以挑戰(zhàn)性問(wèn)題為學(xué)習(xí)驅(qū)動(dòng)，構(gòu)建“結(jié)構(gòu)化學(xué)”學(xué)習(xí)活動(dòng)

基于挑戰(zhàn)性問(wèn)題的探究式教學(xué)方法是為了設(shè)計(jì)合理的科學(xué)活動(dòng)、有效實(shí)施“結(jié)構(gòu)化學(xué)”教學(xué)而設(shè)計(jì)的。所謂的挑戰(zhàn)性問(wèn)題是指教師提出的一些與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的、具有探索意義和探究?jī)r(jià)值的問(wèn)題，供學(xué)生小組根據(jù)自己的興趣和思維特點(diǎn)進(jìn)行選擇，以此作為科學(xué)活動(dòng)的一個(gè)驅(qū)動(dòng)性引導(dǎo)。在學(xué)習(xí)過(guò)程中，學(xué)生通過(guò)查找資料、相互討論、動(dòng)手實(shí)踐等多種形式，采用合理的結(jié)構(gòu)化學(xué)研究方法對(duì)這個(gè)問(wèn)題進(jìn)行深入研究，完成研究報(bào)告。

在“量子力學(xué)基本原理及其在平動(dòng)、振動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)、原子與分子軌道理論中的應(yīng)用”模塊的教學(xué)過(guò)程中，教師選擇了從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的系列自主學(xué)習(xí)內(nèi)容，組織學(xué)生開展了以挑戰(zhàn)性問(wèn)題為驅(qū)動(dòng)的自主研究性學(xué)習(xí)。

例如，教師在過(guò)去的教學(xué)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對(duì)類氫原子結(jié)構(gòu)的球諧波函數(shù)和徑向波函數(shù)的圖像理解有難度，不清楚圖像的來(lái)源和圖像節(jié)點(diǎn)的性質(zhì)。為此，教師向?qū)W生介紹matlab軟件，并提出挑戰(zhàn)性問(wèn)題：如何利用matlab軟件編寫程序語(yǔ)言作圖，幫助理解原子與分子軌道圖像。并根據(jù)這個(gè)問(wèn)題，分別提出了一套由簡(jiǎn)入深的系列問(wèn)題：（1）利用matlab 軟件將諧振子振動(dòng)波函數(shù)數(shù)字圖形化，并與教材上的圖形進(jìn)行對(duì)比分析，以此為例說(shuō)明表層理解信息（naming something）和深層理解信息（knowing something）的區(qū)別。（2）利用matlab軟件將粒子圍繞球面轉(zhuǎn)動(dòng)的球諧波函數(shù)Y及其|Y|2數(shù)字圖形化。（3）利用matlab軟件將類氫原子的徑向函數(shù)、徑向分布函數(shù)、原子軌道（徑向函數(shù)R與球諧函數(shù)Y之積）數(shù)字圖形化并討論其節(jié)點(diǎn)問(wèn)題。（4）利用matlab軟件將氫分子離子的分子軌道（分子軌道理論框架下的單電子波函數(shù)近似解）數(shù)字圖形化并討論其節(jié)點(diǎn)與成鍵與反鍵性質(zhì)。（5）設(shè)計(jì)一個(gè)程序?qū)⒕仃噷?duì)角化，為共軛體系的休克爾經(jīng)驗(yàn)分子軌道理論的近似解提供一套矩陣算法（HC=SCE在休克爾近似下變?yōu)镠C=CE），并重點(diǎn)理解分子軌道理論的核心在于變分原理——將不可能完成的精確求解多體薛定諤方程的任務(wù)轉(zhuǎn)化為近似求解體系能量函數(shù)（嘗試波函數(shù)的線性組合系數(shù)為變量）的條件極值問(wèn)題。

該系列挑戰(zhàn)性問(wèn)題由若干不同難度的小問(wèn)題組成，根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)和水平逐漸提高，既防止問(wèn)題太寬泛而無(wú)從下手，又逐漸向?qū)W生發(fā)出挑戰(zhàn)以激發(fā)學(xué)生求知欲。另外，該問(wèn)題的解決方法不固定，解答結(jié)果也不唯一。它允許學(xué)生運(yùn)用不同的方法來(lái)解決問(wèn)題，并且將分子模擬技術(shù)融入理論課程之中，通過(guò)體驗(yàn)編寫程序的過(guò)程，獲得結(jié)構(gòu)化學(xué)研究的思路，深化對(duì)理論知識(shí)的理解和掌握。在學(xué)習(xí)過(guò)程中，教師作為學(xué)生學(xué)習(xí)的主導(dǎo)者，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程進(jìn)行觀察、把握和調(diào)配，當(dāng)學(xué)生學(xué)習(xí)出現(xiàn)困難時(shí)，提供必要的指導(dǎo)和點(diǎn)撥。

學(xué)生通過(guò)分工合作、查找資料、熟悉軟件、編寫程序、運(yùn)行程序、優(yōu)化程序，逐漸解決了每一個(gè)子問(wèn)題。在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生在原有知識(shí)經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上主動(dòng)構(gòu)建對(duì)知識(shí)的理解，充分將知識(shí)內(nèi)化為自己的認(rèn)知。比如對(duì)球諧函數(shù)圖像的認(rèn)識(shí)，不再是機(jī)械地“記憶”每一個(gè)函數(shù)對(duì)應(yīng)的圖像，而是充分理解其本質(zhì)，將原理融入圖像的繪制過(guò)程，整體把握“數(shù)-形”關(guān)系，在理解的層面上深刻記憶圖像的性質(zhì)和形狀。不僅如此，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中熟悉了結(jié)構(gòu)化學(xué)學(xué)習(xí)與研究的基本方法，充分將結(jié)構(gòu)化學(xué)的理論知識(shí)與分子模擬實(shí)踐相結(jié)合，體驗(yàn)了以科研的視角去分析問(wèn)題、解決問(wèn)題、獲得新知的過(guò)程。更加難能可貴的是，有學(xué)生通過(guò)自己繪制一維諧振子振動(dòng)波函數(shù)示意圖，發(fā)現(xiàn)了教材附圖中的一處印刷錯(cuò)誤[4]。

科學(xué)的發(fā)展是建立在繼承前人的研究結(jié)果，并在科學(xué)實(shí)踐過(guò)程中不斷地對(duì)已有認(rèn)識(shí)形成批判而發(fā)展的。例如，原子結(jié)構(gòu)理論模型正是一代又一代科學(xué)家在繼承、借鑒、批判前人研究成果，并在孜孜不倦地分析與探索過(guò)程中逐步建立的。這種科學(xué)精神和科學(xué)意識(shí)的形成必須依賴于科學(xué)活動(dòng)。如果僅僅是讀書、聆聽教師的講授，思維往往會(huì)被局限，實(shí)證意識(shí)往往會(huì)變得淡漠；相反，學(xué)生通過(guò)審慎地思考、縝密地分析、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)嫩`行，不僅能夠讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到科學(xué)的學(xué)習(xí)不能唯書唯上，還需自己親歷躬行。

2.以知識(shí)框架圖為學(xué)習(xí)工具，建立“結(jié)構(gòu)化學(xué)”學(xué)科網(wǎng)絡(luò)

要具備良好的理論與計(jì)算化學(xué)的學(xué)習(xí)與研究能力，必須具備系統(tǒng)化的結(jié)構(gòu)化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能，從整體上、宏觀上駕馭整個(gè)學(xué)科體系。學(xué)生需要將自己在科學(xué)活動(dòng)中所獲得的知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)加以總結(jié)、提煉與提升，構(gòu)建自己的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。在以教師講授為主的“結(jié)構(gòu)化學(xué)”教學(xué)過(guò)程中，這一點(diǎn)做得很不夠，不是忽視知識(shí)的系統(tǒng)化處理過(guò)程，就是將教師自我頭腦中已經(jīng)構(gòu)建好的體系直接傳遞給學(xué)生，供學(xué)生直接借鑒、吸取，而缺乏探索和整理的過(guò)程，缺失個(gè)性。

在“結(jié)構(gòu)化學(xué)”的課程教學(xué)過(guò)程中，通過(guò)學(xué)生自主根據(jù)自己的知識(shí)理解狀況繪制知識(shí)框架圖（Schema），以圖形而非文字的形式將結(jié)構(gòu)化學(xué)知識(shí)加以梳理。在具體的實(shí)施過(guò)程中，教師要求學(xué)生將結(jié)構(gòu)化學(xué)知識(shí)進(jìn)行梳理、歸類，根據(jù)具體的內(nèi)容繪制相應(yīng)的知識(shí)框架圖，不僅僅要全面涵蓋該內(nèi)容內(nèi)所有的知識(shí)點(diǎn)，同時(shí)要呈現(xiàn)出各知識(shí)點(diǎn)之間的邏輯關(guān)系，清晰地表明知識(shí)的結(jié)構(gòu)屬性和形成方式，使知識(shí)逐漸從“點(diǎn)”向“線、面”過(guò)渡。學(xué)生在繪制知識(shí)框架圖的時(shí)候，不需要根據(jù)課本上的章節(jié)順序來(lái)設(shè)計(jì)，也沒(méi)有固定的思路，更希望學(xué)生能夠呈現(xiàn)出自己對(duì)知識(shí)結(jié)構(gòu)的理解。

以量子力學(xué)基本原理一章為例，學(xué)生繪制了該章的知識(shí)框架圖，展現(xiàn)出了量子力學(xué)基本原理所包括五方面內(nèi)容。這種教學(xué)方式不僅有助于幫助學(xué)生梳理結(jié)構(gòu)化學(xué)知識(shí)的來(lái)龍去脈，建立科學(xué)的結(jié)構(gòu)化學(xué)知識(shí)體系，形成全面的關(guān)于結(jié)構(gòu)化學(xué)基本學(xué)科邏輯結(jié)構(gòu)和基本學(xué)習(xí)與研究思路的認(rèn)識(shí)；更有助于學(xué)生反思科學(xué)研究活動(dòng)過(guò)程和結(jié)果，總結(jié)開展科學(xué)學(xué)習(xí)與研究的視角和途徑，探索有待進(jìn)一步學(xué)習(xí)和研究的盲點(diǎn)和解決策略，最終建立起清晰的化學(xué)學(xué)科體系框架，并在具體知識(shí)基礎(chǔ)上形成化學(xué)觀念。

3.以多種形式呈現(xiàn)學(xué)習(xí)結(jié)果，提升能力同時(shí)以評(píng)促學(xué)

所謂“研而不發(fā)則囿”，在科學(xué)活動(dòng)中，通過(guò)書面報(bào)告（論文）和口頭匯報(bào)（學(xué)術(shù)報(bào)告）等形式，科學(xué)生動(dòng)地、多樣化地展示科學(xué)活動(dòng)成果，是科學(xué)工作者必須具備的能力和素質(zhì)。學(xué)生在實(shí)踐中解決了挑戰(zhàn)性問(wèn)題，繪制了知識(shí)框架圖之后，需要完成關(guān)于學(xué)習(xí)與研究過(guò)程與結(jié)果的書面報(bào)告，同時(shí)在課堂中將自己的學(xué)習(xí)與研究過(guò)程與結(jié)果通過(guò)口頭匯報(bào)的形式向教師和同學(xué)展示。這樣能夠讓教師了解學(xué)生的學(xué)習(xí)研究過(guò)程，讓同學(xué)學(xué)習(xí)與借鑒研究方法和研究結(jié)果，同時(shí)也能夠接受教師與同學(xué)的批評(píng)指正，認(rèn)識(shí)到自己的研究不足之處，為今后開展深入的結(jié)構(gòu)化學(xué)學(xué)習(xí)與研究工作啟迪思維、創(chuàng)設(shè)條件、打好基礎(chǔ)。

利用書面報(bào)告和口頭匯報(bào)等形式表達(dá)學(xué)習(xí)和研究過(guò)程與結(jié)果，在提高學(xué)生的基本科學(xué)研究素養(yǎng)的同時(shí)，也有助于從過(guò)程的角度、從個(gè)性化的角度、從個(gè)人全面發(fā)展的角度來(lái)開展并落實(shí)過(guò)程評(píng)價(jià)、全員評(píng)價(jià)，將過(guò)程評(píng)價(jià)與終結(jié)性評(píng)價(jià)相結(jié)合。傳統(tǒng)的以平時(shí)成績(jī)和期末考試成績(jī)?yōu)槲ㄒ辉u(píng)價(jià)指標(biāo)的評(píng)價(jià)方式，過(guò)多地局限于知識(shí)點(diǎn)的掌握，卻不能很好地考查學(xué)生的個(gè)性化學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)方式，更難以評(píng)價(jià)學(xué)生的科學(xué)研究基本素養(yǎng)。利用書面報(bào)告和口頭匯報(bào)則有效地彌補(bǔ)了單一評(píng)價(jià)方式的不足之處，最終達(dá)到以評(píng)促學(xué)的根本目的。這種以多個(gè)評(píng)價(jià)者從多個(gè)角度對(duì)學(xué)習(xí)者進(jìn)行評(píng)價(jià)的機(jī)制，關(guān)注學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)過(guò)程中所表現(xiàn)出來(lái)的各方面能力和素質(zhì)而并非簡(jiǎn)單的學(xué)習(xí)結(jié)果，有效促進(jìn)了學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)的積極性，體現(xiàn)了過(guò)程評(píng)價(jià)與終結(jié)性評(píng)價(jià)相結(jié)合的現(xiàn)代教育評(píng)價(jià)理念。

通過(guò)“活動(dòng)-提煉-總結(jié)”方式的“結(jié)構(gòu)化學(xué)”課程學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠在科學(xué)活動(dòng)中找到自己的長(zhǎng)處，發(fā)現(xiàn)自己的潛能，體驗(yàn)到相互合作的樂(lè)趣以及自己的想法被他人肯定和接納時(shí)的成功愉悅感。學(xué)生在自主學(xué)習(xí)過(guò)程中收獲的不僅僅是知識(shí)和能力，還有對(duì)自我的肯定，對(duì)他人的贊許，以及對(duì)學(xué)習(xí)、對(duì)科學(xué)研究的積極態(tài)度。同時(shí)，最難能可貴的是學(xué)生的學(xué)習(xí)能力普遍得到了提高，自主學(xué)習(xí)意識(shí)明顯增強(qiáng)，為他們今后更好地開展分子模擬研究乃至從事化學(xué)理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的研究打下了良好的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 萬(wàn)堅(jiān)等. “結(jié)構(gòu)化學(xué)”課程內(nèi)容體系與教學(xué)方法的研究與實(shí)踐[A]//大學(xué)化學(xué)化工基礎(chǔ)課程報(bào)告論壇論文集[C]. 北京：高等教育出版社，2007：264-267.

[2] 夏禹龍. 科學(xué)學(xué)基礎(chǔ)[M]. 北京：科學(xué)出版社，1983：45.

第7篇：量子力學(xué)知識(shí)總結(jié)范文

關(guān)鍵詞 結(jié)構(gòu)化學(xué) 教學(xué)方法 教學(xué)質(zhì)量 興趣

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

結(jié)構(gòu)化學(xué)是從微觀的角度研究原子、分子和晶體結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律以及物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)與其性能關(guān)系的科學(xué)。本課程是基礎(chǔ)化學(xué)的后續(xù)和深化，具有知識(shí)面廣、內(nèi)容抽象、理論性強(qiáng)等特點(diǎn)，要求學(xué)生具有較多的數(shù)理知識(shí)和較強(qiáng)的邏輯思維能力以及豐富的空間想象能力，同時(shí)還要努力擺脫宏觀現(xiàn)象的傳統(tǒng)概念的束縛。因此，在教學(xué)過(guò)程中出現(xiàn)了教師感覺(jué)難教，學(xué)生感覺(jué)難學(xué)的現(xiàn)象，那么如何激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和求知欲，提高教學(xué)效果，便成為每一位教師必須研究的課題。本文就從教師的教學(xué)過(guò)程，學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程以及如何提高結(jié)構(gòu)化學(xué)教學(xué)等方面進(jìn)行了積極的思考和探索。

1 關(guān)于教師教學(xué)過(guò)程中的思考

1.1教材的選擇

鑒于各個(gè)高?；瘜W(xué)及相關(guān)專業(yè)的培養(yǎng)方案和教學(xué)內(nèi)容都有很大差別，在結(jié)構(gòu)化學(xué)課程教材的選擇上，需要根據(jù)本校專業(yè)實(shí)際的特點(diǎn)，我們選擇了由周公度、段連運(yùn)編著的《結(jié)構(gòu)化學(xué)基礎(chǔ)》作為教材。本書更加注重介紹結(jié)構(gòu)化學(xué)的基本原理，同時(shí)也反映結(jié)構(gòu)化學(xué)的新成就、新進(jìn)展以及作者在教學(xué)中的經(jīng)驗(yàn)和體會(huì)，全書系統(tǒng)性和連貫性較強(qiáng)，層次分明，講解清晰，便于教學(xué)。本教材共編10章，約60萬(wàn)字，主要包括量子力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)、原子的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)、各類物質(zhì)的結(jié)構(gòu)化學(xué)、化學(xué)鍵理論、晶體化學(xué)、研究結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)方法等內(nèi)容。但由于課時(shí)有限而課程的內(nèi)容較多，教師只能對(duì)具有代表性的重要章節(jié)進(jìn)行講解和輔導(dǎo)。根據(jù)我校實(shí)際和專業(yè)設(shè)置，結(jié)合學(xué)生的實(shí)際水平和往年教學(xué)實(shí)踐的體會(huì)，我們主要講解第1、2、3、5、6、7、8章，其余章節(jié)由同學(xué)們自學(xué)完成。

1.2教師應(yīng)精通專業(yè)學(xué)科，具有扎實(shí)而淵博的知識(shí)

結(jié)構(gòu)化學(xué)課程內(nèi)容涉及面廣、內(nèi)容抽象、理論性強(qiáng)、教學(xué)難度大，教師如果沒(méi)有過(guò)硬的專業(yè)理論水平和邏輯思維能力，是很難深刻理解并掌握結(jié)構(gòu)化學(xué)的基本概念和基本理論。因此，教師應(yīng)精通自己所教的專業(yè)學(xué)科，時(shí)刻學(xué)習(xí)，做一個(gè)知識(shí)淵博的教師。同時(shí)教師要備課充分，思路清晰，對(duì)知識(shí)的重、難點(diǎn)分析講解透徹，學(xué)會(huì)舉一反三，融會(huì)貫通。

1.3教學(xué)方法要靈活多樣

單一的教學(xué)方法是乏味的，為使整個(gè)課堂教學(xué)過(guò)程充滿情趣和活力，這就要求教師要采取靈活多樣的教學(xué)方法來(lái)處理課堂教學(xué)。首先，充滿激情、幽默生動(dòng)、嚴(yán)謹(jǐn)標(biāo)準(zhǔn)的教學(xué)語(yǔ)言能夠調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。其次，教師可以根據(jù)不同的教學(xué)內(nèi)容采用不同的教學(xué)方法，啟發(fā)學(xué)生思維，提升課堂教學(xué)效果。比如啟發(fā)式教學(xué)、互動(dòng)式教學(xué)、討論式教學(xué)和類比式教學(xué)等等。比如“物質(zhì)波”和“機(jī)械波”的異同，“波函數(shù)”和“電子云”的聯(lián)系等采用類比的方法加以解釋和說(shuō)明，使課堂教學(xué)效果能夠得到較大提高。再者，在課堂教學(xué)中適當(dāng)?shù)恼故緦?shí)物模型，可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)質(zhì)量。

1.4教學(xué)中重視科研，以科研促進(jìn)教學(xué)

高校教師既要從事教學(xué)，又要進(jìn)行科研，二者的有機(jī)結(jié)合有利于提高教學(xué)質(zhì)量。因此，教師應(yīng)該精心選擇有關(guān)結(jié)構(gòu)化學(xué)方面的一些新成就和新進(jìn)展、新文獻(xiàn)融入課堂教學(xué)，豐富課堂教學(xué)內(nèi)容，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。同時(shí)，在教學(xué)中滲入化學(xué)史教育，像普朗克、薛定諤、德布羅意、R.B.伍德沃德等科學(xué)家堅(jiān)持不懈地對(duì)真理的追求及其奮斗歷史，不僅可以陶冶學(xué)生的情操，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣，還可以培養(yǎng)他們的科學(xué)思想、科學(xué)精神、優(yōu)秀的思想品質(zhì)以及科學(xué)探究能力。

1.5教學(xué)中充分利用多媒體輔助教學(xué)，提高教學(xué)效果

多媒體教學(xué)存在直觀、形象、生動(dòng)、信息量大的優(yōu)點(diǎn)，具有傳統(tǒng)教學(xué)無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。多媒體的合理應(yīng)用能突破教學(xué)重難點(diǎn)，豐富結(jié)構(gòu)化學(xué)課堂教學(xué)的形式，通過(guò)圖、文、聲、像等手段，能把抽象的理論知識(shí)轉(zhuǎn)化成具體、形象、直觀、真實(shí)的語(yǔ)言材料，啟迪學(xué)生思維，加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解。例如Pauling的雜化軌道及價(jià)鍵理論、分子對(duì)稱性及點(diǎn)群、等徑圓球密堆積結(jié)構(gòu)、晶體結(jié)構(gòu)周期性與點(diǎn)陣等內(nèi)容都比較抽象，采用多媒體軟件輔助教學(xué)可將這些抽象、微觀、枯燥的理論知識(shí)形象化、具體化、感性化，易于學(xué)生理解，有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)效率。

1.6理論與實(shí)踐相結(jié)合，重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)

教師在強(qiáng)調(diào)理論知識(shí)學(xué)習(xí)的同時(shí)，應(yīng)該把實(shí)驗(yàn)教學(xué)滲透到結(jié)構(gòu)化學(xué)教學(xué)中，使其不再是純粹的理論，真正做到理論與實(shí)踐相結(jié)合。因此，教師在教學(xué)中可以適當(dāng)?shù)匕才乓恍?shí)驗(yàn)，也可以鼓勵(lì)學(xué)生積極參與教師的研究課題，這樣可以加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解，培養(yǎng)學(xué)生的理論聯(lián)系實(shí)踐的能力，進(jìn)而提高教學(xué)質(zhì)量。比如磁化率的測(cè)定，偶極距的測(cè)定，在X射線粉末衍射儀上測(cè)定晶體的結(jié)構(gòu)等等。

2 關(guān)于學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中的思考

2.1加強(qiáng)自主學(xué)習(xí)

結(jié)構(gòu)化學(xué)課程是化學(xué)學(xué)生本科階段初次接觸的理論課程，內(nèi)容廣泛，涉及到較多的高等數(shù)學(xué)、物理學(xué)及量子力學(xué)等基本知識(shí)。因此，學(xué)生學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)化學(xué)時(shí)感覺(jué)很費(fèi)力，致使學(xué)生對(duì)該課程產(chǎn)生排斥心理。所以，學(xué)生應(yīng)加強(qiáng)自主學(xué)習(xí)，提前預(yù)習(xí)，上課注意聽講，不懂就學(xué)，不懂就問(wèn)，學(xué)會(huì)分析和歸納總結(jié)，真正做到學(xué)有所思、思有所得、得有所成，從心理上不再害怕結(jié)構(gòu)化學(xué)。

2.2抓住重點(diǎn)，建立完整知識(shí)體系

本科階段的結(jié)構(gòu)化學(xué)課程主要包括三種理論（量子理論、化學(xué)鍵理論和點(diǎn)陣?yán)碚摚?，三種結(jié)構(gòu)（原子結(jié)構(gòu)、分子結(jié)構(gòu)和點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)），三個(gè)基礎(chǔ)（量子力學(xué)基礎(chǔ)、對(duì)稱性基礎(chǔ)和晶體學(xué)基礎(chǔ)）。在學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)化學(xué)過(guò)程中一定不要過(guò)于深究其數(shù)學(xué)推導(dǎo)過(guò)程，需要分清主次，明確重點(diǎn)，做到抓重點(diǎn)、抓中心、抓關(guān)鍵，建立完整知識(shí)體系。只有這樣才能做到不本末倒置，才能把握住問(wèn)題的關(guān)鍵，才能體現(xiàn)學(xué)習(xí)達(dá)到學(xué)深、學(xué)透的效果。

2.3充分利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源

當(dāng)今社會(huì)，網(wǎng)絡(luò)資源豐富多彩，各種信息以多媒體化――文字、圖像、聲音、視頻圖像、動(dòng)畫等呈現(xiàn)，使結(jié)構(gòu)化學(xué)抽象的內(nèi)容生動(dòng)化、形象化、多樣化。因此，學(xué)生除了學(xué)習(xí)教材外，要善于合理利用校園網(wǎng)、國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)中豐富的教學(xué)資源，這樣，不但激發(fā)了其探索新知的欲望，而且使他們對(duì)課堂的知識(shí)有了更深刻、更全面的理解。

2.4多閱讀相關(guān)科技文獻(xiàn)，了解最新發(fā)展動(dòng)態(tài)

當(dāng)今世界各國(guó)科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展，每時(shí)每刻都有大量的科技文獻(xiàn)產(chǎn)生，學(xué)生通過(guò)閱讀科技文獻(xiàn)可以了解國(guó)內(nèi)外結(jié)構(gòu)化學(xué)相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展動(dòng)態(tài)和成果、跟蹤國(guó)內(nèi)外某個(gè)領(lǐng)域的研究進(jìn)展。所以學(xué)生要多搜集和閱讀一些前沿的科技文獻(xiàn)資料，有利于專業(yè)知識(shí)的鞏固、深化以及綜合能力和創(chuàng)造思維的提高。這樣他們就可以變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)，激發(fā)了學(xué)習(xí)潛能，提高了學(xué)習(xí)積極性。

2.5 學(xué)會(huì)溝通和交流

在傳統(tǒng)教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生學(xué)習(xí)方式單一、被動(dòng)，學(xué)生只是被動(dòng)地接受知識(shí)，缺少自主探索、合作交流、獨(dú)立獲取知識(shí)的機(jī)會(huì)。因此，學(xué)生與學(xué)生之間，學(xué)生與老師之間應(yīng)該加強(qiáng)溝通和交流，從而產(chǎn)生生生之間、師生之間情感的交融，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)能力提高。

2.6 重視理論聯(lián)系實(shí)踐

學(xué)生除了學(xué)習(xí)基本理論知識(shí)外，應(yīng)該充分利用課余時(shí)間參加大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)、參與教師科研課題、撰寫科研專題報(bào)告、發(fā)表學(xué)術(shù)論文等，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)與創(chuàng)新思維能力，提高分析與解決問(wèn)題的能力。只有做到理論與實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合，才能把自己所學(xué)的理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為認(rèn)識(shí)和分析、解決問(wèn)題的能力。

3 結(jié)論

“教學(xué)有法，但無(wú)定法，貴在得法”，只有通過(guò)授課教師不斷的改進(jìn)教學(xué)方法，更新教學(xué)理念，探索教學(xué)規(guī)律，創(chuàng)新教學(xué)模式，避免教學(xué)方法上和學(xué)習(xí)方法的單一化，不斷強(qiáng)化學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，真正做到教與學(xué)的和諧統(tǒng)一，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，才能提高教學(xué)質(zhì)量。

基金項(xiàng)目：周口師范學(xué)院教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目（J201421）。

參考文獻(xiàn)

[1] 潘道皚，趙成大，鄭載興.物質(zhì)結(jié)構(gòu)（第2版） [M].高等教育出版社出版，2004.

第8篇：量子力學(xué)知識(shí)總結(jié)范文

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)；發(fā)展史；前景展望

1 前言

計(jì)算機(jī)由機(jī)械技術(shù)向電子技術(shù)以及生物技術(shù)、智能技術(shù)的轉(zhuǎn)變，為我們的生活帶來(lái)了巨大的變化。計(jì)算機(jī)已經(jīng)擁有了60年的發(fā)展歷程，共經(jīng)歷了5個(gè)重要的發(fā)展階段，將在不久的未來(lái)經(jīng)歷第六個(gè)發(fā)展階段。

2 計(jì)算機(jī)發(fā)展歷史

（1）電子管計(jì)算機(jī)（1946-1958年）

用陰極射線管或汞延尺線作主存儲(chǔ)器，外存主要使用紙帶、卡片等，程序設(shè)計(jì)主要使用機(jī)器指令或符號(hào)指令，應(yīng)用鄰域主要是科學(xué)計(jì)算。

（2）晶體管計(jì)算機(jī)（1958-1964年）

主存儲(chǔ)器均采用磁蕊存儲(chǔ)器，磁鼓和磁盤開始用作主要的外存儲(chǔ)器，程序設(shè)計(jì)使用了更接近于人類自然語(yǔ)言的高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域也從科學(xué)計(jì)算擴(kuò)展到了事務(wù)處理，工程設(shè)計(jì)等各個(gè)方面。

（3）小規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)(1964-1971年)

半導(dǎo)體存儲(chǔ)器逐步取代了磁芯存儲(chǔ)器的主存儲(chǔ)地位，磁盤成了不可缺少的輔助存儲(chǔ)器，計(jì)算機(jī)也進(jìn)入了產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、系列化的發(fā)展時(shí)期，使計(jì)算機(jī)使用效率明顯提高。

（4）大規(guī)模集成電路（1972年-至今）

大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路應(yīng)用的一個(gè)直接結(jié)果是微處理器和微型計(jì)算機(jī)的誕生。微處理器自1971年誕生以來(lái)幾乎每隔二至三年就要更新?lián)Q代，以高檔微處理器為核心構(gòu)成的高檔微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)已達(dá)到和超過(guò)了傳統(tǒng)超極小型計(jì)算機(jī)水平，其運(yùn)算速度可以達(dá)到每秒數(shù)億次。由于微型計(jì)算機(jī)體積小、功耗低、其性能價(jià)格比占有很大優(yōu)勢(shì)，因而得到了廣泛的應(yīng)用。

（5）人工智能計(jì)算機(jī)——神經(jīng)計(jì)算機(jī)。

其特點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)分布式聯(lián)想記憶．并能在一定程度上模擬人和動(dòng)物的學(xué)習(xí)功能。它是一種有知識(shí)、會(huì)學(xué)習(xí)、能推理的計(jì)算機(jī)，具有能理解自然語(yǔ)言、聲音、文字和圖像的能力，并且具有說(shuō)話的能力，使人機(jī)能夠用自然語(yǔ)言直接對(duì)話，它可以利用已有的和不斷學(xué)習(xí)到的知識(shí)，進(jìn)行思維、聯(lián)想、推理，并得出結(jié)論，能解決復(fù)雜問(wèn)題，具有匯集、記憶、檢索有關(guān)知識(shí)的能力。

3 計(jì)算機(jī)發(fā)展前景展望

計(jì)算機(jī)的發(fā)展將趨向超高速、超小型、并行處理和智能化。計(jì)算發(fā)展如此之快，計(jì)算機(jī)界據(jù)此總結(jié)出了“ 摩爾法則”，該法則認(rèn)為每 18個(gè)月左右計(jì)算機(jī)性能就會(huì)提高一倍。因此，在未來(lái)，第六代計(jì)算機(jī)發(fā)展方向如下：

（1）分子計(jì)算機(jī)

分子計(jì)算機(jī)體積小、耗電少、運(yùn)算快、存儲(chǔ)量大。分子計(jì)算機(jī)的運(yùn)行是吸收分子晶體上以電荷形式存在的信息，并以更有效的方式進(jìn)行組織排列。分子計(jì)算機(jī)的運(yùn)算過(guò)程就是蛋白質(zhì)分子與周圍物理化學(xué)介質(zhì)的相互作用過(guò)程。轉(zhuǎn)換開關(guān)為酶，而程序則在酶合成系統(tǒng)本身和蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)中極其明顯地表示出來(lái)。生物分子組成的計(jì)算機(jī)具備能在生化環(huán)境下，甚至在生物有機(jī)體中運(yùn)行，并能以其它分子形式與外部環(huán)境交換。因此它將在醫(yī)療診治、遺傳追蹤和仿生工程中發(fā)揮無(wú)法替代的作用。分子芯片體積可比現(xiàn)在的芯片大大減小，而效率大大提高， 分子計(jì)算機(jī)完成一項(xiàng)運(yùn)算，所需的時(shí)間僅為10 微微秒，比人的思維速度快 100 萬(wàn)倍。分子計(jì)算機(jī)具有驚人的存貯容量，1立方米的DNA溶液可存儲(chǔ) 1 萬(wàn)億億的二進(jìn)制數(shù)據(jù)。分子計(jì)算機(jī)消耗的能量非常小，只有電子計(jì)算機(jī)的十億分之一。由于分子芯片的原材料是蛋白質(zhì)分子，所以分子計(jì)算機(jī)既有自我修復(fù)的功能，又可直接與分子活體相聯(lián)。

（2）光子計(jì)算機(jī)

光子計(jì)算機(jī)利用光子取代電子進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算、傳輸和存儲(chǔ)。在光子計(jì)算機(jī)中，不同波長(zhǎng)的光代表不同的數(shù)據(jù)，這遠(yuǎn)勝于電子計(jì)算機(jī)中通過(guò)電子“0”和“1” 狀態(tài)變化進(jìn)行的二進(jìn)制運(yùn)算, 可以對(duì)復(fù)雜度高、計(jì)算量大的任務(wù)實(shí)現(xiàn)快速的并行處理。光子計(jì)算機(jī)將使運(yùn)算速度在目前基礎(chǔ)上呈指數(shù)上升。

（3）量子計(jì)算機(jī)

量子計(jì)算機(jī)是一類遵循量子力學(xué)規(guī)律進(jìn)行高速數(shù)學(xué)和邏輯運(yùn)算、存儲(chǔ)及處理量子信息的物理裝置。量子計(jì)算機(jī)是基于量子效應(yīng)基礎(chǔ)上開發(fā)的，它利用一種鏈狀分子聚合物的特性來(lái)表示開與關(guān)的狀態(tài)，利用激光脈沖來(lái)改變分子的狀態(tài)，使信息沿著聚合物移動(dòng)，從而進(jìn)行運(yùn)算。量子計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)用量子位存儲(chǔ)。由于量子疊加效應(yīng)，一個(gè)量子位可以是0或1，也可以既存儲(chǔ)0又存儲(chǔ)1。因此, 一個(gè)量子位可以存儲(chǔ)2個(gè)數(shù)據(jù)，同樣數(shù)量的存儲(chǔ)位，量子計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)量比通常計(jì)算機(jī)大許多。同時(shí)量子計(jì)算機(jī)能夠?qū)嵭辛孔硬⑿杏?jì)算，其運(yùn)算速度可能比目前計(jì)算機(jī)的 PentiumⅢ晶片快10億倍。

（4）納米計(jì)算機(jī)

納米計(jì)算機(jī)是用納米技術(shù)研發(fā)的新型高性能計(jì)算機(jī)。納米管元件尺寸在幾到幾十納米范圍, 質(zhì)地堅(jiān)固,有著極強(qiáng)的導(dǎo)電性, 能代替硅芯片制造計(jì)算機(jī)?！凹{米”是一個(gè)計(jì)量單位, 一個(gè)納米等于10-9米, 大約是氫原子直徑的10倍。納米技術(shù)是從20世紀(jì)80年代初迅速發(fā)展起來(lái)的新的前沿科研領(lǐng)域，最終目標(biāo)是人類按照自己的意志直接操縱單個(gè)原子，制造出具有特定功能的產(chǎn)品。現(xiàn)在納米技術(shù)正從微電子機(jī)械系統(tǒng)起步，把傳感器、電動(dòng)機(jī)和各種處理器都放在一個(gè)硅芯片上而構(gòu)成一個(gè)系統(tǒng)。應(yīng)用納米技術(shù)研制的計(jì)算機(jī)內(nèi)存芯片，其體積只有數(shù)百個(gè)原子大小，相當(dāng)于人的頭發(fā)絲直徑的千分之一。納米計(jì)算機(jī)不僅幾乎不需要耗費(fèi)任何能源， 而且其性能要比今天的計(jì)算機(jī)強(qiáng)大許多倍。

（5）生物計(jì)算機(jī)[1]

20世紀(jì)80年代以來(lái)，生物工程學(xué)家對(duì)人腦、神經(jīng)元和感受器的研究?jī)A注了很大精力，以期研制出可以模擬人腦思維、低耗、高教的第六代計(jì)算機(jī)——生物計(jì)算機(jī)。用蛋白質(zhì)制造的電腦芯片，存儲(chǔ)量可以達(dá)到普通電腦的10億倍。生物電腦元件的密度比大腦神經(jīng)元的密度高100萬(wàn)倍，傳遞信息的速度也比人腦思維的速度快100萬(wàn)倍。

第9篇：量子力學(xué)知識(shí)總結(jié)范文

關(guān)鍵詞：理論力學(xué);公式推導(dǎo);工程案例教學(xué)

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2015）20-0169-02

一、引言

理論力學(xué)是研究物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)一般規(guī)律的科學(xué)。這門課程研究的內(nèi)容是速度遠(yuǎn)小于光速的宏觀物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，它以伽利略和牛頓總結(jié)的基本定律為基礎(chǔ)，屬于古典力學(xué)范疇。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的實(shí)踐證明，一般工程中所遇到的大量動(dòng)力學(xué)問(wèn)題，用古典力學(xué)來(lái)解決，既方便又能夠保證足夠的精確性。力學(xué)是從物理學(xué)中分離出來(lái)的，與“數(shù)、理、化、天、地、生”并列為七大基礎(chǔ)學(xué)科。物理學(xué)是研究一切自然現(xiàn)象的科學(xué)，而研究物質(zhì)運(yùn)動(dòng)是力學(xué)的定義。因此，力學(xué)從物理學(xué)中分離出來(lái)已是很長(zhǎng)一個(gè)時(shí)期了。理論力學(xué)與電動(dòng)力學(xué)、統(tǒng)計(jì)力學(xué)、量子力學(xué)在力學(xué)界稱為四大力學(xué)。理論力學(xué)是牛頓力學(xué)，即所謂經(jīng)典力學(xué)，現(xiàn)代力學(xué)包括經(jīng)典力學(xué)、量子力學(xué)和相對(duì)論力學(xué)。力學(xué)是一門應(yīng)用性極強(qiáng)的基礎(chǔ)學(xué)科，又是一門理論性很強(qiáng)的技術(shù)基礎(chǔ)課。[1]

國(guó)際理論與應(yīng)用力學(xué)學(xué)會(huì)把力學(xué)分成基礎(chǔ)力學(xué)和應(yīng)用力學(xué)。上世紀(jì)30年代蘇聯(lián)建立了突出基礎(chǔ)力學(xué)教育的教育體系。同時(shí)期，歐美建立了強(qiáng)調(diào)應(yīng)用力學(xué)教育的教育體系。我國(guó)力學(xué)教育在解放后的十年間，受蘇聯(lián)力學(xué)教育體系的影響比較大，多數(shù)高等學(xué)校使用的理論力學(xué)教材都是從俄文翻譯過(guò)來(lái)的。70年代末，歐美的理論力學(xué)教材進(jìn)入我國(guó)高等教育界。直到80年代，理論力學(xué)還以120學(xué)時(shí)作為四年制機(jī)械類等專業(yè)課程的設(shè)置原則。

1980年5月，在南京召開高等學(xué)校工科力學(xué)教材編審委員擴(kuò)大會(huì)，通過(guò)了教育部委托西北工業(yè)大學(xué)等高校提出的120學(xué)時(shí)機(jī)械類專業(yè)試用的“理論力學(xué)教學(xué)大綱”。二十多年來(lái)，隨著高等教育教學(xué)體制改革的深化，理論力學(xué)課程在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段、教學(xué)思想和觀念上都發(fā)生了很大變化?，F(xiàn)在我院為機(jī)械類設(shè)置的理論力學(xué)課程只有70學(xué)時(shí)，而教學(xué)基本要求與20年前的差別不大。由于學(xué)時(shí)急劇減少，迫使教師采用多媒體現(xiàn)代化教學(xué)手段，增大信息量，強(qiáng)化知識(shí)點(diǎn)，通過(guò)精講多練，使學(xué)生能夠比較牢固地掌握理論力學(xué)的基本知識(shí)。建設(shè)理論力學(xué)精品課程的要求正是在這樣的教學(xué)改革背景下應(yīng)運(yùn)而生的。

理論力學(xué)是理工科院校的一門重要技術(shù)基礎(chǔ)課。但對(duì)許多理工科學(xué)校的學(xué)生來(lái)講，學(xué)習(xí)理論力學(xué)并不是一個(gè)輕松的過(guò)程。普遍反映“課堂能聽懂，一做作業(yè)就無(wú)從下手”，甚至有人將之稱為“頭疼力學(xué)、煩人力學(xué)”。究其原因，主要還是由于很多學(xué)生對(duì)于理論力學(xué)的基本概念、基本理論和分析方法等總是處于一種似懂非懂的狀態(tài)，沒(méi)有對(duì)所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行深刻理解。理論力學(xué)的學(xué)習(xí)具有很強(qiáng)的邏輯性，前后章節(jié)的關(guān)系環(huán)環(huán)相扣。前面章節(jié)沒(méi)學(xué)好，后面章節(jié)自然就學(xué)不好，越到后面越是緊密聯(lián)系前面章節(jié)的知識(shí)點(diǎn)。再者，理論力學(xué)的定理、公式往往是“非構(gòu)造性”的，不能用簡(jiǎn)單代公式的方法來(lái)計(jì)算，而是必須要有分析的過(guò)程，沒(méi)有清晰的概念就無(wú)從下手[2]。可以說(shuō)，對(duì)理論力學(xué)問(wèn)題的求解非常鍛煉人的宏觀把握能力。因此，迫切需要對(duì)現(xiàn)行的理論力學(xué)教學(xué)方法及內(nèi)容進(jìn)行改革?；诖耍こ贪咐虒W(xué)方法應(yīng)用而生。

二、工程案例教學(xué)

伴隨著擴(kuò)招，生源質(zhì)量也有所下降，顯得參差不齊。上同一門課，有些學(xué)生學(xué)習(xí)能力比較強(qiáng)，課堂不能滿足需求，顯得“吃不飽”;另外有些學(xué)生又不能跟上課堂教學(xué)的進(jìn)度，學(xué)習(xí)比較吃力。因此，理論力學(xué)課堂改革就顯得很有必要。學(xué)生學(xué)習(xí)新知識(shí)，第一印象――感性認(rèn)識(shí)是很重要的。只有通過(guò)感性認(rèn)識(shí)抓住學(xué)生的好奇心，才能有興趣把相關(guān)的內(nèi)容學(xué)習(xí)好，甚至于通過(guò)自學(xué)來(lái)滿足自身對(duì)知識(shí)的渴望。而通過(guò)工程案例教學(xué)不但可以激發(fā)學(xué)習(xí)基礎(chǔ)較差的學(xué)生的積極性，還可以通過(guò)大量工程案例的引入滿足學(xué)有余力的學(xué)生對(duì)課堂外知識(shí)的渴求。工程案例的教學(xué)主要通過(guò)以下幾個(gè)方面來(lái)實(shí)現(xiàn)。

1.工程案例的整理及提煉。和力學(xué)相關(guān)的案例可以說(shuō)是隨處可見(jiàn)，小到日常生活，大到航空航天。怎樣選擇合適的工程案例就顯得比較關(guān)鍵。好的工程案例既能引導(dǎo)學(xué)生快速理解工程背景，又能提煉工程當(dāng)中的力學(xué)原理，達(dá)到實(shí)踐和理論有機(jī)結(jié)合的效果。因此，工程案例的收集整理就很有必要了。比如理論力學(xué)當(dāng)中的力矩問(wèn)題，就可以用常見(jiàn)的吊車起吊重物來(lái)舉例說(shuō)明：某事故現(xiàn)場(chǎng)，吊車起吊出事的卡車，結(jié)果卡車沒(méi)吊上來(lái)，吊車反而由于起吊位置選擇的不合適而翻倒了。這個(gè)實(shí)例可以很好的說(shuō)明力矩，通過(guò)這個(gè)實(shí)例學(xué)生也能快速的將力矩理論與工程實(shí)際結(jié)合起來(lái)。又比如裂紋和斷裂，這兩個(gè)概念相對(duì)而言比較抽象。只有比較專業(yè)的課程才會(huì)談到與裂紋有關(guān)的斷裂問(wèn)題。裂紋和斷裂也可以通過(guò)生活當(dāng)中的實(shí)例來(lái)說(shuō)明：乘坐公交車應(yīng)該是很多人都有過(guò)的生活經(jīng)歷，而公交車的安全錘就可以很好的說(shuō)明裂紋和斷裂。公交車上的紅色安全錘是為了在緊急情況下讓乘客逃生用的。當(dāng)公交車出現(xiàn)緊急情況時(shí)，乘客只需要用安全錘敲擊鋼化玻璃的四個(gè)角。由于安全錘錘頭很尖，接觸面積小，手握安全錘大約用兩千克的力就可以砸開玻璃的邊角。對(duì)鋼化玻璃而言，一點(diǎn)點(diǎn)的開裂就意味著玻璃內(nèi)部的應(yīng)力分布受到了破壞，從而在瞬間產(chǎn)生無(wú)數(shù)蜘蛛網(wǎng)狀裂紋，此時(shí)只需用錘子輕輕的再砸?guī)紫戮湍軐⒄娌Ａг议_。用這個(gè)實(shí)例不但可以講清楚裂紋和斷裂，還可以闡明應(yīng)力和應(yīng)力集中，可以將學(xué)生的理論學(xué)習(xí)與實(shí)踐緊密相連。

2.工程案例的講授。有了好的工程案例，還需要有好的教師在合適的章節(jié)恰如其分的引入。這就對(duì)教師的綜合素質(zhì)提出了較高的要求[3]。毋庸諱言，力學(xué)尤其是基礎(chǔ)力學(xué)，上課教師的數(shù)量偏少，質(zhì)量也略顯不足。針對(duì)很多二本院校，基礎(chǔ)力學(xué)的上課學(xué)生比較多，教師的教學(xué)任務(wù)相對(duì)較重，這也使得很多教師沒(méi)法精心研究工程案例在教學(xué)當(dāng)中的運(yùn)用。另外，有些高校的基礎(chǔ)力學(xué)教師并非“科班”出身，這也使得教師自身對(duì)有些課程的理解還不是特別深刻，當(dāng)然也就不能更好的促進(jìn)課堂教學(xué)的完善和發(fā)展。

三、工程案例教學(xué)的實(shí)踐

從工程實(shí)踐以及日常生活當(dāng)中整理提煉了大量典型的工程案例，通過(guò)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)豐富的教師進(jìn)行課堂教學(xué)，能否達(dá)到預(yù)期的效果，這也是一個(gè)很現(xiàn)實(shí)的問(wèn)題。為了驗(yàn)證工程案例教學(xué)的實(shí)際教學(xué)效果，本文選擇機(jī)電一體化及車輛工程兩個(gè)專業(yè)進(jìn)行對(duì)比。機(jī)電一體化4個(gè)班進(jìn)行工程案例教學(xué)，而車輛工程3個(gè)班采用常規(guī)教學(xué)。經(jīng)過(guò)一個(gè)學(xué)期的學(xué)習(xí)，從平時(shí)的課堂問(wèn)答到期末考試都反映出，工程案例教學(xué)要優(yōu)于常規(guī)教學(xué)。采用工程案例教學(xué)的機(jī)電一體化班最高分比車輛班高出10分，最低分高出15分，平均分高出12分。

四、結(jié)語(yǔ)

基礎(chǔ)力學(xué)特別是理論力學(xué)課程的工程案例教學(xué)是一項(xiàng)長(zhǎng)期、艱巨的任務(wù)，需要投入大量的人力、物力和時(shí)間。學(xué)生通過(guò)案例教學(xué)的學(xué)習(xí)可以快速地掌握理論知識(shí)在實(shí)際工程中的運(yùn)用，從而更好的將理論與實(shí)踐結(jié)合起來(lái)。案例教學(xué)還可以培養(yǎng)、訓(xùn)練學(xué)生從工程實(shí)踐中抽象力學(xué)模型繼而求解優(yōu)化工程問(wèn)題的能力，因此從該意義上來(lái)說(shuō)，工程案例教學(xué)的作用可以說(shuō)絲毫不亞于數(shù)學(xué)建模的功效[4]。再者，工程案例教學(xué)還可以培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手和動(dòng)腦的能力。比如講到桁架部分，通過(guò)桁架橋梁的案例講解，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。人們常說(shuō)“興趣是最好的老師”，一旦學(xué)生對(duì)桁架充滿興趣，就會(huì)在課堂外富有興趣的動(dòng)手制木制桁架，還會(huì)通過(guò)傳感器等來(lái)測(cè)量桁架中的桿件是否為二力桿等。這樣一來(lái)，學(xué)生對(duì)桁架的理解就會(huì)相當(dāng)深刻。另外，工程案例教學(xué)還可以促進(jìn)計(jì)算機(jī)軟件如MATLAB、ANSYS等在教學(xué)中的應(yīng)用。通過(guò)工程案例教學(xué)還可以培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感，從學(xué)習(xí)階段開始就以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度對(duì)待工程實(shí)際。最后，工程案例教學(xué)也可以提高教師的綜合素質(zhì)，豐富教師的課堂教學(xué)素材，使原本相對(duì)枯燥的課堂教學(xué)一下變得豐富有趣起來(lái)[5]。

工程案例教學(xué)使得師生都能很好的將理論與實(shí)踐結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)的最初目的：從實(shí)踐中來(lái)，到實(shí)踐中去。

參考文獻(xiàn)：

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[3]陳紅明.理論力學(xué)教學(xué)過(guò)程中的問(wèn)題及對(duì)策分析[J].中國(guó)科教創(chuàng)新導(dǎo)刊，2014，（4）：66.