張映輝，陳寶玖，殷 燕

(大連海事大學 理學院，遼寧 大連 116026)

習近平總書記提出“必須加強思想政治建設，解決好世界觀、人生觀、價值觀這個‘總開關’問題”[1]. 世界觀在人的思想中具有根本性、決定性的地位和作用. 馬克思、恩格斯所創(chuàng)建的辯證唯物主義和歷史唯物主義是科學的世界觀和方法論. 物理即哲學. 科學本身就是世界觀和方法論的一種自然表述. 物理學本質(zhì)上是一門“唯象”的科學. 許多物理理論(定律、原理)和經(jīng)典實驗都蘊含著或很好地體現(xiàn)了唯物辯證法原理. 從某種意義上說，講物理，就是講唯物辯證法；教授物理實驗，就是教授科學的世界觀和方法論. 結(jié)合物理實驗教學講授唯物辯證法，強化馬克思主義的指導地位，幫助學生樹立正確的世界觀，是解決“培養(yǎng)什么人”和“為誰培養(yǎng)人”[2]問題的良好途徑. 本文從實際案例出發(fā)，探究物理實驗課程蘊含的哲學思想，以及結(jié)合課程教學向?qū)W生展示和傳播這些哲學思想的策略，旨在幫助青年學生學習和理解辯證唯物主義原理，樹立馬克思主義世界觀，打牢思想政治基礎，培養(yǎng)具有堅定正確政治方向的高素質(zhì)人才.

1 通過弗蘭克-赫茲實驗講解“實踐的觀點”

1.1 弗蘭克-赫茲實驗授課的一般學科要點

a.弗蘭克-赫茲管(F-H管)的結(jié)構(gòu).

b.電子在F-H管內(nèi)發(fā)射，加速到達板極A形成電流，并在管內(nèi)與氬原子碰撞交換能量，及相關的測定原理.

c.玻爾在1913年提出的原子結(jié)構(gòu)(能級)假說.

d.弗蘭克-赫茲實驗[3]的一般教學結(jié)論：通過電子與原子碰撞——交換能量的客觀效果(電流變化)，證明原子吸收能量的不連續(xù)性，從而證明了原子能級的存在.

1.2 弗蘭克-赫茲實驗蘊含的哲學觀點

實踐是檢驗真理的唯一標準. 毛澤東強調(diào)，實踐的觀點是辯證唯物論的認識論之第一的和基本的觀點[4]. 馬克思說“人的思維是否具有客觀真理性，這不是一個理論問題，而是一個實踐問題”. 人們應當在實踐中證明自己思維的真理性.

1.3 結(jié)合弗蘭克-赫茲實驗講授哲學觀點的方法

1)在指導學生完成實驗過程中應著力向?qū)W生闡述的觀點.

a.玻爾提出的原子結(jié)構(gòu)的能級假說.

b.弗蘭克-赫茲實驗結(jié)果(結(jié)論)的意義：該實驗發(fā)現(xiàn)原子吸收能量是不連續(xù)的，從而證明了原子能量的不連續(xù)，即原子能級的存在.

c.該實驗同科學發(fā)展史上某些具有劃時代意義的實驗一樣，以實際現(xiàn)象(觀測結(jié)果)證實或否定了某些猜想、假說，給出了關于客觀事物某一方面的正確結(jié)論，推進了科學(人類認識)的發(fā)展，因而被稱之為“經(jīng)典”——實踐觀點的普適性.

2)實驗后應強化的哲學觀點.

a.大膽假設是科學研究(探索未知世界)的重要方法. 科學研究無疆界，科學工作者可以大膽推論和假設.

b.在科學研究(生產(chǎn)、社會實踐)中，猜想和假設，應以一定的理論和實驗現(xiàn)象(數(shù)據(jù))為基礎——這是猜想和假設提出的原則.

c.所有的推論和假設必須經(jīng)過實驗(實踐)證實才能成立. 假設可以大膽，求證必須嚴謹.

d.一切理論必須經(jīng)過實踐(實驗)的檢驗(證實)才能成立. 實踐是檢驗真理的唯一標準.

2 通過邁克耳孫干涉儀實驗講解“現(xiàn)象與本質(zhì)的關系”

2.1 邁克耳孫干涉儀實驗授課的一般學科要點

a.光干涉的條件及獲得相干光的方法.

b.邁克耳孫干涉儀的結(jié)構(gòu)及原理.

c.實驗操作方法及現(xiàn)象.

d.實驗測量(讀數(shù))及記錄要領.

e.數(shù)據(jù)處理及分析——得出結(jié)論.

常規(guī)實驗教學到此為止. 部分教師能夠簡單介紹邁克耳孫干涉實驗的重要意義和拓展應用.

邁克耳孫還與其合作者用此儀器進行了“標定米尺”與“推斷光譜線精細結(jié)構(gòu)”2個著名實驗. 利用邁克耳孫干涉儀研究各種情況下光的干涉都有不可替代的作用，邁克耳孫干涉儀及其原理還廣泛應用于利用光(如激光)進行精密測距、引力波的發(fā)現(xiàn)等.

2.2 邁克耳孫干涉儀實驗蘊含的哲學觀點

科學實驗的實質(zhì)是透過現(xiàn)象看(探究、求證、了解)本質(zhì). 本質(zhì)與現(xiàn)象是揭示事物內(nèi)部聯(lián)系和外部表現(xiàn)相互關系的1對辯證法的基本范疇. 本質(zhì)是事物的內(nèi)部聯(lián)系，決定事物性質(zhì)和發(fā)展趨向. 現(xiàn)象是事物的外部聯(lián)系，是本質(zhì)在各方面的外部表現(xiàn). 辯證唯物主義認為：本質(zhì)和現(xiàn)象是對立統(tǒng)一關系. 任何事物都有本質(zhì)和現(xiàn)象兩方面，世界上不存在不表現(xiàn)為現(xiàn)象的本質(zhì)，也沒有離開本質(zhì)而存在的現(xiàn)象. 本質(zhì)和現(xiàn)象是統(tǒng)一的，但二者又有差別和矛盾. 本質(zhì)從整體上規(guī)定事物的性質(zhì)及其基本發(fā)展方向，現(xiàn)象從各個不同側(cè)面表現(xiàn)本質(zhì). 本質(zhì)由事物內(nèi)部矛盾構(gòu)成，是比較單一、穩(wěn)定、深刻的，靠思維才能把握；現(xiàn)象是豐富、多變、表面的，用感官即能感知.

2.3 結(jié)合邁克耳孫干涉儀實驗講授哲學觀點的方法

通過對事物現(xiàn)象的觀察與分析，找出事物的本質(zhì)是人類認識世界的根本方法，也是科學研究的基本原則和依據(jù).

1)在向?qū)W生介紹“以太”假說的基礎上，著力講清邁克耳孫干涉儀實驗的設計思想、實驗原理、實驗結(jié)果及其邏輯關系.

a.當時，人們普遍認為光的傳播必須有媒質(zhì),命名為“以太”.

b.邁克耳孫和莫雷最初設計干涉實驗，其目的是為了證明“以太”的存在.

c.根據(jù)相關原理能夠計算出，在地球上一分為二且成90°的2列光相干涉，當實驗裝置轉(zhuǎn)動90°時，應出現(xiàn)0.4個干涉條紋移動. 而實驗的結(jié)果卻是：經(jīng)過反復實驗，都沒出現(xiàn)條紋移動現(xiàn)象.

d.因為實驗結(jié)果與假設相矛盾，證明了原來的假設不成立. 即媒質(zhì)“以太”不存在，也就是說，光的傳播不依賴于某種物質(zhì). 即：邁克耳孫干涉實驗沒有觀測到預想的“條紋移動”. 科學家們根據(jù)這一現(xiàn)象，并運用本質(zhì)與現(xiàn)象的辯證關系排除了當初假設的“光傳播對某種媒質(zhì)的依賴性”，從而否定了“以太”的存在. 這一結(jié)論為愛因斯坦創(chuàng)建相對論奠定了基礎.

2)分析邁克耳孫干涉儀實驗的現(xiàn)象、結(jié)論及其邏輯關系，闡釋本質(zhì)與現(xiàn)象的辯證關系.

a.實驗沒有得到“以太”假設下理應出現(xiàn)的“0.4個干涉條紋移動”. 這種現(xiàn)象反映光的傳播在本質(zhì)上不依賴于“以太”這種“特定物質(zhì)”.

b.本質(zhì)與現(xiàn)象辯證關系的原理，給我們認識事物提供了科學的方法——透過現(xiàn)象看本質(zhì). 結(jié)合實驗進行講解會使抽象的哲學概念、范疇變得生動、直觀. 通過邁克耳孫干涉儀實驗教學，應引導學生：明確本質(zhì)與現(xiàn)象的辯證關系；明確科學研究的一個基本方法——通過對現(xiàn)象(數(shù)據(jù)、圖像等)的分析得出反映事物本質(zhì)和內(nèi)在聯(lián)系的結(jié)論；科學實驗的哲學意義就在于——現(xiàn)象[5]是事物的外部聯(lián)系，是本質(zhì)在各方面的外在表現(xiàn)；在日常生活中，必須尊重客觀事實,邏輯推理必須以事實為依據(jù)；在科學研究中，要注意克服“成見”的誤導，勇于推翻假設，發(fā)現(xiàn)新規(guī)律，建立新理論.

3 通過鐵磁材料磁化曲線和居里點的測定講解“量變質(zhì)變規(guī)律”

3.1 鐵磁材料磁化曲線和居里點的測定實驗授課的一般學科要點

1)研究常溫條件下，鐵磁材料磁感應強度B隨磁場強度H變化的特點.

a.通過測量，畫出B-H曲線.

b.根據(jù)實驗結(jié)果，畫出磁介質(zhì)磁導率隨磁場強度變化(μ-H)曲線.

c.用示波器觀察B隨H變化的全過程——磁滯回線.

2)研究鐵磁材料磁性隨溫度變化情況.

a.測量并畫出鐵磁材料磁性(實際用副線圈中磁通量變化產(chǎn)生的感應電動勢E代替)隨溫度變化E-T曲線.

b.用示波器觀察鐵磁質(zhì)磁滯回線隨溫度變化；

c.當溫度升到某個點時，磁滯回線變?yōu)?條直線——鐵磁質(zhì)變?yōu)轫槾刨|(zhì).

d.明確居里點的定義，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，得出居里點溫度值.

e.對實驗現(xiàn)象、數(shù)據(jù)、圖像進行綜合分析，研究討論鐵磁質(zhì)磁性隨溫度變化的特性(規(guī)律).

3.2 鐵磁材料磁化曲線和居里點的測定實驗蘊含的哲學觀點

辯證唯物主義認為，事物在發(fā)展變化過程中有2種基本狀態(tài)：量變和質(zhì)變. 量變[6]，是指事物量的規(guī)定性的變化，即數(shù)量的增減或者場所的變更. 量變是事物在原有質(zhì)的基礎上，在度的范圍內(nèi)的一種不太顯著的變化. 因此，量變也叫漸變、漸進. 質(zhì)變，是指事物質(zhì)的規(guī)定性的變化，即事物由一種質(zhì)的狀態(tài)轉(zhuǎn)化為另一種質(zhì)的狀態(tài)的飛躍，是突破原有度的一種顯著變化，因此質(zhì)變又叫突變、飛躍、漸進過程的中斷.

量變和質(zhì)變是辯證統(tǒng)一的. 量變是質(zhì)變的必要準備，質(zhì)變是量變的必然結(jié)果. 量變發(fā)展到一定程度，就會引起質(zhì)變. 質(zhì)變體現(xiàn)并鞏固量變的成果，質(zhì)變引起新的量變，為新的量變開辟道路. 由量變到質(zhì)變，是事物內(nèi)部矛盾(特性)所決定的.

3.3 結(jié)合鐵磁材料磁化曲線和居里點的測定實驗講授哲學觀點的方法

實驗所展示的鐵磁材料磁性隨溫度變化情況，是較為完整的量變—質(zhì)變(相變)過程，很好地闡釋了量變質(zhì)變規(guī)律.

a.在一定范圍內(nèi)(如常溫)，鐵磁質(zhì)的磁性會隨溫度產(chǎn)生一定的變化，但這種變化不明顯，并且具有可恢復性. 但是，當溫度升高到某一范圍時，磁性隨溫度急劇變化. 當溫度升高到某一特定值(居里點)時，磁性消失.材料的磁性發(fā)生了質(zhì)變，由鐵磁質(zhì)變成了順磁質(zhì).

b.實驗過程中，當溫度在較低范圍內(nèi)變化時，溫度的變化只能引起鐵磁質(zhì)磁能量的變化. 溫度繼續(xù)升高到某一范圍時，磁能隨溫度變化加快，甚至消失(在居里點). 這一過程是由量變到質(zhì)變(相變)的過程.

c.在生產(chǎn)(生活、社會)實踐中，有時需要質(zhì)變(如制造新物質(zhì)、新材料)；有時則只需要量變，必須防止(控制、制止)質(zhì)變. 量變質(zhì)變規(guī)律揭示：根據(jù)需要控制量變或質(zhì)變必須把握好度. 所謂度，就是事物保持自己質(zhì)的數(shù)量限度. 事物的數(shù)量界限的2個端點叫關節(jié)點(如實驗中的居里點)，不超過關節(jié)點就不會改變事物的質(zhì). 要掌握具體事物的度，就必須找到事物由量變過渡到質(zhì)變的關節(jié)點(如居里點).

4 結(jié)束語

對自然界一切事物基本屬性和基本變化規(guī)律的認識，是世界觀的基礎. 在完成一般教學任務的同時，向?qū)W生講授課程(物理理論的結(jié)論、原理和定律，實驗的過程、現(xiàn)象和結(jié)果)所蘊含的哲學原理(規(guī)律)，有利于幫助學生樹立正確的世界觀(就本文所舉3個例子而言至少能夠包括：物質(zhì)觀、科學觀、變化觀)，進而樹立正確的人生觀和價值觀，為學生以正確的觀念和方法投身科學研究，開展社會實踐，打下良好基礎. 寓世界觀教育于科學教學之中，是理科教育教學的優(yōu)勢，也是教書育人者(教師)的重要職責.