王 青

清華大學(xué)物理系，北京 100084

義務(wù)教育階段的物理課程是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)課程，對(duì)學(xué)習(xí)過(guò)小學(xué)綜合科學(xué)課但剛開(kāi)始接觸首次作為分科課程的物理學(xué)科的學(xué)生來(lái)說(shuō)，雖然通過(guò)此課不過(guò)是只了解一些最初級(jí)的物理，但這些物理種子根植的好壞直接影響學(xué)生的物理啟蒙，對(duì)學(xué)生未來(lái)一生的發(fā)展影響將十分深遠(yuǎn)。

義務(wù)教育階段物理課程的價(jià)值可以體現(xiàn)為三條：讓學(xué)生初步了解自然界的基本規(guī)律；激發(fā)好奇心、想象力及探索興趣；學(xué)習(xí)和培養(yǎng)應(yīng)對(duì)未知的方法和能力，讓人生更有意義。對(duì)標(biāo)新課標(biāo)中的核心素養(yǎng)，前兩條分別對(duì)應(yīng)建立物理觀念和訓(xùn)練科學(xué)思維，第三條對(duì)應(yīng)實(shí)踐科學(xué)探究和確立科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。以下按照這三條分別進(jìn)行討論。

1 初步了解自然界的基本規(guī)律

在義務(wù)教育階段，通過(guò)物理課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以認(rèn)識(shí)物質(zhì)的形態(tài)、屬性及結(jié)構(gòu)，認(rèn)識(shí)機(jī)械運(yùn)動(dòng)、力、聲、光、電和磁，認(rèn)識(shí)機(jī)械能、內(nèi)能、電磁能及能量的轉(zhuǎn)化與守恒。物理課程的學(xué)習(xí)使學(xué)生能從物理學(xué)的視角形成關(guān)于物質(zhì)、運(yùn)動(dòng)與相互作用、能量等的基本認(rèn)識(shí)，初步了解一些基本的物理概念和自然界的基本規(guī)律，逐漸提煉升華形成初步的關(guān)于物質(zhì)、運(yùn)動(dòng)與相互作用和能量等的基本物理觀念。

以物質(zhì)觀念為例，普通人對(duì)物質(zhì)的觀念是：它是一些像身邊的石頭、水、空氣一樣的實(shí)體，看得見(jiàn)摸得著?？諝怆m肉眼看不見(jiàn)，但人們能感受到風(fēng)和氣壓。義務(wù)教育階段的物理課程最開(kāi)始就讓學(xué)生知道物質(zhì)是由原子構(gòu)成的，而原子是由原子核和電子構(gòu)成的，由此進(jìn)一步引出、討論和解釋物質(zhì)的各種狀態(tài)和屬性。這個(gè)源自古希臘的原子論看法促使學(xué)生形成一種物質(zhì)是由一些基本的實(shí)體硬核粒子構(gòu)成的物質(zhì)觀念，物理學(xué)依賴這樣的觀念發(fā)展出特有的理論來(lái)描述我們看到的各種自然現(xiàn)象。

初看起來(lái)義務(wù)教育階段的物質(zhì)觀顯性教育到此為止?？稍诤罄m(xù)的電和磁部分，物理課程又引入了抽象的電荷及其運(yùn)動(dòng)形成的電流。電荷是物質(zhì)的屬性，從物質(zhì)觀的角度，攜帶電荷的物體和流有電流的導(dǎo)線是電磁現(xiàn)象中直覺(jué)的物質(zhì)實(shí)體。課程里電場(chǎng)和磁場(chǎng)的進(jìn)一步引進(jìn)使得這種人感官能感受到的硬核粒子組成的實(shí)體物質(zhì)觀念受到了沖擊：人看不見(jiàn)摸不著靜態(tài)的電場(chǎng)和磁場(chǎng)，人的其他感官似乎也感受不到，不具有我們習(xí)慣的原子論中的那種實(shí)體硬核粒子的構(gòu)成圖像，它彌漫于實(shí)體物質(zhì)之間的空間里，它是不是物質(zhì)？如果說(shuō)不是，它卻可以像普通物質(zhì)那樣具有能量和動(dòng)量；如果說(shuō)是，因?yàn)椴痪哂杏埠肆Ｗ拥臉?gòu)成，感官又感覺(jué)不到，似乎最多只能說(shuō)它是一種超出我們傳統(tǒng)物質(zhì)觀的另類物質(zhì)。

電磁場(chǎng)隨時(shí)間變化形成了電磁波，而義務(wù)教育階段的物理課程要求學(xué)生知道光就是電磁波。我們發(fā)現(xiàn)人的眼睛能看見(jiàn)和感受到這種東西，因而光及電磁場(chǎng)似乎確實(shí)像是物質(zhì)。那么，光到底是不是物質(zhì)？我們?cè)诹x務(wù)教育物理課程里討論的力、熱、聲、光、電，除光之外都被認(rèn)為是物質(zhì)之間的相互作用或物質(zhì)的屬性，而不是物質(zhì)，它們的共性是都必須作用或附著在物質(zhì)身上，無(wú)法單獨(dú)存在。雖然靜態(tài)電磁場(chǎng)的存在需要有電荷電流源，因而從某種角度可以被認(rèn)為是彌漫于全空間但卻附著在電荷電流源之上，電磁波和光的確是可以脫離源而獨(dú)立存在的，從這個(gè)角度看，它確實(shí)應(yīng)該是物質(zhì)?？蛇@種物質(zhì)非常特殊，它不像傳統(tǒng)的物質(zhì)那樣具有一個(gè)能使其絕對(duì)靜止的參考系，并且對(duì)它只有參考系變換而沒(méi)有純粹的自身運(yùn)動(dòng)的概念。我們進(jìn)一步還知道電磁波是一種波動(dòng)，這意味著如果它是我們感官能夠感知到的物質(zhì)，則現(xiàn)在又多了一種和原來(lái)具有粒子性不同但具有波動(dòng)性的物質(zhì)，這種波動(dòng)性對(duì)電磁場(chǎng)來(lái)說(shuō)是場(chǎng)隨時(shí)間變化所造成的。光作為特定頻段的電磁波，其粒子性和波動(dòng)性的爭(zhēng)論具有很長(zhǎng)的歷史，一直伴隨著物理學(xué)的發(fā)展，最后在量子的水平上以場(chǎng)為基礎(chǔ)獲得了統(tǒng)一。光既不是粒子也不是波，光既是粒子又是波，它具有波粒二象性。從實(shí)體的物質(zhì)到場(chǎng)的物質(zhì)觀，是從經(jīng)典到現(xiàn)代物理學(xué)最前沿中人類對(duì)自然界認(rèn)知的升級(jí)，現(xiàn)代物理學(xué)已經(jīng)把所有的物質(zhì)都統(tǒng)一建立在場(chǎng)的觀念基礎(chǔ)之上，波是場(chǎng)隨時(shí)間的變化，粒子是場(chǎng)的激發(fā)。雖然這些對(duì)經(jīng)典物質(zhì)觀超越的討論并未明顯地表述在義務(wù)教育乃至整個(gè)高中甚至大學(xué)物理教育中，但它們作為種子實(shí)實(shí)在在隱性蘊(yùn)含在我們從義務(wù)教育階段開(kāi)啟的日常物理教學(xué)內(nèi)容當(dāng)中。

物理學(xué)對(duì)自然界最核心的研究對(duì)象就是物質(zhì)，在物理教育的一開(kāi)始就需要把物質(zhì)的觀念及這些觀念的演變，以適當(dāng)?shù)姆绞讲@性和潛移默化地傳授給學(xué)生，引導(dǎo)學(xué)生建立和不斷發(fā)展個(gè)人對(duì)自然界的認(rèn)識(shí)，進(jìn)而形成相應(yīng)的物理觀念。人類正是借助這些由各種基本物理觀念支撐起來(lái)的以物理學(xué)為主體的對(duì)自然的認(rèn)識(shí)、依據(jù)其原理制造出來(lái)的工具，才能夠?qū)嵸|(zhì)性地跨越出我們所賴以生存的地球這個(gè)在浩渺宇宙中微不足道的塵埃，和存在于地球上的人類迄今所創(chuàng)造、發(fā)展出的宗教、哲學(xué)、數(shù)學(xué)等各種文化、歷史和藝術(shù)，開(kāi)始真正認(rèn)識(shí)孕育我們的廣袤無(wú)垠的宇宙，人類文明的發(fā)展和進(jìn)步強(qiáng)烈地依賴于我們發(fā)現(xiàn)、理解和操控我們?cè)谖锢韺W(xué)里了解的自然定律的程度。物理教育就是要把人類對(duì)自然的認(rèn)識(shí)傳給一代代后人，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

2 激發(fā)好奇心、想象力及探索興趣

物理學(xué)原本就來(lái)源于人類在好奇心驅(qū)動(dòng)下對(duì)周圍環(huán)境的觀察和思考，它訓(xùn)練人的大腦，凈化人的心靈。物理學(xué)知識(shí)構(gòu)成了物質(zhì)世界的完整圖像，它是科學(xué)的世界觀和方法論賴以建立的基礎(chǔ)。物理課程把這種人類在生活與生產(chǎn)過(guò)程中與自然界的積極互動(dòng)所獲得的對(duì)自然的認(rèn)識(shí)及認(rèn)知的過(guò)程傳授給學(xué)生，讓學(xué)生親近自然，通過(guò)從自然、生活到物理的認(rèn)知過(guò)程，領(lǐng)略自然現(xiàn)象中的美妙與和諧，激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲，培養(yǎng)學(xué)生樂(lè)于思考與實(shí)踐、終身探索的興趣。

作為案例，在義務(wù)教育階段物理課程學(xué)到牛頓第一定律時(shí)，特別安排了一個(gè)例子要求“了解伽利略思想實(shí)驗(yàn)，體會(huì)思想實(shí)驗(yàn)在科學(xué)研究中的作用”。有老師提出異議：思想實(shí)驗(yàn)本質(zhì)上屬于邏輯演繹、思維的范疇，跟真正的實(shí)驗(yàn)、歸納有著本質(zhì)區(qū)別。對(duì)于初中生和很多初中教師，思想實(shí)驗(yàn)這個(gè)詞很容易引起迷惑和誤解，誤以為思想實(shí)驗(yàn)像真實(shí)實(shí)驗(yàn)一樣能判定理論的正確與否（邏輯檢驗(yàn)和依據(jù)事實(shí)的檢驗(yàn)還是有區(qū)別的）。

為了解釋這個(gè)案例所要展示的科學(xué)思維并回應(yīng)老師們的質(zhì)疑，首先回顧一下和牛頓第一定律相關(guān)的伽利略思想實(shí)驗(yàn)，也稱理想斜面實(shí)驗(yàn)。它主要是為了否定自亞里士多德時(shí)代以來(lái)，人們從直覺(jué)出發(fā)一直以為的力是物體運(yùn)動(dòng)的原因、沒(méi)有力作用的物體的運(yùn)動(dòng)都會(huì)靜止的觀念。

設(shè)想一個(gè)豎直放置的V字形光滑導(dǎo)軌（V字夾角不能太?。?，一個(gè)小球可以在上面無(wú)摩擦地滾動(dòng)。讓小球從左端往下滾動(dòng)，小球?qū)L到右邊的同樣高度。如果降低右側(cè)導(dǎo)軌的斜率，同時(shí)把右側(cè)導(dǎo)軌延長(zhǎng)使其末端仍能達(dá)到與左側(cè)導(dǎo)軌同樣的高度，小球在右側(cè)導(dǎo)軌上，如果忽略摩擦力的阻礙，仍然將滾動(dòng)到和左邊初始下滑時(shí)同樣的高度，此時(shí)小球在水平方向上實(shí)際滾得更遠(yuǎn)了。斜率越小，則小球?yàn)榱藵L到相同高度就必須滾得越遠(yuǎn)。此時(shí)再進(jìn)一步設(shè)想右側(cè)導(dǎo)軌斜率不斷降低以至于降為極限的水平情形時(shí)，這時(shí)右側(cè)導(dǎo)軌將變成無(wú)窮長(zhǎng)。根據(jù)前面的經(jīng)驗(yàn)，如果無(wú)摩擦力阻礙，而導(dǎo)軌無(wú)窮長(zhǎng)，小球?qū)?huì)一直持續(xù)地滾動(dòng)下去，其速度將不再會(huì)像導(dǎo)軌非水平時(shí)那樣從快向慢直至停止的變化。因?yàn)槿粝穹撬綍r(shí)那樣速度從快向慢變化，則遲早速度會(huì)變?yōu)榱愣Ｏ聛?lái)，這樣就無(wú)法保持向右側(cè)無(wú)窮遠(yuǎn)行進(jìn)的狀態(tài)，因此小球?qū)?huì)是向著無(wú)窮遠(yuǎn)維持勻速直線運(yùn)動(dòng)，這就是牛頓第一定律。

引入能量守恒的觀念可以提供另外一個(gè)看此案例的視角：小球在右側(cè)導(dǎo)軌達(dá)到與左側(cè)同樣的高度，是因?yàn)橐哂信c左側(cè)同樣的勢(shì)能（它告訴我們高度是勢(shì)能中的一個(gè)關(guān)鍵參量）；而在右側(cè)導(dǎo)軌水平時(shí)保持勻速運(yùn)動(dòng)，是因?yàn)樵瓉?lái)出發(fā)時(shí)在左側(cè)導(dǎo)軌出發(fā)點(diǎn)所具有的勢(shì)能全部轉(zhuǎn)化成了動(dòng)能，小球在右側(cè)水平的導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)，勢(shì)能不會(huì)發(fā)生變化，動(dòng)能因而不變，導(dǎo)致速度不變（這隱含著速度是動(dòng)能中關(guān)鍵參量的要求），是勻速直線運(yùn)動(dòng)。在任何實(shí)際的實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，因?yàn)槟Σ亮偸菬o(wú)法被忽略的，導(dǎo)致小球在右側(cè)導(dǎo)軌上所能達(dá)到的高度總會(huì)比左側(cè)略微低一點(diǎn)點(diǎn)。由此，即使在右側(cè)導(dǎo)軌水平時(shí)，小球也不會(huì)跑到無(wú)窮遠(yuǎn)，而總是在很遠(yuǎn)的某處停下來(lái)，即小球的速度會(huì)不斷變慢?；蛘邚哪芰渴睾愕慕嵌瓤?，摩擦力會(huì)造成小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的一定能量損耗，破壞了原來(lái)純由勢(shì)能和動(dòng)能所構(gòu)成的守恒關(guān)系。

任何真實(shí)的實(shí)驗(yàn)因?yàn)樽霾坏较Σ亮Φ挠绊懀蚨紵o(wú)法嚴(yán)格地證明牛頓第一定律，這也正是古人沒(méi)有得出牛頓第一定律的原因。然而思想實(shí)驗(yàn)就可以做到，僅僅通過(guò)日常經(jīng)驗(yàn)的延伸就可以讓任何一個(gè)理性的人相信牛頓第一定律的正確性。這樣的案例，展示得好可以讓學(xué)生震撼于人類思想的力量，驚嘆一個(gè)巧妙的實(shí)驗(yàn)在人的想象擴(kuò)展下居然能夠達(dá)到如此不可思議、讓人完全意料不到的結(jié)論！這將是對(duì)學(xué)生的想象力和好奇心的極大刺激。

對(duì)前面教師提出的質(zhì)疑，我們認(rèn)為這個(gè)思想實(shí)驗(yàn)不只是簡(jiǎn)單的邏輯檢驗(yàn)，它本質(zhì)上是基于客觀事實(shí)，運(yùn)用邏輯推理來(lái)判斷事情的真?zhèn)?。在這個(gè)意義上，思想實(shí)驗(yàn)確實(shí)像真實(shí)實(shí)驗(yàn)?zāi)菢幽芘卸ɡ碚摰恼_與否，它對(duì)提升學(xué)生的素養(yǎng)十分重要。案例本身旨在強(qiáng)調(diào)對(duì)學(xué)生科學(xué)思維能力的培養(yǎng)，邏輯演繹和歸納都是科學(xué)思維中非常必要和核心的元素。這個(gè)案例的目的是通過(guò)展開(kāi)來(lái)的介紹與討論，一是讓學(xué)生看到實(shí)驗(yàn)的作用：我們是通過(guò)實(shí)驗(yàn)而不僅僅是純粹的思辨來(lái)判別我們頭腦中的觀念是否正確。這尤其對(duì)否定一些日常的錯(cuò)誤經(jīng)驗(yàn)十分重要，人們憑日常經(jīng)驗(yàn)很容易接受力是物體運(yùn)動(dòng)的原因的錯(cuò)誤觀念。這種依靠實(shí)驗(yàn)作判斷的做法實(shí)際是人類思維上最重要的進(jìn)步，也是伽利略提出它后被稱之為科學(xué)革命的根本所在。二是讓學(xué)生體會(huì)思想的力量：雖然我們做實(shí)驗(yàn)需要大自然的指引，可人類的獨(dú)立思考仍然必不可少，而且有時(shí)這些聰明的思考可以使我們的認(rèn)知獲得跨越。人的思考首先是對(duì)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行詮釋，不同的詮釋導(dǎo)致我們對(duì)世界的不同理解和認(rèn)識(shí)，也進(jìn)一步導(dǎo)致接下來(lái)不同的實(shí)驗(yàn)。在此基礎(chǔ)上，人的思考還會(huì)讓實(shí)驗(yàn)超越它原有可能實(shí)現(xiàn)的范圍，在這個(gè)例子中就是對(duì)摩擦力的忽略，及對(duì)其效果的預(yù)期。任何實(shí)驗(yàn)都受工程和技術(shù)發(fā)展水平的限制，不可能達(dá)到完全理想的狀態(tài)，這時(shí)思想實(shí)驗(yàn)的鋒芒和威力就體現(xiàn)出來(lái)，憑借想象力進(jìn)行的思想實(shí)驗(yàn)，有可能做在現(xiàn)實(shí)中無(wú)法做到的實(shí)驗(yàn)，它讓人類可以跨越工程技術(shù)的局限，直接觸及實(shí)際實(shí)驗(yàn)達(dá)不到的結(jié)果。愛(ài)因斯坦在建立廣義相對(duì)論的過(guò)程中就不斷使用思想實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析。

中國(guó)的傳統(tǒng)文化過(guò)于注重實(shí)用和人與人之間的關(guān)系，因而我們很容易接受做實(shí)驗(yàn)，但輕視抽象的邏輯演繹。中國(guó)歷史上很多早期科學(xué)探索的萌芽及一些技術(shù)都被嗤之以鼻成奇技淫巧，由此才引出著名的李約瑟之問(wèn)。源自西方的物理學(xué)的思辨性的邏輯演繹是科學(xué)中很重要的組成部分，也是我們中華文化里相對(duì)比較欠缺的內(nèi)容，更是物理課的難度的體現(xiàn)，物理教育在強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)的前提下需要補(bǔ)足我們?cè)趥鹘y(tǒng)文化方面的短板。

目前，這個(gè)關(guān)于斜面的思想實(shí)驗(yàn)不僅是簡(jiǎn)單判定以往亞里士多德的力是物體運(yùn)動(dòng)的原因、沒(méi)有力作用的物體的運(yùn)動(dòng)都會(huì)靜止的理論錯(cuò)誤，還能進(jìn)一步給出正確的牛頓第一定律。這是此案例及伽利略所做的一系列貢獻(xiàn)所引導(dǎo)的科學(xué)革命最偉大之處，它既傳承了古希臘演繹性的邏輯思維和想象思辨的優(yōu)點(diǎn)，又巧妙地把通過(guò)實(shí)驗(yàn)和觀測(cè)所導(dǎo)致的自然界的指引引入進(jìn)來(lái)，形成真正對(duì)自然界具有更強(qiáng)認(rèn)知能力的科學(xué)思維。正是這種先進(jìn)的科學(xué)思維和科學(xué)方法使得以物理學(xué)為代表的自然科學(xué)能夠走出人類棲身的小小地球，開(kāi)始放眼太陽(yáng)系、銀河系、河外星系及星系團(tuán)乃至整個(gè)宇宙。視野決定成就，當(dāng)今物理學(xué)的視野已經(jīng)從空間上覆蓋小至基本粒子大到整個(gè)宇宙的近60個(gè)量級(jí)的尺度、從時(shí)間上覆蓋短至大爆炸開(kāi)始后的一瞬（普朗克時(shí)間10～43秒）長(zhǎng)至當(dāng)今宇宙壽命的近60個(gè)量級(jí)的尺度，從中發(fā)展出的科學(xué)思維和科學(xué)方法無(wú)以倫比。這些思維方式和方法已經(jīng)被其他學(xué)科乃至許多社會(huì)科學(xué)廣泛使用，我們的物理課程就是要通過(guò)課程內(nèi)容的學(xué)習(xí)，訓(xùn)練學(xué)生逐漸養(yǎng)成自己的科學(xué)思維。

3 學(xué)習(xí)和培養(yǎng)應(yīng)對(duì)未知的方法和能力，讓人生更有意義

物理課在學(xué)校里往往被看成是最難學(xué)的課程，其公式復(fù)雜，概念難以理解。課程內(nèi)容一般被認(rèn)為只不過(guò)是一縷美好但距人遙遠(yuǎn)的理性之光，與大多數(shù)人的日常精神生活無(wú)關(guān)。其實(shí)不然，物理課程里所介紹的成就為人的生存和發(fā)展提供了豐富的啟示和經(jīng)驗(yàn)，不斷教育和引領(lǐng)著后人。

例如，前輩的經(jīng)驗(yàn)告訴我們應(yīng)該努力去找可以解決的問(wèn)題，承認(rèn)某些問(wèn)題可能是目前無(wú)法解決的，努力尋找回避或繞過(guò)去的方法。牛頓第二定律中引入了質(zhì)量的概念，但牛頓聰明地回避了正面從根本上回答什么是質(zhì)量這一本質(zhì)性問(wèn)題，只給出了一個(gè)可操作的、關(guān)于如何標(biāo)定質(zhì)量相對(duì)大小的方法。在義務(wù)教育階段，雖然還沒(méi)有學(xué)習(xí)牛頓第二定律，但已開(kāi)始學(xué)習(xí)牛頓第一定律，慣性已經(jīng)作為一個(gè)重要概念開(kāi)始被討論，慣性的度量就是質(zhì)量。進(jìn)一步，質(zhì)量作為物質(zhì)的基本屬性已經(jīng)在義務(wù)教育階段中被引入，并且物理課標(biāo)要求學(xué)生“知道質(zhì)量的含義”。質(zhì)量的本質(zhì)直到牛頓時(shí)代300年后，科學(xué)家在歐洲核子中心的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)上發(fā)現(xiàn)了上帝粒子——希格斯粒子，并獲得了2013年諾貝爾物理獎(jiǎng)，到這時(shí)人類才剛開(kāi)始對(duì)質(zhì)量的起源有所了解。如果當(dāng)年牛頓糾纏于質(zhì)量的本質(zhì)，在有生之年可能完全沒(méi)有對(duì)驅(qū)散質(zhì)量之謎做實(shí)質(zhì)性的貢獻(xiàn)。

再有，力圖使自己的認(rèn)知建立在牢固的基礎(chǔ)之上。學(xué)會(huì)分辨自己的認(rèn)知世界中哪些認(rèn)識(shí)和觀念是可靠和準(zhǔn)確的。對(duì)可靠性和準(zhǔn)確性的追求可以直接推動(dòng)人類認(rèn)識(shí)的進(jìn)化。一個(gè)著名的例子是高中物理才涉及到的關(guān)于地心說(shuō)和日心說(shuō)的轉(zhuǎn)變，這個(gè)例子雖然是到高中物理才學(xué)習(xí)，但它所涉及到的運(yùn)動(dòng)及速度等物理量是義務(wù)教育階段的重點(diǎn)內(nèi)容，例子本身所關(guān)注的是如何看待運(yùn)動(dòng)和速度導(dǎo)致的整體圖像問(wèn)題。在地球上生活的人類仰望星空，發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)、月亮和幾乎所有肉眼看到的星星都在繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，因此衍生出早期的地心說(shuō)，它成為中世紀(jì)受教會(huì)鼎力支持的正統(tǒng)的宇宙觀?？杉词乖诠畔ＥD，人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)有幾顆離地球比較近的行星、水星、金星、火星、木星、土星有反常于通常勻速圓周運(yùn)動(dòng)的逆行現(xiàn)象；還發(fā)現(xiàn)無(wú)論在體積或是質(zhì)量上太陽(yáng)都比地球大很多，而讓一個(gè)大的星球繞小很多的星球做圓周運(yùn)動(dòng)并不符合古希臘的美學(xué)觀念。種種這些地心說(shuō)對(duì)宇宙認(rèn)知的缺陷在托勒密的地心說(shuō)體系中，必須通過(guò)以在圓軌道上不斷嵌套新的圓軌道的本輪均輪這種很不自然的方式來(lái)解決，這些不足促使哥白尼提出了太陽(yáng)系的所有行星都繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的日心說(shuō)。日心說(shuō)里不再有逆行現(xiàn)象，位于中心靜止的太陽(yáng)是太陽(yáng)系最大的星體，這所展現(xiàn)的太陽(yáng)系圖景顯然比地心說(shuō)自然、完美、和諧。日心說(shuō)雖曾受到教會(huì)的強(qiáng)烈打壓，但隨著望遠(yuǎn)鏡的發(fā)明和使用，得到了觀測(cè)的有力支持，并最終取代地心說(shuō)。而后來(lái)第谷、開(kāi)普勒和笛卡兒對(duì)行星運(yùn)動(dòng)的大量科學(xué)觀測(cè)，證實(shí)太陽(yáng)系各行星的實(shí)際運(yùn)動(dòng)并不是最優(yōu)美的圓軌道，而是橢圓軌道?，F(xiàn)代天文學(xué)更多更精確的觀測(cè)進(jìn)一步告訴我們：太陽(yáng)也不是宇宙的中心，它不過(guò)是位于銀河系較邊緣的一個(gè)很普通的繞銀河系中心做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的恒星；銀河系乃至它所在的本星系團(tuán)在宇宙中也只是上千億星系團(tuán)中的一個(gè)很普通的成員。這個(gè)認(rèn)識(shí)的發(fā)展歷程是建立在不斷改進(jìn)以往認(rèn)知的可靠性和準(zhǔn)確性的基礎(chǔ)上，人類實(shí)現(xiàn)了對(duì)宇宙認(rèn)識(shí)一步步的進(jìn)化和深化。

物理學(xué)注重研究簡(jiǎn)單問(wèn)題，因?yàn)樗鼈兡軌虮容^容易被解決，可以由此確立關(guān)于這些問(wèn)題的較清晰的圖像和牢固可靠的認(rèn)知。在此基礎(chǔ)上才可能進(jìn)一步提出和解決更加本質(zhì)的問(wèn)題，逐步深入對(duì)本質(zhì)問(wèn)題的認(rèn)識(shí)，從而在一步步的求真之路上使自己對(duì)世界的認(rèn)識(shí)建立在牢固的基礎(chǔ)之上。物理課程通過(guò)其內(nèi)容的學(xué)習(xí)讓學(xué)生逐步了解和掌握在物理學(xué)中發(fā)展起來(lái)的這種應(yīng)對(duì)未知的方法。

更進(jìn)一步，通過(guò)物理的學(xué)習(xí)，學(xué)會(huì)分辨哪些問(wèn)題是較容易解決的，問(wèn)題的要點(diǎn)在哪里，哪些問(wèn)題是有價(jià)值的；學(xué)會(huì)分辨對(duì)世界認(rèn)識(shí)的適用范圍，分辨哪些是可靠的，哪些是不一定可靠的；學(xué)會(huì)分辨哪些觀念是有現(xiàn)實(shí)基礎(chǔ)的，哪些還僅是人們頭腦中的空想。找到辦法檢驗(yàn)自己的思想，學(xué)會(huì)區(qū)分空想與科學(xué)，并且爭(zhēng)取以后能把美好的空想變?yōu)榭茖W(xué)。分辨問(wèn)題、認(rèn)知和觀念的能力可使我們獲得一雙犀利的眼睛，幫助我們看清世界，使我們成為已有認(rèn)識(shí)和思想的主人而不是工具。能熟練掌握前人留下的認(rèn)知又不迷失其中，讓其為世人所用以應(yīng)對(duì)無(wú)窮盡的世界，造福人類。

當(dāng)人能夠嫻熟自由地運(yùn)用各種已有對(duì)世界的認(rèn)知和思想觀念而又不被它們的種種局限所束縛時(shí)，就能夠自由輕松地暢游于思想觀念的海洋之中，實(shí)現(xiàn)真正思想上的自由和精神上的豐富。在此基礎(chǔ)之上若能進(jìn)一步在所面臨的眾多問(wèn)題中，從簡(jiǎn)單入手，在不斷追求更高的可靠性和準(zhǔn)確性的基礎(chǔ)上一步步腳踏實(shí)地地解決問(wèn)題，向真理靠近，真正走向智慧，能夠享受創(chuàng)造與發(fā)現(xiàn)之樂(lè)趣，充實(shí)和充分體現(xiàn)自己生命的價(jià)值，讓人生具有更大的意義。

綜上所述，義務(wù)教育階段的物理課程作為物理教育的起始，其價(jià)值體現(xiàn)在從讓學(xué)生初步了解自然界的基本規(guī)律出發(fā)，努力激發(fā)起學(xué)生的好奇心、想象力和探索興趣，進(jìn)而逐步邁向?qū)W習(xí)和養(yǎng)成應(yīng)對(duì)未知的方法和能力、實(shí)現(xiàn)讓人生更有意義的目標(biāo)。