自然科學的基本原理精選(九篇)

前言：一篇好文章的誕生，需要你不斷地搜集資料、整理思路，本站小編為你收集了豐富的自然科學的基本原理主題范文，僅供參考，歡迎閱讀并收藏。

第1篇：自然科學的基本原理范文

一、端正態(tài)度，養(yǎng)成良好學習習慣

1. 制定科學的學習計劃和方法。好的計劃和方法是成功的一半，對提高學習效率將起到事半功倍的效果。這就要求：做好課前預習、認真學習知識、及時復習鞏固、解決疑難問題、鞏固提高。

2. 上課要認真聽講，充分利用學習時間。作為高中生有一定的自學能力，有部分學生認為老師講得簡單而聽課不認真，錯過了課堂的最佳時間，課后要花很大的精力去彌補，而且也不能達到上課認真聽講的效果，所以課堂上一定要與老師教學保持一致，切記不能自搞一套。課后可以根據(jù)自己對知識的掌握，增加自主學習內容。充分利用時間鞏固所學的內容，高中階段每天學習的內容多，學習壓力大，對學習內容一定要做到課課清、日日清、周周清，不可以留學習的尾巴，否則日積月累很容易積重難返。所以，一定要充分利用各種零散的時間去消耗和吸收學習內容，可以利用睡覺前、走路、等車這些零散的時間，通過回憶把學習的內容進行鞏固和提高。

3. 整理學習資料，做好課堂筆記。對習題、試卷、課堂筆記、實驗報告等學習資料要善于整理作好分類，并要保存好。對學習中的重點、難點要有清晰明確的提示。課堂筆記不是流水賬，要善于根據(jù)教師教學內容的重難點和自己實際情況，如老師講解典型的例題，好的解題方法，不太理解的知識等都要記下來。課堂筆記一定要課后認真消化好，作好必要的內容補充。對于有價值的練習題、易錯的題等要注意專門整理，以利于進一步復習鞏固。

二、夯實基礎知識，及時鞏固提高

“聽得懂，記得住”是進一步學習的基礎。對于物理學科的基本原理、概念、規(guī)律要爛熟于胸，基本解題方法要運用熟練，在運用過程中能夠信手拈來。學習過程中要總結出一些簡便易記的規(guī)律，以幫助對基本原理、概念的理解。基本概念、規(guī)律是最基礎的知識。很多高中同學們在學習過程中經常忽略基礎知識的學習，認為物理知識不用死記硬背，忙于書山題海之間，每天有做不完的題目，很少花時間去準確、熟練地復習、鞏固基礎知識。任何復雜物理題目的背后都有一個簡單物理原理去支撐，不能熟練地掌握、記憶這些基本的原理，解題過程中總會遇到麻煩。所以，熟記基本概念和規(guī)律是學好物理科最優(yōu)先決條件，是學好物理的基本，否則學習物理就會本末倒置、事倍功半。

三、學以致用，理論聯(lián)系實際

物理知識是自然科學規(guī)律的總結，與實際經驗結合的比較緊密。學生在學習過程中不能單純地死記硬背書本的知識，要善于把學習的理論知識和自然科學規(guī)律聯(lián)系起來，與自己的生活實踐結合起來，實際動手操作，利用實驗學以致用，這樣才能加深理解。對于學習的基本原理，針對典型例題，最好根據(jù)學習的理論知識親自動手做實驗，反過來通過自己的實驗得出理論結論。做題過程中，做到把抽象的思維形象化，利用作圖、手勢、學習工具作狀態(tài)分析和動態(tài)分析。

四、善于積累和總結，提高自我學習能力

第2篇：自然科學的基本原理范文

[摘要]以學生為主體的角度出發(fā)，根據(jù)問卷調查結果和多年教學經驗提出了基礎光學課程改革的幾點見解，第一、基礎光學教學內容改革的必要性及具體措施，第二、注重教學步驟的完整性，第三、注重教學方法的改革。

引 言

光學是高等院校物理專業(yè)必修的一門專業(yè)基礎課，是物理學中最古老的一門學科之一，同時也是一門年輕的學科，具有強大的生命力和不可估量的發(fā)展前途。光學對原子物理學的學習有極其重要的作用，而且光學是近代物理的生長點，量子論、狹義相對論都起源于光學。所以，學好光學無疑對相關課程的學習起著十分積極的作用。近年來有關光學課程的教學改革呼聲日益高漲，人們分別從不同的角度對光學的教學改革進行著積極而有益的探索[1-6]。本文借助于羅洋城對北師大和韶關學院學生的問卷調查[6]，結合自己多年的教學經驗和他人的先進成果，廣泛征集學生見解，對光學課程的改革進行積極了的探索，提出了基礎光學課程教學改革的幾點見解，供大家鑒借和分享。

教學內容的選取

現(xiàn)流行的光學教材，對幾何光學和波動光學的基本理論的講解是詳細的，完善的，但也存在不少問題，主要表現(xiàn)在：第一，幾何光學的內容占的篇幅過大，以華東師大姚啟鈞編的《光學教程》為例[7]，僅幾何光學的基本原理這一章，公式大大小小就有45個，有些問題中學已經講過，沒有必要重復講授。適當精簡幾何光學內容，使內容在滿足系統(tǒng)化、條理化的基礎上做出合理的取舍。第二，光的量子性部分的歷史，如“紫外災難”和“兩朵烏云”等故事完全可以放到物理學史中去講授。第三，現(xiàn)代光學部分涉及面較廣，學科的內容非常豐富，學科體系十分龐大，而光學課程的學時有限，所以現(xiàn)代光學部分則應該單獨羅列出去，建議在大三再開設現(xiàn)代光學基礎，滿足學生的求知欲和飛速發(fā)展的光學科技。基礎光學部分在講授時應該適當融入前沿科技內容，避免單純概念的枯燥，使教學別具一格，既深化了概念，同時將光學基本原理與其在科技前沿中的應用結合起來，大大深化了基本原理教學，開闊了視野，充分調動了學生的積極性，激發(fā)求知欲和探索物理奧妙的精神，同時也增加了課程的魅力。但是，在講授前沿科技與古老光學原理的結合時一定要注意突出光學基本原理的描述，達到用科技前沿實例講授并深化課程基本概念和基本原理的教學目的。同時，基礎光學部分在講授時還要注重課程內容的條理化，雖然波動光學和幾何光學看似聯(lián)系不十分緊密，但是至始至終都離不開兩個概念就是光程和相位差，所以在整個基礎光學部分的教學中要始終貫穿這兩個基本概念使教學內容渾然一體。

注重教學步驟的完整性

注重教學步驟的完整性有力的保證了教學質量。課堂教學是學生獲得知識的重要途徑，由于教學體制特點，很多學生依賴于課堂，所以確保課堂教學效果是教學中的非常重要的一個環(huán)節(jié)。除了借助于現(xiàn)代化教學手段提高教學效果外，從內容的選取和語言描述上需下足功夫，充分地把教師的個人魅力展現(xiàn)出來，并且把這種魅力融入到教學中，以提高課堂教學效率。作業(yè)批改是課堂教學的延伸，它是發(fā)現(xiàn)問題，解決問題的重要途徑，通過對作業(yè)細致批改幾乎可以了解每一個學生的學習狀況和學習狀態(tài)。課后答疑是課堂教學的重要輔助形式，也是教學過程中的有機組成部分。此外，光學和其它物理學學科一樣是一門以觀察和實驗為基礎的學科，許多物理知識都是通過觀察實驗，經過認真的思索總結出來的。實驗教學不僅僅是學生動手的過程，更是動腦思維的過程。注重實驗教學能更好地激發(fā)學生的學習興趣，并且能培養(yǎng)學生嚴肅、認真、端正的實驗態(tài)度，獲得一些感性認識，經過進一步引導使感性認識上升為理性認識，為光學課程的學習起到積極的作用。值得一提的是驗證性實驗所占比重過大[8]，大學階段的實驗教學應該不只是“驗證”，通過增加一些設計性實驗以激發(fā)學生的創(chuàng)新能力。

注重教學方法的現(xiàn)代化

現(xiàn)代教學技術手段的發(fā)展和應用提高了單位學時的信息量，多媒體技術中實例分析和動畫演示激發(fā)了學生的學習興趣。然而我們在運用現(xiàn)代技術手段教學過程中，還是遇到了許多新問題，如過多依賴于ppt教學，以至于學生感覺象放電影一樣，條理性、邏輯性和系統(tǒng)性體現(xiàn)不到位。所以，我們還要不斷探索新的教學方法和技巧，從而使現(xiàn)代化教學內容和教學手段得以更充分地發(fā)揮作用。此外，加強與國內兄弟院校的了解和交流，使我們能夠開闊眼界，增加知識，有效提高我們的教學質量。最好能夠讓教師走出去，同時也能把相關教學經驗豐富的人事請進來，借鑒和學習兄弟院校光學教學改革和發(fā)展的成功經驗。總之，在科學技術飛速發(fā)展的今天，大學階段的學習是很多人接受系統(tǒng)學習的最后一站，基礎光學課程的學習對今后的學習起著非常重要的作用。所以在教學中要從教學內容、教學步驟、教學方法等方面完善教學過程，強化基礎教育，緊跟現(xiàn)代科技發(fā)展步伐，積極大膽地嘗試現(xiàn)代科技教學手段，探索新的教學方法，使學生的學習由被動轉為主動，為今后的學習奠定基礎。

參考文獻

[1]高艷霞.面向21世紀光學課程改革的探索[J].中山大學學報論叢，2001，21(1):112-115.

[2]馮學斌，劉興波.光學投影媒體教學體系及內容和方法改革[J].山東師范大學學報（自然科學版），2005，20(4):102-103.

[3]王形華等.高師院校光學教材內容改革的幾點設想[J].中國西部科技，2006，10:67-68.

[4]李玉紅.“光學”課程教學改革實踐與成果[J].高等理科教育，2006，2:97-99.

[5]于國萍，游璞.改革光學教材適應社會需要[J].光電子技術與信息，2005，18(2):101-102.

[6]羅洋城.光學學習困難的調查與分析[J].韶關學院學報(自然科學版)，2002，23(6):30-36.

第3篇：自然科學的基本原理范文

關鍵詞 量子物理；現(xiàn)代信息技術；關系；原理應用

中圖分類號：O41 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2013）15-0001-02

量子物理是人們認識微觀世界結構和運動規(guī)律的科學，它的建立帶來了一系列重大的技術應用，使社會生產和生活發(fā)生了巨大的變革。量子世界的奇妙特性在提高運算速度、確保信息安全、增大信息容量等方面發(fā)揮重要的作用，基于量子物理基本原理的量子信息技術已成為當前各國研究與發(fā)展的重要科學技術領域。

隨著世界電子信息技術的迅猛發(fā)展，以微電子技術為基礎的信息技術即將達到物理極限，同時信息安全、隱私問題等越來越突出。2013年5月美國“棱鏡門”事件的爆發(fā)，引發(fā)了對保護信息安全的高度重視，將成為推動量子物理科學與現(xiàn)代信息技術的交融和相互促進發(fā)展的契機。因此，充分認識量子物理學的基本原理在現(xiàn)代信息技術中發(fā)展的基礎地位與作用，是促進現(xiàn)代信息技術發(fā)展的前提，也是豐富和發(fā)展量子物理學的需要。

1 量子物理基本原理

1）海森堡測不準原理。在量子力學中，任何兩組不可同時測量的物理量是共扼的，滿足互補性。在進行測量時，對其中一組量的精確測量必然導致另一組量的完全不確定，只能精確測定兩者之一。

2）量子不可克隆定理。在量子力學中，不能實現(xiàn)對各未知量子態(tài)的精確復制，因為要復制單個量子就只能先作測量，而測量必然改變量子的狀態(tài)，無法獲得與初始量子態(tài)完全相同的復制態(tài)。

3）態(tài)疊加原理。若量子力學系統(tǒng)可能處于和描述的態(tài)中，那么態(tài)中的線性疊加態(tài)也是系統(tǒng)的一個可能態(tài)。如果一個量子事件能夠用兩個或更多可分離的方式來實現(xiàn)，那么系統(tǒng)的態(tài)就是每一可能方式的同時迭加。

4）量子糾纏原理。是指微觀世界里，有共同來源的兩個微觀粒子之間存在著糾纏關系，不管它們距離多遠，只要一個粒子狀態(tài)發(fā)生變化，另一個粒子狀態(tài)隨即發(fā)生相應變化。換言之，存在糾纏關系的粒子無論何時何地，都能“感應”對方狀態(tài)的變化。

2 量子物理與現(xiàn)代信息技術的關系

2.1 量子物理是現(xiàn)代信息技術的基礎與先導

物理學一直是整個科學技術領域中的帶頭學科并成為整個自然科學的基礎，成為推動整個科學技術發(fā)展的最主要的動力和源泉。量子力學是20世紀初期為了解決物理上的一些疑難問題而建立起來的一種理論，它不僅解釋了微觀世界里的許多現(xiàn)象、經驗事實，而且還開拓了一系列新的技術領域，直接導致了原子能、半導體、超導、激光、計算機、光通訊等一系列高新技術產業(yè)的產生和發(fā)展。可以說，從電話的發(fā)明到互聯(lián)網(wǎng)絡的實時通信，從晶體管的發(fā)明到高速計算機技術的成熟，量子物理開辟了一種全新的信息技術，使人類進人信息化的新時代，因此，量子物理學是現(xiàn)代信息技術發(fā)展的主要源泉，而且隨著現(xiàn)代科學技術的飛速發(fā)展，量子物理學的先導和基礎作用將更加顯著和重要。

2.2 量子物理為現(xiàn)代信息技術的持續(xù)發(fā)展提供新的原理和方法

現(xiàn)代信息技術本質上是應用了量子力學基本原理的經典調控技術，隨著世界科學技術的迅猛發(fā)展，以經典物理學為基礎的信息技術即將達到物理極限。因此，現(xiàn)代信息技術的突破，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展必須借助于新的原理和新的方法。量子力學作為原子層次的動力學理論，經過飛速發(fā)展，已向其他自然科學的各學科領域以及高新技術全面地延伸，量子信息技術就是量子物理學與信息科學相結合產生的新興學科，它為信息科學技術的持續(xù)發(fā)展提供了新的原理和方法，使信息技術獲得了活力與新特性，量子信息技術也成為當今世界各國研究發(fā)展的熱點領域。因此，未來的信息技術將是應用到諸如量子態(tài)、相位、強關聯(lián)等深層次量子特性的量子調控技術，充分利用量子物理的新性質開發(fā)新的信息功能，突破現(xiàn)代信息技術的物理極限。

2.3 現(xiàn)代信息技術對量子物理學發(fā)展的影響

量子信息技術應用量子力學原理和方法來研究信息科學，從而開發(fā)出現(xiàn)經典信息無法做到的新信息功能，反過來，現(xiàn)代信息技術的發(fā)展大大地豐富了量子物理學的研究內容，也將不斷地影響量子物理學的研究方法，有力地將量子理論推向更深層次的發(fā)展階段，使人類對自然界的認識更深刻、更本質。近年來，隨著量子信息技術領域研究的不斷深入，量子信息技術的發(fā)展也使量子物理學研究取得了不少成果，如量子關聯(lián)、基于熵的不確定關系、量子開放系統(tǒng)環(huán)境的控制等問題研究取得了巨大進展。

3 基于量子物理學原理的量子信息技術

基于量子物理原理和方法的量子信息技術成為21世紀信息技術發(fā)展的方向，也是引領未來科技發(fā)展的重要領域。當前量子物理學的基本原理已經在量子密碼術、量子通信、量子計算機等方面得到充分的理論論證和一定的實踐應用。

3.1 量子計算機——量子疊加原理

經典計算機建立在經典物理學基礎上，遵循普通物理學電學原理的邏輯計算方式，即用電位高低表示0和1以進行運算，因此，經典計算機只能靠以縮小芯片布線間距，加大其單位面積上的數(shù)據(jù)處理量來提高運算速度。而量子計算遵循量子力學規(guī)律進行高速數(shù)學和邏輯運算、存儲及處理量子信息。計算方式是建立在微觀量子物理學關于量子具有波粒兩重性和雙位雙旋特性的基礎上，量子算法的中心思想是利用量子態(tài)的疊加態(tài)與糾纏態(tài)。在量子效應的作用下，量子比特可以同時處于0和1兩種相反的狀態(tài)（量子疊加），這使量子計算機可以同時進行大量運算，因此，量子計算的并行處理，使量子計算機實現(xiàn)了最快的計算速度。未來，基于量子物理原理的量子計算機，不僅運算速度快，存儲量大、功耗低，而且體積會大大縮小。

3.2 量子通信——量子糾纏原理

量子通信是一種利用量子糾纏效應進行信息傳遞的新型通信方式。量子通信主要涉及：量子密碼通信、量子遠程傳態(tài)和量子密集編碼等。從信息學上理解，量子通信是利用量子力學的量子態(tài)隱形傳輸或者其他基本原理，以量子系統(tǒng)特有屬性及量子測量方法，完成兩地之間的信息傳遞；從物理學上講，量子通信是采用量子通道來傳送量子信息，利用量子效應實現(xiàn)的高性能通信方式，突破現(xiàn)代通信物理極限。量子力學中的糾纏性與非定域性可以保障量子通信中的絕對安全的量子通信，保證量子信息的隱形傳態(tài)，實現(xiàn)遠距離信息轉輸。所以，與現(xiàn)代通信技術相比，量子通信具有巨大的優(yōu)越性，具有保密性強、大容量、遠距離傳輸?shù)忍攸c，量子通信創(chuàng)建了新的通信原理和方法。

3.3 量子密碼——不可克隆定理

經典密碼是以數(shù)學為基礎，通過經典信號實現(xiàn)，在密鑰傳送過程中有可能被竊聽且不被覺察，故經典密碼的密鑰不安全。量子密碼是一種以現(xiàn)代密碼學和量子力學為基礎，利用量子物理學方法實現(xiàn)密碼思想和操作的新型密碼體制，通過量子信號實現(xiàn)。量子密碼主要基于量子物理中的測不準原理、量子不可克隆定理等，通信雙方在進行保密通信之前，首先使用量子光源，依照量子密鑰分配協(xié)議在通信雙方之間建立對稱密鑰，再使用建立起來的密鑰對明文進行加密，通過公開的量子信道，完成安全密鑰分發(fā)。因此量子密碼技術能夠保證：

1）絕對的安全性。對輸運光子線路的竊聽會破壞原通訊線路之間的相互關系，通訊會被中斷，且合法的通信雙方可覺察潛在的竊聽者并采取相應的措施。

2）不可檢測性。無論破譯者有多么強大的計算能力，都會在對量子的測量過程中改變量子的狀態(tài)而使得破譯者只能得到一些毫無意義的數(shù)據(jù)。因此，量子不可克隆定理既是量子密碼安全性的依靠，也給量子信息的提取設置了不可逾越的界限，即無條件安全性和對竊聽者的可檢測性成為量子密碼的兩個基本特征。

4 結論

量子物理是現(xiàn)代信息技術誕生的基礎，是現(xiàn)代信息技術突破物理極限，實現(xiàn)持續(xù)發(fā)展的動力與源泉。基于量子物理學的原理、特性，如量子疊加原理、量子糾纏原理、海森堡測不準原理和不可克隆定理等，使得量子計算機具有巨大的并行計算能力，提供功能更強的新型運算模式；量子通信可以突破現(xiàn)代信息技術的物理極限，開拓出新的信息功能；量子密碼絕對的安全性和不可檢測性，實現(xiàn)了絕對的保密通信。隨著量子物理學理論在信息技術中的深入應用，量子信息技術將開拓出后莫爾時代的新一代的信息技術。

參考文獻

[1]陳楓.量子通信：劃時代的嶄新技術[N].報，2011.

[2]曾謹言.量子物理學百年回顧[J].北京大學物理學科90年專題特約專稿，2003（10）.

[3]李應真，吳斌.物理學是當代高新技術的主要源泉[J].學術論壇，2012.

[4]董新平，楊綱.量子信息原理及其進展[J].許昌學院學報，2007.

[5]周正威，陳巍，孫方穩(wěn)，項國勇，李傳鋒.量子信息技術縱覽[J].中國科學，2012（17）.

[6]郭光燦.量子信息技術[J].中國科學院院刊，2002（5）.

[7]朱煥東、黃春暉.量子密碼技術及其應用[J].國外電子測量技術，2006（12）.

第4篇：自然科學的基本原理范文

1.語文知識素養(yǎng)

教師的勞動是一種復雜的勞動、創(chuàng)造性的勞動，要成功地完成教學任務，首先要精通所教學科的知識，對自己所教學科的全部內容有深入的了解?！百Y之深，則左右逢源”。語文學科是一門綜合性很強的學科，從傳統(tǒng)的知識觀來說，有字、詞、句、篇、語法、修辭、邏輯、文學常識等；從現(xiàn)代知識觀來說，則包括言語知識和言語行為知識。統(tǒng)而言之，語文教師的語文知識素養(yǎng)主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

（1）語言學

語言學概論，了解語言的本質、結構及其發(fā)展規(guī)律，了解語言與社會及其它學科的關系，了解語言學的研究方法及其最新成果，了解語言學的發(fā)展趨勢；學習現(xiàn)代漢語，掌握現(xiàn)代漢語的系統(tǒng)知識。懂得普通語音學，熟悉漢語的聲、韻、調，掌握漢語拼音方案和普通話語音系統(tǒng)；了解語義學和詞匯學的基本原理，通悉語義和語境的關系，掌握詞的構成和組合規(guī)則，明確詞的基本意義與引申意義、比喻意義之間的關系，熟知辨析詞義的方法，把握詞語的感彩，熟悉詞匯的發(fā)展變化。

學習古代漢語，具有較為系統(tǒng)的古漢語基礎知識。掌握常用的文言實詞和虛詞，熟悉古今詞義的變化了解古漢語的句型結構，熟悉古代重要辭書的查檢方法。

（2）文字學

學習文字學，把握文字的性質和作用，熟知文字的起源和發(fā)展規(guī)律，了解一般文字的基本原理。尤其要學好漢字學，了解漢字的起源和發(fā)展，掌握漢字的音、形、義的構成，熟悉漢字的筆畫，筆順與各種結構，掌握規(guī)范漢字，掌握查檢漢字的各種方法，掌握識字法，正字法和寫字法。另外，要明確標點符號是書面語言中不可缺少的組成部分，正確使用標點符號。

（3）文章學

學習文章學，首先要了解文章學的基本理論，掌握文章本身的構成規(guī)律，熟悉文章的主旨、結構、表達方式等要素，了解它的內部聯(lián)系。學習閱讀學，研究文章的閱讀、分析和鑒賞。掌握各種實用文章的閱讀方法，熟悉各種閱讀方式、明確各種閱讀方式的目的要求，研究閱讀的反應過程和訓練方式，懂得閱讀與寫作的關系。

學習寫作學，掌握寫作的基本理論及常用文體知識，對內容與形式、素材與題材、思想與思路、語言與文風等有深刻的理解，對中學生的寫作起到切實而有效的指導作用。

（4）文藝學

學習文藝學，了解文藝學的基本理論，掌握文學作品的結構規(guī)律，學習中外文學史，了解中國古代文學、現(xiàn)代文學和當代文學的基本內容，熟悉各個時期主要的作家與作品，涉獵世界文學寶庫，對馳名中外的作家作品特色有所了解，熟悉常見的作品。

學習美學，懂得一些美學知識，懂得結合語文教材的特點進行審美的教育。懂得一些文藝和文藝批評的的基本理論，提高對文學作品、藝術作品的分析與鑒賞能力。還應對電影、電視、戲劇、曲藝、音樂、美術知識也有所涉獵。

2.普通文化知識素養(yǎng)

語文教師知識面寬，視野開闊，才能厚積薄發(fā)，左右逢源。語文教師在“精”于文化科學知識的前提下，“博”于文化科學知識，以豐厚的文化知識為背景，在教學工作中游刃有余，使學生學有所得，受益終身。

（1）思維科學

首先，要通曉它的基礎理論――思維學；其次，要懂得它的技術理論――科學方法論；最后，要熟悉它的應用理論――思維培育學。思維培育學，包括抽象思維的培育、表象思維的培育、直觀動作的培育及創(chuàng)造性思維的培育等。

（2）社會科學

語文課程有著廣泛的社會內容，語文教師除要具有很強的理解語言的能力外，還必須有豐富的社會科學知識，才能準確地把握思想內容。要學習中國歷史，尤其是近代史；涉獵經濟學、法學、文化學；學習民族習俗、風土人情；學習人際交往，等等。此外，還要關注哲學、倫理學、地理學、環(huán)境學、軍事學等的發(fā)展。總之，要博覽群書，了解社會，體味人生。

（3）自然科學

語文教師雖不直接向學生教授系統(tǒng)的自然科學知識，但無論如何不能是“科盲”。小而言之，要教好語文教材中的有關介紹自然科學的說明文，就必須弄懂文中所介紹的有關科學知識，如宇宙學、氣象學、物候學、生物學、生物學、物理學等。大而言之，我們要培養(yǎng)21世紀在世界上有競爭力的建設者，使他們從小就具有很強的科學意識，而自己對課文涉及數(shù)學、物理、化學、地質學等方面的知識知之甚少甚至一竅不通，就勢必會在教學中出現(xiàn)科學性、常識性的錯誤。

3.教育學科知識素養(yǎng)

教學工作是一種培養(yǎng)人的專業(yè)工作，“僅通曉一門學科并非必然的使他成為該學科的好教師”，“學者未必是良師”。一個教師除了要成功地扮演好自己的角色外，在所教學科知識的基礎上，更重要的是具有教育學科方面的知識，既知道教什么，又知道怎么教。教育學科知識，主要包括如下三個方面。

（1）教育學

語文教師首先應當學習教育的基本理論，比較系統(tǒng)地了解教育的本質、教育的方針、教育的目的、過程、內容和方式方法；學習比較教育學，了解中外名家教育思想，從中獲得借鑒；學習課程與教學論，了解課程的基本理論；學習理論，開闊視野，從中吸取有益的養(yǎng)料。應關注教育和科學的發(fā)展，不斷更新教育觀念，樹立科學的教育發(fā)展觀。

（2）心理學

了解學生的心理特點是從事教育工作的前提，語文教師要搞好語文教學就必須學習心理學和教育心理學的基本理論，了解教育過程中學生的心理特點和個性差異，了解學生心理品質的形成及發(fā)展的規(guī)律，了解培養(yǎng)學生良好的心理品質的途徑，努力用心理科學的規(guī)律指導語文教學，提高語文教學質量，培養(yǎng)學生優(yōu)良的心理品質。

第5篇：自然科學的基本原理范文

關鍵詞：無機化學；科研潛質；培養(yǎng)；能力

中圖分類號：G642.41 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）08-0068-02

化學是一門重要的自然科學學科，其在人類社會發(fā)展和科技進步中發(fā)揮著舉足輕重的作用。對于我國而言，傳統(tǒng)的化學教育僅僅重視知識的傳授，而忽視知識創(chuàng)新，在實際教學中缺乏對學生科學研究能力的培養(yǎng)，造成培養(yǎng)的畢業(yè)生素質下降。無機化學作為化學學科中的基礎學科，對于培養(yǎng)化學專業(yè)的高級專門人才具有重要作用。本文中，筆者將結合自身的教學經驗與體會，淺談高校無機化學教學中如何加強對大學生科研潛質的培養(yǎng)。

一、重視緒論教學

無機化學課程的緒論部分旨在對課程的研究背景、研究對象、研究方法和研究意義等進行總體上的概括。然而，傳統(tǒng)的教學模式卻忽視了緒論部分的講授，造成學生學習興趣難以激發(fā)，學習主觀能動性和創(chuàng)造性受到了抑制，教學效果不理想。考慮到緒論對于整個課程無機化學教學的重要性，筆者認為講授該內容要注重以下兩個方面。

1.借助現(xiàn)代自然科學知識，從宏觀到微觀讓學生感受化學的魅力，了解化學的重要性。如可以從宇宙元素的起源到形成現(xiàn)在生命體的DNA過程，從大到天體物質演變到微觀的原子運動等具體實例向學生展示化學的奇妙之處，以便激發(fā)學生好奇心，培養(yǎng)其學習興趣。

2.明確無機化學是化學學科和其他自然科學的基石，借助具體的實例說明無機化學的重要性。教師要把握教材，但不能局限于教材的內容。當今社會處于知識爆炸的階段，知識更新非常迅速，而教材通常承載著經典但已經過時的知識信息。教師需要在備課時查閱大量最新前沿的研究成果，將其圖文并茂地融入到緒論介紹中，如既要講到“門捷列夫發(fā)現(xiàn)世界是由一系列周期性遞變的元素組成”這些經典知識，又要講到“現(xiàn)在的納米技術已經合成出機械強度超過鋼鐵幾百倍的碳納米管材料”等先進前沿的化學研究成果。這樣，學生就能直觀地感受無機化學的魅力和發(fā)展前景，激發(fā)其學習的動力和熱情。

二、運用動畫模型教學

雖然多媒體教學已經深入到課堂，但是大多教師的課件仍然缺少直觀形象的動畫模型，影響了教學效果。為了解決此問題，筆者認為多媒體動畫模型教學將會極為直觀地呈現(xiàn)基本原理和過程，幫助學生建立化學空間思維，顯著加強對基本知識和原理的理解，激發(fā)其思考和創(chuàng)造力。如在講述元素和元素周期律的章節(jié)時，概念繁多，知識抽象，教師若僅僅語言闡述“元素的種類是由原子核內質子數(shù)決定的，而元素周期律是原子核外電子周期性排布造成的”，此時，初學者常常因概念不清而不能理解。教師若能運用三維動畫模型，逐一呈現(xiàn)核內質子數(shù)遞增對應元素種類的變化，進而展現(xiàn)核外電子如何進行周期性的排布，學生理解掌握就容易多了。實踐證明，運用動畫模型教學，學生將會迅速接受并理解嶄新概念和原理，容易形成獨立思考解決問題的能力。

三、改革實驗課程的設置和實驗模式

傳統(tǒng)的無機化學課程均有配套的實驗課程，然而實驗課程的模式和設置存在不合理之處，主要體現(xiàn)在：（1）理論課和實驗相互脫節(jié)。傳統(tǒng)的理論課和實驗課在不同的時間段進行，授課教師往往也不同，造成學生的理論學習難以得到及時針對性的實踐，從而削弱理論和實踐之間相互促進的關系。（2）針對本科生的開放實驗室缺乏。傳統(tǒng)實驗課程常實行集中時間集中地點實驗，不允許學生依據(jù)自己學習需要隨時實驗，對本科生的開放實驗室很少，從而缺乏對學生創(chuàng)新研究能力的鍛煉。為了解決該問題，筆者認為可以從以下兩個方面進行實驗課程的改革。

1.將實驗演示融入到理論課教學中。課堂實驗，能夠實現(xiàn)理論和實踐之間的相互促進，提高學生發(fā)現(xiàn)問題，解決問題的能力。如，在講授沉淀溶解平衡溶度積規(guī)則這一章節(jié)時，教師若僅僅進行理論講授，往往顯得簡單，學生們也認為沉淀過程很簡單，似乎都不存在問題。然而，實際情況并非如此，沉淀實驗的操作，通常會涉及到很多問題，如過飽和效應，配位效應，離子效應等。事實上，當今的研究熱點――納米材料的合成就是建立在沉淀形成的形貌控制上。如果沒有實驗和理論的結合，人們是不會發(fā)現(xiàn)諸多的自然科學規(guī)律，更難以有科學技術的進步。因此將實驗演示融入到理論課教學中將顯著鍛煉學生發(fā)現(xiàn)問題、思考問題、解決問題的能力。

2.設立固定的開放實驗室，以供不同學生依據(jù)自身有針對性地進行實驗。筆者在教學中發(fā)現(xiàn)，不少學生對實驗有較大的興趣，僅僅教學計劃安排的實驗內容很難滿足其需要。結果造成很多具有較好創(chuàng)新能力的學生得不到充足的科學研究訓練，阻礙其科學素質的提高。如果能夠設立開放的實驗室，那么每一個學生都可以依據(jù)自己感興趣的方面進行針對性的實驗，一方面能夠很好地鞏固理論課知識，同時還能鍛煉其科學研究的能力，這對于培養(yǎng)21世紀新型創(chuàng)新性人才是非常有利的。

四、改變評價機制

傳統(tǒng)的無機化學評價機制多側重于用考題對學生掌握情況進行考核，通過考試分數(shù)的高低對學生學習效果進行評估。事實上，這種評價機制往往誘使學生走向題海，而非綜合能力的鍛煉。事實證明，高分的考生在步入研究生階段往往表現(xiàn)平庸，其主要原因是科學研究需要活躍的思維，強烈的好奇心和探索精神，而非考試分數(shù)。良好的科學潛質需要在大學基礎課程學習中得到培養(yǎng)，讓學生樂于學習，樂于鉆研。因此，筆者認為，可以考慮在傳統(tǒng)考題模式外附加大學生科研立項考核。教師引導大學生，依據(jù)自身的興趣，去發(fā)現(xiàn)問題，通過查閱各種資料，建立適合大學生自身的科學研究項目。最后，通過項目完成過程對學生綜合能力進行全方位評估。實際上，國內已有不少高校正在嘗試這樣的評價機制，已經獲得良好的效果。

總之，為了滿足新世紀國家對新型創(chuàng)新型人才的需要，筆者作為一名高校化學專業(yè)一線教師，結合自身的教學經驗與體會，就高校無機化學教學中如何加強對大學生科研潛質的培養(yǎng)做了一些有益的探索，相信在這些措施的積極作用下，無機化學專業(yè)的大學生將會顯著提高學習興趣，提升自身的科研能力，為后續(xù)繼續(xù)深造奠定良好的基礎。

參考文獻：

[1]朱妙琴，王祖浩.高師無機化學實驗教學的改革與學生綜合能力的培養(yǎng)[J].化學教育，2002，（11）：21-25.

[2]楊毅敏.高等實驗教學改革與創(chuàng)新人才培養(yǎng)[J].海南大學學報：自然科學版，2003，20（1）：87-90.

第6篇：自然科學的基本原理范文

關鍵詞:;高校學生;重要性

中圖分類號:A811 文獻標識碼:A 文章編號:2095－4379－(2016)18－0328－01

近些年、改革發(fā)展的不斷推進，使國外資本主義的思潮對我國公民的思想帶來了一定程度的影響，因此我們要從高校教育上入手，避免影響我國社會主義發(fā)展進度的因素的出現(xiàn)。

一、高校學生對教學的錯誤認識

隨著科學技術的發(fā)展、互聯(lián)網(wǎng)技術不斷的創(chuàng)新，拉近了人與人之間的距離，確實讓我們有了地球村的感覺，但這也使得更多國外的思想和觀念不斷的涌入國內、再加上近些年高校對教學的重視程度有些不足，影響了高校學生對教學的看法，這些影響主要表現(xiàn)在以下幾個方面:

(一)教學方法單一，難以提起學生興趣

近些年，隨著社會經濟和就業(yè)情況的變化，高校對教學的重視程度開始減少，把教學的側重點放在了專業(yè)技術知識的教學上，其次學校為了節(jié)約和有效的利用教學資源，高校教學都是以大課堂的形式開展，因而對學生的參加課程的考勤就相對困難，不能夠保證學生的參與情況，這也使得部分學生曠到。另外、高校對教育課程的考試不夠嚴格，沒有綜合的進行考核和督促，大部分高?？荚嚦煽冎胁]有包括學生平時的學習成績，應試教育模式下，很難提起學生對該課程的興趣，更重要的是不能夠讓學生真正的學到的精髓。

(二)市場經濟體制改革的深化、帶來了高校學生思想觀念的變化

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展、帶來了經濟全球化和政治的多極化，國外一些腐朽的思想使很多大學生在價值追求上發(fā)生了很大的變化，嚴重的影響了大學生正確的人生觀、世界觀、價值觀的形成，從而使高校學生對課程不夠重視。

(三)學生不了解教學的重要性隨著近些年就業(yè)難等社會問題的出現(xiàn)，讓很多學生也開始為畢業(yè)后的就業(yè)情況產生擔憂，因此他們便把更多的經歷和時間安排到了專業(yè)技術知識的學習和就業(yè)擇業(yè)方面，并沒有真正的了解思想對他們今后的發(fā)展和就業(yè)的重要性。

二、教學對高校學生發(fā)展的重要性

綜上我們不難看出、高校學生對課程的錯誤看法，都是因為他們沒有真正的體會到教學對他們的重要性，因此他們也沒有去認真的學習這門課程。教學對高校學生發(fā)展的重要性表現(xiàn)在以下幾個方面:

(一)教學有利于提高大學生的素質教育

首先、哲學強調事物之間的普遍聯(lián)系，提倡用聯(lián)系的觀點看待一切問題，大學生在學習自然科學的過程中，便可以尋找課程之間的相互聯(lián)系，從而培養(yǎng)學生研究和思考的能力。其次、要求矛盾對立統(tǒng)一的的觀點去看待問題，大學生在處理一些生活和學習中遇到的困難時便可以辯證的對待，分析其利弊，從而提高學生分析問題的能力和從容應對挫折的能力。另外、要求通過現(xiàn)象看本質，闡述了質變和量變之間的關系，從而培養(yǎng)學生深入思考、刻苦鉆研的能力，教育學生只有不斷的積累知識和經驗才能夠得到質的飛越。最后、教學能夠提高學生的政治覺悟、能夠讓學生對國際、國內形勢正確的判斷和分析。教學內容包括經濟學和市場經濟的規(guī)律、學習這些能夠培養(yǎng)學生在激烈的市場經濟中的創(chuàng)新能力和隨機應變的能力。

(二)教學對大學生成才非常重要

課程內容包括從原始社會至今的人類發(fā)展歷史、發(fā)展在不同社會時期的發(fā)展規(guī)律，能夠為高校學生專業(yè)學習和研究提供科學的世界觀指導，能夠幫助大學生認清自然規(guī)律，自然科學的發(fā)展離不開科學的方法論的指導，例如:牛頓在研究力學過程中得到了很好的研究成果，但后期因信奉唯心論的原因影響了自己的研究成果。從這樣的例子我們不難看出對于自然科學的研究信仰也是非常重要的，只有唯物主義科學的方法論才能夠推進我們的科研工作。大學作為科研和學習的重要陣地，只有通過認真的學習唯物主義的科學理論和方法，我們才能夠為社會提供更多更優(yōu)秀的人才。

(三)教學有利于大學生從容應對日益提高的社會選擇

思想對未來擁有超前的指導作用，因此對大學生從單純的校園生活步入較為復雜的社會時的適應性具有指引性的作用。雖然對未來擁有超前指導性，但也并不表示就不需要隨著時代的變化不斷創(chuàng)新和進步。所有的理論都來自于實踐，因此大學生在面對就業(yè)、面對較大的社會環(huán)境時在利用好之前學習的的同時還需要根據(jù)具體情況總結經驗教訓，對所學到的知識進行升級和擴充，更加完善我們的理論體系。

三、結語

高校作為學習和研究的重要陣地，深刻的理解對高校學生的重要性是十分必要的，本文通過分析對教學存在的誤區(qū)，探討了教學對高校學生發(fā)展有推動作用的幾個方面以供參考，希望能為教學的研究出一份力量。

［參考文獻］

［1］云霞編．基本原理概論教學導引［M］．北京:高等教育出版社，2007．6．

第7篇：自然科學的基本原理范文

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2014.11.013

一、化學課堂教學的導入概述

課堂教學中，導入是一個重要的教學環(huán)節(jié)。導入是承前啟后：新知識總是在原有的知識上生長和發(fā)展的，導入的主要作用是在原有知識基礎上找到新的知識生成點；導入是知識的自然結構：自然科學知識有嚴密的邏輯性和組織結構，格式塔學習理論認為知識是一個完形，隨著學習進程，這個完形逐漸長大，課的導入是學生將要進行學習的知識與其原有知識形成知識結構，從而實現(xiàn)知識完形的逐漸長大；導入是提出問題：自然科學知識就是在認識世界的過程中發(fā)展的，認識的發(fā)展始于問題，課的導入主要作用是提出問題。

化學科學是一門自然科學，自然科學知識由于其認識的方法和知識的結構特點，與文學和社會學類課程課堂教學的原理相比有一定的特點：（1）自然科學知識是有關自然界物質運動的認識，物質運動知識完全是客觀的，是不以人的意志為轉移的。這就是說，自然科學知識是客觀規(guī)律，每個人的認識對象同樣是客觀的。（2）自然科學知識有嚴密的邏輯性、結構性和逐漸的生長性。所謂嚴密的邏輯性是指自然科學知識具有自身的邏輯結構，知識發(fā)展就像一根鏈條，一環(huán)套一環(huán)，中間不能斷，順序不能顛倒。學習必須具有相應的認知基礎和知識基礎，所謂結構性是指知識與知識之間有固定的結構關系，這種結構關系是一定的，也不能亂，各知識完美組合才能形成有效的知識。所謂生長性是指新知識與原有的知識有聯(lián)系，是在原有知識的基礎上生長。例如化學科學是認識化學反應的科學，中學化學知識是從各個角度認識化學反應而逐漸豐滿起來的，中學化學課程主要內容就是從各個不同的角度出發(fā)認識化學反應而形成的知識，因而可認為化學科學知識都是從化學反應的這塊土壤中生根、發(fā)芽、成長。如從物質組成的變化認識化學反應可將反應分成四大基本類型、從反應前后是否有元素化合價的變化認識化學反應就有了氧化還原反應、從反應進行的程度認識化學反應就有了化學平衡理論、從溶液的導電性和參加反應的微粒形態(tài)認識有了電解質的電離理論和離子反應、從能量角度認識化學反應就有了反應熱、將氧化還原反應中電子轉移和化學反應中能量變化結合起來認識化學反應，就有了原電池知識，等等。這些知識構成一個完整的化學知識體系。（3）化學科學知識的學習中最重要的是化學認識方法的學習?；瘜W科學在認識物質及其運動時，有特有的認識方法，化學學習過程必須遵循這些認識方法，掌握這些認識方法，才能真正地學習化學科學知識?；瘜W科學由于是從微觀粒子運動層次認識物質的運動，因此其認識方法具有創(chuàng)新性，化學科學的思維方法和認知方法的發(fā)現(xiàn)都具有很強的創(chuàng)造性。

根據(jù)化學科學的特點，化學課堂教學的導入應該具備化學學科的認知特色，導入教學過程要引領學生的學習方向；導入要引導學生思維的方向；導入要形成知識的結構；導入要體現(xiàn)知識的邏輯發(fā)展；導入最終是向學生提出要認識或要解決的問題。根據(jù)化學科學的學習特點，導入還要注意以下問題：導入要能將學生注意力引向學習的主題，不能故弄虛懸，刻意讓學生產生驚奇；導入的材料不能無中生有，材料要貼近學習的內容，能真實地突出學習的內容；導入不宜夸大某些物質對人類的有害性，應辯證地看待物質對人類利與害的雙重性能。

化學課堂教學導入是被一定的科學思想方法支配的。科學思想方法是一個系統(tǒng)的有機整體，所包含的各種思想和方法相互滲透、密切聯(lián)系，因此任何一個化學課堂教學導入過程所使用的絕不止一種具體的方法。

二、化學課堂教學導入的基本策略

1. 以化學科學知識的邏輯發(fā)展關系設計導入

以化學知識的邏輯發(fā)展關系設計教學導入是化學教學中導入設計的主要策略。化學知識內部有一個較為復雜的知識結構，各知識點之間相互聯(lián)系，呈立體網(wǎng)狀向空間發(fā)展。以化學學科中各知識的發(fā)展邏輯設計導入，可以引導學生自然地構建起化學知識的結構，同時也是對學生進行化學科學研究方法教育的重要途徑，更重要的是學生能在科學哲學的高層面上宏觀地形成基本的自然科學的認知。

如在初中化學教學質量守恒定律時，先讓學生認識幾個化學反應，然后總結原有對化學反應的認識：物質種類的變化（及質變）。在此基礎上提出認識事物的變化的基本內容是質變和量變，因此提出“從量的層面認識化學反應”的課題。這樣能使學生從較高的認知層面對學習內容進行把握，而且掌握了較為宏觀的認識方法。又如：原電池知識可以看成氧化還原反應的應用問題來組織教學：氧化還原反應的實質是電子轉移，而電流形成的實質是電子作定向移動，既然氧化還原反應的實質是電子轉移，電子轉移發(fā)生在反應物界面就無利用的意義，而如果將這種過程經過外電路進行，即將氧化反應（失電子）產生的電子通過外電路達到另一個地方進行還原反應，這樣在外電路中就形成了電流，就可能利用了。由此給學生提出了設計反應裝置將氧化還原反應中的電子轉移利用的基本問題。

這種導入策略可以用來指導很多的新課教學。這種導入策略不僅可以使學生明確問題的產生，同時也慢慢讓學生形成正確的問題提出路徑和方法，也讓學生在學習過程中自然地形成知識的邏輯結構。

2. 以化學問題情景設計導入

格式塔理論認為，一個人學到些什么，直接取決于他是如何知覺問題情境的。通過對問題情境的頓悟獲得的理解，不僅有助于遷移，而且不容易遺忘。[1]化學知識之間是有聯(lián)系的有機整體，一些問題的解決會產生新的問題，這是設計化學課堂教學導入的最基本原理。

如“離子反應”的第一課時“電解質及其電離”的導入：教師先問學生是否注意到，已學的反應如酸與堿、鋅與硫酸、碳酸鈉與鹽酸等都不是純物質的反應，而是將這些物質溶解于水，配成溶液后進行反應的。再提問：為什么要配成溶液進行反應？提示“溶液中的反應與固固反應有什么不同？為什么？”小結：物質溶于水以后其存在的狀態(tài)發(fā)生了變化，所以其反應的速度加快了。再提問：“物質溶解在水中是以何種狀態(tài)存在的呢？如何了解物質溶于水后其存在的狀態(tài)？”討論后，再做電解質導電實驗。

3. 以化學實驗設計導入

實驗是化學科學的特征之一，也是最主要的特征。通過化學實驗的觀察，發(fā)現(xiàn)問題、解決問題、或是用化學理論和化學方法去認識實驗、研究化學實驗，這是化學研究的基本特征，也是化學教學的基本特征之一。因此化學實驗常被用于化學課堂教學中設置教學情景。

如學習鈉的過氧化物時，很多老師用吹氣點火或滴水點火的實驗設置情景引入課堂教學。由于吹氣和澆水都能滅火，而這種吹氣生火和滴水生火與學生的生活經驗相悖的情景能引起學生求解的興趣和了解原理的學習動機。

在實驗導入設計中，要注意設計好實驗，同時能很好地將學生的注意力引導到教學的主題上來，能準確地呈現(xiàn)學習的主題，不能為做實驗而實驗，或是為了使學生“吃驚”而做實驗，其實“吃驚”或強刺激化學實驗對學生學習興趣產生的影響是有限的、短暫的、沒邏輯性的，因此很難有學生會產生持入的學習興趣，只有順應知識發(fā)展的邏輯順序呈現(xiàn)學習主題才能使學生漸漸地產生興趣，且興趣不斷發(fā)展。

4. 以復習設計導入

如“氧化還原反應”的導入：“先復習四大反應基本類型，引導學生舉出實例；針對四個反應實例，從研究反應實質的角度進行小結。提問：‘這種對化學反應的分類是從反應前后物質組成變化對化學反應進行研究的，那么我們還可以從其他角度對化學反應進行研究并分類嗎？（回答是肯定的）我們還可以從很多方面對化學反應進行分類研究，今天我們主要探討化學前后元素化合價是如何變化的，這種元素化合價變化的實質是什么，然后根據(jù)反應過程中元素化合價的變化情況對化學反應分類?！弊⒁馍厦娴目w部分一句，前半句是小結，而且與新內容相關的小結――從一個角度研究化學變化，而后面的語句是為了告訴學生新課學習的內容和學習目標，使學生對新內容形成個大致的框架。

從以上闡述可知，復習導入的機制是在原有知識基礎之上，從其他角度認識原有知識，從而形成問題情境，提出問題；復習的內容一定是與本課教學內容本質相關，或者說是本課時的上下位知識，而不是純粹地將上課時的內容復述。

5. 以科學史實設計導入

利用科學發(fā)展史、化學史和歷史中一些相關的典型事件作導入材料，能激發(fā)學生的學習動機、幫助學生樹立對科學的崇敬態(tài)度和熱愛之情。

第8篇：自然科學的基本原理范文

關鍵詞： 近代 物理學 數(shù)學化

1、物理學數(shù)學化的開始――數(shù)學實驗方法

伽利略被譽為近代物理學之父，他把實驗與數(shù)學相結合，開創(chuàng)了近代科學的有效研究方法――數(shù)學實驗方法。伽利略起初的研究可以分為三個步驟：（1）提取出從現(xiàn)象中獲取的直觀認識的主要部分，用最簡單的數(shù)學形式表示出來，以建立量的概念；（2）由此式用數(shù)學方法導出另一易于實驗證實的數(shù)量關系；（3）通過實驗證實這種數(shù)量關系。[3]勻加速運動規(guī)律的研究展示了他的跨時代研究方法。

伽利略從斜面滾球實驗開啟了物理實驗現(xiàn)象到推理的進化，而在落體運動的研究中，伽利略改變了中世紀物理學虛假的世界，改變了物理學形而上學和常識“觀察”相結合中盤旋的狀態(tài)。確立了正確的“自由落體定律”： 、 。伽利略對運動基本概念，包括重心、速度、加速度等都作了詳盡研究并給出了嚴格的數(shù)學表達式。否定了“亞里士多德的主要錯誤是，他的物理學忽略了，甚至排除了不可動搖的數(shù)學哲學這個基礎。[1]”

經過后人的鞏固與整理，形成了目前的實驗――數(shù)學方法是：在實驗的基礎上，重視把數(shù)學概念、理論、公式用于對物體運動的研究，把物理概念及其相互聯(lián)系用簡潔的數(shù)學形式表達出來，從而使物理概念量化，形成物理量，并用數(shù)學形式揭示自然界的物理本質，把觀察與實驗的結果上升到理論的高度。

2、物理學數(shù)學化的形成――《原理》的出版

盡管伽利略、開普勒運用數(shù)學所作的嘗試是卓越的，但都只是用數(shù)學的方法解決局部問題，試探性地對客觀自然現(xiàn)象和經驗事實進行部分的定量研究。牛頓在自然科學史上真正實現(xiàn)了物理科學的系統(tǒng)的數(shù)學化。牛頓在物理學上革命性舉動正像他的巨著《自然哲學之數(shù)學原理》的名稱所要表明的那樣，建立起“自然哲學”的數(shù)學原理。在他看來，數(shù)學方法對于研究自然是有效的，是符合物理學的研究本性的也是符合物理學研究的抽象化方向的，微積分與萬有引力定律對物理學以及對航天事業(yè)的影響，足以證明物理學的數(shù)學化是一次正確的革命。

牛頓在研究經典力學規(guī)律和萬有引力定律時，碰到了一些無法解決的數(shù)學問題，而這些數(shù)學問題用歐幾里德幾何學和16世紀的代數(shù)學是無法解決的，因此牛頓著手研究新的以求曲率、面積、曲線的長度、重心、最大最小值等問題的方法―――流數(shù)法（后演變?yōu)槲⒎e分）。牛頓的微積分是從力學脫胎而來的物理模型的痕跡，以機械運動的數(shù)學模型出現(xiàn)，其中的基本概念，如初生量、消失量、瞬、最初比和最后比等概念都來自機械運動，是機械運動瞬間狀態(tài)的數(shù)學抽象。從某種角度上推動了數(shù)學的發(fā)展。

3、物理學數(shù)學化的成熟――麥克斯韋方程

電磁學從遠古到18世紀中晚期是電磁現(xiàn)象的早期研究階段，以對電磁現(xiàn)象的觀察實驗以及定性研究為主，直到18世紀晚期到19世紀早期，庫侖定律、電流磁效、大陸派超距論電動力學體系才相繼出現(xiàn)， 1861～1865年，麥克斯韋提出電位移和位移電流的概念，把電磁場明確地定義為是一種物質，為了定量地刻畫電磁場的轉化和電磁波的傳播規(guī)律，麥克斯韋運用應用應力、變形、壓力、渦動及其他概念、矢量分析和微分方法，并把它的全部表現(xiàn)形態(tài)用個帶可變數(shù)的方程式表述出來，引進了兩組偏微分方程。后來，科學家用這些方程式建立了精密的麥克斯韋方程組。后來赫茲于1886～1888年通過實驗證實了麥克斯韋的預言，也因此徹底否定了電超距論思想，導致了無線電的誕生，開辟了電磁波通訊的新紀元。并從理論上預言了電磁波的存在，建立了麥克斯韋方程組。

或

通過麥克斯韋方程組，可導出一系列不同波長和頻率的電磁波，并由于波長的量變引起了波特性和功能的質變。諸如在這之前就已發(fā)現(xiàn)的紅外線、可見光、紫外線，在這以后陸續(xù)被發(fā)現(xiàn)的x射線、微波和超短波、中波、長波等無線電波，都屬于電磁波，都可以從這組奇妙的方程中找到各自的位置。

5、物理學數(shù)學化的深入――熱力學和統(tǒng)計物理的數(shù)學化

麥克斯韋精湛的數(shù)學功底不僅促成了電磁學的統(tǒng)一與發(fā)展，它還極大的推動了統(tǒng)計物理學的發(fā)展。麥克斯韋在對土星環(huán)的研究過程中，遇到了許多概率理論的問題，同時又受到克勞修斯《關于氣體分子的平均自由路程》（該文將概率思想引入物理學及其計算之中，文章用統(tǒng)計方法推求分子運動平均自由程時采用了速率相等的假定）的影響，從而開始了對氣體動力學的研究。 他于1859年9月21日做了題為《關于氣體動力理論的說明》的報告，考慮到各個分子實際運動速度不同，利用概率論和統(tǒng)計方法確立了氣體分子按速度分布的統(tǒng)計規(guī)律（麥克斯韋速度分布律），提了著名的分子運動速度分布律，糾正了前輩學者伯努利和克勞修斯在這方面的錯誤。這個報告初次把統(tǒng)計學用于描述物理現(xiàn)象，標志著新的科學發(fā)展時期的來臨。1860年，麥克斯韋用分子速度分布律和平均自由程的理論推出一個粘滯系數(shù)公式，得到粘滯系數(shù)與氣體分子密度無關的結論，并在1866年親自做實驗驗證了這個結果。1872年，玻爾茲曼引進分子分布函數(shù)定義的H函數(shù)和熵發(fā)表了研究氣體從不平衡過度到平衡的過程的玻爾茲曼方程；1873年，吉布斯用系統(tǒng)參數(shù)的變化表示系統(tǒng)內能的變化，得到熱力學基本方程， ，后又將熱學的唯象論和分子運動論綜合到一個整體，系統(tǒng)研究系綜，發(fā)表《統(tǒng)計力學基本原理》完成統(tǒng)計物理的偉大統(tǒng)一。

參考文獻

[1]牛頓.牛頓自然哲學著作選北京：商務印書館1962；

[2]楊慶余.唐福元.物理學史.中國物資出版社；

[3][美]KlineM.古今數(shù)學思想，第4冊.[M].上海：上海科學技術出版社，1981：324；

[4]周經偉.伽利略科學研究方法探究.海南大學理工學院570228；

[5]長青.季潛.具有深厚數(shù)學根底的物理學家―麥克斯韋.物理教師.1998.19；

第9篇：自然科學的基本原理范文

關鍵詞：數(shù)字電路；通信工程；工程教育認證

一、引言

2016年6月，在吉隆坡召開的國際工程聯(lián)盟大會上，中國成為《華盛頓協(xié)議》的正式會員國[1]，標志著我國高等工程教育得到了國際認可。中國納入國際工程教育認證體系，人才培養(yǎng)質量評價標準與國際接軌[2]。

二、工程教育認證基本理念

工程教育認證的三大理念如下：（1）以學生為中心的認證理念。把全體學生學習效果作為關注的焦點，以學生為中心。（2）產出導向教育的教學設計（OBE，Outcome-basedEducation）。教學設計和實施目標是保證學生取得特定學習成果。（3）持續(xù)改進的質量保障機制（CQI，ContinuousQualityImprovement）。建立“評價—反饋—改進”閉環(huán)，形成持續(xù)改進機制。建立常態(tài)性評價機制并不斷改進，培養(yǎng)目標、畢業(yè)要求、教學環(huán)節(jié)都要進行評價，每個教師在持續(xù)改進中均承擔責任，持續(xù)改進的效果通過學生表現(xiàn)來體現(xiàn)[2]。

三、重慶郵電大學通信工程專業(yè)對本課程的畢業(yè)要求

重慶郵電大學通信工程專業(yè)培養(yǎng)學生具有獨立人格、良好的社會責任感，具備扎實的通信系統(tǒng)分析、設計和應用能力，具有通信與信息技術、系統(tǒng)和網(wǎng)絡等方面的專業(yè)知識和技能，具有國際化視野、創(chuàng)新意識、協(xié)作精神和持續(xù)學習能力，能在信息通信領域從事科學研究、技術開發(fā)、工程設計、運營管理等相關工作，成為行業(yè)發(fā)展所需的創(chuàng)新型工程技術人才。培養(yǎng)目標分解為5個具體目標，有12個畢業(yè)要求，22個二級指標點。和數(shù)字電路課程相關聯(lián)的有2個畢業(yè)要求和2個指標點，分別是畢業(yè)要求1：工程知識：掌握數(shù)學、自然科學、工程基礎和專業(yè)知識，并能用于解決通信領域的復雜工程問題。指標點1-2掌握通信領域所需的電子電路、信號與系統(tǒng)、電磁場、計算機、工程圖學等工程基礎知識，能將其基本原理、基本方法用于工程問題分析。畢業(yè)要求2：問題分析：能夠應用數(shù)學、自然科學和工程科學的基本原理，識別、表達并通過文獻研究分析通信領域的復雜工程問題，以獲得有效結論。指標點2-2利用工程基礎知識和專業(yè)知識對分解后的復雜工程問題進行正確表述和建模，給出相關問題的解決途徑。

四、根據(jù)畢業(yè)要求修訂課程教學大綱

《數(shù)字電路》是電子類相關專業(yè)的基礎教育課程，是公共必修課，是具有極強邏輯性和實用性的硬件基礎課程。通過本課程的學習，使學生掌握邏輯代數(shù)和邏輯設計基礎理論，掌握數(shù)字電路分析和設計的基本方法，為學生今后在數(shù)字天地中馳騁奠定堅實的硬件基礎。課程目標對應的學生知識和能力要求如下：課程目標1：掌握數(shù)字系統(tǒng)中的常用數(shù)制和常用BCD碼；掌握邏輯代數(shù)的邏輯公式、定理和規(guī)則；掌握邏輯函數(shù)及其表示方法；熟練掌握邏輯函數(shù)的公式法和卡諾圖法化簡。課程目標2：掌握邏輯門電路的邏輯特性、電氣特性以及使用注意事項；掌握觸發(fā)器的工作原理、功能描述、功能轉換、觸發(fā)特點和應用；了解A/D轉換器和D/A轉換器的主要參數(shù)、應用特點和實際應用；掌握555定時器構成的施密特、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器的工作原理和應用。課程目標3：掌握組合邏輯電路的特點；掌握小規(guī)模和常用中規(guī)模集成邏輯器件（譯碼器、數(shù)選器、半加器、全加器、全減器等）的邏輯功能、分析方法、設計方法、擴展方法和應用；了解數(shù)值比較器、奇偶產生/校驗器的基本概念；了解組合邏輯電路所特有的競爭冒險。課程目標4：掌握時序邏輯電路的特點和分類；掌握小規(guī)模和常用中規(guī)模集成邏輯器件（計數(shù)器、移位寄存器等）的邏輯功能、分析方法、設計方法、擴展方法和應用。課程目標5：掌握各種半導體存儲器的結構、特點、原理、擴展和應用；掌握ROM、PROM設計組合邏輯電路的方法。5個課程目標對畢業(yè)要求指標點1-2的支撐均為0.2，對畢業(yè)要求指標點2-2的支撐關系分別是課程目標1為0.1，課程目標2為0.1，課程目標3為0.3，課程目標4為0.3，課程目標5為0.2。

五、教學實施與目標達成

課程是人才培養(yǎng)的關鍵要素，課堂是教學獲得的主要場所，專任教師是學生學習管理的關鍵人員。教學的實施是工程教育認證的基本保證，完善規(guī)范的教學內容。1.教學內容?！稊?shù)字電路》是重要的硬件基礎課程，學習路線圖為：數(shù)學基礎（邏輯代數(shù)）小規(guī)模電路中規(guī)模集成芯片大規(guī)模集成電路建立系統(tǒng)概念。在電路的學習中，注意采用黑盒子的研究方法，即重外部功能、邏輯特性、電氣特性和應用，輕內部結構。學習完本課程，能夠查閱集成電路手冊，合理選用集成電路器件，并識讀、分析和設計一般典型應用電路。2.教學資源。建立了網(wǎng)絡課程中心，里面有較為豐富的教學資源，包括：課程負責人的課堂在線錄播視頻，教學大綱，課程描述，考試大綱，導學方案，課堂教案，電子講稿PPT，知識點體系，作業(yè)布置及解答，參考資料和部分歷屆試卷，等等。方便學生課余線上學習。3.目標達成及持續(xù)改進機制。審核教師提交的試卷、作業(yè)、考勤成績等考核材料，確認教學內容對畢業(yè)要求指標點的有效支撐，對課程目標達成度的合理性進行確認。開課前：課程負責人提交教學大綱，評價小組對授課計劃中的課程目標、授課內容和方法、考核方式、評分標準等進行審核，重點核實課程目標對畢業(yè)要求指標點的支撐關系和支撐力度，授課內容是否嚴格圍繞課程目標展開；對教學大綱給出的考核方式和評分標準進行審核，重點審核各個考核環(huán)節(jié)、考核方式所占比例、試卷考試和非試卷考試的合理性?？己饲埃禾峤豢瞻自嚲碛稍u價小組成員進行審核，重點審核指標點的覆蓋度、試題難度、分值等，經審核后交教務處印刷。鼓勵教考分離，每套題必須包括A卷和B卷?？己撕螅喝握n教師對課程目標的達成度進行分析，提交包含課程目標達成度分析結果、成績分布情況、課程持續(xù)改進計劃和分析的課程教學總結。