一、增加物理選修系列2的依據(jù)
�。ㄒ唬w現(xiàn)物理學(xué)與技術(shù)的關(guān)系
物理學(xué)是自然科學(xué)的基礎(chǔ)學(xué)科之一，它在自然科學(xué)中占有重要的地位，數(shù)次工業(yè)革命都與物理學(xué)的進(jìn)展緊密地物理學(xué)聯(lián)系著，物理學(xué)同時(shí)也在不斷地推動(dòng)著技術(shù)的進(jìn)步。
一般來說，一種技術(shù)的形成和完善，通�？偸且阅撤N科學(xué)理論為基礎(chǔ)，形成這種技術(shù)的技術(shù)原理，選擇某種技術(shù)方案，并確定具體的實(shí)施方案。因此，我們可以把技術(shù)原理和技術(shù)方案稱之為技術(shù)形成過程的結(jié)構(gòu)要素，物理學(xué)對技術(shù)發(fā)展的作用滲透在技術(shù)形成的全過程中，我們可以用下面的示意圖表示。
1.物理學(xué)為技術(shù)原理的形成提供了依據(jù)
所有在生產(chǎn)中發(fā)展起來的技術(shù)都是依據(jù)一定的理論的，其中許多技術(shù)都是以物理學(xué)的理論為基礎(chǔ)的，如火箭技術(shù)是以力學(xué)原理（牛頓運(yùn)動(dòng)定律、動(dòng)量守恒定律等）為基礎(chǔ)，無線電通訊技術(shù)是以電磁學(xué)理論（麥克斯韋方程、歐姆定律等）為基礎(chǔ)，激光技術(shù)以原子物理學(xué)和光學(xué)（受激輻射原理、光的干涉原理等）為基礎(chǔ)，熱工技術(shù)以熱力學(xué)原理（熱力學(xué)第一定律、熱力學(xué)第二定律等）為基礎(chǔ)，1785年建立庫侖定律，中間經(jīng)過伏打、奧斯特、安培等人的努力，直到1831年法拉第發(fā)明電磁感應(yīng)定律，導(dǎo)致此后半個(gè)多世紀(jì)，各種交、直流發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)和電報(bào)機(jī)的研究應(yīng)運(yùn)而生，從上個(gè)世紀(jì)之交放射性的發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過近半個(gè)世紀(jì)原子物理、核物理的研究，40年代物理學(xué)使人類掌握了核能的奧秘，把人類社會(huì)帶進(jìn)了“原子時(shí)代”。今天核技術(shù)的應(yīng)用遠(yuǎn)不止于為社會(huì)提供長久可靠的能源，放射性與核磁共振在醫(yī)學(xué)上的診斷與治療作用，已為人所共知。這個(gè)成果是和盧瑟福、玻爾、愛因斯坦、居里夫人和她的女婿和女兒約里奧-居里夫婦、海森伯、費(fèi)米、哈恩等一大串光輝的名字分不開的。20世紀(jì)科學(xué)技術(shù)給人類社會(huì)帶來的最大的沖擊，莫過于以現(xiàn)代計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)發(fā)展起來的信息技術(shù)。號稱“信息時(shí)代”的到來被譽(yù)為“第二次產(chǎn)業(yè)革命”。的確，計(jì)算機(jī)給人類社會(huì)帶來如此廣泛而深刻的變化，是二三十年前任何有遠(yuǎn)見的科學(xué)家都不可能預(yù)見到的�，F(xiàn)代計(jì)算機(jī)的硬件核心是半導(dǎo)體集成電路，PN結(jié)是基礎(chǔ)。半個(gè)多世紀(jì)前，巴丁、肖克萊、布賴頓等三位物理學(xué)家發(fā)明了晶體管，標(biāo)志著信息時(shí)代的誕生。從我們物理學(xué)家的眼光看來，這個(gè)嬰兒在娘胎里至少孕育了20年。這就是說，20年代建立量子力學(xué)之后，物理學(xué)家發(fā)展了費(fèi)米-狄拉克統(tǒng)計(jì)、能帶論，從此有了電子和空穴的概念。爾后用摻雜的辦法產(chǎn)生了N型和P型的半導(dǎo)體，這才為晶體管的發(fā)明打下基礎(chǔ)。以上成果又是和一連串物理學(xué)家光輝的名字??薛定諤、海森伯、狄拉克、泡利、布洛赫、索末菲等聯(lián)系在一起的。自從40年代末晶體管問世以來，60年代制成了集成電路，從70年代后期起，發(fā)展成為大規(guī)模集成電路，而后是超大規(guī)模集成電路，集成度以每10年1000倍的速度增長著。今天我國發(fā)展高技術(shù)的關(guān)鍵在于新材料、新工藝。殊不知，微電子加工和分析手段本身，如離子注入、激光退火、盧瑟福背景散射譜、俄歇電子譜、X射線發(fā)光光譜、二次發(fā)射離子質(zhì)譜，以及高分辨的電子刻蝕、同步輻射光刻，哪一樣不是從物理學(xué)各分支的實(shí)驗(yàn)室里移植到工業(yè)上去的！20世紀(jì)高科技發(fā)展的事實(shí)證明，重大的創(chuàng)造來源于新的物理思想。
總之，從物理學(xué)和技術(shù)的發(fā)展史來看，每個(gè)新的物理效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)，每個(gè)新的物理規(guī)律的得出，都會(huì)形成新的技術(shù)原理。物理學(xué)的基本原理對技術(shù)的發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，為技術(shù)原理的形成提供了依據(jù)，物理學(xué)的原理潛在的社會(huì)效益對文明的貢獻(xiàn)大部分是通過技術(shù)在實(shí)際中的應(yīng)用來實(shí)現(xiàn)的，使物理與生活緊密聯(lián)系了起來。
2.物理學(xué)為技術(shù)方案的選擇提供了基礎(chǔ)
物理學(xué)不僅為技術(shù)原理的形成提供了依據(jù)，還直接影響了技術(shù)方案的選擇和技術(shù)實(shí)現(xiàn)的方向。如電磁感應(yīng)定律的發(fā)現(xiàn)為研制發(fā)電機(jī)提供了技術(shù)原理，但應(yīng)用這一原理去制造出滿足實(shí)際需要的發(fā)電機(jī)卻存在著多種方案，發(fā)電機(jī)的磁場可以用永磁體、永磁體組合、它激式電磁鐵、自激式電磁鐵；而發(fā)電機(jī)的電樞的形狀可以用圓筒形、雙T形、齒形、環(huán)形、鼓形等等。經(jīng)過了近50年的探索，最后終于采取了鼓形電樞的自激式電磁鐵，在這一技術(shù)方案的選擇過程中，電流的磁效應(yīng)、電磁感應(yīng)、磁滯和剩磁理論等電磁學(xué)的理論起到了指導(dǎo)的作用。
3.物理學(xué)為技術(shù)方案的實(shí)施提供了條件
一種技術(shù)的方案確定后，下一個(gè)問題就是如何實(shí)施了，顯然，在實(shí)施過程中還會(huì)遇到大量的問題，如在設(shè)計(jì)原子反應(yīng)堆的技術(shù)方案確定后，在建造和運(yùn)轉(zhuǎn)原子反應(yīng)堆的具體過程中，還要考慮核原料的提純、臨界體積的確定、減速劑的選用、鈾钚轉(zhuǎn)化循環(huán)的實(shí)現(xiàn)、冷卻和熱交換器的設(shè)計(jì)、放射性的防護(hù)和監(jiān)測、核廢料的處理等問題，在解決所有這些問題的過程中，物理學(xué)同樣起著不可缺少的作用，這些問題的解決也都需要借助于物理學(xué)的理論和方法（當(dāng)然，也會(huì)用到其他的科學(xué)知識(shí)）。
4、技術(shù)應(yīng)用不斷為物理學(xué)提出新的問題，促進(jìn)物理學(xué)的發(fā)展
17世紀(jì)末葉發(fā)明了巴本鍋和蒸氣泵，18世紀(jì)末技術(shù)工人瓦特給蒸汽機(jī)增添了冷凝器、發(fā)明了活塞閥、飛輪、離心節(jié)速器等.完善了蒸汽機(jī)使之真正成為動(dòng)力其后，蒸汽機(jī)被應(yīng)用于紡織、輪船、火車，那時(shí)的熱機(jī)效率只有5%--8%.1824年工程師卡諾提出他的著名定理，為提高熱機(jī)效率提供了理論依據(jù).到20世紀(jì)蒸汽機(jī)效率達(dá)到15%，內(nèi)燃機(jī)達(dá)到40%，燃?xì)鉁u輪機(jī)達(dá)到50%.19世紀(jì)中葉科學(xué)家邁耶、亥姆霍茲、焦耳確立了能量守恒定律，物理學(xué)家開爾文、克勞修斯建立了熱力學(xué)第一、二定律.這里的模式是技術(shù)向物理提出了問題，促使物理發(fā)展了理論，反過來提高了技術(shù)，也稱技術(shù)、物理、技為術(shù)的模式。
�。ǘ┪锢斫逃c科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)（STS）的融合
科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)與物理教育的融合是物理教育的理念之一。在國外，學(xué)者們對STS有廣義與狹義兩種理解。在廣義的理解中，STS體現(xiàn)為一個(gè)學(xué)科群，是科學(xué)史、科學(xué)哲學(xué)等等（還包括技術(shù)史、技術(shù)哲學(xué)、科學(xué)社會(huì)學(xué)、技術(shù)社會(huì)學(xué)、科技政策研究等）學(xué)科對科學(xué)、技術(shù)與社會(huì)的相互關(guān)系的研究的總稱。在狹義的理解中，STS則是以傳統(tǒng)的科學(xué)史、科學(xué)哲學(xué)、技術(shù)哲學(xué)等學(xué)科為基礎(chǔ)，在更高的水平上進(jìn)行理論綜合，而形成的融合了上述傳統(tǒng)學(xué)科之基本內(nèi)容的一門新興的交叉學(xué)科，它追求對科學(xué)、技術(shù)與社會(huì)之相互關(guān)系的新理解�？茖W(xué)、技術(shù)與社會(huì)”（STS）的思想與基礎(chǔ)科學(xué)教育的融合，是從系統(tǒng)論的角度看待科學(xué)、技術(shù)與社會(huì)之間相互關(guān)系的一種理論和行為指導(dǎo)思想，并將這一理論和行為的指導(dǎo)思想運(yùn)用到物理教育實(shí)踐當(dāng)中，包括將物理、技術(shù)社會(huì)作為一門課程，作為一種教學(xué)思想方法，作為一種教學(xué)活動(dòng)，在物理、技術(shù)和人文之間架起一座溝通的橋梁。
如前所述，物理與技術(shù)相互促進(jìn)，技術(shù)推動(dòng)社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展與人們生活水平的提高�？萍及l(fā)展引起了許多新的問題，如是否應(yīng)該發(fā)展核能，是否應(yīng)該謹(jǐn)慎地加以限制基因工程的研究，應(yīng)怎樣控制世界人口，怎樣控制非再生能源的消耗，怎樣避免戰(zhàn)爭、環(huán)境污染，又怎樣防止或消除等等。倘若國家中社會(huì)和科學(xué)技術(shù)明顯分離，自然科學(xué)和人文科學(xué)相互脫節(jié)，而自然科學(xué)又占統(tǒng)治地位，技術(shù)的非理性將給社會(huì)帶來嚴(yán)重后果。
因此當(dāng)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展對教育的內(nèi)容、方法、觀念及人才的培養(yǎng)都提出了新的要求，實(shí)際上，現(xiàn)代的社會(huì)需要更多的是有現(xiàn)代觀念、有一定專長、也了解其他領(lǐng)域知識(shí)的通才�？茖W(xué)技術(shù)越專業(yè)化，越可能使得人們沉迷于技術(shù)的發(fā)展中，而只看到很窄的方面，甚至忽視了科技發(fā)展可能帶來的負(fù)面影響。STS教育正是在出現(xiàn)了以上問題的情況下才逐漸形成的，它可以從根本上改變傳統(tǒng)教育的不足。使學(xué)生在更寬的視野中（比如歷史的、哲學(xué)的、社會(huì)的、倫理的，等等）理解科學(xué)的本質(zhì)、科學(xué)技術(shù)發(fā)展的規(guī)律、科學(xué)的方法、科學(xué)的思想、科學(xué)技術(shù)和社會(huì)之間怎樣相互影響、相互促進(jìn)等等。
在課程改革以前，我國的物理課程在知識(shí)系統(tǒng)上，深度上不亞于世界上任何其他國家。但單從一個(gè)維度上設(shè)計(jì)課程是不可取的，從知識(shí)建構(gòu)的社會(huì)性來看，不利于學(xué)生全面理解物理概念原理和科學(xué)的性質(zhì)，不利于培養(yǎng)社會(huì)廣泛需要的具有較高科技素質(zhì)的，具有正確的科學(xué)價(jià)值觀的勞動(dòng)大軍，事實(shí)說明我們培養(yǎng)的學(xué)生的科技素養(yǎng)并不是世界一流的。
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