爱因斯坦科学品质的启示.doc

爱因斯坦科学品质的启示纵观人类科学发展史，众多的科学家如同天空中璀璨的繁星放射着醉人的光辉，爱因斯坦则是现代物理学中光芒最耀眼的那一颗星。爱因斯坦之所以有如此众多的伟大成就，原因何在？通过这些成就，又能感受到其哪些科学品质呢？这些对我们中学教学有何指导作用？1想象比知识更重要：想象可以包容世界“如果一个人以光速跟着一道光线跑，那么这个人将看到一幅什么样的景象呢？他将看不到前进的光，只能看到在空间里振荡着却停滞不前的电磁场。这种事可能发生吗？”这看似天真的问题，是同狭义相对论有关的第一个朴素的理想实验。后来，爱因斯坦通过“升降机”试验，把引力和惯性结合起来，得出等效原理，成为广义相对论的基础。当爱因斯坦四五岁的时候，父亲送给他一个罗盘玩具，他惊奇地发现由于各种看不见的神奇的力量，无论怎么转动，罗盘的红色指针总是指着固定的方向。这使他感到惊讶和困惑，同时也给他留下了深刻的印象，使他相信自然现象的背后一定深深地隐藏着某种深奥的科学道理。这个小小的罗盘唤起了这位未来科学巨匠探索自然规律的好奇心，而这神圣的好奇心正是萌生科学的幼苗。在小学时，爱因斯坦除了数学很好外，别的学科几乎没有什么好的分数。老师们嫌他生性孤僻，智力迟钝，责备他不守纪律，心不在焉，想入非非。一次，父亲问教导主任，自己的儿子将来应该从事什么职业，这位主任直截了当地回答：做什么没关系，你的儿子将一事无成。但当他进入阿劳镇州独立中学后，老师思想开放，采用先进的启发式教学法，主张学生自我负责，为爱因斯坦提供了独自学习的机会。爱因斯坦的知识主要是在家中通过痛苦的自学获得的，他的学习兴趣主要集中于数学、物理和哲学，热衷于深入理解，但很少死记硬背。邻居塔尔枚为年轻的爱因斯坦推荐了很多科普书籍，爱因斯坦对这些书籍百读不厌，与此同时，其叔叔抽空辅导其学习代数和欧氏几何，之后接触高等数学与哲学，逐渐认识到物理才是其真正的兴趣所在。孩童时期是培养想象力的最佳时机，孩子们奇异丰富的想象往往可孕育成奇妙的创新。童趣无价，童言无忌，任何创新都萌芽于看似幼稚的异想天开中。作为家长与教师，当我们面对孩子神奇丰富的想象、充满灵气的妙答时，应该像保护眼睛一样保护孩子可贵的想象力。对孩子的教育要顺乎天性，崇尚自然。尊重儿童的想象，无论它是怎样光怪陆离，都要尊重孩子的自由幻想的权利，这是对孩子创造力的最大保护。2科学的思维方式：科学假设，事实证明科学假设是人们在探索错综复杂的自然界奥妙的过程中，用已获得的经验材料和已知的科学理论为指导，对未知自然界事物产生的原因及其运动规律做出推测性的解释。这种假设是建立在一定实践经验的基础上并经过一定的科学验证的一种科学理论，具有相当的推测性，它的基本思想和主要论点是根据不够完善的科学知识和不够充分的事实材料推想出来的，它还不是对研究对象的确切可靠的认识；具有明显的过渡性，是科学性与推测性的对立和统一。实践是检验假说的唯一客观标准。对同一现象可以有不同的假说，随科学实践的发展而修正、变化和更新。爱因斯坦的广义狭义相对论都接受了事实的检验。例如，在地球上重力不同的各处做实验都证明了光速的不变原理，在巴西与非洲对1919年3月29日的日全食进行观测，测得光线在引力场中弯曲。这些都是对相对论的重要事实支持。天文观测发现水星近日点的进动值也由相对论中引力是使空间弯曲的结果来解释。火箭上的原子钟与u介子的寿命、全球定位系统都证明了引力是时间延缓，精确地证明了理论的正确性。物理科学中，知识的大综合是时常进行的，不同的是孤立的概念由伟大科学家融合，如牛顿创立天体演化学，麦克斯韦把光和电统一起来，爱因斯坦把万有引力归结为空间和时间的一个共同特性都是这样的情况。一切迹象表明，还会有这样的一次综合，在这样的综合中，相对论、量子论和波动力学可能会归入到一个包罗万象的统一的单一的基本概念思想。3科学研究风格：人的独立性与合作精神相对论并不仅仅是爱因斯坦一个人的功劳，他的贡献是统一了经典力学与麦克斯韦的电磁理论。马赫对牛顿力学中形而上学的批判，在建立相对论过程中起到了积极作用。由于没有掌握足够的数学工具，在向非惯性系推广的过程中，爱因斯坦感到很吃力，大约在1912年，在其老朋友格罗斯曼的帮助下，开始学习使用黎曼几何和张量分析来着手解决引力之谜，从而将引力的研究推到一个新阶段。爱因斯坦从自己的成功经历中体会到，人的独立性和合作精神对社会发展和人生成就有着重大影响。他认为社会的健康状况取决于个人之间密切的社会结合。爱因斯坦是一位风格独特的极富个性的大科学家，他青少年时期的显著特点之一是他那超乎寻常的独立性。这是学校中老师不喜欢他的重要原因，然而这却是他科学上取得巨大成功的决定性因素之一。正是这种独立性，使他在政治上、科学上乃至生活上都具有“叛逆”性。他不迷信书本，不盲从权威，不贪图享受，坚定地走自己独特的道路，从而在科学上成就了伟业。诚然，人的独立性是其创造性的前提，然而任何个人的重大成就都离不开与他人合作，得到他人的理解、支持和帮助，对爱因斯坦也不例外。自称世间“孤独的旅客”的爱因斯坦，在青年时代就结交了许多不同风格的朋友，他们有着长久的诚挚友谊与合作，对他的成功有着重要的促进作用：正是他大学同班好友格罗斯坦，在爱因斯坦毕业后找不到工作的艰辛之际，帮他在专利局找到了稳定的工作，从而使其有了从事科研的“避风港”，这是爱因斯坦终身不忘的“救命”之恩；正是他终身最好的知音贝索，成了相对论的“助产士”；正是著名科学家普朗克成为相对论快速传播的“伯乐”，使得爱因斯坦在科学界享有崇高的地位。合作探究式教学，可以称为群体发现法、研究法，是指学生在学习概念和原理时，教师只是给他们一些事例和问题，让学生组成小组，组内成员通过阅读、观察、实验、思考、讨论、听讲等途径去探究，发现并掌握相应的原理和结论的一种方法。它的指导思想是在教师的指导下，以学生群体为主体，让学生组成小组自觉地、主动地探索，掌握认识和解决问题的方法和步骤，研究客观事物的属性，发现事物发展的起因和事物内部的联系，从中找