河南理工大学

物理与文化

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课程概述

    眼下的中国大学,变化剧烈,选择什么样的方式,以什么样的眼光,能将物理思想和文化精神结合、浓缩在一门课程中,是我们团队每天都在不停思索的问题。我们追求的是希望作一门简单有趣的科学素养课,而不是山高一样的物理课本和“黑洞一样的物理知识”,我们更期待的是,同学们能够在课程中获得启迪和科学素养的提高,因为这是一个需要科学和文化融合的新时代。

    本课程以物理基础知识为载体,通过对物理学发展史上一些重大发现过程以及该过程中相关著名科学家的科学思想、科学方法和科学精神的分析和探究,充分展现物理学发展过程所包含的丰富的人文精神和文化内涵,引导学生品味物理学中的人文价值以及人文社科研究的科学价值,启迪思维,启发灵感。力求将物理思想与人文精神的融合贯穿于教学全过程,注重对学生和大众科学素养的锻炼与提高。自然科学文化与人文社科文化的相生相容、止于至善是21世纪人类共同的选择。

授课目标
通过《物理与文化》课程的学习,提高自己的科学素养,培养科学的思维习惯,获得思维的启迪!
证书要求

本课程考核采取过程性评价和终结性评价相结合的方式。过程性评价包含对课程视频的完成情况、课程测验的完成情况、讨论参与情况、作业完成情况等;终结性评价为期末考试。各环节权重如下:

1、课程视频权重:20%,课程视频全部看完得满分,单个视频分值平均分配,满分100分。

2、课程测验权重:20%,学生接收到的所有任务点作业平均分配,满分100分。

3、讨论权重:10%,发表或回复一个讨论得5分,满分100分。

4、作业权重:20%,所有作业的平均分。

5、期末考试权重:30%,期末考试成绩,满分为100分。

总分=课程视频完成分*20%+课程测验完成分*20%+讨论参与分*10%+作业完成分*20%+期末考试*30%


预备知识

作为大学通识教育课程,本课程不需要先修课程和预备知识!具有初高中物理基础即可。

授课大纲

通识教育

课程名称: 物理与文化

英文课程名:Physics and Culture

开课单位: 物理与电子信息学院                          

总学时数: 16                              学    分:1

一、课程内容:

(一)较系统地介绍物理学的一些基本知识,研究问题的方法,使学生了解自然科学的思维方法.

(二)讲授“活的物理学史”,重点介绍历史上一些重大物理发现的曲折过程,若干最重要的物理学家的成长和科研经历,以培养学生的创新精神,创新思维和研究方法。

(三)把物理学放进人类文明的发展中去讲授,文理交融,使学生能得到较为全面的文化知识,提高学生的学习兴趣。同时,学习伟大物理学家的正直、勤奋精神。

(四)介绍当代物理学的研究前沿,以及对一些基本问题的哲学思考和科学探索.

二、大纲说明

(一)课程总的性质和任务。

物理与文化是为一门自然科学知识综合性选修课。物理与文化课程,较为详细分析了力、热、电、磁、光和量子各方面的内容,即可以培养理科专业的物理思维,又可以培养文科专业学生的基本物理素质。物理与文化是关于中国和世界科学技术发展过程及其规律的科学。讲授“活的物理学史”,重点介绍历史上一些重大物理发现的曲折过程,若干最重要的物理学家的成长和科研经历,以培养学生的创新精神,创新思维和研究方法,是汲取全人类智慧精华的一种途径。它是学生培育历史意识、学习科学知识、了解科学精神、科学思想的有效途径。科学技术史对于培养具有健全人格的人才,具有其他教科书所无法替代的作用。

本课程主要把物理学放进人类文明的发展中去讲授,文理交融,使学生能得到较为全面的文化知识,提高学生的学习兴趣。同时,学习伟大物理学家的正直、勤奋精神。通过教学活动使学生明确学习一点科学技术史对于大学生的作用和意义。了解历史上各个时期的科学技术的重要发现和发明,了解主要科学家的科学研究活动、思想方法和科学方法,了解科学技术发展的基本规律、历史特点和经验教训,科学技术发展同其它社会因素的关系。通过对科技发展历史过程的分析,总结科技发展的历史经验,拓宽视野,启发思维,扩大知识面,培养科学精神和人文精神。

(二)课程教学总的基本要求。

(1)了解物理学的一些最基本知识,前沿课题。

(2)了解物理学的思考方式和研究方法。

(3)从“活的物理学史”中体会创新精神、创新方法。

(4)引导学生把自己的自然科学知识和社会科学知识进行交融,作全面发展的新人。

(5)使学生进一步认识历史上中华民族对人类文明的贡献,看清当代中国青年的历史使命

(三)课程内容总体教学层次及各层次的重点、深度、广度、教学环节和教学方法建议。

课程内容各层次的教学重点,深度、广度:

1. 简述介绍物理与文化的融合的必要性和紧迫性;

2.详细介绍古人的宇宙观,地心说的建立与发展,日心说建立之前的思想解放:地理大发现,文艺复兴,宗教改革,日心说的建立,哥白尼与布鲁诺的贡献,伽利略与开普勒对天文学的贡献。

3.简单讲解物理学中带有根本重要性的三条公理:惯性定律;相对性原理;自由落体定律。牛顿建立经典物理学的大厦:绝对时空观,力学三定律。万有引力定律的建立。牛顿的成长,成就与缺点。

4. 从库仑定律的建立看“类比方法”在科学研究中的重要性.。奥斯特发现电流磁效应所基于的哲学思想,以及对人们的重要启示。理解法拉第发现电磁感应的哲学思想、创造性的科学思维(“场”概念的引入);法拉第电磁感应定律及电磁感应现象的应用。了解带电粒子在电磁场中的运动,洛伦兹力及实际应用。了解麦克斯韦电磁场理论的建立与电磁波的发现

5. 介绍热学的平衡与文化

6.介绍光的微粒说与波动说的建立与斗争

7.介绍物理学革命的前夜与量子论的诞生。

8.介绍量子力学在论战中发展。

(四)本课程与其它课程的联系和分工。

本课程主要介绍历史上物理科学技术重要发现和发明及发展、演变过程,着重介绍现代科学技术的由来及发展、演变过程,介绍有关当代高新技术。比较系统地阐述自然科学发展过程科学家思想方法、科技方法。与其它专业课有密切联系,但更宽泛,更着重于科学技术发展脉络的研究。通过对科技发展历史过程的分析,可以把握科技发展的规律,总结科技发展的历史经验,拓宽视野,启发创新思维。


参考资料

原子的位型:卢瑟福模型(一)102.75 MB

奋斗、机遇、物理(一)106.51 MB

《物理与文化》倪光炯,王炎森编著,高等教育出版社,2009年第二版

 [美]Art Hobson著,秦克诚等译, 高等教育出版社,2008年第一版 

 [德]弗里奇著,邢志忠等译,上海科技教育出版社,2012.