物理教学与学习为何要讲究物理机制

在物理的教学与学习中都要注重物理的机制，因为一个好的教学方式与学习方法对于同学们的学习是有着很大的关联的。那么物理机制我们应该注意什么，又需要把握什么呢？下面就有学大教育的专家老师们来为教师们与同学们说说吧，希望能为诸位带来帮助。

科学研究的根本目的就是从被研究的“现象”中找出背后的那些导致该现象产生的“物理机制”。只要知道了物理机制，就可以掌握自然规律。只要掌握了自然规律，就可以运用这些规律为人类服务。

然而，现今的物理学几乎根本就不重视物理机制问题。在研究过程中不研究物理机制，在教学中不重视对物理机制的讲解。而把重点放在用抽象概念所做的描述性研究和教学上。在物理教学中用概念来教育学生，而不是用物理机制来教育学生。举一个简单的例子。“加速度”既是一个客观存在的物理现象，也是一个物理学概念。加速度单位(m/s2)中有一个平方秒的单位。很多学过物理的人都搞不清楚“平方秒”是个什么东西。这是因为他们在学物理的时候，老师并没有讲过产生平方秒的物理机制是什么所造成的。于是，他们就会用“平方米”的纯概念性思维来理解“平方秒”，结果造成了严重混乱而对平方秒就更不理解了。这种“离开物理机制讲授物理学”的做法反映出物理教学中的一个很大问题。其实，“平方秒”与“平方米”之间根本就不存在可比性。“平方米”是对客观存在的三维空间中的两个“维”所构成的“物理空间面积”的一个量化表示。然而，客观存在的时间是一维的，因此不可能出现一个客观存在的“物理时间面积”。因此，用面积去理解平方秒是行不通的。那么，平方秒又是什么意思呢?其实，只要从物理机制上讲解加速度的话，这个问题从一开始就根本不会存在。

我们知道，速度单位产生的物理机制是：单位时间(t)内在距离(d)上发生的变化(d/t)，通常以“米每秒”(m/s)为单位。同样道理，加速度单位产生的物理机制是：单位时间内的速度变化。如果用v表示这个速度，用t表示时间的话，那么加速度就是：v/t。因为速度的单位是：m/s(米每秒)，又因为时间的单位是s(秒)，所以，加速度的单位就成了v/t=(m/s)/s=m/s2。其实，(m/s)/s才是一个可以反映出物理机制的单位，但通过数学变换成m/s2之后的单位就不再能够直接反映出加速度的物理机制了。可见，如果不讲解物理机制的话，平方秒这个单位就会让人与平方米相提并论而产生出混乱和不解来。其实，物质世界中根本就不存在“平方秒”的物理现象。不仅如此，理解了这个物理机制之后，我们还会知道：当一个加速度也随着时间的变化而发生变化的时候，那么，这种“变加速度”的单位就可以是：a/t=(m/s2)/s=m/s3。这样就会出现一个“立方秒”的物理学单位。其实“立方秒”只是一个数学概念性的物理学单位。物理世界中并不存在“时间的立方体”。从这一点上看，因为重力加速度是一个随着时间的变化而不断变化的“变加速度”，所以，从它的物理机制上看，其单位也应该是：(m/s2)/s。这就是说，正确的重力加速度单位在数学形式上应该是m/s3。显然，把地球表面的重力加速度定义为g=9.8m/s2所表示的只不过是一个仅限于局部有效的近似值，并没有反映出重力加速度的本质和它的物理机制。

从物理机制上教学与从物理概念上教学最后产生的效果肯定不同。前者让学生不但知其然，而且还可以知其所以然。而后者则只能让学生知其然，不能知其所以然。对那些用纯物理概念而不是用物理机制教育出来的人而言，如果有人问他们，平方秒的物理学意义是什么?他们的回答只能是;平方秒是加速度当中的一个物理单位。而说不清它的来源和本质。同样，如果有人问他们：时空弯曲的物理机制是什么，他们的回答一定也是来自脱离客观存在和脱离物理机制的纯概念性描述。然而，如果学生接受的教育是基于物理机制的话，那么他们就会用上面讲的物理机制对“平方秒”的来源作出回答。对“时空弯曲”问题就会基于球形场的物理机制作出回答。这就可以让提问者清楚认识到：所谓的“弯曲”实际上就是一个完整球面上的一个局部区域。这样不仅达到了知其然，而且也达到了知其所以然的目的。因此，在物理教学中必须要讲物理机制。如果有些现象的物理机制还不清楚的话，就应该直接告诉学生：目前科学家对这些物理机制还不清楚。让学生知道科学家也有他们不知道的东西。给学生留下一个思考的空间。也许今天的学生就是将来解决这些问题的人。

实际上，不仅物理教学如此，任何一门科学都是如此，都必须要讲清楚相应的机制。脱离机制的“科学”不是真正的科学。切勿让学生产生出“科学家已经把什么都搞清楚了”的误会。这才是对下一代负责任的态度和做法。

以上就是专家老师们对于为何物理教学要讲究机制的相关内容，希望教师们与同学们都仔细阅读，并且带来帮助。