量子力学的认识和理解范文

在建立科学理论体系的过程中，往往需要以一系列巨量的、通常是至为复杂的实验、归纳和演绎工作为基础。而且人们一般相信科学知识就是在这个基础上产生和累积起来的。但只要这种认识活动过程是为一个协调一致的目标所固有，只要它真正属于科学研究自我累进的进程，则不论其如何复杂，仍只是过程性的，而不从根本上规定科学的性质、程序，乃至结论。这就使我们在考察复杂的科学认识活动时，可以抽取出高于具体手段的，基本上只属于人类心智与外在世界相联络的东西，即科学语言，来作为认识的中介物。

要说明科学语言何以能成为这样的中介，需要先对科学的认识结构加以分析。

作为一种形式化理论的近现代科学，其目的是力图摹写客观实在。这种摹写的认识论前提是一个外在的、自为的客体和作为其思维对立面的内在的主体间的双重存在。这一认识论前提在科学认识方面衍生出一个更实用的前提，就是把客体看作是一种自在的“像”或者“结构”（包括动态结构，比如动力学所概括的各种关系和过程）。

这一自在的实在具有由它的“自明性”所保证的严格规范性。这种自明性只在涉及存在与意识的根本关系时才可能引起怀疑。而科学是以承认这种自明性为前提的。因此科学实际就是关于具有自明性的实在的思维重构。它必须限于处理自在的实在，因为科学的严格规范性（主要表现为逻辑性）是由实在的自明性所保证的，任何超越实在的描述都会破坏这种描述的前提。这一点对稍后关于量子力学的讨论非常重要。

上述分析表明，科学的严格规范性并非如有唯理论倾向的观点所认为的那样，是来自思维，也并非如经验论观点所认为的来自具体手段对经验表象的操作，也并不象当代某些科学哲学家所认为的纯粹出于主体间的共同约定。科学的最高规范是存在在客观实在中的，是来自客体的自明性。一切具体手段只是以这种规范为目标而去企及它。

在科学认识活动中，不论是一个思维过程还是一个实验过程，如果其中缺失了语言过程，那就什么意义都不会有。科学语言与人类思维形态固然有很大的关系，但是它们可能在一个很高的层次上有着共同的根源。就认识的高度而言，思维形态作为人类的一种意识现象，对它进行本质的追究，至少目前还不能完全放在客观实在的背景上。因此，在科学认识的层次上，思维形态完全可以被视为相对独立的东西。而科学语言则是明确地被置于实在自身这一背景之中的。这就使我们实际上可以把科学语言看作一种知识，它与系统的科学知识具有完全相同的确切性，即它首先是与实在自身相谐合，然后才以这种特殊性成为思维与对象之间的中介。这才能保证，既使科学语言所述说的科学是关于实在的确切图景，又使思维活动具备与实在相联络的手段。

科学语言作为一种知识所具备的上述特殊性，使它成为客观实在图景构成的基本要素，或科学知识的“基元”。思维形态不能独立地形成知识，但思维形态却提供某种方式，使科学语言所包含的知识基元获得某种特定的加成和组合，从而构成一种系统化的理论。这就是语言在认识中的中介作用。由于任何事物都必须“观念地”存乎人的意识中，才能为人的心智所把握，所以，在这个意义上，一个认识过程就是一个运用语言的过程。

二、数学语言

数学语言常常几乎就是科学语言的同义词。但实际上，科学语言所指的范围远比数学语言的范围大，否则就不会出现量子力学公式的解释问题。在自然科学发生以前，数学所起的作用也还不是后世的那种对科学的叙录。只是由于精密推理的要求所导致的语言理想化，才推进了数学的应用。但归根究底，数学与前面说的那种合乎客观实在的知识基元是不同的。将数学用作科学的语言，必须满足一个条件，即数学结构应当与实在的结构相关，但这一点并不是显然成立的。

爱因斯坦曾分析过数学的公理学本质。他说，对一条几何学公理而言，古老的解释是，它是自明的，是某一先验知识的表述，而近代的解释是，公理是思想的自由创造，它无须与经验知识或直觉有关，而只对逻辑上的公理有效性负责。爱因斯坦因此指出，现代公理学意义上的数学，不能对实在客体作出任何断言。如果把欧几里德几何作现代公理学意义上的理解，那么，要使几何学对客体的行为作出断言，就必须加上这样一个命题：固体之间的可能的排列关系，就象三维欧几里德几何里的形体的关系一样。〔1〕只有这样，欧几里德几何学才成为对刚体行为的一种描述。

爱因斯坦的这种看法与上文对科学语言的分析是基本上相通的。它可以说明，数学为什么会一贯作为科学的抽象和叙录工具，或者它为什么看上去似乎具有作为科学语言的“先天”合理性。

首先，作为科学的推理和记载工具的数学，实际上是从思维对实在的一些很基本的把握之上增长起来的。欧几里得几何学中的“点”、“直线”这样一些概念本身就是我们以某种方式看世界的知识。之所以能用这些概念和它们之间的关系去描绘实在，是因为这些“基元”已经包含了关于实在的信息（如刚体的实际行为）。

其次，数学体系的那种严密性其实主要是与人类思维的属性有关，尽管思维的严密性并不是一开始就注入了数学之中。如前所述，思维的严密性是由实在的自明性来决定的，是习得的。这就是说，数学之所以与实在的结构相关，只是因为数学的基础确切地说来自这种结构；而数学体系的自洽性是思维的翻版，因而是与实在的自明性同源的。

由此可见，数学与自然科学的不同仅表现在对于它们的结果的可靠性（或真实性）的验证上。也就是说，科学和数学同样作为思维与实在相互介定的产物，都有可能成为对实在结构的某种描述或“伪述”，并且都具有由实在的自明性所规定的严密性。但数学基本上只为逻辑自治负责，而科学却仅仅为描述的真实性负责。

事实正是如此。数学自身并不代表真实的世界。它要成为物理学的叙录，就必须为物理学关于实在结构的真实信息所重组。而用于重组实在图景的每一个单元，实际上是与物理学的基本知识相一致的。如果在几何光学中，欧几里德几何学不被“光线”及其传播行为有关的概念重组，它就只是一个纯粹的形式体系，而对光线的行为“不能作出断言”。非欧几何在现代物理学中的应用也同样说明了这一点。

三、物理学语言

虽然物理学是严格数学化的典范，但物理学语言的历史却比数学应用于物理学的历史要久远得多。

在认识的逻辑起点上，仅当认识论关系上一个外在的、恒常的（相对于主体的运动变化而言）对象被提炼和廓清时，才能保证一种仅仅与对象自身的内在规定性有关的语言描述系统成为可能。对此，人类凭着最初的直觉而有了“外部世界”、“空间”、“时间”、“质料”、“运动”等观念。显然，这些观念并非来自逻辑的推导或数学计算，它是人类世代传承的关于世界的知识的基元。

然后，需要对客观实在进行某种方式的剥离，才能使之通过语言进入我们的观念。一个客观实在，比如说，一个电子，当我们说“它”的时候，既指出了它作为离散的一个点（即它本身），又指出了它身处时空中的那个属性。而后一点很重要，因为我们正是在广延中才把握了它的存在，即从“它”与“其它”的关系中“找”出它来。

当我们按照古希腊人（比如亚里士多德）的方式问“它为什么是它”时，我们正在试图剥离“它”之所以为“它”的属性。但这个属性因其离散的本质，在时空中必为一个“奇点”，因而不能得到更多的东西。这说明，我们的语言与时空的广延性合若符节，而对离散性，即时空中的奇点，则无法说什么。如果我们按照伽利略的方式问“它是怎样的”时，我们正是在描绘它与广延有关的性质，即它与其它的关系。这在时空中呈现为一种结构和过程。对此我们有足够的手段（和语言）进行摹写。因为我们的语言，大多来自对时空中事物的经验。我们运用语言的主要方式，即逻辑思维，也就是时空经验的抽象和提升。

可见，近现代物理学语言是一种关于客观实在的时空形式及过程的语言，是一种广延性语言。几何学之所以在科学史上扮演着至为重要的角色，首先不在于它的严格的形式化，而在于它是关于实在的时空形式及过程的一个有效而简洁的概括，在于与物理学在面对实在时有着共同的切入点。

上述讨论表明了近现代物理学语言格式包含着它的基本用法和一个根深蒂固的传统，这是由客观实在和复杂的历史因素所规定的。至为关键的是，它必须而且只是关于实在的时空形式及过程的描述。可以想象，离开了这种用法和传统，“另外的描述”是不可能在这种语言中获得意义的。而这正是量子力学碰到的问题。

四、量子力学的语言问题

上文说明，在描摹实在时，人类本是缺乏固有的丰富语言的。西方自古希腊以来，由于主、客体间的某种相互介定而实现了有关实在的时空形式和过程的观念及相应的逻辑思维方式。任何一种特定的语言，随着时代的变迁和认识的深入，某些概念的含义会发生变化，并且还会产生新的语言基元。有时，这样的变化和增长是革命性的。但不可忽视的是，任何有革命性的新观念首先必须在与传统语言的关系中获得意义，才能成为“革命性的”。在自然科学中，一种新理论不论提出多么“新”的描述，它都必须仍然是关于时空形式及过程的，才能在整体的科学语言中获得意义。例如，相对论放弃了绝对时空、进而放弃了粒子的观念，但代之而起的那种连续区概念仍然是时空实在性的描述并与三维空间中的经验有着直接联系。

量子力学的情况则不同。微观粒子从一个态跃迁到另一个态的中间过程没有时空形式；客体的时空形式（波或粒子）取决于实验安排；在不观测的情况下，其时空形式是空缺的；并且，观测所得的客体的时空形式并不表示客体在观测之前的状态。这意味着，要么微观实在并不总是具有独立存在的时空形式，要么是人类无法从认识的角度构成关于实在的时空形式的描述。这两种选择都将超出现有的物理学语言本身，而使经典物理学语言在用于解释公式和实验结果时受到限制。

量子力学的这个语言问题是众所周知的。波尔试图通过互补原理和并协原理把这种限制本身上升为新观念的基础。他多次强调，即使古典物理学的语言是不精确的、有局限性的，我们仍然不得不使用这种语言，因为我们没有别的语言。对科学理论的理解，意味着在客观地有规律地发生的事情上，取得一致看法。而观测和交流的全过程，是要用古典物理学来表达的。〔2〕

量子力学的反对者爱因斯坦同样清楚这里的语言问题。他把玻尔等人尽力把量子力学与实验语言沟通起来所作的种种附加解释称之为“绥靖哲学”（beruhigunsphilosophie）〔3〕或“文学”〔4〕，这实际上指明了互补原理等观念是在与时空经验相关的科学语言之外的。爱因斯坦拒绝承认量子力学是关于实在的完备描述，所以并不以为这些附加解释会在将来成为科学语言的新的有机内容。

薛定谔和玻姆等人从另一个角度作出的考虑，反映了他们以为玻尔、海森堡、泡利和玻恩等人的观点回避了经典语言与实在之间的深刻矛盾，而囿于语言限制并为之作种种辩解。薛定谔说：“我只希望了解在原子内部发生了什么事情。我确实不介意您（指玻尔）选用什么语言去描述它。”〔5〕薛定谔认为，为了赋予波函数一种实在的解释，一种全新的语言是可以考虑的。他建议将n个粒子组成的体系的波函数解释为3n维空间中的波群，而所谓“粒子”则是干涉波的共振现象，从而彻底抛弃“粒子”的概念，使量子力学方程描述的对象具有连续的、确定的时空状态。

固然，几率波的解释使得理论的数学结构不能对应于实在的时空结构，如果让几率成为实验观察中首要的东西，就会让客观实在在描述中成了一种“隐喻”。然而薛定谔的解释由于与三维空间中的经验没有明显的联系，也成了另一种隐喻，仍然无法作为一种科学语言而获得充分的意义。

玻姆的隐序观念与薛定谔的解释在语言问题上是相似的。他所说的“机械序”〔6〕其实就是以笛卡尔坐标为代表的关于广延性空间的描述。这种描述由于经典物理学的某些限定而表现出明显的局限性。玻姆认为量子力学并未对这种序作出真正的挑战，在一定程度上指出了量子力学的保守性。他企图建立一种“隐序物理学”，将量子解释为多维实在的投影。他以全息摄影和其它一些思想实验为比喻，试图将客观实在的物质形态、时空属性和运动形式作全新的构造。但由于其基础的薄弱，仍然只是导致了另一种脱离经验的描述，也就是一种形而上学。

这里所说的“基础”指的是，一种全新的语言涉及主客体间完全不同的相互介定。它涉及对客体的完全不同的剥离方式，也就是说，现行科学语言及其相关思维方式的整个基础都将改变。然而，现实地说，这不是某一具有特定对象和方法的学科所能为的。

可见，试图通过一种全新的语言来解决量子力学的语言问题是行不通的。这个问题比通常所能想象的要无可奈何得多。

五、量子力学何种程度上是“革命性”的

量子力学固然在解决微观客体的问题方面，是迄今最成功的理论，然而这种应用上的重要性使人们有时相信，它在观念上的革命也是成功的。其实，上述语言与实在图景的冲突并未解决。量子力学的种种解释无法在科学语言的基础上必然过渡到那种非因果、非决定论观念所暗示的宇宙图景。这就使我们有必要对量子力学“革命性”的程度作审慎的认识。

正统的量子力学学者们都意识到应该通过发展思维的丰富性来解决面临的困难。他们作出的重要努力的一个方面是提出了很多与经典物理学不同的新观念，并希望这些新观念能逐渐溶入人类的思想和语言。其中玻恩用大量的论述建议几率的观念应该取代严格因果律的概念。〔7〕测不准原理以及其中的广义坐标、广义动量都是为粒子而设想的，却又不能描述粒子在时空中的行为，薛定谔认为应该放弃受限制的旧概念，而玻尔却认为不能放弃，可以用互补原理来解决。玻尔还希望，波函数这样的“新的不变量”将逐渐被人的直觉所把握，从而进入一般知识的范围。〔8〕这相当于说，希望产生新的语言基元。

另一方面，海森堡等人提出，问题应该通过放弃“时空的客观过程”这种思想来解决。〔9〕这又引起了量子力学的客观性问题。

这些努力在很大程度上是具有保守性的。

我们试把量子力学与相对论作比较。相对论的革命性主要表现在，通过对时间和空间的相对性的分析，建立起时间、空间和运动的协变关系，从而推翻了绝对时空、绝对同时性等旧观念，并代之以新的时空观。重要的是，在这里，绝对时空和绝对同时性是从理论上作为逻辑必然而排除掉的。四维时空不变量对三维空间和一维时间的性质依赖于观察者的情形作了简洁的概括，既不引起客观性危机，又与人类的时空经验有着直接关联。相对论排除了物理学内部由于历史和偶然因素形成的一些含混概念，并给出了更加准确明晰的时空图景。它因此而在科学语言的范围内进入了一般知识。

量子力学的情况则不同。它的保守性主要表现在：

第一，严格因果律并不是从理论的内部结构中逻辑地排除的。只是为了保护几率波解释，才不得不放弃严格因果律，这只是一种人为地避免逻辑矛盾的处理。

第二，不完全连续性、非完全决定论等观念并没有构成与人类的时空经验相关联的自洽的实在图景。互补原理和并协原理并没有从理论内部挽救出独立存在于时空的客体的概念，又没有证明这种概念是不必要的（如相对论之于“以太”那样）。因此，量子力学的有关哲学解释看似抛弃旧观念，建立新观念，实际上，却由于这些从理论结构上说是附加的解释超出了关于实在的描述，因而破坏了以实在的自明性为保证的描述的前提。所以它实际上对观念的丰富和发展所作的贡献是有限的。

第三，量子力学内在地不能过渡到关于个别客体的时空形式及过程的模型，使得它的反对者指责说这意味着位置和动量这样的两个性质不能同时是实在的。而为了保护客观性，它的支持者说，粒子图像和波动图象并不表示客体的变化，而是表示关于对象的统计知识的变化。〔10〕这在关于实在的时空形式及过程的科学语言中，多少有不可知论的味道。

第四，人们必须习惯地设想一种新的“实在”观念以便把充满矛盾的经验现象统一起来。在对客体的时空形式作抽象时，这种方法是有效的。而由于波函数对应的不是个别客体的行为，所以大多新的“实在”几乎都是形而上学的构想。薛定谔和玻姆的多维实在、玻姆在阐释哥本哈根学派观点时提出的那种包含了无限潜在可能性的“第三客体”〔11〕，都属于这种构想。玻恩也曾表示，量子力学描述的是同一实在的排斥而又互补的多个影像。〔12〕这有点象是在物理学语言中谈论“混元”或“太极”一样，很难说对观念有积极的建设。

本文从科学语言的角度，对量子力学尤其是它的哲学基础的保守性作出一些分析，这并不是在相对论和量子力学之间作价值上的优劣判断。也许量子力学的真正价值恰恰在于它所碰到的困难是根本性的。

海森堡等人与新康德主义哲学家g·赫尔曼进行讨论时，赫尔曼提出，在科学赖以发生的文化中，“客体”一词之所以有意义，正在于它被实质、因果律等范畴所规定，放弃这些范畴和它们的决定作用，就是在总体上不承认经验的可能性。〔13〕我们应该注意到，赫尔曼所使用的“经验”一词，实际上是人类对客观事物的广延性和分立性的经验。这种经验是科学的实在图景成立的基础或真实性的保证，逻辑是它的抽象和提升。

在本文的前三节已经谈到，自从古希腊人力图把日常语言理想化而创立了逻辑语言以来，西方的科学语言就一直是在实在的广延性和分立性的介定下发展起来的。我们也许可以就此推测，对于人的认识而言，世界是广延优势的，但如果因此认为实在仅限于广延性方面，却是缺乏理由的。广延性优势在语言上的表现之一是几何优势。西方传统中的代数学思想是代数几何化，即借助空间想象来理解数的。不论毕达哥拉斯定理还是笛卡尔坐标都一样。直角三角形的斜边是直观的，而根号2不是。我们可以用前者表明后者，而不能反过来。可是一个离散的数量本身究竟是什么呢？它是否与实在的另一方面或另一部分（非广延的）相应？也许在微观领域里不再是广延优势而量子力学的困难与此有关？

如果量子力学面临的是实在的无限可能性向语言的有限性的挑战，那么问题的解决就不单单是语言问题，甚至不单单是目前形态的物理学的问题。它将涉及整个认识活动的基础。玻尔似乎是深刻地意识到这一点的。他说“要做比这些更多的事情完全是在我们目前的手段之外。”〔14〕他还有一句格言；“同一个正确的陈述相对立的必是一个错误的陈述；但是同一个深奥的真理相对立的则可能是另一个深奥的真理。”〔15〕

参考文献和注释

量子力学的认识和理解范文篇2

【关键词】汽车电子控制系统课程教学策略

【中图分类号】G【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2014）09B-0045-02

汽车电子控制系统课程是汽车职业技术相关专业的一门核心课程，如何引导学生更加快速地掌握专业知识，是每一位教师必须面对的重要课题。由于科学技术的不断创新与发展，组成汽车的机械部件更新换代加速，汽车电子电气设备和电子控制装置日趋集成化，维修保养相应地变得日益复杂，加之课程本身所特有的思维抽象性和机械设备的思维形象性之间的巨大差异，使不少学生在学习过程中感到较为吃力，甚至对课程教学产生畏惧心理，难以提升课堂教学质量与效果。为此，笔者紧密结合自身教学实践，不断反思与探索，对课程教学的经验与教训加以综合梳理与总结，提出自身在教学实践中的相关策略与方法，以起到一个抛砖引玉的作用。

一、构建学生参与教学的情境，提升学习主动性

教师是课堂教学的引导者、指导者、主控者、协调者、组织者、协助者与参与者，也是专业知识熟悉掌握者与学生学习的领路人，而学生则是教学活动中的被组织者、被引导者、被指导者与参与者。现代教育教学理论与理念提出，只有让学生成为课堂教学的主体，才能切实有效地提升学生学习的积极性、自主性与自觉性。著名教育家梅纽因说：“学习的动力首先还得来自于学生，这一动力正是我们必须从他们身上去发掘的。”因此，作为奋战在教学一线引领学生进行理解、分析、梳理、掌握运用知识的教学实践活动的组织者，应切实认识到学生学习活动中的主动性、积极性与自觉性，促使学生真正将心思与精力聚焦于课堂教学内容，更加有效地会同教师的教学思维，进行积极思考与探究，从而有效地理解和掌握课堂教学内容。

例如，在“ABS制动防抱死系统”的教学实践活动中，面对这一较为抽象的教学内容，教师必须帮助学生有效化解思维与理解上的抽象度，促使学生更加科学、快速地充分理解和掌握“汽车车轮抱死时侧滑的产生机理”。笔者改变传统教学中的“填鸭”与“灌输”模式，让学生学习方式从“被动”转向“主动”，积极构建学生参与教学的情境，采取让学生参与实验活动的方式进行教学，引领学生将教学用的讲台当作汽车，协同学生一同进行实践性实验。分别设置两个实验情境，其中一次是引导学生用一个“侧向力”将静止的讲台推动，而在另外一次实验中，则先将讲台推动致使其产生滑行运动，然后对其实施一个侧向力推讲台，促使讲台滑移方向发生改变。引领学生感受两次推动讲台的侧向力，促使他们亲身感觉并体验到在讲台运动之时，实施较小作用力便可以促使其改变方向，从而让学生亲身感受到汽车在运动过程中，不需要较大的侧向外力便致使汽车产生侧滑，非常有效地提升课堂教学质量与效果。

二、加强理论结合实际，在实验和实习中提升学习质量

将教学内容中的理论知识与具体的实践相结合起来，引领学生以更加主动的姿态进行实验和实习，可以促使学生的注意力、思维力更加有效地聚集起来，从而切实亲身感受到相关知识与原理的作用机理，促使教学质量和效果得到有效提升。汽车电子控制系统课程教学的自身特点具有抽象性，但同时具有实验性特点，为教师开展理论与实践相结合的教学提供了非常良好的基础。因此，广大教师必须紧密结合教学内容，关注职业教学重在提高技能性这一特点，在课堂教学中科学合理地设计理论教学与实践操作体验两个教学环节，引领学生在理念讲理与分析中，体验汽车相关机械部件运行的作用机理，协助学生在实验和实习中充分理解相关知识的理论问题，将理论、实验、实习三者有机地结合起来，从而有效地提升课堂教学质量与效率。

例如，发动机电子燃油喷射控制系统是汽车电子控制系统课程中的较为抽象的知识模块，许多学生对该知识模块的学习感到非常吃力，特别是对于教学内容的“传感器工作原理”、“执行器的结构原理”以及“微电脑的组成及工作原理”等知识点，就理论知识来说，显得非常抽象、生涩与难以理解。为此，笔者积极创设实践实习教学情境，引领学生展开传感器的配置与相关参数测量、组织发电机机械部件的拆装与检测、进行电压调节器的性能检测等实验性教学活动，非常有效地活跃了课堂教学气氛，提升了课堂教学的参与度，让学生运用理论知识来进行逻辑分析，运用实验操作体验反思相关原理。通过理论讲解、分析与实验实习操作、体验，学生对动机电子燃油喷射控制不仅具有较为深刻的理论认知，而且对解决发动机电子燃油喷射控制方面的故障等相关实践性问题留下深刻的烙印，有效地提升了课堂教学质量与效果。

三、加强生活化教学，增强学习活动的效果

我们日常生产生活中所应用到的所有设备、设施与物件工作原理，都是人类认识自然、改造自然的生产生活过程中所积累的知识应用，都可以从日常生活中找到其发生或发源的原型。因此，广大教师可以充分抓住这一特点，加强对教学内容的钻研与探究，紧密结合学生所处的生活实际，从日常生产生活常识入手，从学生较为容易理解的各类事物入手，积极加强生活化教学实践探讨。特别是对于教学中的各类较为抽象的专业化名词、专业知识点与较为复杂的理论原理，将其相关知识进行简化，将静态的复杂的理论知识活化为形象化的生活常识，促使学生更好地理解，从而提升课堂教学质量与效果。

例如，组织学生对自动变速器、防抱死系统、安全气囊电控悬挂、动力转向及巡航控制相关知识进行教学实践过程中，要充分认清学生对汽车接触还不多的客观事实，认识到他们对相关知识的理解力难以快速提升的特点，将所学知识与日常生活中的相关事件相关联比拟起来。比如，对于自动变速问题，可以将其与家用空调的自动调节室内温度相对比起来，提升学生对其功能作用的认知。又如，对于防抱死系统的认识，为了让学生明白其作用为“让刹车变成掐点式的，不是一直捏死轮胎，而是快速的点式、一下一下地刹车”，可以引入日常生活中骑自行车下非常陡峭的山坡来做比喻，通过学生的亲身感受体验来提升学生对知识的理解与认识。

总之，随着科学技术的快速发展，汽车技术的发展也呈现出日新月异的态势，相应的汽车电子系统不断更新换代，科学技术的含量越来越高，这给汽车电子控制系统课堂教学提出了新的要求。为此，应不断加强对教学内容的深入研究，加强对汽车所引入的新技术的研究与学习，将日益繁难的知识进行有效化解，并不断调整课堂教学方式与方法，引导学生加强反思与实践，从而让学生对所教学内容进行更好地理解与认识，促使课堂教学质量与效果得到不断提升。

【参考文献】

[1]党晓红，周后俊.《汽车电气设备和电子控制》课程教学方法初探[J].职业技术教学，2014（3）

量子力学的认识和理解范文

一、物理课程标准的教学目标陈述的一般方式

一个完整的教学目标的构成要素包括四个条件，即行为主体、行为动词、行为条件和行为程度。好的教学目标能够清晰表达学生“学到什么”，明确学生具体的学习结果。通常教学目标的设定应通过一定的教学活动后引起学生在行为上产生实际变化，而不是教师应该怎样做，做什么。评价教学是否成功，其直接依据应该是学生收获了什么，学生在自己原有的基础上获得了什么，其具体的进步怎么样，而不是教师完成了什么任务。教学目标的设定行为主体应该是学生而不是教师；行为动词是可观察、可测量的具体行为；行为条件是影响学习结果的特定限制或范围等，主要有辅助手段或工具、提供信息或提示、时间、次数、空间等数量的限制、完成行为的情景等；行为程度是学生达到目标的最低表现水准，用以评量学习表现或学习结果所达到的程度。

《物理课程标准》中“内容标准”是对学生物理学习结果的基本要求。综合各类学者的研究成果，一般内容标准和科学探究涉及五类目标，即结果性目标、生成性目标、表现性目标、通识性目标和能力目标。

结果性目标的陈述方式，主要说明学生的学习结果是什么，所采用的行为动词要求具体明确、可观测、可量化。这种方式指向可以结果化的课程目标，主要强调“知识与技能”维度，如：“能根据电路实物图识别出对应的电路符号图”，“知道声音由振动产生”。

生成性目标的陈述方式，主要描述学生自己的心理感受、情绪体验，所采用的行为动词往往是历时性的、过程性的，因而也称过程性目标、体验性目标。这种方式指向难以或无需将结果量化的课程目标，主要强调“过程与方法”或“情感态度与价值观”维度，如：“用平面镜改变光的传播方向，描述自己对改变光路的感受。”“以神舟八号与天宫一号对接成功为例，体会和认识人类探索宇宙空间的意义。”

表现性目标的陈述方式，主要是明确安排学生各种各样的表现机会，所采用的行为动词通常是与学生表现什么有关的或者结果是开放性的。这种方式指向结果开放的课程目标，如：“说出自己喜欢的生活中常见物态变化。”“能利用生活中常见物品，制作简单的声音发生器件。”

通识性目标的陈述方式，这种目标的特点是把一般教育宗旨或原则与教学目标等同起来，因而具有普遍性、内隐性、规范性。这种方式可适用于多个课程领域，如：“表现出科学探究意识和一定人文精神”、“形成水资源保护需要从我做起的意识”。

能力指标的陈述方式，描述的是一种能力，包含了知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三个维度。比如：“提高分析与论证能力。”

二、物理课程标准中教学目标的分解策略

教师进行课程标准中内容标准和科学探究（水平或学段目标）的分解，目的是界定清晰的教学目标，为教师选择和组织学习内容、设计教学评价内容提供依据。

学者朱伟强认为，课程标准内容标准的常见的分解策略一般包括以下三种。

一是替代策略。通常是“一换一”的形式，将原内容标准A通过另一种清晰的目标B形式进行表述。如“了解液体温度计的工作原理”可以用以下目标进行替代：了解生活中常见的液体温度计是利用液体热胀冷缩性质工作的。

二是拆解策略。通常是“一拆多”，就是把一个内容标准表述过于笼统的，拆分成几个目标进行描述。比如：“初步认识质量的概念”一条内容标准，可以进行拆解和具体化，比如：知道质量是物体含有物质的多少；知道不同物体的质量一般不同，所含有的物质也不相同；知道质量的国际单位是千克，还有其他常用单位吨、克、毫克；知道1千克等于100克，1克等于10毫克，1吨等于1000千克；知道生活中常见物品鸡蛋、苹果的质量大约是多大；知道质量测量的常用工具是天平，了解生活中还有电子称等其他测量质量的工具。

三是联结与聚焦策略。采取“多对一”，就是将几个教学目标根据其内在的学科逻辑关系，进行聚焦、整合，形成一个总目标。这种课程目标的拆解策略一般在单元复习课或阶段性复习课中用到。如“能用动摩擦因数计算摩擦力”、“用力的合成与分解分析日常生活中的问题”，可以联结、聚焦，形成“分析斜坡停车问题”这一教学目标。

三、物理课程标准中内容标准的分解方法与基本步骤

学者朱伟强认为，分解物理课程标准中内容标准目标的方法，就是分析一条内容标准目标的表述结构中是否具备了教学目标的四个基本要素。若有，则依据前述课程目标内容分解的一般策略，或替代、或拆解、或聚焦、联结，对其进一步扩展或剖析；若无，则须结合具体情境界定、补足，以形成课堂层面的教学目标。由于课程标准中的内容标准存在不同陈述方式，因此内容标准目标的分解思路不尽相同。比如：结果性目标一般采用教学目标四要素分析的基本方法。体验性目标一般分解成：认知、动作技能、行为表现（过程）、成果。表现性目标一般分解成：认知、动作技能、行为表现（任务）、成果。通识性目标一般采用简单枚举法，列举各种用于间接推论的必要不充分条件：行为表现（通常表现或最优表现）。能力指标分解成：认知、技能、情意态度、行为表现、成果。

朱伟强指出，课程标准中内容标准的目标分解，一般包括以下五个步骤。

第一步，判断内容标准的陈述方式、表述结构和关键词。判断一条课程标准的陈述方式、表述结构，找出动词和这些动词所指向的核心概念（名词），或修饰它们的形容词、副词等和规定性条件，作为关键词，并予以分类。一般关键词拓展与剖析要合乎学科逻辑，分解所得细化教学目标与内容标准应保持对应，避免过度分解和拓展。比如，“能用实例说明机械能和其他形式的能的转化”这条内容标准，行为动词为“说明”，核心概念是“其他形式的能”。从整个内容条目看，“说明”和“其他形式的能”是这一内容标准的关键词。

第二步，分解或剖析核心概念。通常可采用概念认知展开等方式。比如“能用实例说明机械能和其他形式的能的转化”这条内容标准中的核心概念是“其他形式的能”。从物理概念来讲，相对于“机械能”而言的“其他形式的能”有“电能”、“热能”、“光能”、“化学能”等。若采用概念认知展开的方式，同时考虑到学生的具体特征，“其他形式的能”对初中八年级学生而言大致可分为“声能”、“光能”、“动能”、“弹性势能”等四类。

第三步，分解或剖析行为动词。可采用词汇意义展开或教师经验展开等方式。一般描述教学行为表现的动词要合理、具体、明确、可直接观察和测量。比如“通过实验理解密度的概念”。“理解”是这条内容标准中的行为动词。《物理课程标准》附录中提供了知识技能目标、体验性要求的目标行为动词的水平含义与解释。根据《物理课程标准》“附录”中行为动词界定，“理解”的水平含义包括：把握内在逻辑联系；与已知知识建立联系；进行解释、推断、区分、扩展；提供证据；收集、整理信息等。若采用词汇意义展开的方式，可将它拓展为“区别、说明、解释、估计、分类、计算”等。再比如：若针对“能用实例说明机械能和其他形式的能的转化”采取教师经验展开的方式，“说明”是这条内容标准中的行为动词。在教学实践中，教师经常发现学生喜欢采取口语表达、书面描述、绘制图表、动手制作等“说明与解释”的方式。因此“说明”可以扩展为“通过言语说明”、“画出图表说明”、“制作模型说明”、“实验演示说明”等。

第四步，确定行为条件与行为表现程度。结合学情、校情、资源等条件确定目标分解，此过程可以根据某种逻辑绘制成剖析图，以便于目标能够清晰地对应于具体的学生，符合学校的教学条件。通常行为条件分解要合理、必要，没有多余，有利于指导学习活动的设计。而行为程度的分解则要合理、明确，能为课时内的形成性评价提供评估依据。

第五步，写出教学目标。依据重点组合以及目标陈述的规范，叙写明确的教学目标。

四、典型案例评析

案例1：

某老师将《物理课程标准》“物质”主题中“物质的结构与物体的尺度”其中一条的内容标准“知道物质是由分子和原子组成的”做了如下分解：可以将“知道物质是由分子和原子组成”这一内容标准分解为以下教学目标。

1.学生通过科学探究能说出分子是组成物质的最小微粒，分子是由原子构成的。

2.学生能说出分子是由原子构成的，原子是由原子核和带负电的电子组成。

3.学生能够用语言描述出原子、分子模型。

4.学生能够用图形绘出原子、分子的模型。

5.让学生通过了解人类探索微观世界的历程，了解研究微观世界的科学方法。

【点评】以上教学目标的叙述，从目标分解的角度看，没有呈现出分解的步骤，但是有了初步的分解意识，无法判断过程的合理性。从陈述的五条教学目标来看，第1、第2条目标部分内容有重复，第3、第4条教学目标指向的目标领域和学习内容相同，第5条教学目标的主体“让学生”是教师而不是学生。另外以上教学目标中没有清楚地说明目标行为的条件和行为程度，不利于对目标进行测量。

案例2：

1.课程标准中“内容标准”要求

知道物质是由分子和原子组成。选自：《九年义务教育物理课程标准》第20页，该条目属于课标主题一“物质”中“物质的结构与物体的尺度”中内容标准的条目1。

2.教材内容

苏科版八年级下册第七章《粒子与宇宙》内容主题“第一节”看不见的粒子。

3.分析陈述方式、表述结构和关键词

该条目的陈述方式是属于“行为目标”的陈述方式。它直接说明了学生的学习结果是知道物质是由分子和原子组成。

表述的结构：四种表述结构中的第一种，即采取了行为表现，具体表现为“行为动词+核心概念”的表述结构。

本条目中的关键词涉及两个方面，一是行为动词是“知道”，二是表述的目标行为条件，反映了学习程度是“物质是由分子和原子组成”。

4.核心概念的扩展策略

核心概念的分解是采取了“拆解”的策略。

5.行为动词的扩展或剖析

行为动词是“知道”。从行为动词的类型看，属于“知识”的类别，其行为水平属于“了解”水平。具体要求是：学生能够再认或回忆原子和分子的相关经验，能辨认生活中有关分子、原子的事实，会用图形、文字或语言描述原子与分子的模型，具体说出原子、分子模型的特征。

6.行为表现程度的确定

学生学习的行为表现程度与结果是：学生要知道物质由分子或原子组成。具体指，学生要认识到物质结构是可分的。了解物质微观结构的工具可以是电子显微镜等。能够知道分子和原子是微小颗粒，尺度的大小约10～10m数量级。不同物质可以由分子或原子组成，组成物质的分子间是有间隙的。金属是由原子组成。物质的分子和原子可以由更小微粒组成。人类认识微观世界是一个渐进的过程，了解卢瑟福的原子行星结构模型。

7.分解后的教学目标

（1）学生通过石墨在白纸上书写文字，酒精与水试管混合实验操作，能认识到物质间是有间隙的。通过归纳和推理，能够提出分子模型。

（2）通过分子模型的建立，认识到物质是有结构的。通过文字说明，学生能认识到分子是组成物质的最小微粒，分子是由原子构成的。学生能了解到金属是由原子组成。

（3）通过物质微观世界的探索和物理学史的介绍，学生能了解到认识微观世界的工具是电子显微镜。了解人类认识微观世界的过程是渐进的。

（4）通过阅读材料，学生能说出分子是由原子构成的，原子是由原子核和带负电的电子组成。

（5）通过分组的讨论和阅读材料，学生能够用物理的语言描述出原子、分子的模型特点，并能识别原子、分子的模型示意图。

【点评】以上案例基本上能够按照课程目标的分解基本步骤进行初步分解，分解的思路比较清晰，但是行为动词、核心概念等关键词的分解没有采取列表的方式。从目标的评价看，分解的目标具有很强的可测量性，行为程度表述也比较到位，但是行为条件的分解没有独立分解，还需要进一步明确。

五、基于物理课程标准的教学目标分解应注意的问题

基于《物理课程标准》的目标分解不仅是提高物理常态教学质量的重要途径，也是强化物理教师目标意识和提升教师专业能力的重要手段。通过课程标准中“内容标准”目标的分解训练，能够让普通教师精准地叙写课堂教学的目标，很好地把握课堂教学的方向，真正地改变课堂教学的方式。因此要做好《物理课程标准》中任何一条“内容标准”或“科学探究”内容的目标分解，必须注意以下几点。

一是要符合学生身心发展阶段，且应为大多数学生能达成的。

二是要在充分解读物理课程标准本身的基础上，从整体上把握这一标准的内涵。内容标准的分解不是简单地将目标进行拆解和细分，需要关注同一学习阶段不同领域目标间的横向联系，也要分析同一领域目标不同学习阶段间的纵向衔接。

三是要适当地兼顾全国各地区教育行政部门或教研机构的“考纲”、“学科教学指导意见”的要求。