与流体力学有关的现象精选(九篇)

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第1篇：与流体力学有关的现象范文

[论文摘要]论文结合教学实践，提出了以传统教学模式为主、以现代化教学手段为辅的教学方法。结合实例讲清楚基本概念，够用为度重点突出理论公式的应用是常规教学应遵循的模式，并与多媒体辅助教学手段有机地结合起来，力求课堂教学的形式和方法多样化，既能保证课堂信息量大，又能避免单纯多媒体授课的不足，达到提高教学效果、提升教学质量的目的。

一、前言

《流体力学》是研究流体所遵循的宏观运动规律以及流体和周围物体之间的相互作用规律的科学，它建立在现场观测、实验室模拟、经典理论分析、数值计算基础上，具有严谨的理论性、原理的抽象性、概念多、方程推导繁杂等特点，对学生具备高等数学知识及综合分析与处理问题能力的要求较高，因而大部分学生觉得该课程抽象、枯燥、难懂，普遍缺乏对流体力学理论的感性认识，都有某种程度的畏惧感，导致教师难教、学生难懂成为较普遍的现象。

我校机械设计制造及自动化、过程装备与控制工程、土木工程、安全工程、采矿工程、环境工程、矿物加工工程、建筑环境与设备工程、工程力学等专业的学生都须具备不同程度的流体力学知识和技能，它是各专业后续课程如：液压传动、水力学、流体机械、空气调节、传热学等课程的基础。

为此，作者通过教学实践，就多样化的教学方法、更新的教学内容、引入高科技的教学手段等方面进行探讨，以期提高《流体力学》的教学质量。

二、以传统课堂教学为主

《流体力学》的课程体系分为基本理论、基本应用和专门课题三大知识模块，它要求学生具备扎实的微积分知识、力学知识等。学生在接触流体力学课程伊始，对抽象的理论理解速度慢，对枯燥的公式及其推导过程容易厌烦，因而《流体力学》的教学应该以传统教学方法为主。因为在传统的课堂教学中，学生获取知识主要是听教师讲课，通过板书教师细致耐心地阐述概念、推导公式、突出重点、强调难点，以学生容易接受的讲课速度，留给学生更多的思考和消化的时间，再配合上教师的表情、手势、师生之间的互动，会达到很好的教学效果。

(一)结合实例，讲清楚基本概念

流体力学的概念多、现象多，且很多概念和现象比较抽象，难以理解，诸如：拉格朗日法、欧拉法、流线、迹线、边界层等。因而利用身边的实例对这些抽象的概念进行讲解，例如在讲授描述流体运动的两种方法——拉格朗日法和欧拉法时，学生们很难理解。为了将概念通俗化，上课时笔者以城市公共交通部门统计客运量所采用两种方法为例：①在每一辆公交车上安排记录员，记录每辆车在不同时刻（站点）上下车人数，此法类似于拉格朗日法的质点跟踪，它与迹线的定义对应；②在每一公交站点安排记录员，记录不同时刻经过该站点车辆的上下车人数，此法等同于欧拉法，与流线的定义对应。

在讲解伯努利方程原理的时候，例举1912年“豪克”号铁甲巡洋舰与同行疾驶“奥林匹克”号远洋轮相撞的船吸现象，让学生清楚掌握流体的压强与它的流速有关，流速越大，压强越小；反之亦然。

概念是公式推演的基石，没有准确的概念，后续的公式推演几乎难以为继，清晰的概念会使公式的讲解和推演变得更加简易。利用浅显易懂的生活实例来阐述抽象的概念及其之间的内部联系和区别，教师易教、学生易懂，将会达到事半功倍的效果。

（二）以用为度，重点突出理论公式的应用

伯努利方程是能量守恒定律在流体力学中的具体应用，是流体静力学和流体动力学的基础，始终贯穿着整篇教材。在讲解该理论公式的时候，先从容易理解的静力学平衡微分方程推导开始，强调公式所依据的原理是牛顿第二定律，假设条件是平衡、理想、静止的流体，重点引导学生如何理解公式各项的几何意义和物理含义，掌握公式的实际应用。这样学习到后面的动力学伯努利方程时，先易后难、循序渐进，学生就觉得不会那么深奥。在讲解相对平衡的流体压强分布规律时，就要求学生必须掌握推导过程，因为它在解决一般平衡流体内部的压强分布规律及其对固体壁面的作用力问题时非常重要。而对于连续性方程和动量方程的学习，只强调记住结论和理解公式中各个物理量的含义。这样做，有效地避免了大量公式繁琐的推导给学生带来的畏难情绪，也能够做到以用为度、重点突出。

不可否认，依靠粉笔与黑板的教学条件、以教师为主体的传统教学模式，教学形式单一，教学手段不先进，教学效率不高，适应不了课程教学学时少、受教育学生数增加的情况。

三、以现代化的教学手段为辅

当前以计算机多媒体技术为主的现代化教学手段已经普遍地应用于高校的教学中。制作教学用的视频、多媒体软件、电子课件等素材，作为课堂教学有力的辅助教学手段，可以在有限的时间内，利用图文并茂的信息传播方式，将课程内容及有关背景资料以影像、图片等形式，直观地传播给学习者，将流体力学中抽象的概念和理论具体化、形象化，激发学生学习兴趣，使得学生能够从感性认识开始，逐步上升到理性认识，进而能够达到运用知识解决问题的能力。

结合流体力学精品课程的建设，教学团队制作了流体力学多媒体电子教案，并在教学过程中不断完善，逐步取得了良好的教学效果。在设计与制作多媒体课件时，遵循课堂教学的基本规律，既发挥传统板书教学中容易带动学生思路、逐条在黑板上书写的特点，在课件制作中根据讲解的进度逐条展现公式条目等内容，同时又将难以理解、难以用语言描述的拉格朗日法和欧拉法、流线、边界层和紊流等抽象概念和流动现象，以多媒体的方式在课堂上直观地呈现出来，帮助学生建立清晰的印象。教学团队收集、制作了大量的多媒体素材，例如在讲解雷诺判据的时候，制作了雷诺实验的FLIASH素材，以动画的形式向学生展示了流体流动的两种不同状态，以及流态判据—雷诺数与流动速度、管径、流体种类有关系。运用多媒体辅助手段表达后，能够帮助学生很好地理解课程的重、难点，提高教学效率。利用多媒体技术，还可以制作需占用大量时间板书和不易通过板书表述的内容，提高了教学效率。

多媒体教学的内容一定要做到提纲挈领、重点突出，有所为有所不为。多媒体技术没有好坏之分，只有合理使用与不当使用之别。但是实践应用中，发现有的教师完全抛弃以往的黑板式教学模式，离开多媒体手段就上不了课；有的教师将教材内容全部照搬到了课件中，自己就成了的幻灯片放映员，“照机宣科”；有的教师制作的多媒体课件过分追求课件的美观性，界面过于华丽，淡化了教学重点；也有的教师忽略学生对课件内容理解消化的时间，致使学生的思维跟不上教师讲解的速度，降低了教学效果。上述现象将会造成一种新形式的“满堂灌”，只不过是由“人灌”变成“机灌”而已。

四、总结

流体力学作为一门专业基础课程，其重要性不言而喻。传统教学模式能够将前后知识贯通，突出重点，化烦就简、引入实例形象阐述概念原理，促进知识的系统化进程；多媒体教学能将难于理解的知识通过图文、音像生动地显现出来，帮助学生理解性记忆。借助于先进的教学手段，将多媒体辅助教学手段与传统教学方法有机地结合起来，力求课堂教学的形式和方法多样化，既能保证课堂信息量大，又能避免单纯多媒体授课的不足，才能提高教学效果、提升教学质量。以上是笔者在流体力学教学实践中的体会，愿与同行共同切磋。

基金项目：2009年安徽省教育厅《流体力学》精品课程

[参考文献]

[1]许贤良，王传礼，张军等．流体力学[M]．北京:国防工业出版社，2006．

第2篇：与流体力学有关的现象范文

1.教师要端正认识，全力投入

由于修读第二学位的学生来自不同系，他们在学习这门课程所必需的知识基础上差异很大，因此要使他们一起学好这门课程，教师应投入更多的精力准备教案，使基础较好的同学学有所获，原基础较薄弱的才能跟上。例如，航海类专业的学生已学过热工基础，其部分内容与传热学有交叉，而学食品的学生觉得传热学几乎完全是新的一门学科。为了使航海类的学生不感到重复，又使食品的学生能学好，要在照顾到教材的连贯性及知识渐进性的原则下对这部分内容作了简化，并补充于一些有针对性的例子，以启发同学思考，使那些已有初步概念的同学觉得内容有深入，而原来没基础的同学也觉得能听懂，各部分学生各得其所，取得较好的教学效果。

2.教学内容必须削枝强干，突出主线

传热学的主线是热量传递和传递过程中其能量守恒而温度发生变化。通过学习，使同学们树立起在各种不同的实际传热机理或过程中应强调从常见传热方式去分析热能传递的思想。因此，我把较多的学时放在导热、对流换热等章节上，通过大量例子从各个侧面突出不同类型的传热过程中温度变化情况，引导同学得出热量传递温度变化的原因。对于换热器的讲述，也把重点放如何对实际过程进行科学抽象及如何进行传热分析等问题上，以指导学生提高分析问题的能力为目标。当然，在突出主线的同时，对与第二学位专业有关的内容也作适当的延伸，讲课中引入冰箱、空调电器换热部分等内容，为他们今后进一步学习打好基础。

3.增加一些工程数学方面的基础知识

较多的学生来自食品等专业，他们缺乏工程数学等方面的一些知识，我在讲课中适时加入一些有关基本知识，譬如在非稳态导热前，介绍了关于数学物理方程偏导函数、求解定解方程的基本知识，使没学过这些课程的同学能自如地理解计算公式的推导，为讲解导热问题的数值解法提供了条件。又如对流换热讲述中，补充一些流体力学的内容，使同学对边界层微分方程组及其求解过程能够深刻理解。这样，在学习新知识的同时结合了原来学过的知识，使得本专业的所有课程成为一个有机整体。

4.注意调动同学积极思考，提高课堂教学效率

第3篇：与流体力学有关的现象范文

关键词：CFD模拟；建环专业；本科教学

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：

1005-2909(2012)03-0101-03

一、在建环专业本科阶段开设CFD模拟课程的背景及必要性

近年来，随着建筑技术的发展，高大空间建筑及各类造型复杂的建筑数量逐渐增加，建筑节能概念普及，人们对居住环境要求日益提高，使传统的暖通空调设计与分析方法已不能满足现代建筑的要求，用CFD技术进行暖通空调系统的辅助设计、相关节能分析及系统的优化运行已是大势所趋。利用CFD模拟技术辅助进行通风空调系统设计对可能的方案进行评估、改进、优化，改变了传统空调通风系统的设计过程，可以使设计过程更加科学，提高了设计质量和效率［1-3］。基于此，应用CFD技术辅助进行暖通空调系统设计和方案分析在国外一些大型建筑顾问工程公司应用已非常普遍，而国内近年才得到设计单位的重视。过去，作为培养研究生科研能力的类似的数值模拟分析课程只在研究生阶段开设。然而，随着CFD技术应用的普及，本科生对CFD模拟技术的兴趣越来越浓，部分学生已意识到CFD模拟技术的重要性，用于毕业设计或针对本科生设置的研究项目已较常见。但由于本科阶段所学知识有

限，多数人对CFD的理解处于一知半解阶段。现有的CFD软件使用已“傻瓜化”，使得没有相应的CFD相关知识的人也能掌握基本使用方法和运行技巧。对本科生使用CFD情况的调查发现，多数人只

会依据案例简单运行操作，对于边界条件的正确设定、网格的划分、湍流模型的选择、收敛准则的设定、模拟结果的合理性判定及结果的深度分析等方面存在诸多问题。大多数人以为只要运行收敛了，结果就肯定正确。鉴于CFD目前在专业领域内的重要性以及本科生使用CFD中存在的诸多问题，

在本科生中专门设置CFD模拟课程，使学生通过学习掌握一定的CFD知识和CFD软件的使用技巧，能够运用CFD软件对暖通空调房间室内气流组织进行正确地模拟、分析、计算。这不仅有助于提高本科生的就业竞争力，而且有助于加深学生对空调、供暖、流体力学及传热学等课程相关概念的理解［4-5］。

二、开设CFD模拟课程的教学实践

北京工业大学建筑环境与设备工程专业在2007级本科教学计划中设置了CFD技术模拟课程。鉴于现有学生的基础，该课程作为实验性质并没有设置过多的课时，而是与建筑火灾控制技术作为一门32学时的任意选修课程。从学生选修情况来看，尽管该课程属于任意选修课程，仍有近90%的学生选择了学习。笔者有幸成为该课程的主讲教师，参与了该课程教学大纲的制订，并编写了相应的教案。

（一）教学用CFD软件的选择

目前，市面上用于CFD模拟的商用软件主要有Fluent、PHOENICS、CFX、STAR-CD等。不同的软件在不同方面和计算领域有各自的优势，但作为本科教学用软件，受学生知识和能力的限制，应尽量选用比较成熟、使用简单且专业针对性强的软件作为教学用软件。为此，笔者选用了Fluent中面向HVAC（供暖通风和空气调节）领域工程师的专业人工环境系统分析软件Airpak作为教学用软件。国内外多年来的工程实践和相关研究结果表明，Airpak可以精确地模拟所研究对象内的空气流动、传热和污染等物理现象，并依照ISO7730标准提供舒适度、PMV、PPD等衡量室内空气质量（IAQ）的技术指标。该软件的突出特点之一是易学易用，其中网格生成与解算都是自动进行，不要求用户有专业的流体力学知识，这对于初学者来说至关重要，初学人员可以在较短的时间内掌握软件使用的相关技巧。同时，该软件还提供了强大的图形化后处理功能和完整的数值报告，可以实时显示气流运动情况及整个求解区域内的流场分布状况［6］。

（二）CFD模拟课程教学内容的设置和教学方法的选择

由于CFD模拟课程自身的特点，该课程主要采取理论教学与上机实践相结合的教学方式，且上机实践所占的比例大于理论教学。因此，课程理论课时只设置了12学时，上机实践全部占用课后时间，没有学时限制，学会为止。理论课程主要讲述有关CFD的一些基本理论，包括：CFD的技术基础，主要讲述描述流体与换热现象的控制方程以及求解这些方程的定解条件；数值求解的基本过程，使学生了解数值模拟求解的基本过程；计算区域和方程的离散方法，使学生了解控制方程和区域离散的基本方法；湍流问题的数值模拟方法，简单介绍描述湍流问题常见的湍流模型及湍流问题的数值模拟方法；CFD在暖通空调领域内的应用，使学生了解CFD在专业领域内的使用场合；CFD的局限性，使学生知晓CFD虽然模拟功能强大，

其模拟结果的准确性仍然受多种因素限制。

在上机实践中，通过Airpak自带的算例及教师自行设计的案例讲述在模拟过程中如何建模、设置和简化边界条件、划分计算区域网格、细化局部、选择流动模型原则、设定收敛标准等，在求解过程让学生了解收敛趋势的判定，模拟结果不合理或计算过程不收敛时改进的技巧。通过教师的指导和学生的实践，使学生对CFD模拟有了更进一步了解，并能初步掌握CFD模拟的基本技能。

第4篇：与流体力学有关的现象范文

[关键词]多媒体 课件 物理学 医学

随着现代物理学的发展向医学的渗透，为医学的微观、动态、定量研究提供了现代化的实验技术手段，高精密的物理仪器为医学的诊断和治疗提供了有力帮助。怎样让卫生类学生获得必备的物理学知识，这对物理教师提出了更高的要求。

网络和信息高速公路的广泛应用， 学生获取信息和知识不再以教师为唯一渠道， 因此， 作为教师只有认清形势， 摆正自己的位置， 应用多媒体教学工具不断改进教学方法， 拓宽自己的知识面。对教材进行认真分析， 做好自己的课件， 提高计算机的操作水平， 不把多媒体教学流于形式。与此同时，还应丰富自己的知识面， 这对一名在医学院校教物理的老师尤其重要， 他不仅要有精深的专业知识， 还要掌握一定的医学理论， 上课时我就发现这样一种现象: 在上物理课时， 无论在课堂或在多媒体课件中穿插一些与医学有关的内容， 学生都非常感兴趣。比如， 在讲述超声波理论时， 自然涉及到超声波在医学临床上的应用。因此， 我们在课件中运用动画模拟的方法设计一个给病人用超声波进行诊断时反射波与入射波的动态演示装置， 使学生通过形象的动画了解到超声诊断原理是超声波遇到人体不同组织产生的反射所形成的超声图像， 根据超声图像可以判断各组织的形位及病变。老师给学生这方面的知识越多， 学生就越感兴趣， 课堂上注意力越集中。

学生刚涉及新课内容时，好奇心较强。物理教师应抓住这个兴趣旺季，将学生的兴趣、爱好引入到物理史的发展长河中。如讲力学时，介绍站在巨人肩上的巨人—牛顿；讲圆周运动时，介绍第一个从太阳的角度透视宇宙的人—哥白尼；讲质量时，介绍称量地球质量的人—卡文迪；讲电磁学时，介绍电磁感应、动磁生电的发现者法拉第等等。这些科学家热爱科学，不求名利，始终如一地实践自己献身于科学的诺言。通过介绍，学生对科学家的人格力量产生敬慕之情，冶情励志，满足学生对知识的渴求心理，增强学生学习的动力。一般物理都在新生第一学期开设，医学方面的课程开得较少，学生对医学知识的缺少而感稀奇，医学物理学教师也可以将学生的兴趣引到与物理有关的生命现象中。如讲加速运动时，引入失重、超重现象；在讲圆周运动时，引入超高速电动离心机分离血清蛋白；讲流体力学时，引入血压计测血压等；讲声波时，引入人听时的骨传导、气传导等；讲光学时，引入电子显微镜、光导纤镜等等。通过了解物理与医学的关系，让学生明白要想学好医学，必须学好物理的道理，提高学习兴趣，增强学习物理的原动力。教师在新的教学内容开始前，应注意尽快引导学生进入学习状态，常用的课堂导入方法有：联系生活导入、联系医学导入、实验演示导入、多媒体动画导入、课堂目标导入等等。

一个物理过程可以用形象生动的动画模拟或演示实验展示。动画模拟是计算机多媒体教学特有的表现方法， 它可以把物理过程放慢、突出显示原本不容易展示的重要细节， 因此优秀的动画有助于学生的理解和记忆。但是动画毕竟是“制作”出来的， 即使完全符合科学规律， 仍不是“真实”的物理现象， 因此演示实验等影视资料仍是很必要的素材。方程、函数曲线等是物理过程的抽象描述和高度概括， 对于大学生应培养科学思维的能力，即利用数学进行演绎推理和抽象思维的能力， 因此方程、函数曲线等是必不可少的素材， 而形象化的动画很可能会削弱物理过程的科学内涵。考虑学生的兴趣特点，医科生对医学问题比较兴趣， 因此物理原理应用方面尽量选用与医学相关的素材， 如在《振动、波动和声学》中作“A、B 超显像原理”；《几何光学》中作“眼睛屈光不正的矫正”；《原子核和放射性》作“CT、MR I 显像原理”等等。

课件是多媒体教学的载体，是指由若干个素材有机组合而成的一章节或一次课堂教学的电子教案。因此，上好一课，课件的制作相当关键，一是要选用适合的软件制作课件，二是要从丰富的素材中选择适当表现形式。制作课件的软件有AUTHORWARE、演示文稿PowerPoint以及制作网页的Frontpage等等，但各有其不同的优点。我们必须根据学校配置的硬件条件以及课程自身的特点选择合适的软件，以便能达到最好的教学效果。素材通常是指表达某个知识点的图象、声音、动画或视频文件。对于素材的选择，首先要与教学目标相一致，科学的表现教学内容；其次选择适当的表达方式；再次考虑学生的兴趣特点。选择好素材可以使我们的课堂更生动，教学更丰富，学生更易理解。在组成课件的同时，我们应该注意：课件的完整性与可扩充性；版面安排以学生听课为本；制作完毕之后要搞好课件测试。

现在的校园教室大多数改为多媒体教室， 可容纳的人数大大增多，每个班都是150人左右在一起上课， 在上课时遇到许多问题。所做课件的内容不能多， 字体也不能太小。因为课件的内容太多占满了整个屏幕， 则由于前面的同学挡住而无法让后面的同学看完整个屏幕的内容， 字体太小坐在后面的同学看不清字。因此， 老师应因地制宜， 科学地处理课件， 上课时注意音量， 说话声音要响亮， 让整个教室的学生听清楚， 感觉很舒服。让他们感觉老师精力充沛。反之， 老师上课时声音很低， 像催眠曲似的有气无力，怎能提高学生的注意力? 我们学生需要的是一种生动的、充满激情的课堂氛围， 在这种气氛下， 学生们才会积极地投入到课堂教学中来。而响亮的声音会刺激学生的感官， 使学生们感到这个老师充满激情。这样老师就会避免总是坐在椅子上面操作电脑， 学生只见屏幕内容却看不到老师的局面。这样， 有了语言和目光的交流， 那我们的学生一定会主动参与到课堂教学中来， 这样， 这堂课的气氛怎会不好呢? 学生的注意力怎会不集中呢? 那课堂效率也不会差了。

总之，多媒体教学对我们教师提出新的要求，教师在提高自身综合能力的同时，转变教学思想，充分调动学生的积极性。让学生感到基础课同样重要， 把多媒体教学与传统教学结合起来， 增加学生的感知方式， 使学生了解到是为了自身的发展而学习， 其学习的目的不是外在的分数， 而是内在成长的需要， 积极主动的投入到学习中去。

参考文献：

第5篇：与流体力学有关的现象范文

[论文摘要]科学知识社会学是一个对科学知识进行社会学分析与解释的学术流派，它认为科学知识是由一定的社会情境决定的信念，是科学家商谈的结果，往往表现为一种政治产品或财富产品，并且提出应当关注行动中的科学，而不是已经形成的科学。一些信奉科学知识社会学的教育改革者主张，科学教育应当让学生清楚科学知识的社会建构本性，从而消除对科学的迷信。科学知识社会学及其科学教育主张本身具有一定的争议性。

上个世纪70年代末，英国社会学家布鲁尔、巴恩斯等人在英国的爱丁堡大学成立一个“科学元勘小组”( Science Studies Unit )，这一小组突破禁区，从“社会一文化”这一维度对科学知识的产生、发展、传播与评价等展开研究，试图阐明科学知识本质上是社会建构的。这也标志着科学知识社会学(Sociology of Scientific Knowledge.，简称SSK)兴起，并在其后几十年间迅速壮大。有学者这样评说:“爱丁堡的SSK早已跨越大洋在美洲扎根，牢牢把握了学术阵地，如今的SSK反而变成了正统，近乎成为新的学术霸权，其思想扩散并渗透到一大批从事科学之哲学、历史与社会研究的学者大脑之中，特别是其方法与后现代科学批判等运动相结合，在当今学术界影响巨大，争论不断，，.。由于爱丁堡学派持有一种激进而强硬的建构论主张，故又被称为“强纲领”科学知识社会学。科学知识的本质与科学教育有着直接的关系，事实上，科学知识社会学正试图对当代科学课程的教学施加影响。以下，对科学知识社会学主要内容作一个简要介绍，并探讨其影响下的西方科学教育观。

一、科学知识社会学的主要观点

美国社会学家默顿在上个世纪30年代开创了科学社会学，默顿学派也因此代表了科学社会学的经典学派。经典科学社会学主要研究科学建制、科学规范以及科学共同体等问题，拒绝研究科学知识或科学的具体内容，科学知识因而成为黑箱。科学知识社会学就是要打开黑箱，揭示科学知识产生的真实过程。爱丁堡大学的布鲁尔是科学知识社会学最重要的理论家，他于1974年出版的《知识与社会意象》一书，成为科学知识社会学的奠基之作，他自己也因此而成为科学知识社会学的元老级人物。另外还有许多重要的旗手，如巴恩斯、柯林斯、皮克林、塞蒂纳等。近年来，法国社会学家拉图尔在这一领域发表了大量的著述，其学术地位如日中天，有人认为他在科学知识社会学的地位已相当于库恩在科学哲学中的地位。以下对科学知识社会学的主要观点作一简要介绍。

第一，科学知识是由具体社会情境决定的信念。科学知识社会学从相对主义认识论立场出发，认为自然界在科学知识的生产中只起很小的作用，或者根本没有起作用。科学知识不是对实在的描述，也不存在客观胜与确定性基础，而是基于社会意象而形成的，是受具体的社会情境决定的信念，是人们编织的故事。即使有最纯粹的事实描述，也避免不了信念对知觉的干扰，理论与文化因素仍然渗人其中。信念都是相对的，不可能超脱社会与文化的影响，而社会环境又随时间与地点而不断变化，不同的时间、不同的社会群体、不同的种族对事物会有不同的信念，因而，没有任何一种关于自然的信念是唯一的真理。社会价值无法与科学研究相分离，科学知识与社会文化难分难解地纠缠在一起。正因为自然信念具有多样性，要实现普遍的科学方法是不可能的，只是一种理想而已。正如布鲁尔所说，“作为一种关于我们实际上认为我们的知识是什么的描述，经验主义的理论是令人难以置信的。它虽然提供了某些砖瓦，但是它对我们用这些砖瓦来建造的、不断变化的大厦的设计方案却无话可说。

第二，科学知识的生产是在一定的社会关系网中进行的，科学知识是科学家相互商谈的结果。在传统的科学社会学，亦即默顿学派那里，同行承认是科学界的最高奖赏。而在拉图尔等科学知识社会学家看来，科学家其实更关注的是信誉的积累，并通过信誉来获取更多的研究资源，以维持其科研工作的正常运转。‘他们把科学描述成一个市场，科学家将信誉‘投资’于那些他们相信会进一步获得可靠证据的问题之上，这种投资反过来又会帮助他们得到更多的对他们工作的支持，还可以逐步提高他们在科学事业上的造诣川’，。这样一来，科学就处于一定的信誉循环之中，并融入一张巨大的社会关系网。科学知识社会学的一位重要的旗手塞蒂纳在《制造知识:建构主义与科学的与境性》一书中也阐明这样一种观点:利益的融合与利益的分裂支配着资源关系，通过资源关系维持了可变的“超科学”领域，形成了某种以权力游戏为中心的社会关系网。实验室中的知识生产就是在这种社会关系网中进行的。所以科学知识的背后掩饰着权力与利益、商谈与决定，而这种掩饰常常会使用文学的、修辞的手法。

第三，科学知识是一种权力叙事，往往表现为一种政治产品或财富产品。科学知识社会学认为:“科学通过把发现和权力联系起来的办法取得合法性，这种联系决定(不仅仅是影响)了什么才算是可靠的知识。科学知识社会学家也常常研究科学史上的科学争论案例，而这种研究往往得出科学家的争论实际上代表着不同的政治利益与立场。夏平与斯哈夫撰写的《利维坦与空气泵》一书，对发生在英国皇家学会的科学家波义耳与哲学家霍布斯之间的一场争论进行了社会学分析。他们得出的结论是:“近代科学从一开始就是一个组织严密、高度封闭、对自身特权高度警惕和对缺乏资格的门外汉持敌意的团体。更进一步说，自我任命的科学贵族在组织上是和当时西方社会的统治精英联系在一起的，其方法与观点反映了当时的政治需要。反过来，科学的权威、地位与认识论上的垄断是由它所服务的国家权力与社会组织来保证。如此看来，科学只不过是一种伪装的政治学而已。同时，科学知识在某种程度上也是财富的产品—种靠金钱运转的游戏，而财富与权力又是息息相关的。波义耳拥有空气泵这种当时昂贵的科学仪器，这无疑加固了他的认识权威地位。关于这一点，利奥塔在《后现代状况:关于知识的报告》一书中写道:“那些为了举证而优化人体性能的仪器需要额外的消耗。因此，如果没有金钱就没有证据，就没有对陈述的检验，就没有真理。科学语言游戏将变成富人的游戏。最富的人最有可能有理。财富、效能和真理之间出现了一个方程式。这样，科学就与政治、经济的权力联系在一起，为某种意识形态所利用。

第四，科学是一连串的行动，是制造结论的过程。科学知识社会学声称，不要听信任何言说，而是要观察科学家实际是怎么工作的。巴黎学派的拉图尔在《科学在行动:怎样在社会中跟随科学家与工程师》一书中对科学家与技术专家的实际行为进行了社会学分析，揭示了科学家如何通过论文引证、引用与图形来结成联盟，对付各种攻击;如何融入并掌握一张巨大的关系网，使用游说的技巧，以谋求获取资助等。拉图尔把已经被接受为事实的科学知识、科学仪器等称为黑箱，他提出了一条这样的研究规则:“我们将在事实和机器的形成过程和制造过程中进人它们;我们将使自己不再背负任何知识之构成的前观念(preconceptions);我们将密切注视黑箱的闭合过程，并小心翼翼地把对这一闭合的两种对立解释区分开来，一种是在黑箱闭合以后做出的，一种是在试图使它闭合的过程中做出的”。也就是说，研究行动中的科学，即要在事实被变成黑箱前抵达它们。研究行动中的科学，也意味着打开黑箱，探视它究竟是如何构成的。黑箱里面装着的可能并非只有理性与秩序，各种机巧、计谋和混乱也可能充塞其中。

二、基于科学知识社会学的科学教育主张

科学知识社会学不仅是一场壮观的学术运动，也是一种时尚的看待科学的方式，它有着非常广泛的影响。基于科学知识社会学的科学教育观的兴起，表明这种影响已经渗透到教育领域。由于科学知识社会学本身是一套充满争议性的话语，甚至可以说是一个智力上混乱的领域，故它对科学教育的渗透与介人不可避免地会引起人们的警觉与不安。

信奉科学知识社会学的科学教育评论家认为，当代科学教育应当遵循这样一种改革思路，“给学生表达具有较少英雄和理想色彩的科学研究图景。一旦了解科学就像我们文化信念中的其它部分一样，只不过是一种社会建构，一旦让他们认识到科学实验的结果是社会谈判的产物，社会建构主义者相信，学生将会逐渐地减少对科学发现的崇拜，更好地成为一个在复杂技术社会中生存的居民”。美国国家数学教师联合会曾经归纳了一些渗透在各种科学教育改革话语中的流行观念，这些观念很显然深受社会建构论思想的影响。

布鲁尔在《知识与社会意象》一书就断言，“关于数学的社会学是完全可能存在的”，并用了很大的篇幅来探讨这一议题。数学一直以来都被认为是一门纯科学课程，但是科学知识社会学正在试图挑战传统的数学教育观。数学教育往往与种族，性别、权力等纠缠在一起，数学的真理被声称依赖于文化。还有诸如“种族数学”、“同性恋数学”、“统计学课堂上的女性研究”等，都在试图越出传统的数学界线，打破既有的数学教学模式。

有趣的是，一些女性主义者在论述科学教育时，坚持认为当今的科学课程中隐藏着性别的密码，并郑重地提出这样的建议:“在物理学的课本中，光和声的理论应当排在力学之前讲授，原因是女性学生发现波现象比起该死和陈旧的坚固体来说，更符合她们的本性”而对于流体力学则发表这样看法:“我们看见了有关比例、距离公式和线性加速度的数学问题中的线性时间与女性身体显著的生理循环时间之间的对立”，正因如此，女性学生很难理解流体力学的基本概念。女性主义者对科学课程的分析与考察，很显然是从社会性别的维度出发的，在某种程度上已经抛弃了客观主义的认知维度。沿着这种思路发展，甚至得出了这样可笑的结论—牛顿的赓性定律代表了牛顿对远方母亲的眷恋与思念。无疑，女性主义科学教育家所持的是一种激进的科学知识社会学立场。

毋庸置疑，科学知识社会学提供了一个理解科学的独特视角，极大地丰富了人们对科学研究细节的认识与了解，在一定程度上消除了人们对科学的迷信。但科学知识社会学同时也消解了科学的客观性基础，认为知识就是基于社会意象而形成的。于是，理性主义与客观主义关于科学的话语变成一种谎言，逻辑与证据不再是决定科学有效性和科学家进行理论选择的决定性因素;科学家作为认识论的权威只不过是一种假象，科学家就是在实验室制造知识，并通过各种修辞手段将其说成是真理的人，而其中充满复杂的权力与利益关系，所以科学必须是“卑微的”。这种对科学的相对主义解释自然会招来许多批判。爱丁堡学派的“强纲领主张”被人斥责为荒谬、灾难，科学哲学家劳丹甚至称其为“伪科学”，美国科学社会学家科尔则用“巫毒社会学”来形容它。

第6篇：与流体力学有关的现象范文

关键词 消防指挥人才；物理实验；消防学

中图分类号：G642.423 文献标识码：B 文章编号：1671-489X（2013）03-0146-03

Fire Command Talents Should Give Fully Play to Function of Physics Experiment//Dong Xueying

Abstract“Can you fight， Understand management” is the two most fundamental and important core competence for the gross-roots commander. And the physics experiment in the teaching has inspection theory knowledge， train the students’ practical ability， cultivating ability， can stimulate innovation thinking， cultivate scientific spirit function. Therefore， the author from physics experiment can strengthen fire commander theory knowledge learning， can strengthen fire commander combat ability training， can strengthen fire commander command ability raise three aspects the physics experiment function and training target organic combine， this helps to ensure that the school develop Fight can ace in the hole， Tube can scientific and effective qualified fire command personnel.

Key words fire command talents； physics experiment； fire science

消防学是一门边缘性学科，消防工作主要包括火灾预防、防火管理、灭火救援三方面。随着社会的发展，消防工作的范围已经扩展到一切应急救援和社会救助工作。作为为全国消防部队培养基层指挥人员的专业院校，昆明消防指挥学校教育培养的成效将关乎国家和人民生命及财产的安全和社会的发展能否得到保障。多年来，学校在为全国消防部队培养输送指挥人员的发展历程中不断推进教学改革和提升教学质量，努力使培养的学员都是优秀的指挥人才。成为一名合格的基层指挥员最基本也是最核心的能力就是“能战斗，懂管理”两方面。而“加深学生对有关物理知识的理解，培养学生正确的科学实验习惯，提高学生的动手能力、观察分析能力和创新能力”和“加强基础、重视应用、开拓思维、培养能力、提高素质”正是大学物理实验的指导思想和实验目的。所以，在学校教学中就应当充分发挥物理实验的功能来培养学员的管理、战斗能力。

1 消防指挥人员应具备的素质

消防基层指挥员就是在消防战斗中直接带领部队作战的基层干部，结合消防部队的编制结构，消防基层管理干部最基本也是最核心的能力就是“能战斗，懂管理”。

1.1 能战斗

能战斗就是能保证战斗的胜利。要打赢每一场战斗，指挥员必须要具备3项条件。

1）要有丰富的理论知识，这是前提条件。在校学习期间，各种火灾扑救、危化品处置、自然灾害应对等方面的理论知识都是重要的必修的专业知识。

2）要有较强的动手操作能力，这是必备条件。理论知识学得好，关键还要能把理论知识科学地应用于实战，能把各种事故的理论处置方法在战斗中高效、合理地使用出来才是至关重要的，这就需要具有较强的操作动手能力。

3）要有创新突破的思维，这是应备条件。现在的灾害事故越来越呈现出复杂多变性，这就需要指挥员在指挥处置事故过程中要有灵活多变的方法和突破创新的思维，在面对各种事故时，要能时时根据战情需要做出战术方法的调整跟进，及时提出新的解决办法，要确保“损失最小化、安全最大化”的战斗原则。

1.2 懂管理

一名合格的指挥员也是一个合格管理者，事故现场必须要有有效的管理才能有序地开展战斗。

1）对战情的管理。指挥员在战场上必须时刻控制住战斗的发展情况，并且根据学员能迅速地做出合理的调整，才能及时控制住灾害蔓延。

2）对人员的管理，包括战斗员和其他现场人员的管理，既要保证所有人员的安全，又要使战斗人员有效战斗，其余人员迅速撤离现场并转移到安全地带。

3）对现场、周边环境及秩序的管理。指挥人员应根据现场的实际需要，果断地做出现场的安排布控，这是《消防法》赋予现场指挥员的神圣权利。

2 物理实验的功能

从一名合格消防指挥员所需要的两方面能力来看，教学中就要有针对性地开展教学，要保证在理论知识传授好的同时更兼顾学生动手能力和创新能力的培养，而在教学中培养动手能力的最佳方法就是实验，即要充分发挥物理实验的功能。

2.1 检验理论知识

实验物理和理论物理是物理学的两大分支，实验事实是检验物理模型、确立物理规律的终审裁判。理论物理与实验物理相辅相成，互相促进，恰如鸟之双翼、人之双足，缺一不可。物理学正是靠着实验物理和理论物理的相互配合激励、探索前进，而不断向前发展的。

2.2 培养动手能力

学习好和能力强是两个层面的问题，尤其是动手操作能力。学习好可能是理论知识学得好，但是在面对具体事件的处置时，不一定能处理好。社会实际需要的是会做事、能做事、能做好事的人，具备把书本上的理论知识应用于实际工作的操作能力。而在学校里最能培养操作能力的方法就是实验，通过实验可让学生亲自动手去准备、组织实施，最后完成实验。学习任何知识的最佳途径是由自己去发现，因为这种发现理解最深，也最容易掌握其中的规律、性质和联系。现在教学论也强调“要让学生动手做科学，而不是用耳朵听科学”。

2.3 培养观摩能力

所谓观摩能力就是观察并模仿的能力。观察是有目的、有计划的一种探究知觉，是知觉的最高形式，实验教学是培养学生观察能力的最重要途径。观摩能力的强弱，其实很大程度上能决定一个人的理解能力和动手能力。实验课中，通常是教师先演示，然后学生再做，教师的演示就是为了让学生观摩，在观察过程中要看准教师的操作程序，关键点、要点、难点在哪里？最终的结果如何？只有在观摩过程中找到并发现方法、规律，然后总结，自己做起来才得心应手。

2.4 激发创新思维

古希腊散文家普罗塔戈说：“头脑不是一个要被填满的容器，而是一把要被点燃的火把。”教师要留给学生创造的空间，使他们的智慧火把点燃发光，在实践活动课与实验中，鼓励学生在求异中勇于创新，这样既有利于学生的思维多样性，又有利于激发学生勇于创新的热情。充分利用物理实验来帮助学生加深对知识的理解，提高学生探索问题和解决问题的能力，激发学生的创新思维。

2.5 培养科学精神

科学精神是指世界观的科学性质，是科学在其历史发展中形成的思维方式、价值取向、行为规范和传统的总和，体现着科学作为社会现象的文化内涵，是科学实现其社会文化职能的重要形式。对科学精神应加以正确的理解：一是探索精神，对未知事物的好奇心；二是怀疑精神，就是不要轻信，不宽容；三是实证精神，就是不能靠主观来判断，能够重复性，能够被别人独立验证，能够做概率统计；四是理性精神，要有严密的逻辑，抱着怀疑的态度，以证据为基础，通过理性的思维进行判断。实验本身就是检验真理的标准，在实验中只有坚持科学的精神正确地完成实验，通过实验的结论来检验理论的可靠性，才能反映出事物发展的客观必然性。

3 物理实验教学与消防指挥员的培养有机结合

物理实验是物理学的一个分支学科，消防指挥专业属于一门新兴的边缘性学科，从表面看，两个学科似乎关系不大，但是从一名合格消防指挥人员的素质构造和物理实验的功能上来看，两者之间有着必然的联系：物理实验是一门培养操作能力的基础学科，消防指挥员正是需要将学到的理论知识转化为实际战斗能力的操作者。如果能在物理实验中把学生的动手操作能力培养好了，使两者能有机结合，则物理实验功能就能很好地为消防指挥专业服务。

3.1 物理实验可加强消防指挥员理论知识的学习

物理学作为一门非常重要的基础性学科，它的发展已经深入其他多个领域，基本涵盖了消防学所涉及知识的学科范围，在后续的专业课学习中，很多课程都直接或者间接应用到物理学知识，如物理学中的流体力学内容直接应用到消防供水课程中，振动和波动应用到消防通讯中，电学知识应用到电气防火中，力学部分应用到战术、装备等。而在这些内容的学习中，物理实验又是必不可少的课程，必须通过物理实验的支撑和巩固，才能完成理论知识的学习。因此说，驾起物理学这驾马车需要理论物理和实验物理这两个轮子同时、稳步地前行，才能保证专业知识的学习。

3.2 物理实验可加强消防指挥员作战能力的培养

在物理实验中，需要学生自己去动手准备器材设备，然后把这些器材设备正确操作使用，按照实验的操作顺序一步一步完成这个实验，最终得到实验结论，写出实验报告。这就类似一场战斗的过程：有准备、有组织、有条理地去打这场战斗，直到最终取得战斗的胜利，最后进行战评、总结经验。通过大量有针对性的实验，不断培养起学生的这种能力，然后逐渐与后续的业务训练课很好地融会贯通，这无疑就加强了学生作战能力的培养。

3.3 物理实验可加强消防指挥员指挥能力的培养

指挥能力其实就是一种临场应变能力和管理能力的集中体现。临场应变能力的培养就是一种创造性思维的培养，物理实验的目的恰恰就是要“培养学生的创新能力”。物理实验就是一门操作性、创造性很强的课程，在实验中要大胆创新、鼓励创新，要大胆尝试不同的方法，多采用一些新奇的方法，只要最终能得到实验结果，这些方法就是创新的办法。教学中就是要通过这样的方法来培养锻炼学生在实际操作中的创造性思维。培养管理能力就是要加强管理者具有正确的判断能力、组织能力和客观、理性、实事求是的精神态度。物理实验是灵活的，但又是严谨的，在做物理实验时一定要严谨地把握好每一个环节，否则会产生“失之毫厘、谬以千里”的结论。所以实验培养出实验者一种理性但又发散的思维、严谨但又求实的作风、坚持真理但又敢于怀疑的精神，这就是通过物理实验来培养出一个合格管理者的方法。

4 结语

物理实验和消防指挥是两个不同性质的学科专业，物理实验也不能直接应用于抢险救援和社会救助，但是可以通过这样一种方式，把学生在物理实验过程中总结出来的方法、思想、精神应用到学习中和实战中，使学校培养出来的学生是有“打能出奇制胜、管能科学有效”能力的合格指挥人才，保证学校教育的成功性。

参考资料

第7篇：与流体力学有关的现象范文

科学革命的实质是什么?科学进步的图像是什么?换言之，科学革命变革的主要实体是什么?科学发展的模式是什么? 国外学者对此问题做出了形形的回答。

一、国外学者的回答

波普尔(K．Popper)认为，科学是人类心灵的壮丽探险，科学的本质就在于永无止境的探索。他把“问题”作为整个科学探索的起点，运用“可否证性”(falsifiability)或“否证”(falsification)概念，提出了科学进步的四段图式；P1(问题1)TT(试探性理论) EE(消除错误) P2(问题2)。这个图式周而复始，永无止境。显然，波普尔把理论看作科学变革的实体——科学革命是科学理论的变更，因此理论是暂时的、脆弱的，它随时都可以被一次否证。

本世纪60年代初，库恩(T．Kuhn)出版了他的代表作《科学革命的结构》。在这本小册子中，库恩反对逻辑经验主义把科学的发展看成是各种货色一件件地或—批批地添加到不断加大的知识货堆上。他力主动态地、历史地看待科学的进步，把科学的发展视为常规时期和革命时期交替出现的过程。他不满意波普尔把理论看作科学变革的实体，他的科学观的核心是“范式”（paradigm）概念。库恩给范式赋予多种含义(有人统计共有21种用法)，从“一种具体的科学成就”到“一组特定的信念和预想”。综而观之，它是由理论要素、心理要素以及联合这两个要素的本体论和方法论要素组成的，每一种要素内又包括五花八门的具体内容。库恩认为科学革命就是抛弃旧范式，采纳新范式。他利用范式概念建立了下述的科学发展的动态模式：前科学常规科学危机科学革命新的常规科学……

库恩开创了以科学史料为基础来考察科学哲学问题，探讨科学发展和知识增长规律的先河。继库恩之后，又有拉卡托斯、费耶阿本德、劳丹等人的学说汇入其中，形成了一股历史主义的潮流。

拉卡托斯(I. Lakotos)既不满意波普尔的否证主义，也不满意库恩范式的模糊性和选择范式的非理性标准。为了强调科学发展的连续性和科学进步的合理性，他提出了研究纲领的模式。在拉卡托斯看来，科学总是以研究纲领的形式向前发展的。科学发现和评价科学理论的基本单位是研究纲领，它是一个有结构、有层次的整体。研究纲领内部有相对稳定的“硬核”，外部是柔韧多变的“保护带”，还有一套解决疑难的机制，即助研究法(heuristic)。硬核是约定的，是作为研究纲领未来发展基础的、最普遍的基本假设和基本原理，它比范式具有更大的稳定性。保护带由各种辅助假设构成，当遇到反常或否证时，保护带可以通过调整辅助假设而达到保护硬核的目的。当研究纲领失去解释力和预测力时，它就会因逻辑的和经验的原因而碎裂，人们就会抛弃这样的退化的研究纲领，而采纳进步的研究纲领，这是科学革命的基本原理，是一个自然的新陈代谢过程。

在同库恩的论战中，费耶阿本德（P．Feyerabend）描绘了他的科学发展模式。他认为科学有一定的“韧性”，人们总能够从许多理论中选出一种可望取得成功的理论，即使遇到巨大困难时仍可加以坚持，而置大量反证于不顾。在这一点上，他不赞同波普尔关于理论总是被不断驳倒的观点。有了韧性，我们就不必用顽强的事实取消某一理论了，我们可以使用其他理论T′、T″、T″′等，即对现行的理论进行调整，这就不可避免地要接受增生原理，容许不同理论的并存。在这一点上，他又坚决反对范式的绝对统治。在费耶阿本德看来，科学之所以不断发展，正是增生与韧性相互作用的结果。

劳丹(L．Laudan)把科学看作一种解决问题、定向问题的活动。他同意理解和评价科学进步的工具是较一般的大理论，而不是单个的具体理论。他认为这种大理论不是范式或研究纲领，而是所谓的研究传统。研究传统为发展具体理论提供了一套指导方针。它们中的一些构成了一种本体论，以—般方式详细阐述研究传统所属领域中的基本实体的类型。研究传统中具体理论的作用，就是通过把经验问题还原为研究传统的本体论，来解释这些经验问题。研究传统还概括了这些实体相互作用的方式。研究传统也往往说明某种程序，它构成这一传统内的研究者所愿意接受的合法的研究方法。这些方法论原则广泛包括试验技术、理论检验和评价方式等。简而言之，研究传统就是有关领域的一组本体论和方法论的“做”与“不做”。在劳丹看来，科学革命不过是竞争着的研究传统之间的特别引人注目的一次决定性冲突所带来的研究传统此消彼长的新格局。

为了说明科学革命的实质并描绘科学进步的图像，其他西方学者也从不同的角度对库恩的范式论进行了批判、修正和改造。例如；尼古拉斯麦克斯韦(Nicholas Maxwell)的“形而上学蓝图”、斯尼德-斯台格缪勒(Sneed-Stegmüller)的“理性重组”(S纲领)、夏佩尔（D. Shapere）的“域”(domain)理论等，我们对此不拟一一加以介绍。在这里，有必要提及苏联学者凯德洛夫(Б. М. Кедров)的观点。

凯德洛大是从列宁关于革命的普遍定义出发来论述科学革命概念的，他从认识论和方法论两个方而对“革命”概念进行厂逻辑分析，并详细论述了科学革命的三个特点。在此基础上，他对科学革命做了下述定义：“所谓自然科学革命，应当首先理解为研究和说明自然现象的观点本身的根本转折，用来认识(反映)所研究的对象的思维结构本身的转折。真正的自然科学革命的实质恰恰在于思维方式这种急剧的转折，恰恰在于由已经陈旧的科学认识方法向新的进步的科学认识方法的转变。” 以此为根据，凯德洛夫把历史上的科学革命分为四种不同的类型：第一类革命——哥白尼革命——从外观到现实性，第二类革命——康德革命——从不变到发展，第三类革命——“自然科学最新革命”(列宁在《唯物主义和经验批判主义》中的称谓)，第四类革命——科学技术革命。在凯德洛夫看来，这也是在科学史上先后发生的四次革命。鉴于这个问题本文作者已有专文 论述，此处不拟赘述。

国外学者的探索是难能可贵的，他们构造的实体和模式都从不同方面或角度说明了科学进步的事实，包含有部分的真理性。但是，他们的实体似乎都没有抓住科学革命的实质，他们的模式也不完全能说明科学发展的历史实际。波普尔把科学变革的实体视为理论，他涉及的层次似乎偏低，结果他的四段图式导致了走马灯式的“不断革命”。劳丹的研究传统、凯德洛夫的思维方方式，指的都是科学的哲学基础或科学中的哲学成分，其涉及的层次恐怕偏高，把它们的变革看作是科学革命的实质，似乎也没有深中肯綮。拉卡托斯的研究纲领、费耶阿本德的韧性原理和增生原理，尤其是库恩的范式，又显得过于庞杂，使人不得要领。

那么，科学革命的实质或科学革命变革的主要实体究竟是什么呢?弄清这个问题，才能比较正确地描绘科学进步的图像。而要弄清这个问题，必须首先从分析科学理论的结构入手。

二、科学理论的基础或框架——科学观念

不少人承认，科学革命的最关键的因素是重建科学理论的基础或框架。然而，人们对这样的基础的理解却不尽相同。有人认为科学理论的基础是这门科学的经验材料、基本理论原理和基本概念的总和；有人认为它是基本理论的、逻辑的或哲学的思想观念；有人认为它是本体论和方法论的信条；有人认为它是世界图像、研究的普遍方法、解释的思想、知识的构架；还有人认为它是认识活动的全部综合，其中包括主体及其目的和任务，认识的手段、方法和条件，知识的认识作用和体系，等等。

说起来，爱因斯坦对科学理论的结构是有真知灼见的。他在谈到科学理论时这样写道： “科学一旦从它的原始阶段脱胎出来以后，仅仅靠着排列的过程已不能使理论获得进展。由经验材料作为引导，研究者宁愿提出一种思想体系，它一般地是在逻辑上从少数几个所谓公理的基本假定建立起来的。我们把这样的思想体系叫做理论。” 爱因斯坦以理论物理学为例，说明科学理论的完整体系是由基本概念、被认为对这些概念是有效的基本关系以及用逻辑推理得到的结论这三者构成的，其中前两者是科学理论的基础或根本部分，它们不能在逻辑上进一步简化。在爱因斯坦看来，所谓基本关系，就是基本概念之间的根本关系，他往往又称基本关系为基本假定、基本假设、基本公设、基本公理、基本原理、基本定律、基本命题等。爱因斯坦在一些场合还把基本概念和基本关系统称为基本观念，或曰科学观念。这样一来，科学观念就是科学理论的基础，它也是科学理论的逻辑前提或框架。

例如，牛顿力学的理论基础是：具有不变质量的质点，任何两个质点之间的超距作用，关于质点的运动定律。在狭义相对论中，就是相对性原理和光速不变原理以及同时性概念等。

科学观念(基本概念和基本关系)虽然在科学理论的逻辑结构中仅占很少的比重，但由于它是最核心、最抽象的部分，因而反映了科学对象的最深刻、最本质的联系，蕴涵着十分丰富的内容，从中可以导出原先料想不到的结论(如从狭义相对论的前提导出质能关系式)，甚至还隐含着“尚未理解的东西的残余”，它的更隐秘的根源有待于人们进一步去揭示。

爱因斯坦十分强调科学观念在科学理论中的显著地位。他认为通过最少个数的基本概念和基本关系的使用，就可以尽可能完备地理解全部感觉经验的关系。他甚至认为理论物理学的目的，就是要以数量上尽可能少的、逻辑上互不相关的假设为基础，来建立概念体系，如果有了这种概念体系，就可能确立整个物理过程总体的因果关系。

关于科学理论的基础的来源、特点及其与感觉经验的关系，爱因斯坦有一段原则性的论述(他虽然是就物理学而言的，实际上也适用于其他理论科学)：“物理学构成一种处在不断进化过程中的思想的逻辑体系，它的基础可以说是不能用归纳法从经验中提取出来的，而只能靠自由发明来得到。这种体系的根据(真理内容)在于导出的命题可由感觉经验来证实，而感觉经验对这基础的关系，只能直觉地去领悟。进化是循着不断增加逻辑基础简单性的方向前进的。为了要进一步接近这个目标，我们必须听从这样的事实：逻辑基础愈来愈远离经验事实，而且我们从根本基础通向那些同感觉经验相关联的导出命题的思想路线，也不断变得愈来愈艰难、愈来愈漫长了。”

三、科学革命是科学观念急剧而根本的改造

科学观念是科学家或科学共同体借助于经验事实的提示，通过思维的自由创造和理智的自由发明而抽象出来的。它在逻辑上不能再加以分析，是不能再简化的一种逻辑元素，其中包含着人们当时还不甚理解的东西。因此，它反映了在科学发展的一定历史阶段人们对科学对象的认识，是当时历史条件下科学认识的界限，只具有相对的意义。随着时间的推移，大量反常现象和新的经验知识无法纳入这一框架之中，它自身的尚未被理解的残余也充分被揭示出来。这样，原来被视为基本概念和基本关系的东西不再是“基本”的了，它从科学发展的形式变为科学发展的桎梏。只有打碎旧的科学观念，科学发展的潜力才能充分发挥出来。这时，科学革命的时机就成熟了。

科学革命并没有抛弃已有的经验材料和经验知识，而只是改变了理解这些材料和知识的准则，确定了它们的合法地位。彭加勒说得好，只要人们不把那些用实验确证了的理论推到极端，“它就会有十分清楚的意义”，“只有它溶化到更高级的和谐中，它才能消失。” 科学革命打碎的只是科学理论的旧框架，摧毁的只是科学理论的旧基础。爱因斯坦谈到这一点时说过，这里的基础这个词，并不意味着同建筑的基础在所有方面都有雷同之处。从逻辑上看，各个物理定律当然都是建立在这种基础上面的。建筑物会被大风暴或者洪水严重毁坏，然而它的基础却安然无恙；但是在科学中，逻辑的基础所受到的来自新经验或者新知识的危险，总是要比那些同实验比较密切接触的分科来得大。基础同所有各个部分相联系，这是它的巨大意义之所在，但是在面临任何新因素时，这也正是它的最大危险。

在科学革命中，即使是旧的科学观念，也并非统统被抛弃，其中一部分是辩证的扬弃。旧科学观念中的一些只是丧失了自己以前独有的统治地位，从以前的不正确的、与事实不符的壳体中解放出来，被赋予新的意义。它们原有的真理颗粒被保留下来，并作为从属成分有机地溶入新科学观念之中。

从历史上的科学革命来看，科学观念的改变通常有以下几种方式。1．彻底取代。如以地球为中心的观念被以太阳为中心的观念取代，原子不可分的观念被原子有内部结构的观念取代，超距作用被媒递作用取代，目的论和神创论被进化论取代。2．旧名新意。如道尔顿的原子论虽然可以追溯到古希腊的原子论，但他把纯哲学思辨变为科学的论证，给原子论以真正的科学内容。又如经典力学中的质量、惯性、时间、空间等基本概念在相对论中已被赋予新的含义和内容。3．合理推广。如力学中的相对性原理在狭义相对论中被推广到光学和电磁学，在广义相对论中又被从惯性系推广到加速参照系。4．辩证综合。如光的微粒说和波动说被综合为波粒二象性，分立的粒子的概念和连续的场的概念被综合为物质波的概念。5. 包容蕴含。如能量子概念否定了“自然无飞跃”的传统观念，但这只在微观过程才显示出来，在经典系统中，由于h很小(h＝6.626×1027尔格秒)，使得分立的能量谱实际上无法区分而连成一片，这时能量的连续作为极限情况被包括在新概念内。6．独辟蹊径。如自然选择、光速不变原理、等效原理、海森伯测不准关系、泡利不相容原理等都是在科学革命中提出的新观念。

对科学革命中原有经验知识的地位和科学观变革方式的考察，使我们清楚地看到，科学革命尽管使科学本身发生了质的变化，但是在新旧科学理论体系之间也存在着明显的继承关系。同时，也可以看到，科学革命的形式不仅有库恩所说的“危机”型，还应该容许其它形式存在，如“综合”型、“推广”型等等。 革命性变革最深刻的普遍特征是形成新理论体系的实体基础，而这样的实体基础就是科学观念，因此科学革命的实质是科学观念急剧而根本的改造。

在这里，我们之所以选择“改造”这个词，是经过深思熟虑的。在汉语中，改造一词具有双重含义：其一是，“就原有的事物加以修改或变更，使适合需要”；其二是，“从根本上改变旧的、建立新的，使适应新的形势和需要”。这样，“改造”一词就能恰如其分地描绘出科学观念的各种变革方式，体现了科学中的革命与继承的辩证关系。我们在“改造”二字前加上“急剧”和“根本”两个修饰语，无非是从速度上和程度上强调科学观念的改造是迅速的、彻底的，而不是缓慢的、逐步的、局部的、审慎的、尽可能少破坏的。因此，我们所谓的科学革命，指的是一种整体性的革命，这既可以针对整个科学而言(如历史上的三次科学革命，即以哥白尼的《论天球的运行》和牛顿的《原理》为标志的革命，以道尔顿的原子论、达尔文的进化论、麦克斯韦的电磁理论为标志的革命，以相对论和量子力学为标志的革命)，也可以针对某一学科而言(如物埋学革命、化学革命、生物学革命等)。至于某一学科内部某个理论体系中的个别科学观念的变化，我们一般不称其为科学革命，而把它视为科学观念的局部变革(也有人称之为“局部革命”或“小型革命”)。这种变革虽然也是科学观念的部分质变，但并未引起整个科学观念的根本质变。

把科学观念作为科学革命中的变革的主要实体，一个优点在于它的明晰性，因为它不像范式、研究纲领等那么庞杂、含混。更为重要的优点在于它的合理性。科学观念是属于经验成分(经验知识、具体的理论等)和哲学成分(本体论、方法论、自然观、思维方式等)二者之间的中间层次。—方面，它是科学理论的基础，与科学具体理论本身紧紧相联。另一方面，它又是高度思辨、高度抽象的产物，与哲学成分密切相关。它既不像科学理论那么脆弱，易受实验触动；也不像哲学成分那么僵硬，难以改变，而具有相对的稳定性和一定的可变性。这就避免了波普尔、库恩等人的观点的缺陷。

在这里，有必要从更广阔的视野上稍加考察。事物的本质基础并非建筑在这一事物的范围内，而是以这一事物的全部因素为基础。基础属于这一事物，同时又不完全属于它。在一定的关系中，基础应该是内容丰富的，基础是体系的决定性的属性。作为科学理论的基础的科学观念正是这样，它决定着科学理论的性质：它属于科学理论体系，但在某些方面似乎又超出了科学理论体系的范围，因为它具有浓厚的哲学色彩。严格地讲，像本体论、方法论、思维万式、自然观等哲学成分，并不是科学理论体系之内的东西，它们是外在的。把科学革命的实质归结为某一种或某几种哲学成分的转变是不妥当的，因为科学革命毕竟不是哲学革命，科学革命变革的主要实体只能在科学自身中寻找，而无须到哲学中去寻找。

科学革命的最关键因素，科学革命的核心是形成本质上全新的基础。不过，在科学观念发生急剧而根本的改造的同时，科学理论也会焕然一新。也就是说，新的科学框架不仅能容纳已有的经验知识，而且还能容纳许多新的经验知识，而这些新知识是无法纳入旧科学框架中去的。另外，由于科学观念与那些哲学成份有千丝万缕的联系，新科学观念对旧科学观念的否定，必然耍伴随或导致新的自然观、方法论和思维方式等的全面变革。因此，笔者尝试给科学革命下这样一个定义：科学革命是科学观念急剧而根本的改造，与此同时，也伴随或导致科学理论、自然观、方法论和思维方式的全面变革。科学革命这一概念是关于科学进步的辩证诠释的基本概念。

四、科学发展的“进化一革命”互补图像

作为科学理论基础或框架的科学观念具有完整性、内在统一性和进一步发展的能力，这些逻辑构架起着组织、建立以及解释科学理论的作用，并调节和控制获得新知识的过程。因为它们在某种程度上是科学的(正确的、郑重的、不是荒唐的)抽象，比较深刻、比较正确、比较完全地反映了科学认识对象，从而具有巨大的现实统摄力量和潜在的容异功能。科学观念一旦建立起来；它的现实统摄力量就会不断地得以发挥，它所统辖的研究领域的知识不断积累，且日益成熟和完善。在科学发展的一定阶段，科学观念原有的潜在容异功能也会转化为现实性。也就是说，它可以作为一种研究指导纲领扩展到其它领域，甚至把与它不相协调的经验知识容纳进来或暂存起来。这时，科学观念对科学发展起着促进作用，科学呈现出相对平静的发展趋势，知识的增长主要表现在量的积累上。这就是科学的进化时期。进化时期主要是科学家在已有的科学观念指导下进行的定向研究时期，这也是科学理论的多产时期。

从牛顿的《原理》奠定了近代物理学的基础到19世纪末，物理学大体经历了两百多年的进化时期。在这段漫长的时间内，经典力学的基本观念被物理学家作为研究传统而接受下来，决定了他们的思想、研究和实践方向。牛顿力学起初主要处理质点问题(质点力学)，后被推广到流体和刚体，流体力学和刚体力学就是在牛顿所提出的科学观念的基础上建立起来的。力学的基本观念又被引进光学、热学和电磁学的研究中。尽管热学中熵的概念和热力学第二定律以及电磁学中的场的概念，都是超出牛顿力学的基本观念之外的新东西，但是它们分别通过对分子热运动进行统计解释和通过以太的力学模型的运用，而把这些具有革命性的新观念纳入到力学框架之中。

科学的进步会引起它的基础的深刻变革。在进化阶段的后期，科学观念已基本穷尽了它的统摄力量和容异作用，科学理论也在这个基础上发展到了顶峰。这时，科学观念通过修修补补已无法容纳大量的反常现象，而且各理论体系之间发生的概念问题也越来越暴露出已有科学观念的局限性。这时，唯一的出路就是对这些科学观念进行根本的改造，提出新的科学观念，这就是科学发展中的革命时期。在这个时期，那些具有哲学头脑、思想活跃、敢于背离陈规旧说的科学家，往往成为科学革命的主将。

相对地讲，科学革命时期一般是不太长的，如历史上的三次科学革命所经历的时间分别为144年(1543~1687)、61年(1803~1864)和33年(1895~1928)。哥白尼-牛顿革命之所以持续时间最长，是因为它要摧毁亚里士多德的自然哲学教条，而这些教条在将近两千年间一直禁锢着人们的头脑，并被经院哲学当作毋庸置辩的真理。而且，当时科学成果和科学思想的交流受到各种条件的限制，远不如后来那么频繁和自由。尤其是，这次革命要总结人类有史以来的关于自然的知识，建立第一个真正的近代科学体系——牛顿力学。在哥白尼《论天球的运行》问世时(1543年)，欧洲人所具有的力学知识是否像阿基米德(公元前287～212)所了解的那么多，还是值得怀疑的。但是，到这次革命的终结，牛顿力学已牢固建立起来，能够说明天上和地上所遇到的一切力学现象。照此看来，百余年的革命并不算长。第二次科学革命之所以持续时间较长，是因为这次科学革命的带头学科不是一门学科，而是一组学科(主要是化学、生物学和物理学)。这样一来，科学观念的变革发生在不同的领域，而这些科学观念彼此又不甚相关，一个学科中的科学观念的变革对另一个学科中的科学观念的变革没有什么直接的影响。于是，革命的持续时间势必要稍长一些。

科学的进步就是“进化-革命”的无穷系列。在进化时期与革命时期之间，也可能存在库恩所说的危机阶段，这在世纪之交物理学革命的前夕表现得尤为明显(但是，不见得每次科学革命前夕都有一个危机时期)。危机是科学革命的前夜，旧科学观念摇摇欲坠，新科学观念尚未诞生或尚未巩固之时，就是科学的危机时期。不过，科学发展的进化-(危机)革命阶段只是为叙述的方便而提出的理想模式，它们的界限并非泾渭分明。它们就像电影中的一串串渐隐镜头，当一串场景的最后几幅画面还未完全消失时，第二串场景的开头几幅画面就逐渐溶入，致使两串场景相接处的几幅画面我中有你，你中有我。

正如劳丹批评库恩时所说的，常规科学并非像库恩所描绘的那样“常规”，科学革命也不像库恩所断言的那么“革命”。因此，我们拟提出“进化-革命”互补图像来描绘科学的发展。在这里，“互补”的含义有二：其一是进化与革命互相转换，即进化转换为革命，革命又转换为进化，周而复始，以至无穷，而每一次循环，都使科学发展到一个新的更高的阶段；其二是进化与革命互相渗透，这不仅表现在二者的衔接处，而且也表现在二者的过程之中。例如，18世纪基本上是科学的进化时期，经典力学的基本观念不仅在力学发展中表现得生机勃勃，而且也指导着其他学科(例如电学、热学、化学等)的研究。但是，值得注意的是，康德在这个时期提出的星云假说，把发展的观念引入自然科学，这是超越于经典力学的新观念。拉瓦锡的氧化说和元素概念也否定了燃素说和燃素概念(燃素说是在经典力学基本观念指导下提出的燃烧理论)。这一切，都是在进化时期科学观念所发生的局部变革，或像有人说的局部革命或小型革命。同样，在革命过程中也伴随着一些进化。爱因斯坦1905年提出的狭义相对论标志着物理学一个领域的革命的开始，而普朗克1906年通过对爱因斯坦的电子运动的方程的修正进而得到的动能的表达式，以及闵可夫斯基1908年提出的四维世界理论，都不过是狭义相对论的自然进化而已。

因此，如果把事物的发展比喻为波浪式发展、螺旋式上升的话，那么科学的进步则可以形象地描绘为具有小波纹的滚滚向前的大波浪，或以大螺线为轴心而攀援上升的小螺线(等于把一个长而细的弹簧绕成螺线)。这就是科学发展的“进化-革命”互补图像(尽管它也是一个不尽恰当的模式)。后一个比喻显然与黑格尔的下述命题有某种相通之处：“科学表现为一个自身旋绕的圆圈，中介把末尾绕回到圆圈的开头，这个圆圈以此而是圆圈中的一个圆圈，因为每一个别的支节，作为方法赋予了灵魂的东西，都是自身的反思，当它转回到开端时，它同时又是一个新的支节的开端。”

参 考 文 献

Б. М. Кедров，Ленин и Научные РевалюцииВсте-ствазнаниеФизика， Издательства《Наука》，Москва，1980.

李醒民：简论凯德洛夫的科学革命观，北京：《自然辩证法通讯》，1985年，第1期。

《爱因斯坦文集》第一卷，许良英等编译，北京：商务印书馆，1976年第1版，第115页。