自然科學的數學的原理精選(九篇)

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第1篇：自然科學的數學的原理范文

本書的編輯在卷首引用了兩句話，“拓撲揭示宇宙之謎”(赫爾曼?韋爾)，“幾何學是產生影響的魔術”(勒內?湯姆)。這兩句話對本書起到了點題的作用。這本論文集提供了對某些數學及物理課題的較為深入的研究，這些課題是自然科學與生命科學中最新進展和影響深遠的研究核心；強調了許多數學概念普遍存在的特性及再生能力；它們都是在最近發現的，而且是涉及了某些表面上無關聯的領域的，其主要的目的是依次說明最重要研究領域幾何化的趨向，這種趨向具有深遠的意義，它使得在物理現實及生物中發現許多令人驚奇的結構與行為成為可能，這個過程似乎是和精確的幾何與拓撲對象和結構的影響相關聯的，此外某些對象與結構很有可能是不隨標度改變的，而且在物質組織的不同層次上起作用。下面的4個問題是由本書各章的作者提出的：(1)從和空間一時間有關的性質和從它的幾何與拓撲結構出發，怎樣才能獲得對作用在自然界上的不同的基本力行為的一種描述；(2)如何解釋存在于某些幾何及拓撲次序和穩定性原理與某些物理現象之間的某種關系，例如動態系統中的分歧現象、對稱破壞現象和分形；(3)怎樣在生物的分子和細胞演化過程中由魯棒性估計所發生的定性變化和形態變化；(4)怎樣解釋在現象展現的基層空間數學結構與復雜的動態特性之間的聯系，而這些現象是按照這些動態特性及時間演變的。

本書的內容分成三個部分，每一部分都由若干章組成，而每一章都直接由這些研究課題的最有資格的學者撰寫。第一部分經典物理與量子物理中的數學概念，包括第1－2章。1　T二象性、泛涵方程與非交換串時空；2　獨立子－質點二象性。第二部分數學與自然界中的紐結，包含第3－4章。3　紐結；4　物理學及生物學中的拓撲紐結模型。第三部分自然科學及生命系統中的數學及邏輯建模，包含第5－9章。5　超越建模，對應用數學的一個挑戰；6　幾何學基礎認知與空間實驗；7　數學的合理有效性及它的認知根源；8　演繹法的軌跡；9　現象學與范疇論。

本書研究了數學、理論物理及包括生命科學在內的自然科學之間的許多重要的聯系，可供上述專業研究人員及研究生閱讀借鑒。

胡光華，高級軟件工程師

(原中國科學院物理學研究所)Hu Guanghua，Senior Software Engineer

第2篇：自然科學的數學的原理范文

關鍵詞： 高等數學 思維方式 數學能力

高等數學是高等院校一門非常重要的公共基礎課，在自然科學、工程技術、生命科學、社會科學、經濟管理等許多領域有著廣泛的應用，也是絕大部分學生進入大學后的必修基礎課之一，有的學校純文科的專業也開設了高等數學［1］。它所提供的數學思想、數學方法、理論知識不僅是學生學習后繼課程的重要工具，而且是培養學生創造能力的重要途徑。目前，對于高等數學的教學，很多的院校已經把高等數學的課時壓進行了壓縮，同時對于高等數學的要求也相應做了降低，在面臨時間少、壓力大，后繼課程對數學要求又很高等問題時，如何提高教學質量是擺在教學工作者面前應思考的問題。我們認為教師應該從以下幾方面思考并進行教學，以便更好地提高教學質量。［2―4］

一、高等數學在理、工和經濟管理中的地位

“數學是打開科學大門的鑰匙。”這是英國著名哲學家R?培根對數學的理解。馬克思和恩格斯也曾說：“一種科學，只有當它成功地運用數學時，才能達到真正完善的地步。”“要辯證而又唯物地了解自然，就必須掌握數學。”“數學處于人類智慧的中心領域”，特別是“微積分學，或者數學分析，是人類思維的偉大成果之一。它處于自然科學和人文科學之間的地位，使它成為高等教育的一種特別有效的工具，這門學科乃是一種憾人心靈的智力奮斗的結晶；這種奮斗已經經歷了兩千五百多年之久，它深深扎根于人類活動的許多領域，并且，只要人們認識自己和認識自然的努力一日不止，這種奮斗就將繼續不已。”著名數學家雷波特（Report）說：“微積分是人類所建造的最宏偉的知識大廈之一。”美國著名數學家拉克斯（Lax）說：“目前數學在非常廣泛的領域里的研究蓬蓬勃勃，而且成就輝煌，但還沒有充分發揮人們的數學才華以加深數學與其他科學之間的相互聯系。這種不平衡對于數學以及對于它的使用者都是有害的。糾正這種不平衡是一種教育工作，必須從大學一開始就做起，微積分是最適合從事這項工作的一門課程。在微積分里，學生可以直接體會到數學是確切表達科學思想的語言，可以直接學到科學是深遠影響著數學發展的數學思想的源泉。最后，很重要的一點在于數學可以提供許多重要科學問題的光輝答案。”

隨著科學技術的迅猛發展，數學不僅在理工學科領域中占有重要地位，而且已滲透到經濟、管理、金融、人文科學等各個領域，正日益成為各學科進行科學研究的重要手段和工具。高等數學是近代數學的基礎，是理工農醫、經濟管理、金融類學生的必修課，也是在現代科學技術、經濟管理、人文科學中應用最廣泛的一門課程。因此學好這門課程對學生今后的發展是至關重要的，從以上各方面來看，高等數學有著舉足輕重的地位。

二、課堂教學中注意教學方式，培養學生的學習興趣

學生是教學的主體，教師的教學是學生獲得知識的主要來源，課堂是學生接受數學思維訓練的重要場所之一。教師應借助實例對學生進行發散思維訓練，或者講完一些定理、定義、典型例題后，對原問題的條件或結論進行“變式”，加強一題多解、一題多變、一題多思等訓練，一方面可以試探學生掌握知識的情況，另一方面通過學生思考對學生進行發散思維訓練。

教師在完成一階段的教學時，應引導學生對一節、一章乃至全書的基本內容和知識系統進行綜合、歸類。可以向學生提出問題：“某一節、某一章或全書中貫穿始終的主干線是什么？”“核心內容是什么？”“哪些是關鍵部分？”“各部分知識之間的相互聯系怎樣？”“所有的定理、定義、公式之間是怎樣的邏輯關系、主從關系、層次關系？”等等。在高等數學教學過程中，應根據學生的實際數學水平循序漸進，以各種方式培養學生的探索和研究能力。

在教學中，引導學生進行數學想象，往往能縮短解決問題的時間，獲得數學發展的機會，鍛煉數學思維。一方面教學中要注重基礎知識，另一方面教學中應根據教材潛在的因素，創設想象情境，提供想象材料，誘發學生的創造性想象。通過教師的培養訓練，學生會慢慢地提高學習高等數學的興趣，變要我學為我自覺學。

三、高等數學要注意思維方式的培養

現在有的高校對于文科的學生也開了高等數學這門課程，但是他們的專業課和高等數學似乎沒有根本的聯系，那么他們學習高等數學學的就是思維方式，所以無論對于文科生，還是其他科的學生來說，學習數學都要注意思維方式的培養，使之能在生活中發揮一定的作用。［5―6］

所謂數學思想方法就是數學思想和數學方法，一方面是指現實世界空間形式和數量關系反映到人的意識中，經過思維活動而產生的結果，它是對數學事實與數學理論（概念、定理、公式、法則等）的本質認識。另一方面是指人們從事數學活動時所使用的方法，即用數學語言描述與刻畫事物的狀態、關系和過程，經過推導、運算和分析，以形成解釋、判斷和預測的方法。一般來說，數學思想和數學方法是密不可分的，數學思想是其相應數學方法的精神實質和理論基礎，而數學方法則是實施其數學思想的技術手段和表現形式。在高等教育中，數學思想方法的灌輸以數學課程為載體，并在教與學中體現出來。

第一，通過數學思想方法的灌輸使學生形成辯證唯物主義的觀點。現實物質世界是在其本身固有矛盾斗爭的推動下，按照客觀辯證法的規律變化和發展的，數學作為現實世界“量”側面的反映也必然充滿矛盾，充滿辯證法。恩格斯說“數學是辯證的輔助工具和表現方式”。數學思想方法注重揭示數學知識中的辨證思想方法，揭示其產生的客觀實際背景，它的內涵與外延的辯證性質，它與鄰近概念的辯證聯系及概念辯證的發展過程。

第二，數學思想方法的灌輸能有效地幫助學生形成正確的數學觀念和數學精神。數學觀念是指人們用數學的思考方式去考慮問題，處理問題的自覺意識或思想習慣，如模式化、量化、算法和優化等意識；數學精神是指在數學活動中逐步形成和不斷發展的主觀狀態，其實質是對理性的探索和追求，求真求善求美。數學思想方法是數學知識向數學觀念轉化的橋梁。培根曾說：“數學使人精細”，凡事“胸中有數”。數學思想方法有利于提高學生的思維能力，思路清晰，條理分明；有助于培養學生認真細致、嚴謹踏實、一絲不茍的作風；可以使學生養成精益求精的風格；可以提高學生使用數學知識處理現實世界中各種復雜問題的意識和能力；可以使學生增強拼搏精神和應變能力；可以使學生具有數學上的直覺和想象力，等等。這些特有的素質和能力，是只有或主要通過數學的學習才能逐步培養形成，這就是數學教育對素質教育特有的、重要的貢獻。

第三，數學思想方法的灌輸有利于培養學生的創新能力和數學應用能力。數學思想方法是隨著數學的發展而發展的，歷史上數學上的突破性的發展總是伴隨著數學思想方法的變革。美國心理學賈德通過實驗證明“學習遷移的發生有一個先決條件，就是學生需掌握原理，形成類比，才能讓遷移到具體的類似學習中”。因此，學生學習了數學思想方法就有利于學習遷移，特別是原理和態度的遷移，這就為學生自覺運用數學思想方法去研究和解決問題提供了內動力和指導思想，從而大大有助于培養學生的創新能力和應用數學的能力。

總之，高等數學的教學需要我們不斷去探索更好教學方法，真正起到“傳道授業解惑”的作用。高等數學在大學生的學習過程中的地位不能忽視，同時要注意教學的方式，還要培養學生的興趣，更要注意思維方式的培養，高等數學不能隨著課程的結束而結束，而應當貫穿于學生的生活和其他學科的學習中去。

參考文獻：

［1］曾惠.談談如何培養學生的數學素質［J］.河南教育學院學報（自然科學版），2003，12，（1）：83-85.

［2］肖旗梅.經管類專業高等數學教學改革［J］.湖南工業大學學報，2010，24，（1）：106-108.

［3］熊德之，張志軍，孫霞林，楊雪帆.對高等數學在高校課程體系中地位的思考［J］.化工高等教育，2007，24，（4）：1-3.

［4］宋枚，王愛云，馬軍英.在高等數學教學中培養學生創造性思維能力［J］.山東師范大學學報（自然科學版），2002，17，（1）：81-83.

第3篇：自然科學的數學的原理范文

關 鍵 詞：體育文化；中華民族體育；單一研究范式；多元研究范式

中圖分類號：G852 文獻標志碼：A 文章編號：1006-7116（2016）04-0025-05

On diversified research paradigms for Chinese national sports culture

CHEN Qing

（College of Physical Culture，Northwest Normal University，Lanzhou 730070，China）

Abstract： Researches on Chinese national sports culture have certain limitations， which are not conducive to fully explaining extensive and profound Chinese national culture. In today’s world where scientific technology is highly developed， when facing the change of research subjects， especially complicated body behaviors in national sports， the undiversified research paradigm for Chinese national sports should be necessarily deconstructed， while discipline crossing and blending type researches should be carried out by fully referring to research paradigms for natural science. This paper is intended to overcome the deficiencies in the undiversified research paradigm for Chinese sports culture， which bases mainly on humanistic and social science， exert the advantages of diversified research paradigms in which natural science is blended in， fully and comprehensively study Chinese national sports culture， and therefore gradually enrich and perfect the theoretical system for Chinese national sports scientization.

Key words： sports culture；Chinese national sports；undiversified research paradigm；diversified research paradigm

中華民族體育不僅表現出特色鮮明的特質，也在一定程度上衍生出玄妙、神秘的特征，如導引養生、氣功。由于對中華民族體育研究多以人文社會科學為主，經驗研究相對于理性研究，難以清晰說明研究對象的結構、功能、表現和價值。在自然科學高度發達的今天，僅依托單一的研究范式會制約其深入發展，應借助自然科學的優勢共同探索，使中華傳統文化中舉世矚目的理論，以及生動、形象印刻這種文化的民族體育煥發時代光芒。在中國知網以“武術”為主題，搜索歷年研究成果，20 224篇武術學術論文中，涉及自然科學研究范式的內容則十分有限。鑒于民族體育中核心構成――身體行為是多元學科共同關注的對象、復雜的研究對象需要多學科綜合分析等因素，實現多元的研究范式研究具備可能性。關于研究范式的研究近年來逐步被國內學者重視，不過，對中華民族體育的研究范式的研究才寥寥幾篇，如李龍、楊海晨等學者的成果。范式理論倡導者托馬斯?庫恩（Thomas Kuhn）宣稱范式是一個學科成熟的標志，由此可見亟待完善的中華民族體育學科狀態。

1 中華民族體育研究的局限性

中華民族體育很多內容不宜用現代科學理論解釋，與中醫等文化現象相似。比如，中醫通過疏通經絡治病，但經絡在哪里？中華民族體育技術掌握需要“悟性”、技術風格依托“意境”、功力水平重在“氣度”。那么如何評判習練者的掌握程度？顯然缺乏具體的衡量標準。在人類文化全球化、文明共享的當下，這些內容與西方競技體育相比存在較大的差異，國人尚且不易理解和掌握，何談對外傳播、交流和推廣。其實，中華民族體育可以通過科學理論給予清晰表述，只是在以往的中華民族體育研究過程中，學者們更傾向于單一的人文社會科學論述，忽視自然科學理論的介入，由此形成中華民族體育研究的局限性，進而影響中華民族體育的發展。

中華民族體育研究的局限性表現在如下方面：第一，隸屬于文化領域的中華民族體育獨立性不強，使研究者對這種人文現象認識不充分。中華民族體育與共生文化尚未完全剝離而自成體系。比如祭祀、節慶、游戲、娛樂等活動中，肢體活動與體育中的身體行為總是交織在一起，人們極易混淆日常生活與民族體育中的身體活動，因此難以確定研究切入點。第二，人文現象似乎只能有人文社會科學研究，但是研究中又較少涉及民族體育，阻礙民族體育學科研究體系化。第三，中華民族體育是特殊社會文化熏陶的結果。研究者多以人文學科方式認識民族體育的背景、起源和功能，主觀臆斷人體文化的結構和本質。第四，強大傳統思維制約中華民族體育文化研究。正如張岱年[1]在《中華文化概論》中表述的那樣，“中國古代的科學中也的確形成一些杰出的理論，如天人學說、元氣學說、陰陽學說、五行學說等，但這些理論是功能普適型的理論，普適于天地萬物以及人事和人身。這種高度普適性的理論，雖也可以用來籠統、模糊地解釋一些自然現象，可當它一旦成為一種以不變應萬變的律條時，也就成了人們對自然界進行具體的、有分析的探討的束縛力量，最終成為人們深刻認識事物本質、形成科學性專門理論的障礙。”第五，科技水平不高地區，普遍存在著研究者掌握自然科學理論有限、研究手段、設備和經費不足等情況，因此難以對復雜的人體文化進行必要的自然科學研究。

2 改變中華民族體育單一研究范式的條件

第一，研究對象的一致性決定多元研究范式的可能性。人文社會科學與自然科學在中華民族體育領域擁有共同的關注對象，那就是人的身體以及身體運動。其中身體行為是民族體育的核心結構，是肢體活動轉化為體育的關鍵環節。因此，兩個學科在研究中華民族體育時，完全可能進行跨學科多元研究。

第二，身體運動的復雜性需要多學科的交叉研究，需要決定多元研究的必然性。人文社會學科多是感性的定性研究，而自然科學則是以理性的定量為重，兩者可優勢互補。特別是對復雜的身體運動和民族體育的研究，應該在感性認識之后進行理性認知。對中華民族體育的認識，以往多以感性為主的界定，認為民族體育是以肢體活動為手段去達到某種目的的活動。這樣的認識難以解釋生活、生產中的肢體活動與民族體育的區分。

第三，研究對象的轉換決定多元研究的可行性。從研究范式演變中發現，研究對象發生轉化之后，研究范式必然發生轉換，該趨勢已經成為一種普遍現象。中華民族體育以往更多依附在各種社會文化事項之中，如今已經逐步走向相對獨立，特別是成為一種對人生命塑造的文化現象后，民族體育已不是體能階段的生產準備過程，智能社會階段的民族體育的生產性已經被生活性所取代，逐步具備自身框架，運用新的研究范式完全必要和可行。

3 構建中華民族體育多元研究范式的思考

3.1 研究態度的轉變

中華民族體育完全可以借鑒其他學科研究方式和方法以及相關理論。中華民族體育的研究必須充分認識和借鑒人類文明成果，克服單一的研究范式對自身發展的制約。

人文現象可以借鑒和利用自然科學的研究方式和方法，融合人文社會與自然科學的研究會使研究更加全面、深刻。現實中，學者對定性研究為主的人文社會科學習以為常，有意無意忽視注重分析、注重理性的定量研究，這種態度誤導學者的研究行為。關于經驗研究和理性研究，可形象地將經驗研究比喻成為“正向的金字塔”，理性研究是“倒置的金字塔”。從經驗金字塔任何一個地方抽取一塊基石也不會立即影響其穩定。恩斯特?卡西爾[2]146-147在《人文科學的邏輯》一書中明確地闡述人文科學的自然科學研究可能性和必要性。是否在人文科學中運用自然科學的方法，關鍵在于從事人文社會科學研究學者們的態度。卡西爾說：“如果文學科學和藝術科學要成為可以用真正的科學方法加以處理的科學，那么首先要放棄它們所宣稱的自主地位。無論從何種意義上說，它們都不可自認為與自然科學不同，它們必須完全融合于自然科學之中。由于一切科學的認知都是因果的認知，因此，如同根本不存在兩種不同層次的因果系列――‘精神性’的因果系列和‘自然性’的因果系列――那樣，根本不存在自然科學之外的‘精神科學’。”其實，這兩種因果關系相互制約和影響，在某一個階段自然因果發揮更大的作用，旋即人的自由意志因果性表現突出，但是自然因果鏈并未消亡，人的理性力量是對自然因果的不斷解讀和對規律把握的表現。在進入大數據時代，中華民族體育文化的研究需要借自然科學的幫助和支持，卡西爾所強調的“只有數學性的原因才是真正的原因”[2]163有其深刻的道理。

3.2 研究范式的探索思路

1）演繹與歸納的結合。

反常態研究，即改變以往常態的研究方式的方法。通常學者們以歸納研究為先，隨之再進行演繹。如果運用融合式、反常態進行研究，會得出更切合實際的結論。根據艾爾?巴比[3]在《社會研究方法》中提供“先推論”的演繹法能夠給研究提供合理的假設提前，然后再進行以觀察為主體的歸納法進行驗證或修正假設，從而得出符合實際的結論的研究方法，這是中華民族體育研究可借鑒的研究范式之一。沿此思路，發現中華民族體育文化中，有許多文化現象彼此間存在著隱形的函數關系，需要使用自然科學的方法加以論證和解釋。比如，從普遍性的理論理解出發，推論（演繹）一個期望，提出假設：中華民族體育有益于人的健康。因此模擬繪制量化的數據如圖1。以此主觀假定兩者之間的函數關系：Y=F（x）。僅僅運用演繹尚不能解釋實際，需要進一步借助歸納法進行分析。歸納法將具有一定離散程度的，非線性相關的現實進行科學修正，得出圖2結果，于是出現符合實際現狀的理性結論。

為了進一步驗證這條非線性的曲線，研究過程中必須借助各種方法歸納，并使用自然科學的方式予以具體分析，以便于更明確地說明問題。人體是一個復雜的有機體，特別是對活生生的人，難以完全使用自然科學理論進行刻板分析。但是能夠使用具有規律性的數據表明趨勢，如人的一生中存在著客觀的內緣性機能下降，以及生存環境等外緣性因素影響的機能降低等影響趨勢。其中，社會環境中機械化的工作方式、優越的生活方式改變導致人的體能降低，如人在12 min內跑的距離隨著特定年代的推進而減少。由此得出人的有機體體能隨著人的衰老、社會環境的改善而降低的結論。對于這種現狀，人類絕非束手無策。相關歸納研究表明，通過合理、科學、周期性的體育活動可以有效促進健康，幫助人類延長壽命。從而驗證、推導出中華民族體育作為體育的有機構成，自然也能夠促進人的健康。這種方式彌補先歸納后演繹，以及白描推理的不足，科學的數據圖示形象、生動展示了蘊含其中的規律。

演繹向歸納推進，歸納完善演繹，兩者相得益彰，從而使研究從經驗走向科學研究。如李寧[4]有關太極拳練習速度中的腦電變化研究，采取的便是腦電檢測的科學研究方法，自然科學的研究結論在一定程度修正人們原本認為入靜的太極運動者腦神經不宜受到外界影響的假設，經過歸納和再演繹，可以看出人的意識始終能夠作用于客體自身，使之產生相應的改變。那么，可以推測有意識通過太極拳等中華民族體育項目的練習，在一定程度上能夠改變健康狀態。從研究到現實，民族體育具有健康促進作用，民族體育科學健身如何實現應深入思考。李文川[5]發表《身體活動建議演變：范式轉換與量的積累》論文，為民族體育健康服務提供了演繹與歸納相結合的研究思路。文中提及目前由于身體活動的不足已成為全球范圍第4位致死因素。2008年，全球15歲及以上成年人約有31%身體活動不足，每年約有320萬例死亡與缺乏身體活動有關。中國疾病預防控制中心統計，中國在2010年18歲以上的成年人中僅有11.9%參與有規律的身體活動，83.8%的人不參與身體活動。由此導致從1993到2003年10年間，心血管疾病發病從31.4%上升到50.0%，糖尿病從1.9%上升到5.6%這樣持續惡化的局面。面對這種局面，李文川根據各類研究成果，認為中等身體負荷的多次積累能夠發揮“量劑效應”，有益于促進健康。受此啟發，深入研究中華民族體育以何種運動方式和運動量為各個民族提供適合本民族“口味”的疾病預防和有效的健康保障，必須進行“從經驗到科學”研究范式的轉變，對涉及身體負荷的各指標進行“藥劑學”分析，提供具備科學原理的民族體育健身處方。

2）量化與質性研究的結合。

量化研究重點在于獲得具備統計學意義的數據，通過具體的數據來表達現象的集中趨勢。然而，量化研究所獲得數據卻容易抽空客觀存在的生存情景，從而損失對具備豐富性和復雜性現象的真實反映。質性研究則是一種注重人與人、人與物之間的意義理解、交互影響、生活經歷和現場情景，在自然狀態中獲得整體理解的研究方式[6]。必須有機地結合，從量化向質性研究過度，使具體的數據變得生動、真實。質性向量化研究靠攏，使繁復的現實明確地展示其集中趨勢、運行規律和特征。

（1）融會貫通式研究，是一種以跨學科理解方式，側重運用量化指標說明客觀實在的研究。用這種研究思維和研究方法對最具民族特色的武術進行研究，其成果遠比運用中華民族文化“律條”的解釋更能夠深入人心。武術運動之美令人嘆為觀止，溢美之詞充斥各類文獻。然而武術之美的科學原理是什么，至今很少美學理論和自然科學理論被運用到武術美學研究之中。人類對美的感受在于人的內在體驗，當然被審美的客體也必然具備著美的客觀存在。不同民族、不同文化背景的人都會對具備黃金比值（0.618）特征的客觀存在產生美感，比如人們普遍對花卉、樹木、書籍、人體等產生美感。因為，這些存在物的各種比例到達黃金分割論中的所謂“黃金比值”，該比例能引發人的愉悅感覺。人體的形體美自然也與此密切相關，以肚臍為黃金分割點，其下長度與身高比接近0.618――黃金比值者就會給人以美感。黃金比值與心理審美耦合，從而產生審美體驗，而且有價值的存在強化著美感。武術項目雖未注重形體美的客觀存在的美學原理，但在武術套路演練中則通過技術動作節奏彌補這個缺憾。計算武術運動員處理技術動作節奏中的快與慢、動與靜、輕與重、急與緩等的比值，如果演練者很好地處理了兩者的關系，使套路中各個組合韻律處理接近黃金比例的節奏變化，必然會引發人們的審美享受。武術發展至今天，已經從實用的征戰、搏殺技法為主轉變為富有藝術性的套路演練為主，所以對這種現象的研究決不能脫離武術發展的現實社會背景，以及時代審美情趣。只要能夠恰當地站在特定的場域，有效地運用量化數據方能幫助中華民族體育切實的發展。對此，武術套路的韻律與意境研究必須向著融會貫通式的方向發展，使研究成果能夠提供武術套路演練的具體節奏參數，使研究具備應有的實踐指導價值。

（2）質性落實研究，是在量化研究基礎上，通過質性研究對人類行為進行文化的解釋、理解，以及價值實現的研究方式。在眾多的研究范式中，質性落實研究可以有效分析獨特的中華民族體育文化意義和價值，以此指導實踐。在武術教學中，如何解決套路記憶問題，需要通過量化研究成果說明100%規范完成技術動作能夠輕松記憶套路，即大腦對某一技術動作的神經沖動所釋放的定量神經遞質引發相應數量的肌纖維運動，只有規范每次練習，才能使神經遞質的釋放量保持定量化，以及與引發的肌肉纖維數量保持一致，從而快速地形成所謂的“動作肌肉記憶”，如同學習游泳、騎車技術，一旦學會終身不忘的科學原理。量化研究可對學生曉之以理，了解學生的理解程度，為進一步的教學打好基礎，然而，量化研究難以動之以情，即使學生明確道理，對套路記憶的教學任務關鍵還在于教師的技術權威、教學藝術引導、教法有效性、教師生動形象的文化灌輸，以及和諧的教學氛圍等。這些因素難以量化，唯有質性落實研究，激發學生的主觀能動性，使學生從文化意義上強化套路記憶。因此，對此類問題的研究易于以質性落實研究為主。但是，重視質性落實研究，絕不能忽視量化研究的基礎性作用，避免再一次回到傳統研究范式的窠臼。

（3）數學思維研究，是建立在邏輯思維基礎上的量化與質性結合研究方法。在側重于質性研究過程中不能脫離數學思維的支撐，運用數學思維是有效提高質性研究深度的關鍵。作為人文科學的重要學科――哲學與數學保持密切聯系，其他學科也必然存在著聯系。“哲學在希臘開始萌芽的時候，數學就一直是引起哲學家特殊興趣的科目”[7]374。中西方的體育文化分別是等式兩邊的內容，但是兩邊的體育文化意義卻截然不同。該規律的啟示是中華民族體育文化的發展，決不能完全循西方競技體育的發展之規。比如，中華民族體育競技程度有限，中華民族體育競賽模式難以在域外與西方競技體育抗衡。那么通過中華民族體育特有的內修養生模式則可以彌補西方競技體育外練強身格局的缺憾，使等式的兩邊文化分量達到平衡。中國特有的養生內容缺乏可以量化、重測、驗證的數據事實，難以被世人接受。對此，通過對傳統養生、傳統文化理論的數學思維研究，以數學注釋形式向全球推廣已經成為迫切的任務。在解決社會問題，解釋文化現象時最好不要遠離數學的詮釋。比如，人們常用四肢發達、頭腦簡單來形容運動員或體育工作者，對此如何回應？數學成為體育最好的幫手。董進霞[8]撰文綜述一系列的數據，充分表明體育活動對大腦的發展和認知能力發展有積極的作用。理性地糾正被社會普遍誤讀的所謂“常識”。再如，在描述中國春秋文化思潮涌動繁榮景象時，使用“百家爭鳴”表述方式。中華民族文化雖然很少這種近代數學的清晰介入，但是中國早已廣泛應用的陰爻與陽爻理論就是一種經典的數學思維基礎。如今需要將中西自然科學以及人文科學進行融合，運用現代言語形式加以表述，發揮中華民族文化的智慧功效。

單一研究范式是人為所致，只要明確的科學態度，主動運用科學的研究范式，多元研究范式便能夠很快構建起來在人類社會有許多看似難以表述的事物，這可能是慣性思維制約的結果，如果轉換思路和方法，必然會有更多驚喜等待著我們。尤其是對過于集中人文科學領域研究的中華民族體育文化，在強大的自然科學體系支撐下，中華民族體育文化研究充分融合、借鑒自然科學的成果，一定會是古老且經典的民族傳統體育文化煥發勃勃生機。張平中[9]對中國過去1 810年的高精度、高分辨率降雨量變化曲線、鐘乳石生長曲線與歷史朝代的更替進行對比，發現降水量大幅度減少的年代與朝代的衰亡年代基本一致。其結論是鐘乳石生長的速度與社會發展呈正相關的關系。原因是鐘乳石在風調雨順期間成長較快，社會發展也在這個期間處于國泰民安、穩定發展的狀態。那么，可以繼續深入一步研究一番中華民族體育文化在此階段的表現，一定會彌補各種體育史料、考古資料的不足，并且能夠更加準確、客觀地繪制出中華民族體育文化發展曲線。

中華民族體育文化在相對封閉環境中滋生出頑固的內斂傾向，為保全其自身地位，人為制造玄虛，保持神秘，其結果是作繭自縛。為中華民族體育文化的發展，必須打破這種局面。中華民族體育文化研究應突破單一研究范式，建立融會貫通的多元研究范式。合理、充分利用自然科學的成果，充分運用多元研究范式，不斷解決自身生存和發展問題，構建自身科學化理論體系。

參考文獻：

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[7] 伯特蘭?羅素. 西方的智慧[M]. 馬家駒，譯. 北京：世界知識出版社，1992.

第4篇：自然科學的數學的原理范文

一、開設大學物理非物理專業

目前，全國各高校下設專業中數學與應用數學、計算機科學與技術、土木工程、電子信息科學與技術、電子信息工程、化學、化學工程與工藝、農學、教育技術、生物、光電信息工程、環境工程、應用化工技術、精細化學品生產技術、通訊工程、計算機應用技術、信息工程、計算機網絡技術、電氣工程及自動化、應用電子技術、生物工程、生物技術、材料物理、水土保持與荒漠化防治等幾十個專業開設有大學物理課程。這些專業涉及到的領域有生物、化學與化工、醫學、計算機科學、通訊、電子等，由此可見物理學是非物理學專業應掌握的一門重要是基礎課。

二、物理學在其他學科中的地位及其作用

物理學是一門研究力、熱、聲、光、電等形形物理現象的科學，對客觀世界的規律作出了深刻的揭示，并在發展過程中形成了一套獨特的思想方法體系，對整個自然科學的發展起到推動作用。到20世紀自然科學發展的一個重要趨勢就是以數學為工具，以物理學突飛猛進的發展為基礎，帶動其他領域的發展。如：量子力學成功的揭示了化學鍵的本質，推動了化學學科的發展。有人曾做過這樣一個統計，自20世紀中葉以來，在諾貝爾化學獎、生物及醫學獎、甚至經濟學的獲獎者中，有一半人具有物理學的背景。但卻未發現非物理學專業出生的科學家問鼎物理學獎的事例。由此可見，物理學在整個自然科學中起指導作用，各自然科學盡管研究對象不同，但復雜的運動總是以簡單運動形式為基礎，致使物理學的研究成果被運用與研究復雜運動的學科中去，推動其它自然科學的發展。

三、大學物理在非物理專業學生知識體系建構中的作用

（一）為專業知識體系建構奠定知識基礎

普通物理學課程內容包含力學、熱學、電磁學、光學、相對論和量子物理五部分，它們互相滲透，緊密聯系，組成了普通物理學課程的整體。這些知識為非物理類理工科各專業學生提供必要的物理基礎知識儲備，為其他課程開設和講解鋪平道路。若沒有這些基礎知識，非物理專業在學習專業課程時，學生會對很多知識感到突兀、不解，與此同時，專業課教師為讓學生理解，必然要補充相應知識，給專業課程教學帶來負擔。例如：學生若沒有學過電磁學，通訊類專業學生在學習通訊原理、信號傳輸方式、就很難理解。由此看出，理工科專業學生要學習專業知識、形成專業知識體系，離不開大學物理知識鋪墊。如果說專業知識體系是一座塔，各專業課程是磚，那么大學物理就是這座塔的基石。

（二）為專業知識體系建構奠定研究思想與方法基礎

物理學的研究思想包括：守恒的思想、等效的思想、化歸的思想、放大的思想、比較的思想、近似的思想、定性與定量分析的思想、類比的思想等。

物理學的研究方法是物理學思想的體現，具體有：控制變量法、物理模型法、理想實驗的方法、等效法、圖像法、類比法、歸納法、演繹法、整體與隔離法、分析與綜合法、圖像法、比值法、假設法、觀察法、實驗法等。

這些研究思想和方法在理工科領域中有共通之處，如物理學中守恒的思想在化學領域中表現為：質量守恒、物質的量守恒、原子守恒、電子守恒、電荷守恒；物理學中力及力矩的平衡、理想氣體中的P、V、T變化的平衡問題，在化學上表現為化學平衡、電離平衡、溶解平衡、水解平衡。由此可以看出，學生學習專業知識的時候，由于有大學物理的研究思想與方法為基礎，在學習專業知識的時候就會更加容易理解、接受。從而促進專業知識體系的建構。

（三）培養適合大學學習的學習方法

大學物理是非物理類理工科各專業在一年級第二學期開設的一門專業基礎必修課。這個時期學生接觸到的專業課程大多數只有專業基礎課――高等數學，大多數學生的學習方法還停留在高中階段，不適應大學學習。因此在這一階段開設大學物理課程一方面與中學物理有一定銜接過渡，能幫助學生從熟悉知識過渡，適應大學的學習方法，從而形成一種適合大學的學習方法。另一方面讓學生學會用高等數學知識解決實際問題，體會高等數學的作用，為高等數學在專業課程學習中應用奠定堅實基礎。

第5篇：自然科學的數學的原理范文

[關鍵詞] 物理化學 唯物辯證法 辯證唯物的認識論

認真研究和把握自然科學課程中的哲學思想，是高等院校自然科學專業授課教師從事教學的必然要求。這一方面是因為哲學是從包括自然科學在內的各類科學中抽象和概括出來的關于客觀世界普遍規律的學問，自然科學各專業課不僅包含著極其豐富的哲學思想，而且是相關哲學思想在專業學科的具體外化；另一方面是因為，自然科學所內涵的哲學思想為其各學科的發展、從而也為各門專業課的研究和教學，提供著正確的世界觀和方法論指導。不言而喻，各門自然科學專業課都是寓含世界觀和方法論的載體，哲學則是引領各門自然科學專業課教學的思想旗幟。各門專業課的成功教學，無一不是辯證唯物主義哲學與自然科學的完美結合。誰準確地把握了自然科學課程中的哲學思想，誰就獲得了從事相關教學的正確世界觀和方法論，從而也就掌握了教授學生領會和運用該課程科學原理、科學思想、科學品質、科學精神、科學方法的鑰匙。

本文立足于近年來的教學實踐，就高校物理化學課程內涵的哲學思想，談談自己的兩點體會。

物理化學蘊涵和體現著以普遍聯系和永恒發展

為總特征的唯物辯證法

物理學和化學本來是自然科學領域本質各異、區別明顯的兩大分支學科。但是，隨著人類實踐的進步和這兩大分支學科的深入發展，物理化學這門全新面貌的學科竟然脫穎而出。這種現象是怎樣產生的？

唯物辯證法告訴我們，普遍聯系和永恒發展是客觀世界存在的兩個總的基本特征，從而也是唯物辯證法的總特征[1]。物理化學學科，作為一門從物質的物理現象和化學現象的聯系入手來探索化學變化基本規律的科學，不僅蘊涵著以普遍聯系和永恒發展為總特征的唯物辯證法，而且它的形成和發展是唯物辯證法在自然科學領域的具體實踐體現。

物理化學是普遍聯系辯證思想的實踐體現。自然科學史顯示，物理學與化學雖曾有過約定俗成的明確分工，各司其職，但并非互不相干的孤立存在。相反，它們相輔相成，聯系普遍而緊密。在客觀世界，物質的任何一種化學反應總是伴隨著物理變化，任何一種物理運動也都會引起相應化學元素的化合或分解。據此，“化學和物理合在一起，在自然科學中形成了一個軸心”。歷史上化學家和物理學家的研究總是在相互合作、彼此促進中進行的。許多科學家的研究兼及物理學和化學。每當化學家們對取得的實驗結果試圖作出解釋并提高為理論時，每當他們在研究中遇到難以逾越的障礙時，總是求助于當時的物理學成就，而且受益良多。自二十世紀以來，化學發展由于近代物理學的出現而如虎添翼，化學與物理學的交叉也越來越多。正是在這種情況下，經過科學家們對物理學與化學之間普遍聯系的深入研究、把握和總結，使物理化學作為一門聚合物理學和化學特點的獨立分支學科破土而出。顯而易見，物理化學是物質的物理現象與化學現象相互制約和促進、從而也是物理學研究與化學研究彼此依賴和滲透的結晶。科學史還表明, 物理化學的形成與進步也得益于數學基本理論與技術的支持，得益于物理學、化學與數學的相互作用[2]。毫無疑義，物理化學課蘊涵和體現著物質世界普遍聯系的哲學思想。

物理化學也是永恒發展辯證思想的實踐體現。唯物辯證法所說的發展，不是指事物的循環往復、簡單重演，而是量變引起質變，波浪式前進，螺旋式上升；不是單兵獨進，而是在與其他事物的廣泛聯系中變化；不是時進時停，而是永無止境的持續物質運動。這種永恒發展，正是物理化學的存在形式。其突出表現：一是突破，主要指探索新的科學規律，實現物理化學內容的質的升級。比如，從經典的平衡態熱力學發展到非平衡熱力學，從宏觀反應動力學發展到微觀的分子反應動力學，從體相到表象，從靜態到動態，從定性研究到定量研究，等等，這些都是探索物理化學規律成果的一個又一個飛躍，是物理化學內容的波浪式、螺旋式質變。二是融合，主要指各學科相互交叉，多學科共同研究，形成邊緣學科。比如，在對生命現象的解釋上，經典平衡熱力學的結論與達爾文進化論是矛盾的，為了解決這一矛盾，現今的物理化學吸納或借助其他多種學科的研究成果和方法，創立了“耗散結構”理論。[3] 這一理論將生命現象視為一種逆反熵增，指出在非平衡的開放條件下，通過體系內部耗散能量的不可逆過程而產生或維持時空有序結構，而生物結構就是這樣一種有序結構——在空間性方面表現為方位排列的有序，時間性方面表現為周期變化的有序，二者體用一源，協同互補，不可分割。耗散結構學說是物理化學理論的一個重大發現，但它的意義同時也是哲學上的。它不僅蘊涵和體現著物理化學與生物學的融合，也蘊涵和體現著物理化學在與其他諸多學科的廣泛聯系和包容中持續發展的規律。從一定意義上說，物理化學的持續跨越進步，是蘊涵其內的唯物辯證法的永恒發展思想的具體外化。

物理化學蘊涵和體現著辯證唯物論的認識論

說：“實踐、認識、再實踐、再認識，這種形式，循環往復以至無窮，而實踐和認識之每一循環的內容，都比較地進到了高一級的程度。這就是辯證唯物論的全部認識論，這就是辯證唯物論的知行統一觀。”[4]仔細剖析物理化學的發展歷程就會發現，同其他學科一樣，它是實踐與理論的統一體，蘊涵著“實踐—理論—實踐”這一螺旋式循環上升的辯證認識過程，是辯證唯物論的認識論的實踐體現。

首先，物理化學蘊涵和體現從實踐到理論的基礎認識過程。在物理化學研究中，一般情況下，人們總是根據已知的原理或定律先進行演繹推斷，做出某種設計，然后再進行探索性的實驗和觀察。有人將這種從理論到實踐、從一般到個別的演繹認識看作是物理化學研究的全過程，這是片面甚至本末倒置的。因為，作為演繹推理依據和出發點的已知原理或定律，并不是從天上掉下來或科學家頭腦中所固有的，而是研究者從人類長期大量經驗事實和科學實驗中歸納推理得出來的。物理化學中的許多基礎性原理或定律，如物理化學中熱力學第一和第二定律，本身就是唯象理論，只能從人類長期大量經驗事實中歸納產生，而無法從已知的原理演繹導出。迄今為止，在宏觀世界還沒有發現與之相矛盾的事實出現，實踐驗證了它們的正確性。毋庸諱言，沒有大量經驗事實，沒有大量科學實驗，不可能產生物理化學理論。任何一般性的物理化學命題，無論怎樣抽象或表面遠離個別經驗事實，都無一列外地以實踐為源泉，以個別經驗為基礎。實踐的觀點，這一辯證唯物論認識論的基本觀點，也是從事物理化學教研之第一觀點。從實踐到理論、從個別到一般的基礎認識過程蘊涵和體現于物理化學的研究實踐。

其次，物理化學蘊含和體現從理論到實踐的檢驗真理過程。物理化學的發展歷程昭示人們，它的原理或定律之所以是真理，不但在于它來自于大量科學實踐，更在于它創立后再返回到實踐中去接受檢驗和證實，在于它在接受檢驗中被實踐不斷地修正和完善。這突出地表現在化學動力學的發展上。1918 年，物理化學家路易斯在科學實驗的基礎上，運用當時已建立起來的氣體分子運動論來分析化學反應的動力學過程，提出了碰撞理論，認為反應物的分子通過簡單的碰撞而完成化學反應，只要能量足夠、取向合適，就可以發生反應。但是，當碰撞理論返回并運用于實踐時，卻只能解釋實驗事實的一部分而不是全部，從而證明它的真理性是不完全的。為了克服這一理論的不足，20世紀30年代，物理化學家Eyring和Pelzer又經過大量科學實驗，在碰撞理論基礎上提出了化學反應的過渡態理論，認為反應物的分子并不是通過簡單的碰撞直接發生反應的，而是在分子相互接近的時候會首先形成舊化學鍵部分斷裂而新化學鍵部分生成、而且能量處于極大點的過渡狀態，它極不穩定，會馬上釋放能量并過渡到生成物，從而完成化學反應。科學家們將這一理論投返于科學實踐接受檢驗，檢驗的結論是：過渡態理論是對碰撞理論的深化，它解釋了在碰撞理論中取向合適的碰撞為什么能量“足夠”就能夠發生反應，這個“足夠的能量”以活化能來定量衡量；但過渡態理論尚存在無法回答某些新問題的不足之處，還需要后人在實踐基礎上提出更新的理論去發展和完善。科學的任務在于不斷地排除謬誤、獲得真理。而實踐是辨識謬誤、檢驗真理的唯一標準。物理化學發展的過程，就是在物理化學領域通過科學實踐不斷發現真理，又通過科學實踐不斷證實真理和發展真理的辯證過程。

參考文獻：

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第6篇：自然科學的數學的原理范文

關鍵詞：數學應用意識；應用能力

引言

在大學數學的教學過程中，教師的一個重要教學內容就是：培養大學生的數學應用意識，提高大學生的數學應用能力.隨著計算機和現代信息技術的飛速發展，數學的應用已經愈加廣泛，不僅遍及自然科學、工程管理、經濟管理、生產活動的過程中，而且已經推廣到人文科學的領域中。因此，培養大學生的數學應用意識以及加強數學應用能力的培養對當前的數學教育來說勢在必行.

一、數學應用意識和應用能力培養策略

（一）轉變傳統觀念，改革傳統的教學模式

在傳統的教學中，學生對數學知識認知的視野不夠廣泛，遠未懂得數學的價值所在，教師在教學中主要以教材為教學內容的載體，這一方面導致了教學的內容和新的社會需求產生脫節，未能與學生所學專業進行有效銜接；另一方面也忽視了當前大學生在學習過程中的直觀理解，而是過于注重數學理論的分析和證明上.這必然會導致學生把大部分的時間都花在定理的推導證明以及數學公式的機械訓練。受這種學習方式的影響，學生學習的主動性和積極性都得不到有效提高，對于數學的應用更是無從談起。因此，轉變傳統的教學觀念，讓學生從之前的“傳授型教學”――“作數學”中解放出來，逐漸培養自己的數學意識，以便能夠實實在在地“用數學”。這不僅需要教師改進教學內容，編排出與實際專業相結合，符合大學生認知水平的教材，而且還需要采用新的教學方法，從提煉出數學理論的實際現象出發，找出形成理論的背后所存在的數學思想方法和日常生活中的數學現象，讓學生在實際應用中充分體會和實踐已經學習到的數學理論.

（二）培養大學生的數學思想

大學生數學思想和數學意識的形成主要依賴于日常的教學活動，即“教學活動常規化，數學問題生活化”，從而培養和發展學生的數學思想，進一步實現“學數學”與“用數學”的有機結合，幫助學生在廣泛的數學應用中樹立科學的數學觀.在這一過程中，教師在教學活動中應有機結合起周邊熟悉的生活環境和與學生年齡段吻合的事物，創造一些供學生觀察和操作模擬的實際場景，在這樣的環境中學習數學，體會數學的思想和方法，感受這個過程中數學所帶來的樂趣.以概率教學為例，結合實際生活中玩撲克牌的游戲，探究獲勝的概率，在這樣的實際問題中，必然能夠引起學生的共鳴，體會到數學來源于生活，應用于生活的哲理.從而讓學生了解到數學并不僅僅是枯燥的公式和定理，而是與生活實際息息相關，逐步樹立起生活中學數學的思想和意識.

（三）開設數學建模，體會現實問題抽象為數學模型的過程

數學建模是將現實問題簡化抽象為數學模型，再從模型中找出數學解，然后通過釋義和檢驗得出現實問題的解，進而來評價和解釋現實問題，從而挖掘數學知識的現實背景，讓學生親身體會數學知識源于客觀現實.教師在教學中可以利用數學建模這一課程的特點，引導學生尋找生活中的數學，了解數學知識的來龍去脈，真正體驗數學來源于生活，從而樹立起學生“數學有用，要用數學”的思想.開設數學建模課程，不僅有利于學生激發學習興趣，還能將數學理論和實踐結合起來，使學生真正了解到數學知識與企業的生產過程以及宏觀現象的研究密不可分.

（四）結合計算機技術，體會數學理論動態模擬的過程

計算機技術的飛速發展以及廣泛應用，使人們在學習數學和利用數學知識解決問題的方式發生了顯著變化.利用計算機技術，學生能夠學習和使用到最新的科技成果與科學技術，特別是通過數學建模把實際問題抽象為數學模型后，再通過計算機把這一動態過程模擬和顯示出來，將更有利于學生的理解和接受.以數學理論作為實驗原理，以實際問題為載體，結合計算機的軟件技術，以數學軟件作為實驗工具，以學生為主體，通過實例分析，模擬仿真的方式讓學生親身感受用所學的數學知識解決實際問題的過程.在這一過程中，學生將體會到自己動腦、動手通過實驗解決實際問題的方法，也體會到用數學的樂趣，這必將很好地培養學生的數學意識和數學應用能力。

二、結論

通過以上幾種方式，能夠培養學生在日常生活中的數學意識，樹立起數學的思想方法，并通過數學知識去解決一些生產和生活中的實際問題，可以讓學生在興趣和愛好中學習數學，這也進一步克服了個別學生怕數學、厭數學的心理特征，從而激發出學生學習數學的意識和潛能，并真正做到“學以致用”.

參考文獻：

[1]康新闖.數學應用意識與能力的培養[J].吉林教育，2008，（13）

第7篇：自然科學的數學的原理范文

關鍵詞：高中物理；新課程標準；多學科聯系

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148（2016）11-0020-3

當前在全國范圍內實行高中物理新課程標準（2011版），在新課程的知識和技能課程目標中，第3條和第4條明確提出：初步了解物理學的發展歷程，關注科學技術的主要成就和發展趨勢以及物理學對經濟、社會發展的影響；關注物理學與其他學科之間的聯系，知道一些與物理學相關的應用領域，能嘗試運用有關的物理知識和技能解釋一些自然現象和生活中的問題。在情感和價值觀中又特別提出：了解并體會物理學對經濟、社會發展的貢獻，關注并思考與物理學相關的熱點問題，有可持續發展的意識，能在力所能及的范圍內，為社會的可持續發展作出貢獻。

由此可見，關注物理學科和其他學科之間的聯系，并在高中物理中培養自身的人文素養和道德情操是符合新課標的要求的。而且，在學習中加強多學科聯系，可以體會到物理并不是一門孤立的學科，而是同其他學科之間有著千絲萬縷的聯系，同時也可以提高學習其他各門學科的效果。

1 在物理學習中加強與語文的聯系

無論是教師授課還是科普讀物中，提到相對運動時，舉例常常會使用“小小竹排江中游，悠悠青山兩岸走”的歌詞；在說到地球自轉時，總會提到“坐地日行八萬里”的詩句；在講解聲音的傳播時，也會提到“夜半鐘聲到客船”的詩句[1]。由此可以看到，語文中的那些寫實的詩句，經常會和物理現象相聯系，挖掘詩句中和物理相關的內容，不僅可以使物理學習顯得生動，還可以使得物理學概念更加易于理解；同時，也對詩文有了更加深入的了解，知道精妙的詩句常常來源于對生活的觀察，這有助于語文的學習。

在解答物理習題的過程中，認真審題準確理解題意是非常重要的環節。從歷年的高考試題來看，為了避免學生在閱讀題目時產生歧義，很多題目的文字描述都比較多，且表述的專業性到了咬文嚼字的程度。如果語文的閱讀理解能力欠佳，那么在審題中就會遇到困難。因此，在物理學習中，應該養成認真理解書中文字表述的習慣，并學習用自己的語言對書上的一些描述性文字進行復述，平時還可以針對一些物理現象或應用來寫科技小論文。這樣不僅可以提高自身的文字理解和寫作水平，也能加深對物理概念的理解。

在物理學發展的歷史長河中，有大量的物理學家付出了艱辛的努力，做出了劃時代的科學成就，也留下了值得人們學習的精神財富。在物理學習中有意識地關注一些物理學史的內容，搜集物理學家追求真理的故事，不僅有助于理解物理概念、定理、定律的由來和含義，還能夠為語文寫作中提供不少素材。比如：法拉第自學成才的故事、牛頓做實驗廢寢忘食的精神、以及焦耳堅持做熱功當量實驗數十年之久的執著，等等[2]，這些都可以成為寫議論文時采用的好事例。

2 在物理學習中加強與英語的聯系

在人教版新課標的物理教材中已經反映出二者的聯系，教材中已經把一些常見的物理量的英文標注了出來。在物理公式中，不同的字母代表不同的物理量，但什么字母代替何種物理量并不是隨意的，例如：力用F表示，原因是力的英文是force；功用W表示，原因是功的英文是work；質量用M表示，因為質量的英文是mass；速度用v來表示，因為速度就是velocity。包括物理量的單位符號，也是跟它們的英文來源分不開的。

在物理學習中，如果能夠注意到這些物理量的英文名稱，并在今后書寫物理公式時注意字母表達的意義，可以讓學生對物理量的表述印象更加深刻。如果能夠在英文詞典中查詢這些物理詞匯除了物理學意義之外的含義和用法，也會在學習英語的時候產生更加濃厚的興趣。

3 加強與數學的聯系

物理學有“自然科學之母”之稱，而數學則被稱為“自然科學之父”，這足以說明數學在自然科學中的重要地位及其與物理學之間的緊密相關性。在物理學的發展中，可以發現物理學的研究方法之一就是數學方法，甚至可以說數學是研究物理學的有效工具，沒有數學的發展，物理學很難發展成為如今這樣的一門精確的學科；同時，沒有物理發展的需求，數學的研究也容易脫離實際[3]。

在物理學習中，應該注意培養應用數學知識處理物理問題的能力。例如：在做受力分析的題目時，經常會用到三角函數的知識；在做電學或者碰撞等題目時，經常會遇到方程組的求解問題；對物體運動軌跡的討論時還要用到很多解析幾何的知識等。總之，在物理學習中，數學作為研究工具的重要性得到了很好的體現，活學活用數學知識處理物理問題，能夠使我們能更好地解決物理問題，同時也可以注意到學習數學的實際用途，在學習數學課程時也會更有興趣，更加用心。

4 加強物理與其他學科的關系

在很長一段時間里，化學的研究和物理的研究是分不開的，盧瑟福作為著名的物理學家，獲得的是諾貝爾的化學獎，也可看出化學和物理的關系非常緊密。很多化學現象都離不開物理的情境，比如環境的溫度、濕度、壓強等對化學反應都有重要的影響。在物理學習中，特別是熱學的學習中，可以多將這方面的知識與一些化學現象聯系起來（如收集氫氣和氯氣為何試管開口一個朝下一個朝上等），這樣就可以同時體會到學習物理和化學的樂趣。

物理學雖然是一門自然科學，但并不是和藝術類學科就毫無關系。物理求真，藝術求美，二者之間可以協調統一。優秀的畫作中，畫家對光與影的深刻理解和把握使得作品更加栩栩如生，特別是對透視光學的理解能使畫面更富于立體感[4]；蔚藍天空和美麗彩虹的出現，是大氣散射和光的折射效果，物理學在大自然創造了如斯美景；美妙的音樂來自于樂器的振動以及共振共鳴，離不開聲音的傳播、反射和衍射。在欣賞藝術作品的時候不忘從物理學角度思考，不但能夠促進對藝術的進一步理解，還能得到新的欣賞藝術的角度，同時也更加能夠體會物理學的應用價值。

物理學的發展和當時的社會環境是分不開的，在黑暗的中世紀，物理學發展異常緩慢，這不得不歸咎于當時的宗教統治；而近代中國的物理學始終落后于歐洲，以至于在物理教科書很少出現中國物理學家的名字，這也不得不聯想到清朝時期的閉關鎖國政策和“獨尊儒術”的指導思想。因此，閱讀物理學史料時，適當聯系當時的政治歷史背景，不僅可以理解物理學家做出科學發現的艱辛歷程，也可以增加對政治歷史課程的興趣和對政治歷史背景的理解能力。

體育項目的發展和物理學也是密不可分的[5]。跳水運動員的起跳高度、姿態打開時間直接影響最終的表現，這都和物理知識有關；鉛球運動員的出手速度、出手角度決定了他的成績，這離不開物理學知識的解釋；帆船運動員如何“見風使舵”提高速度，物理學的指導是不可少的；為何乒乓球要換成“大球”，為何泳聯禁用“鯊魚皮泳衣”，這都蘊含了物理學的原理。因此，在學習物理時嘗試去理解這些體育知識，不僅可以對物理學知識的無處不在深有體會，還能增加我們對體育鍛煉的熱情和對體壇盛事的關注。

綜上所述，在物理學習中加強多學科聯系有助于提高學生學習物理的興趣，能幫助學生在日常的生活學習中多從物理的角度看問題。物理學是一門重要的自然科學，也是一門理論與實踐相結合的學科，它和其他學科有著不同程度的相關性，甚至和很多學科形成了交叉學科（例如，生物物理學、物理化學和體育物理學等）。（下轉第24頁）（上接第21頁）因此，在高中物理學習中多留心學科之間的聯系，不僅可以更深刻地理解物理知識，還能加強學生對各學科的學習，從而促進學生的全面發展。

參考文獻：

[1]王敬龍.試說古詩詞中的物理知識[J].當代教研論叢，2014（11）：34.

[2]俞文東.淺談如何在高中物理教學中滲透物理學史教育[J].新課程導學，2013（29）：20.

[3]徐國華.數學是物理最自然的語言――談數學思想方法在高中物理中的應用[J].華夏教師，2014（03）：52―53.

第8篇：自然科學的數學的原理范文

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ThomsonScientific國家科學指標數據庫2004年數據顯示，中國數學論文在1999~2003年間篇均引文次數為1.03，同期國際數學論文篇均引文次數是1.3,這表明中國數學研究的影響力正在向世界平均水平靠近。相較于物理學、化學和材料科學等領域，中國數學研究的國際影響力是最高的。

我們以美國《數學評論》(MR)光盤(1993-2005/05嚴為數據來源,用統計數據揭示國際數學論文的宏觀產出結構。通過對《MR》收錄中國學者發表數學論文每年的總量及其在63個分支上的分布統計，將中國數學論文的產出置于一個相對明晰的國際背景之下，借以觀察中國數學的發展態勢。此外，我們還以中國科學院文獻情報中心《中國數學文獻數據庫》（CMDDP為數據來源，統計了中國數學論文在63個分支領域的分布，并對其中獲國家自然科學基金資助或國家自然科學基金委員會數學天元基金資助的論文情況進行了定量分析。上述數據庫均采用國際同行認可的《數學主題分類表》（MSC),分別在國際、國內數學領域具有一定的影響力和相當規模的用戶群。

《MR》光盤收錄發表在專業期刊、大學學報及專著上的數學論文，其收錄范圍非常廣泛。1993~2004年共收錄論文769680篇，其中有74988篇是由中國學者參與完成的，我們稱之為中國論文。這里中國論文是指《MR》的論文作者中至少有一位作者是來自于中國(即《MR》光盤中所標注的“PRC”）。12年中，中國論文數占世界論文總數的9.74%。

《CMDD》收錄中國國內出版的約300種數學專業期刊、大學學報及專著上刊登的數學論文，此外，還收錄了80種國外出版的專業期刊上中國學者發表的論文，并對那些獲國家自然科學基金或國家自然科學基金委員會數學天元基金資助的論文進行了特別標注。

2.1《MR》收錄中國論文的統計分析

考慮到二次文獻的收錄時差，為保證數據的完整性，選取的是1993~2004年的文獻數據，檢索結果如圖1所示。數據顯示，《MR》12年來收錄的中國論文呈現出穩步增長的勢頭,中國論文的增長速度要大于《MR》總論文數的增長速度。

2.2《MR》收錄論文在數學各分支上的分布

為避免重復計數，在對63個數學分支進行統計時,均按第一分類號統計。按2000年《MSC》提出的修訂方案，將1993~1999年的數據進行了合并和調整。圖2顯示了國際數學論文在63個數學分支上的分布。

數學各分支占論文總產出的百分比在一定程度上反映了該領域的研究規模，而相應分支學科的研究熱點變化也是統計中著重揭示的問題。在實際統計中，跟蹤熱點變化主要是通過這63個數學分支的時間序列分析完成的。統計數據揭示的主要特征和趨勢如下：1993?2004年，國際數學或與數學相關論文產出百分比最高的前10個分支依次是：量子理論（81)、統計學（62)、計算機科學（68)、偏微分方程（35)、數值分析（65)、概率論與隨機過程（60)、組合論（05)、運籌學和數學規劃（90)、系統論/控制（93)、常微分方程（34),這10個分支的產出占總體產出的42.5%。

隹某些分支領域表現出良好的增長勢頭，如統計學領域的論文數量近3~4年增長較快，有取代量子力學成為現代數學最大板塊的趨勢。對統計學進一步按照次級主題分類進行統計，結果表明論文產出主要集中在非參數推斷（62G)方向（見圖3)。

2.3《MR》〉收錄中國論文在數學各分支上的分布

MR收錄中國學者的數學論文的主要特點表現在以下幾個方面：

參1993~2004年論文產出百分比最髙的前10個分支領域依次是偏微分方程（35)、數值分析（65)、常微分方程（34)、系統論/控制（93)，運籌學和數學規劃（90)、統計學（62)、組合論（05)、概率論與隨機隨機過程（60)、動力系統和遍歷理論（37)、算子理論（47)，這10個分支的產出占總體產出的52.25%。

偏微分方程（35)是中國數學論文產出的最大分支，對偏微分方程的二級分類進行細分，結果見圖5。

從圖中可以看出數理方程及在其它領域的應用（35Q)所占比重較大。同時，根據對35Q的下一級分類的追蹤發現，關于KdV-like方程（35Q53)、NLS-like方程(35Q55)的論文有增加的趨勢。

差分方程（39)、Fourier分析（42)、計算機科學（68)、運籌學和數學規劃（90)、對策論/經濟/社會科學和行為科學（91)、系統論/控制（93)、信息和通訊/電路（94)表現出一定的增長勢頭。

結合環和結合代數（16)、逼近與展開（41)、一般拓撲學（54)、大范圍分析/流形上的分析（58)、概率論與隨機過程（60)等表現出下降趨勢。

與《MR》收錄數據的主題分布所不同的是中國的量子力學和統計學均沒有進入前5名，量子力學排到了第12位，且有下降趨勢。計算機科學（68)、常微分方程（34)在《MR》中分別排在第3位和第10位，而中國數學論文中，常微分方程位居第3，計算機科學位居第11。

1993~2004年《中國數學文獻數據庫》收錄論文統計分析

1993~2004年《CMDD》收錄中國學者發表的論文總數達到93139篇。從這些論文在63個數學分支上的分布中可以看出，這63個數學分支學科的發展是不平衡的。對這63個數學分支的論文產出的時間序列分析發現，有些分支增長較快，如運籌學和數學規劃（90),對策論/經濟/社會科學和行為科學（91),有的變化不大，如幾何學(51-52)。

通過對《CMDD》的數據統計，表明中國數學文獻的學科分布有如下特點：

參1993?2004年論文產出百分比最高的前10個數學分支依次是數值分析（65)、運籌學和數學規劃（90)、常微分方程（34)、偏微分方程（35)、統計學（62)、系統論/控制（93)、計算機科學（68)、組合論（05)、概率論與隨機過程（60)、對策論/經濟/社會科學和行為科學(91)，這10個分支的產出占總體產出的56.0%。

一些分支表現出良好的成長性。如數理邏輯與基礎（03)、矩陣論（15)、實函數（26)、測度與積分(28)、動力系統和遍歷理論（37)、Fourier分析（42)、變分法與最優控制/最優化（49)，運籌學和數學規劃(90)、對策論/經濟/社會科學和行為科學（91)、生物學和其它自然科學（92)、系統論/控制（93)、信息和通訊/電路（94)。

參一些分支所占比重下降。如逼近與展開（41)、一般拓撲學（54)、概率論與隨機過程（60)、統計學(62)、數值分析（65)等。

參在排名位于前10位的數學分支中，量子理論(81)在《MR》、PRC(《MR》的中國論文）和《CMDD》中所占比重有較大的差異，其余的9個分支盡管所占比重不同但基本上都能進人分布的前10名，例如，計算機科學（68〉在《MR》數據組的排名是第3位，到PRC和《CMDD》數據組就下降到第11位和第7位，在《MR?數據組的排名分別是第8位和第10位的運籌學和數學規劃（90)和常微分方程（34),在PRC數據組中，則上升到第5位和第3位，在《CMDD》數據組則為第2位和第3位。這些排名的變化可以部分地揭示出中國在量子理論、計算機科學的交叉研究等方面稍有欠缺，但在數值分析、運籌學（含數學規劃）等方面，中國具有相對的競爭優勢。

組合論（05)在《MR》、PRC和（(CMDD》中所占比重較為一致，分別位居第7、第7和第8位。數據表明組合論中的二級分類圖論（05C)的論文產出比例最高，對圖論主題進行進一步分析，發現這幾年成長較快的圖論領域的研究論文大多集中在圖和超圖的著色（05C15),其次是因子、匹配、覆蓋和填裝(05C70)。在圖論的這兩個三級分類上，中國學者的論文產出與國外非常吻合。

    本文中的“基金資助”指的是國家自然科學基金或國家自然科學基金委員會數學天元基金的資助。為統計方便，二者統一按基金資助處理。1993~2004年《CMDD》收錄的獲基金資助的論文共計27662篇，受資助力度達到30%左右。表8顯示，獲基金資助的論文近年來有不斷上升的趨勢。2005年《中國數學文摘)>第6期附表1說明《中國數學文摘》和《CMDD》2005年收錄的論文受基金資助的比例達40%以上。《CMDD》收錄的獲基金資助的中國論文在數學各分支上的分布特點如下：

在數量上，前10個分支領域為：數值分析（65)、系統論/控制（93)、偏微分方程（35)、運籌學和數學規劃（90)、計算機科學（68)、常微分方程（34)、統計學（62)、概率論與隨機過程（60)、組合學（05)、對策論/經濟/社會科學和行為科學（91)，這10個分支占總體產出的60.2%。

在63個分支領域上，基金資助比例最高的前10個分支是：K-理論（19)、多復變量與解析空間（32)、質點和系統力學（70)、大范圍分析/流形上的分析(58)、拓撲群/Lie群（22)、動力系統和遍歷理論（37)、經典熱力學/熱傳導（80)、概率論與隨機過程（60)、系統論/控制（93)、位勢論（31)。

第9篇：自然科學的數學的原理范文

【關鍵詞】數學；文化；教育功能

在實際的數學教學中，教師為了提高學生成績，花費更多的時間講解數學知識，而忽略數學文化的熏陶以及教育功能的發揮.事實上，數學文化對學生的學習有很重要的意義，數學文化的教學能夠有效激發學生的學習興趣，培養學生的創新意識和思維能力，綜合提高學生的各方面素質.

1.培養創新意識

數學，是人類文明發展進步的產物，是人類強大的創造能力的體現，同樣的，數學也是人類進行創新活動，培養創新意識的良好工具.在數學領域中，不管是數學知識的深入發展還是實際應用，都很容易遇到一些新的困難和問題，相關人員此時需要結合問題的具體情形，對問題和相關知識進行合理的分析處理，最終得出解決問題的辦法.在這一過程中，出現的問題是全新的，解決辦法自然也是需要通過創新思維來進行推導，這其實就是培養創新意識以及創新能力的過程.在數學教學中，學生進行數學知識的自主學習以及應用問題的自主探究，實際也是一種培養創新意識的方法.具備很強創新意識的人也會擁有超乎常人的精力，比常人更加努力奮進，也更加堅強，具有強大的斗志.創造能力的發揮，能夠讓人更加自信，獲取一定的成就感，讓人的生活態度更加積極向上.

教師在數學教學過程中，要充分發揮數學文化的教育功能，鼓勵發展批判精神與探索精神，促進對學生創新意識和能力的培養.批判精神的本質是在懷疑的基礎上進行創造性活動.人們在對某種事物進行批判時，需要首先對事物本身有足夠的了解和認識，通過分析思考事物的邏輯特點和其他特性，對事物有誤的地方進行批判，人在批判的過程中會不斷提高自己分析能力，強化相關知識掌握.判斷題是數學中的一種很簡單的問題，恰能很好的體現批判精神，數學其他方面也一樣，嚴格的數學邏輯會讓人面對事物時能夠客觀的進行評價和批判.探索精神在數學的學習中是非常重要的，數學知識也是在不斷發展的，知識的深入理解需要學生具有一定的探索精神，不斷探究，找尋數學知識的真理.而且，數學中各種數學方法與數學思想也是在不斷補充和完善的，在新思想提出的過程中，創新精神是其源動力，促進數學的發展.

2.養成數學思維

在學生學習的過程中，數學思維的培養是非常重要的，發揮數學文化的教育功能，可以幫助學生養成數學思維.數學思維具有很強的學科特性，主要可以分為三個方面.其一，抽象思維.數學是一門非常抽象的學科，抽象意味著數學剝離事物的表象，深入解析事物的本質，這也讓數學知識在理解上有很大難度.而且，數學還具備很強的概括性，能夠把事物的本質性特征概括起來，用于簡化描述事物本體，并將這一事物的本質性特征拓展到同類的事物中.此外，數學在抽象的基礎上還能進一步的抽象化，一個簡單的數學符號能夠代表含義豐富的抽象數學知識.例如，數學符號∥代表的數學概念是平行，平行描述的是空間中直線之間、平面之間以及直線與平面之間的位置關系.

其二，邏輯思維.在所有學科中，數學是邏輯性最強的，數學領域里，新的內容的創造需要在原有知識的基礎上進行全面的證明.數學邏輯思維中，最為重要的就是演繹和歸納.演繹可以讓普適的數學原理一步一步落實到個體事物上，體現在特殊條件中，歸納則能夠將個別現象進行總結推廣，增加普適性.在數學領域，邏輯思維是數學真理的體現過程和檢驗過程.在數學文化對學生邏輯思維的培養中，對某一論點的證明是一種非常有效的途徑.其三，形象思維.在抽象思維出現之前，形象思維依然在人群中廣泛存在了，數學的知識大部分都是非常抽象的，但這些抽象的知識應用到實際中，就會在應用的過程體現的更加形象.實際的上，數學在其他學科領域的應用就是數學形象思維的體現.

3.發揚數學精神

在數學文化中，對于數學精神的發揚體現在很多方面，無論是數學思想、數學知識還是數學方法，全都體現了細心、嚴謹、認真的特點.而這些特點，正是被人們所推崇的高尚品質，所以，數學學習的過程不只是在學習數學知識，還是對數學精神的發揚和感悟，培養學生的高尚品質，讓學生能夠在學習中、工作中、生活中表現出更優異的能力和品質.在數學的學習過程中，常常會出現一些難度較大的問題，需要人去努力思考，深入探究，這能夠在培養學生學習熱情和興趣的同時，磨煉學生的意志，幫助學生養成良好的學習習慣和高尚品質，發揚數學精神.數學文化的教育是和美育教育以及科學教育精密相關的，對學生科學審美觀念的樹立有一定的輔助作用.數學文化作為沒學四大中心建構之一，能夠對事物進行細致描述和精確概括，數學的美感有很多形式，如對稱美、簡單美、統一美、和諧美以及奇異美等等，數學與人們的生活息息相關，充斥在人們的生活中，所以，數學美也是人們共同認可和欣賞的.

數學文化作為一種很特殊的文化，既有自然科學的特征，又有人文科學的特點，能夠有效的作為工具游走于兩者之間.數學文化的教育功能，無論是對什么程度數學學習者都是有很大作用的，能夠幫助人們培養良好的邏輯思維，增強人們的創新意識與能力，提高人們的綜合素質.

【參考文獻】

[1]楊渭清.論數學文化的教育功能[J].西北大學學報（自然科學版），2014，（4）：10.