“通天地之妙，通萬物之理”（莊子）。物理學發展史是人類對周圍自然界中“天”（天體、宇宙）、“地”（山川河流）和“萬物之理”的追求的一幅美麗的“畫卷”。物理學作為自然科學的基礎學科，整體上是由物理學知識和物理學思想方法構成的。物理學思想方法是隨著物理學的發展而建立起來的，物理學知識體系和物理學史是體現和學習物理學思想方法的最好載體。物理學之所以一直處于整個自然科學的基礎地位，是因為物理學為我們提供了對物質結構和物質運動形式及其相互轉化的最基本的認識。 這種基本認識可以分為三個層次：一是許多關于物質結構、物質運動形式的基本定理和規律以文字和公式表達出來，體現了人類對自然界認識的不斷深化。有了這些物理認識，人們在生活和生產實踐中就能掌握自然現象的發展變化，從而減少盲目性，提高主動性。這就決定了各級學校開設的物理課程應具有第一個維度的價值——知識價值。二是要用簡練的語言和優美的數學形式表達描述事物運動變化的物理量之間的相互作用和關系。借助科學語言和數學公式，我們可以更普遍、更準確地表達我們對物理現象和物理規律的認識，并透過復雜的自然現象形成和建構我們對自然界認識的形象，發現和體會更多的科學之美、自然界的和諧之美。
這也決定了各級各類學校開設的物理課程應具備第二個維度的價值——情感價值。第三個維度是這些定理、定律背后隱藏著的對物質世界的基本概念和認識，這些概念和認識體現著嚴密的邏輯性和系統性，體現著人類對自然圖景的描述和理解，而在每個描述和理解的深處必定蘊藏著深刻的思想和方法論物理學家事例，體現著豐富的物理文化內涵。這就是各級各類學校開設的物理課程在第三個維度的價值——思想和方法的價值。愛因斯坦曾明確指出：“在建立一個物理理論時，基本概念起著最重要的作用。物理書籍里充斥著復雜的數學公式，但一切物理理論都源于思維和概念，而不是公式。”在物理學的發展中，每一次物理思想和概念的“危機”，都孕育著物理學的重大突破；而每一次重大突破，都會在當代乃至下一代人的哲學思想上留下濃墨重彩的一筆。 20世紀以來，普朗克、愛因斯坦、玻爾、狄拉克、龐加萊、普里高津等人對物理學發展的貢獻，始終伴隨著他們從哲學角度闡述的廣泛而全面的思想，對物理學和其他自然科學的探索產生了深遠的影響。近年來，在物理教學中，強烈呼吁突出物理學史、強調物理思想方法的教育，也有很多文章介紹利用物理學史激發學生學習興趣的教學改革經驗。
這些經驗可以為我們的物理方法教育提供有意義的啟發和思考。首先，物理學史并不是大量物理事實的羅列和堆積，物理思想與方法也不是一套教條，它們都是人類探索物理世界奧秘的科學思想和科學方法的寶貴結晶。學習物理學史，不僅可以了解許多物理學成就的產生和發展，還可以感受到科學思想和科學方法的啟示。今天，我們重視過程和方法的教育，把物理學史和物理思想方法論的教育作為各級物理教學中不可缺少的一部分。這并不意味著我們過去在各級物理教學中只教物理知識而不教方法。事實上，作為認識論一部分的物理思想與方法始終貫穿在物理教學的全過程中。 只要我們傳授物理知識，在如何引入物理概念、如何推導物理定律、如何指導學生解決問題等一系列教學過程中，我們都會自覺不自覺地把自己的認識論、思維方法加入到語言表達和教學行為中，從而自覺不自覺地按照自己的教學設計思路和行為“教”學生某種思想和方法論。問題在于我們如何不斷提升自己的物理思想和方法論素養，并將其轉化為課堂教學行為，從而潛移默化地對學生進行物理學所蘊含的思想和方法論教育。另外，今天我們強調物理學史和物理方法的教育，一方面是因為20世紀以來，現代物理學本身的發展提出了許多物理學方法論的新課題，我們需要去研究和學習這些新課題，以加深人類對自然的認識； 另一方面,當前物理課程改革和物理教學本身的改革也要求我們將新的物理方法滲透、融入到教學中,以適應新物理課程、新教材對改革中人才培養的要求。
綜上所述，開展物理學史與物理方法教育的目的應該是：在傳授物理學知識的過程中，揭示物理學發生、發展、演變的歷史規律及其相應的認識論和方法論的變化，對物理學發展的基本趨勢及其在科學技術中的地位和作用作出科學的解釋物理學家事例，以幫助學生了解人類認識自然發生發展的基本規律，了解物理學家認識和發現物理定理和規律的基本方法，以物理學家認識世界的本來面目去認識世界，使個人的聰明才智和創造力的發展與科學知識和科學體系的形成過程基本并行、同步。對于物理教師來說，在物理教學中學習物理學史和物理思想方法的學習形式或訓練方法可以明確地進行。因為作為物理教師，已經具備了一定的物理學知識英語作文，積累了一定的物理教學經驗，對物理學的思想方法有一定的了解和理解能力。 在此基礎上，我們可以學習一些物理的思維方法，從方法論的角度梳理一下學習物理、教授物理的思路，把它們組織成系統，從中獲得一些自己的感悟。這對于適應今天物理課程改革的需要，以及未來的終身學習，都是很有幫助的。教學實踐表明，這種顯性教育是可能的，也是有效的。對于小學生來說，在物理教學中，他們學習物理學史和物理方法的方式，大多是隱性的。
由于青少年學生缺乏對物理知識的系統學習，很難理解和體會物理思維和物理方法論的普遍原理。因此，教師應通過自己對教學內容的理解和再創造，從物理內容中挖掘出生動具體的物理學發展過程和物理定理、定律所體現的科學方法，以學生能接受的方式（包括實踐訓練）展現給學生，啟發學生思考和領悟。教學實踐表明，那種把物理方法當成標簽和點綴，簡單機械地把物理具體內容和方法“照搬”式地拼湊起來的教學是膚淺而僵化的；而“綜合”式的隱性教學則是可能的、有效的。科學方法從根本上說是哲學領域的問題，這里所討論的物理方法是指物理學家發現問題、提出問題和解決問題的方法。 它體現了物理學家認識客觀世界的方法，是物理學家的哲學思維方法，是物理學家克服困難、取得成功的途徑。它不是憑空而來的，而是在解決具體問題的過程中逐漸形成的。這既有科學家自身的條件，也有社會、經濟和政治條件。第一，任何科學方法的形成都與社會經濟的發展密切相關，不能孤立地、簡單地歸因于某一個人的智慧；第二，物理學方法并不是在某一歷史時期、在某一物理學成就出現之前形成的，而是后人研究物理學發展過程后總結出來的。每個人總結的角度不同，對方法的理解和解釋也可能不同；第三，物理學方法并不是高深抽象的教條，它總是與物理學的內容及其發展歷史緊密聯系在一起的，并隨著物理學的發展而發展。
不同的物理學內容和發展過程對應著不同的方法，同一種方法在物理學發展的不同時期會呈現出不同的特點。某一歷史時期的方法并不只有一種，而可能是多種方法的交匯和組合。因此，對物理學發展史上的方法論進行歷史考察，有助于我們了解科學方法的來龍去脈，有助于我們在今天的物理教學和研究中正確運用科學思維方法，提高我們的科學素養。筆者在華東師范大學物理系講授《物理學史與物理學方法論》課程多年，逐漸形成了教學講義。本書在講義基礎上進行了修改和補充，可用于約80學時的相關課程教學。物理學史與物理學方法論是一座豐富的思想寶庫，本書力求貫穿“理論”引領“史”、在“史”中學習“理論”的原則； 以物理學史料為背景，結合物理學思想的發展和重大事件，展開物理學方法的探討。由于課時限制，本教材僅選取古希臘亞里士多德創立的邏輯方法，中世紀伽利略創立的實驗方法，近代牛頓創立的“分析—綜合”方法，20世紀愛因斯坦創立的概念方法，香農、貝塔朗菲、維納創立的以信息論、系統論、控制論為主要內容的系統科學方法，復雜性層次的非線性方法等幾個重大發展時期的物理學思想和科學方法作為主要內容，分6章進行闡述。今年以來，在清華大學出版社鄒開燕編輯的大力支持下，本書經過反復修改補充，最終形成。本教材可供高等院校開設此類課程的教師和在職繼續教育的物理教師使用； 希望本書對各級物理教學中物理課程價值的實現有所幫助，書中如有不妥之處，歡迎讀者批評指正。
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