中學(xué)物理文化教育

溫訓(xùn)旗

摘 要：物理文化淵源流長(zhǎng)，科學(xué)與人文猶如鳥之兩翼、車之雙輪，不可割裂或偏廢。物理文化是一種高品位的文化，物理教育是高品位文化的傳承！中學(xué)物理教育中，忽視了中西

文化背景的差異，缺少了物理文化的滲透，缺乏了物理文化的公眾土壤。新課程改革以來(lái)，各界對(duì)中學(xué)物理教育的文化滲透做了有益的探索與創(chuàng)新，中學(xué)物理教育具有了更豐富的內(nèi)涵。

關(guān)鍵詞：物理文化；物理教育；文化傳承

隨著社會(huì)與科學(xué)的發(fā)展，科學(xué)早已成為人類每一次進(jìn)步的先鋒?？茖W(xué)研究的嚴(yán)謹(jǐn)、理性、睿智、思考產(chǎn)生了科學(xué)文化，而科學(xué)文化的產(chǎn)生又從更高層次上促進(jìn)了科學(xué)的發(fā)展。作為現(xiàn)代科學(xué)基石的物理學(xué)，在創(chuàng)立科學(xué)文化和技術(shù)文化中，扮演了重要的角色。物理學(xué)是文化不可分割的一部分。青少年是人生觀、世界觀形成的重要時(shí)期，所以在中學(xué)物理教育中，滲透物理文化教育，對(duì)物理文化這種高品位文化的傳承與創(chuàng)新具有深遠(yuǎn)的影響。

1 物理教育是一種高品位文化的傳承

物理文化是一種高品位的文化，物理文化淵源流長(zhǎng)。2000多年前，有關(guān)物理的名詞就在中國(guó)出現(xiàn)了，但那時(shí)的物理泛指人類對(duì)自然規(guī)律及人類自身的理性認(rèn)識(shí)。當(dāng)時(shí)物理學(xué)和哲學(xué)是混在一起的?？鬃訌慕逃劶拔锢恚骸拔锔穸笾?，知至而后意誠(chéng)，意誠(chéng)而后心正，心正而后修身，修身而后家齊，家齊而后天下平”。其意思是：首先要探索世間萬(wàn)物的道理，并加以深刻理解，這樣才能產(chǎn)生堅(jiān)定的信念，樹立高尚的品格，從而能處理好個(gè)人、家庭、社會(huì)的關(guān)系，就會(huì)有一個(gè)和諧發(fā)展的社會(huì)。屈原在《天問(wèn)》中提出了172個(gè)問(wèn)題，體現(xiàn)了他追求真理的精神。杜甫也在詩(shī)中寫道：“細(xì)推物理須行樂，何用浮名絆此身”?？梢姽湃颂角笞匀灰?guī)律的精神與心態(tài)。他們認(rèn)為：研究物理應(yīng)該仔細(xì)觀察，推演物理規(guī)律其樂無(wú)窮，可以淡薄名利，好好享受生活的樂趣。中國(guó)古代學(xué)者對(duì)物理現(xiàn)象和規(guī)律的觀察研究，使古代中國(guó)的科學(xué)技術(shù)相當(dāng)發(fā)達(dá)。如在天文、氣象、航海術(shù)；聲學(xué)、冶金術(shù)；特別是火藥、指南針、造紙術(shù)、印刷術(shù)等等，可謂是燦爛輝煌。直到500多年前中國(guó)的科學(xué)技術(shù)在世界上還處于領(lǐng)先地位。這些技術(shù)極大地促進(jìn)了當(dāng)時(shí)中國(guó)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和文化的發(fā)展，也為人類文明的發(fā)展做出了偉大的貢獻(xiàn)。而這些科學(xué)技術(shù)與文化，則是一脈相承的。

不過(guò)，真正意義上的物理學(xué)，是源于精確、細(xì)致的觀察和實(shí)驗(yàn)，重視觀察和實(shí)驗(yàn)是物理文化最基本的特征。從伽利略到牛頓、再到愛因斯坦，物理學(xué)領(lǐng)域中的偉大變革接踵而至，使人類對(duì)自然界的認(rèn)識(shí)空前地深入，徹底改變了人們對(duì)宇宙、時(shí)間、物質(zhì)的認(rèn)識(shí)，使人類的科學(xué)文化和人文文化的發(fā)展進(jìn)入了新的高度?？v觀整個(gè)20世紀(jì)，物理學(xué)和科學(xué)技術(shù)，為現(xiàn)代世界帶來(lái)了色彩和未來(lái)。然而這些物理與科學(xué)的成就，是在歐洲文藝復(fù)興之后才得到快速的發(fā)展。

“為什么近代科學(xué)沒有產(chǎn)生在中國(guó)，而是在十七世紀(jì)的西方……”李約瑟的困惑。懷特海的回答是：“希臘的悲劇，羅馬的法律和中世紀(jì)的信仰”。正是這些基本的人文素養(yǎng)，融合并培養(yǎng)了實(shí)事求是的科學(xué)心態(tài)與理性精神，從而極大推進(jìn)了西方科學(xué)的發(fā)展。科學(xué)與人文猶如鳥之兩翼、車之雙輪，不可割裂或偏廢。物理文化是世界歷代物理學(xué)家在創(chuàng)建物理理論過(guò)程中發(fā)現(xiàn)、創(chuàng)造和形成的物理思想、物理方法、物理概念、物理定律、物理語(yǔ)言符號(hào)、價(jià)值標(biāo)準(zhǔn)、科學(xué)精神；物理設(shè)備、以及約定俗成的工作方法的總和 [1 ]。物理是一門科學(xué)，是一門智慧，也是一門文化。物理是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，客觀上表現(xiàn)為“真”；物理學(xué)成果造福于人類，目的性上體現(xiàn)出“善”；物理學(xué)還在情感、意識(shí)等方面反映了“美”，所以物理文化是一種高品位的文化，物理教育是高品位文化的傳承。

2 中學(xué)物理教育中，物理文化教育的現(xiàn)狀

2.1 中學(xué)物理教育中，忽視中西文化背景差異的影響

中國(guó)傳統(tǒng)文化是以儒家倫理綱常為核心的思想為主。這種思想對(duì)中國(guó)社會(huì)乃至世界產(chǎn)生了積極而深遠(yuǎn)的影響，其燦爛輝煌毋庸置疑。但不可否認(rèn)，這種思想在某種程度上重社會(huì)輕自然，重綜合輕分析，重思辨輕邏輯。這種科學(xué)精神的不足阻礙了近代科學(xué)在中國(guó)的產(chǎn)生。這種不足又會(huì)潛在地影響著我們的物理教學(xué)，影響著物理文化的有效傳承，導(dǎo)致學(xué)生在物理學(xué)習(xí)過(guò)程中，唯“師”是從，唯“書”是從，迷信權(quán)威，缺乏質(zhì)疑、批判與創(chuàng)新的精神。這種重結(jié)論輕過(guò)程、重觀點(diǎn)輕實(shí)驗(yàn)等不良現(xiàn)象的影響，只有到學(xué)生需要獨(dú)立進(jìn)行研究時(shí)才會(huì)顯現(xiàn)，具有很強(qiáng)的隱蔽性和滯后性。

近代物理學(xué)來(lái)自西方，西方文化同樣有其燦爛與不足的兩面。信奉者“吾愛吾師，吾更愛真理”的亞里士多德，可以與他的老師柏拉圖爭(zhēng)論得面紅耳赤；追求真理的伽利略勇于沖破世俗的觀念，才會(huì)有最美的物理實(shí)驗(yàn)：“比薩斜塔自由落體實(shí)驗(yàn)”；敢于挑戰(zhàn)權(quán)威的惠更斯否定了牛頓的“光的粒子說(shuō)”，從而提出了“光的波動(dòng)說(shuō)”……這些都是西方物理文化中優(yōu)秀的、高品質(zhì)的一面。中華民族的優(yōu)秀在于，能正視不足，善于取長(zhǎng)補(bǔ)短，中學(xué)物理教學(xué)更應(yīng)如此！

2.2 中學(xué)物理教育中，物理文化滲透不足

有較長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，我國(guó)處于計(jì)劃經(jīng)濟(jì)模式，因?yàn)閲?guó)家財(cái)力有限，大學(xué)教育屬于精英教育，大學(xué)招生數(shù)量一直很少，所以競(jìng)爭(zhēng)非常激烈，從而教師“為考而教”，學(xué)生“為考而學(xué)”。物理學(xué)習(xí)給學(xué)生的感覺僅是枯燥的概念、無(wú)味的公式、做不完的練習(xí)、沒完沒了的考試。物理教學(xué)也變成一種目的鮮明的系統(tǒng)灌輸、啟發(fā)、教化，培養(yǎng)以應(yīng)試為目的的社會(huì)功利性活動(dòng)；而非常少把物理與文化聯(lián)系起來(lái)、把物理學(xué)家和物理聯(lián)系起來(lái)、把物理和人類社會(huì)聯(lián)系起來(lái)，把物理思想、物理方法、物理美展現(xiàn)出來(lái)；而是把活生生的物理學(xué)變得非常數(shù)字化，十分深?yuàn)W難懂。這種灌輸教學(xué)的結(jié)果，正如愛因斯坦所說(shuō)：“科學(xué)結(jié)論幾乎總是以完成的形式出現(xiàn)在讀者面前，讀者體驗(yàn)不到探索和發(fā)現(xiàn)的喜悅，感覺不到思想形成的生動(dòng)過(guò)程，也很難達(dá)到清楚地理解全部情況”，從而使學(xué)生很難真正領(lǐng)悟物理學(xué)的美和物理文化的精髓。

2.3 中學(xué)物理教育，也受公眾對(duì)物理文化了解不足、物理文化普及不夠因素的制約

講到文化，人們?nèi)菀紫氲嚼畎?、杜甫、巴爾扎克、莎士比亞，卻很少人想到因物理學(xué)的發(fā)展引發(fā)的豐富多彩的科學(xué)文化。雖然在機(jī)械化、電氣化、數(shù)字化的社會(huì)，力、相互作用、速度、能量、電、磁、電子、原子等等，物理概念已經(jīng)深深地嵌入社會(huì)生活的各個(gè)層面，人們卻并沒有深刻認(rèn)識(shí)到物理學(xué)對(duì)人類社會(huì)、對(duì)人類文化、對(duì)人類進(jìn)化本身產(chǎn)生的深遠(yuǎn)影響。數(shù)學(xué)家波利亞的統(tǒng)計(jì)：中學(xué)生畢業(yè)后，研究數(shù)學(xué)和從事數(shù)學(xué)教育的人占1%，使用數(shù)學(xué)的占29%，基本上不用或很少用數(shù)學(xué)的人占70%。物理在這方面情況與之類似，某師大物理系有個(gè)調(diào)查：公式F=ma 在生產(chǎn)及生活實(shí)踐中的應(yīng)用狀況。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：公眾實(shí)際在應(yīng)用公式F=ma的少之又少。中學(xué)物理教師也經(jīng)常沮喪地發(fā)現(xiàn)：就連物理科代表都不愿報(bào)考物理專業(yè)。于是就有一個(gè)令人深思的問(wèn)題：既然只有1%的同學(xué)今后會(huì)用物理，為什么卻要100%的學(xué)生都學(xué)物理？物理教學(xué)的價(jià)值究竟在哪里？

3 中學(xué)物理教學(xué)中，物理文化的滲透和創(chuàng)新的探索

中學(xué)物理教材在物理文化滲透方面有很大的創(chuàng)新。特別是國(guó)家教育部啟動(dòng)了“面向21世紀(jì)課程教材”，中學(xué)實(shí)行新課程改革之后，這方面取得了很大的成就，某版本的中學(xué)物理必修課的開本篇就是《物理學(xué)與人類文明》。

中學(xué)物理教師，也在不斷學(xué)習(xí)，不斷地更新觀念，在教學(xué)實(shí)踐中滲透物理文化教育。新課程改革以來(lái)，越來(lái)越多的教師不僅具有“扎實(shí)的專業(yè)知識(shí)”、“求真”的科學(xué)境界；他們也開始邁向哲學(xué)、心理學(xué)、美學(xué)、文化等更“寬廣的學(xué)科視域”追求“向善”的人文境界；其中也有一些人，對(duì)物理的內(nèi)涵及本質(zhì)不斷地理解與把握，并融合文化藝術(shù)，修煉“豐厚的文化底蘊(yùn)”攀登物理教學(xué)“臻美”的藝術(shù)境界。猶如太史公云：“高山仰上，景行行止。雖不能至，然心向往之”。在物理的教學(xué)實(shí)踐中，老師們踐行愛因斯坦的名言：“我們所需要的與其說(shuō)是赤裸裸的結(jié)果，不如說(shuō)是研究過(guò)程，離開了引向這個(gè)結(jié)果的發(fā)展過(guò)程來(lái)把握結(jié)果，那就等于沒有結(jié)果?！?例如：

實(shí)例1：講解“表面張力的概念”時(shí)，可以播放高速攝像機(jī)捕捉到的乳滴到剛體平面上反彈的慢放視頻，如圖1所示。讓學(xué)生驚奇地感受到該物理現(xiàn)象、物理過(guò)程如音樂噴泉般的節(jié)奏感，既有藝術(shù)般的對(duì)稱美、均衡美，又有貼近生活的物理科學(xué)。

實(shí)例2：編制“參考系”的習(xí)題時(shí)，可以提供十分動(dòng)感、甚至驚心動(dòng)魄的體育攝影作品，如圖2所示。圖中滑雪運(yùn)動(dòng)員是清晰的，而背景是模糊的。問(wèn)學(xué)生：拍攝該作品時(shí)，攝影師選擇的參考系是運(yùn)動(dòng)員，還是雪山？這樣改變了傳統(tǒng)枯燥的、灌輸式教學(xué)，而通過(guò)物理文化的滲透、探索、創(chuàng)新，在教學(xué)的同時(shí)感受欣賞物理的美，有利于激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)性、積極性。

實(shí)例3：在物理競(jìng)賽教學(xué)中，完成"半偏法測(cè)電流表內(nèi)阻”的實(shí)驗(yàn)后，讓學(xué)生親歷將原實(shí)驗(yàn)改造為“半偏法測(cè)電壓表內(nèi)阻”等實(shí)驗(yàn)，從而提煉出“間接測(cè)量法”“替代法”，這樣將物理思想、物理方法滲透到物理教學(xué)中，十分有益于創(chuàng)新精神、探究能力的培養(yǎng)。

實(shí)例4：學(xué)校通過(guò)舉辦“科技周”“小發(fā)明比賽”“航模比賽”等活動(dòng)，利用生活廢品為材料，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的物理實(shí)驗(yàn)，通過(guò)競(jìng)賽、游戲活動(dòng)使學(xué)生參與到既有創(chuàng)造力，又富含生活的物理活動(dòng)中。

此外，在國(guó)內(nèi)央視及地方電視臺(tái)的科教頻道的“走進(jìn)科學(xué)”、“創(chuàng)新無(wú)限”、“我愛發(fā)明”等欄目對(duì)物理文化的普及，也肥沃了中學(xué)物理文化傳承與創(chuàng)新的土壤。在臺(tái)灣高雄師大物理系提出“街頭物理”的概念，他們走到戶外，進(jìn)入人群，使物理親近民眾；在日本物理學(xué)家提出“為所有人的物理學(xué)”的口號(hào)。我們也應(yīng)該思考如何做些“物理面向大眾”的工作了，讓物理題材生活化，器材來(lái)源容易化，物理成果有用化。讓更多人接受科學(xué)文化的熏陶，讓更多人享受由物理學(xué)直接或間接創(chuàng)造的現(xiàn)代文明，這就更有利于物理文化的傳承與創(chuàng)新。

沒有物理修養(yǎng)的民族是愚蠢的民族，有人如是說(shuō)。20世紀(jì)中葉以來(lái)，在諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)、生物醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)、甚至經(jīng)濟(jì)學(xué)獎(jiǎng)的獲獎(jiǎng)?wù)咧?，有一半以上的人具有物理背景。原?fù)旦大學(xué)校長(zhǎng)楊福家院士的調(diào)查表明：只有不到十分之一的核物理專業(yè)的學(xué)生，畢業(yè)后從事與核物理有關(guān)的工作，其余的都紛紛改行，活躍在金融、企業(yè)或行政等崗位上。楊院士認(rèn)為：這正是復(fù)旦物理系的成功，因?yàn)樗麄兏男兄?，用不了兩三年就很快適應(yīng)新的工作崗位，甚至做得比本專業(yè)的人更好，那是因?yàn)樗麄冊(cè)谖锢硐祵W(xué)習(xí)時(shí)汲取了物理的智慧。正如趙凱華先生所說(shuō)：“一個(gè)人學(xué)了物理之后，干什么都可以，他的物理沒有白學(xué)，對(duì)于學(xué)物理的人，無(wú)所謂改行”?！睹嫦蛉w美國(guó)人的科學(xué)》一書認(rèn)為：教育的最高目標(biāo)是為了使人們能夠過(guò)一個(gè)實(shí)現(xiàn)自我和負(fù)責(zé)任的生活作準(zhǔn)備。所以我們認(rèn)為，對(duì)大多數(shù)學(xué)生來(lái)說(shuō)，今天學(xué)習(xí)物理不是為了明天去進(jìn)一步研究物理，而是有助于今后去正確面對(duì)、決策所遇到的大量的非物理問(wèn)題，為他們一生文明、健康、高質(zhì)量的生活奠定基礎(chǔ)，這就是中學(xué)物理文化教育的意義！

參考文獻(xiàn)：

[1]吳同華，陳萬(wàn)平，姜圣國(guó).由新課改三維教學(xué)目標(biāo)談對(duì)物理教學(xué)的文化思考[J].物理通報(bào)，2007（3）：12-14.