對物理學(xué)史進入物理課程教學(xué)體系的意義的思考

王曉松

天津市南開區(qū)職工大學(xué)，天津 300100

物理課的重要意義不言而喻。沒有物理，理工農(nóng)醫(yī)等專業(yè)都將無法學(xué)習(xí)，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展勢將寸步難行。沒有物理，哲學(xué)將無法發(fā)展，文學(xué)家也會少去許多靈感。然而，在教育領(lǐng)域，物理課程卻是命運不佳。我國現(xiàn)在的高中教育仍然固執(zhí)地實行文理分科。不論是在中學(xué)，還是在不得不開設(shè)物理課的各類高校，物理課都被視為畏途。學(xué)生學(xué)不好，教師遭埋怨。課程被擠壓。物理似乎與外面的世界隔著一道墻。令人困惑的是：各類高校的理工科專業(yè)學(xué)生是通過高考進來的，必須考物理。他們在大學(xué)低年級必須學(xué)物理，而且要通過考試。但他們依舊對物理感到很頭痛。如果他們要在自己的專業(yè)上實現(xiàn)比較大的發(fā)展，物理基礎(chǔ)的不牢固勢必成為橫在他們面前的一堵墻。

我覺得，我們要系統(tǒng)地反思一下物理課的教學(xué)。

一、物理課究竟應(yīng)該學(xué)什么？

教育的終極目的應(yīng)該是提高人的素質(zhì)，不應(yīng)當以學(xué)生學(xué)會某種具體的東西，通過某種程度的考試為滿足。人的素質(zhì)至少應(yīng)該包括兩點：1、人要有社會責(zé)任感。2、人應(yīng)當具有創(chuàng)造精神，不怕吃苦。態(tài)度決定一切，人有了一定的素質(zhì)，就能充分發(fā)揮自己的潛能，學(xué)會一切他應(yīng)該學(xué)會的東西，做好一切他應(yīng)該做好的事情。如果一個人思想上消極頹廢，即使有一些能力或技能也難以有所成就。

素質(zhì)教育不能僅僅通過學(xué)校的相關(guān)課程和政治思想工作來完成。各門課程在專業(yè)教學(xué)的進程中也要起到相關(guān)的作用。像物理學(xué)這樣的基礎(chǔ)性學(xué)科，其發(fā)展過程充滿了傳奇色彩，如同一部英雄史詩。物理學(xué)是最古老的學(xué)科之一，無數(shù)最優(yōu)秀的科學(xué)家構(gòu)建了物理學(xué)的高樓大廈，在他們的探索過程中充滿了艱苦卓絕的努力，突破了無數(shù)的思想藩籬。物理學(xué)的每一次突破，都改變了人類的命運。在人心浮躁，消費至上卻又強調(diào)創(chuàng)新精神的今天，我們需要通過物理學(xué)的發(fā)展過程使人明白：人不能缺少消費，但更要強調(diào)創(chuàng)造。生活水平的日益提高并不能改變?nèi)松猛镜钠D苦性。一個人真要想有所成就，必須在長期的平凡生活中潛心努力。另外，科學(xué)發(fā)展的艱苦性導(dǎo)致學(xué)科發(fā)展的深度越來越大，而學(xué)習(xí)者的知識面卻越來越窄。導(dǎo)致具有專業(yè)技術(shù)知識的人充分吸收了科學(xué)文化，同時離人文精神卻越來越遠，形成了一種人格上的分裂。極端的例子就是那些在二戰(zhàn)時期幫助法西斯政權(quán)摧殘人類的科學(xué)家。而在一般情況下，與社會文化格格不入的專業(yè)技術(shù)人員無法發(fā)揮其應(yīng)有的作用，這樣的情況比比皆是，令人遺憾。物理課程的教學(xué)是一種最典型的科學(xué)教育，我們有義務(wù)在這一教育過程中糾正這種偏差。在解決這一問題的過程中，物理學(xué)史的引入將起到不可替代的作用。

物理學(xué)在發(fā)展過程中還產(chǎn)生了許多可以廣泛運用于其他學(xué)科的思想理論。如著名的耗散結(jié)構(gòu)理論。我國改革開放四十年，取得了舉世矚目的成就，為什么改革開放就可以取得這樣的成就？這就可以用耗散結(jié)構(gòu)理論來解釋。因為一個與外界隔絕的封閉系統(tǒng)，其內(nèi)部的熵（混亂度）只能是無限增大，最后使系統(tǒng)瓦解。而開放的系統(tǒng)通過不斷與外界進行物質(zhì)、能量和信息的交換，再通過系統(tǒng)內(nèi)部的自組織，就可以使系統(tǒng)走向新的有序。改革開放之前，我國處于閉關(guān)鎖國狀態(tài)，社會生產(chǎn)力發(fā)展緩慢，人民生活水平提高緩慢，因此，十年動亂是有其客觀土壤的。改革開放以來，我們從國外大量引進資金、技術(shù)和先進的管理經(jīng)驗，迅速提高了生產(chǎn)力和人民的生活水平。因此，對于國內(nèi)外的各種風(fēng)風(fēng)雨雨，我們都能挺得住，并且還在堅定不移地向前走。再比如，人如果不吃不喝，就沒法活。人所吃進去喝進去的食物喝飲料，都是有序度較高的物質(zhì)，而人所排泄出來的物質(zhì)，都是混亂度很高的物質(zhì)。實際上我們可以認為，食物和飲料降低了人體內(nèi)部的熵，從而使人體系統(tǒng)得到維系。我們學(xué)習(xí)物理，尤其是在大學(xué)階段學(xué)習(xí)物理，如果只學(xué)了定理和公式，只會做幾道物理習(xí)題，而沒有學(xué)習(xí)物理學(xué)中蘊含的豐富思想，就不能算學(xué)了物理。

物理課程的核心內(nèi)容當然還是講解物理概念、物理原理，學(xué)生做物理實驗、做物理習(xí)題，考試。因為物理學(xué)是一切理工科專業(yè)的基礎(chǔ)，也是社會科學(xué)的重要思想來源。同時，物理課程的教學(xué)時數(shù)肯定是要受到限制的，誰也不能把所有精力都用來學(xué)習(xí)物理。于是，物理學(xué)課程就以濃縮的方式體現(xiàn)出來。這種狀態(tài)讓很多人受不了。于是，學(xué)過物理課程的人多，通過物理考試的人也多，但懂得物理的人卻不多。中國的物理學(xué)課程是艱深的，課程設(shè)計的動機是良好的，但最后的結(jié)果往往就是：學(xué)生課程也學(xué)了，習(xí)題也做了，考試也過了，但沒有真正掌握多少物理學(xué)知識。你講多少是否就等于學(xué)生得到多少？這個問題值得我們反思。我們應(yīng)當重新設(shè)計物理學(xué)課程，降低課程的難度，豐富課程的內(nèi)容。

二、物理課究竟應(yīng)當怎樣學(xué)？

中國教育的一大問題就是教學(xué)手段的貧乏。物理課程自然不會例外。比如，教師知識面窄，只會講定理和公式。因為他們過去也是受著類似的“專業(yè)化”的嚴格教育。有實驗課嗎？當然有，但明顯不會受到重視，因為實驗與應(yīng)試教育無關(guān)。大學(xué)里不存在高考的問題，但存在著專接本、專業(yè)轉(zhuǎn)換、考研、考博的問題，還是應(yīng)試教育的模式。

現(xiàn)在教學(xué)手段越來越現(xiàn)代化，多媒體技術(shù)受到越來越廣泛的應(yīng)用，這對于物理課教學(xué)來說是一大幸事。因為豐富的多媒體手段可以將抽象的物理學(xué)原理具象化。還可以將多媒體課件放在網(wǎng)上，使學(xué)生可以克服學(xué)習(xí)的時空限制。

但是我們應(yīng)當想到物理學(xué)史，因為人類認識問題的過程都是一樣的。科學(xué)家探索發(fā)現(xiàn)物理學(xué)原理也經(jīng)歷了與我們在學(xué)習(xí)物理課程類似的過程，可能還更為曲折。我們現(xiàn)在直接學(xué)習(xí)物理學(xué)原理，簡化了對物理問題的認識過程，卻增大了物理問題的認識難度。如果我們適當?shù)剡€原這個過程，可能對解決物理學(xué)概念“抽象難懂”這一痼疾有所幫助。從教育科學(xué)的專業(yè)理論，如教育重演理論、建構(gòu)主義教學(xué)觀以及耗散結(jié)構(gòu)理論出發(fā)，都可以給將物理學(xué)史納入物理課程教學(xué)體系提供充分的理由。這些問題將在其他論文中加以闡述，此處不做過多討論。

當然，歷史的邏輯和科學(xué)的邏輯是不一樣的。歷史以時間為順序展開，科學(xué)以科學(xué)原理的知識架構(gòu)展開。我們不能把物理學(xué)課程變成物理學(xué)史課程，這既歪曲了物理學(xué)，也沒有那么多的課時。但是，在物理課教學(xué)中的適當節(jié)點不失時機地引入若干物理學(xué)史知識則是完全必要的。關(guān)鍵是，物理教師應(yīng)當有豐富的物理學(xué)史知識，還要有其他的各種教學(xué)手段。知識面窄，只知道定理、定律和習(xí)題的物理教師不會是一名成功的物理教師。

前蘇聯(lián)的教育，尤其是高等教育是成功的，正是這種教育，使得前蘇聯(lián)在極端困難的條件下迅速實現(xiàn)了工業(yè)化，打敗了法西斯。發(fā)射了人類第一顆人造衛(wèi)星，出現(xiàn)了世界上第一批宇航員，建造了世界上第一座核電站，在體育比賽中奪得了1100 個世界冠軍。但是，我們不能因為看到了這樣的成功就忽視了明顯存在的問題。前蘇聯(lián)的教育成功于上世紀前期和中期，使得受教育者具有統(tǒng)一的意志，統(tǒng)一的行動和統(tǒng)一的人才規(guī)格，符合工業(yè)化前期和中期勞動密集型生產(chǎn)為特點的社會對人才的需要。現(xiàn)在是信息化時代，生產(chǎn)流水線上不需要幾個人，卻能生產(chǎn)出海量的產(chǎn)品。人們的工作重點轉(zhuǎn)向了管理和創(chuàng)意。因此，培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識，知識廣泛，具有開拓進取精神的人才變得越來越具有重要的意義了。但是，無論教育思潮怎樣變化，使學(xué)生打好基礎(chǔ)，包括物理學(xué)基礎(chǔ)卻是永遠不可回避的問題。其實，物理課程教學(xué)上的種種失敗，正是傳統(tǒng)教學(xué)模式所導(dǎo)致的。傳統(tǒng)教學(xué)模式的嚴苛，對于許多課程來說也許還是管用的。學(xué)生可以先背下幾百首唐詩，幾千個英語單詞再說，以后可以用很長的時間去慢慢消化。而對于像數(shù)學(xué)和物理這樣的課程，你不懂，背下來又有什么用？但現(xiàn)在成千上萬的人都要學(xué)科學(xué)、學(xué)技術(shù)，否則他們沒有出路。這樣他們就不能回避物理。面對這樣的客觀情況，我們不得不尋找一條出路。

我們強調(diào)物理學(xué)史作為一種手段對于學(xué)生學(xué)習(xí)物理的重要性，并不意味著排斥其他的教學(xué)方式。我們不能以一種偏頗代替另一種偏頗，以一種貧乏取代另一種貧乏。定理、定律和習(xí)題永遠是物理課的主題。但鋼筋混凝土框架周圍應(yīng)當是墻體，門窗和內(nèi)外裝修，否則就是一座爛尾樓，不會產(chǎn)生任何積極作用。我們應(yīng)當積極采用一切教學(xué)手段，決不能把物理學(xué)大廈變成學(xué)生心目中的爛尾樓。

②治療過程中:成立連貫性健康教育小組,包括主治醫(yī)師、治療護士、責(zé)任護士與回訪護士,并建立責(zé)任制和操作規(guī)定,嚴格執(zhí)行制訂好健康教育計劃,進行每周回顧及展望未來的健康教育工作,并利用循環(huán)管理(PDCA)模式完善連貫性健康教育的路徑[3],使患者能夠充分知曉此疾病的發(fā)病機制與病癥特點,做好自我日常護理、糾正不良習(xí)慣等,以加強自我防治水平。

總之，物理課的教學(xué)過程中應(yīng)當具有課堂講解、習(xí)題課、實驗課，在課堂講解的過程中應(yīng)當積極采用多媒體教學(xué)手段，采用具有專業(yè)制作水平的課件。同時在講解過程中應(yīng)當借助于物理學(xué)史的相關(guān)內(nèi)容，還原人類認識某些問題的過程。

三、將應(yīng)試教育與素質(zhì)教育對立起來的觀點只會將教育引入死胡同

多年來，人們一直認同素質(zhì)教育，但素質(zhì)教育卻舉步維艱。多年來，人們一直批判應(yīng)試教育，但應(yīng)試教育卻愈演愈烈。我們需要找到一個解決問題的辦法，而不是滿足于一種畸形的平衡與“互動”，因為這種畸形的狀態(tài)早晚有一天會把問題搞得不可收拾。

一切學(xué)校，一切課程，最后都要有個考試，從這個意義上來講，所有的教育都是應(yīng)試教育。同時，一切教育的終極目的都是為了提高人的素質(zhì)，而不是把人培養(yǎng)成無益于社會的人。從這個意義上來講，所有的教育都是素質(zhì)教育。所以，素質(zhì)教育與應(yīng)試教育只是教育的兩個方面，這兩個方面本是無法割裂的。

那么，人們?yōu)槭裁磿绱嗽嵅?yīng)試教育呢？這是由于教育本身的內(nèi)容在理工科造成了科學(xué)精神與人文精神的分離，在社會科學(xué)領(lǐng)域造成了理想與現(xiàn)實的分離。在這種教育下成長起來的學(xué)生，與現(xiàn)實有諸多的不和諧卻不善于改變什么。這使得人們首先就對包括物理課程在內(nèi)的一切課程其內(nèi)容的合理性提出了質(zhì)疑，這也是以物理學(xué)史的一些內(nèi)容優(yōu)化物理課程的原因之一。

所以，出路在于正確處理應(yīng)試教育與素質(zhì)教育的關(guān)系。關(guān)鍵在于你考什么？考試僅是一種手段，一種需要正確運用的手段。豐富物理課的教學(xué)手段，優(yōu)化物理課的教學(xué)內(nèi)容。要讓學(xué)生最后真正學(xué)懂了物理。

四、世界各國物理學(xué)史進入物理課程教學(xué)體系的狀況分析

(一)世界各國情況

1、美國率先使物理學(xué)史進入物理課程教學(xué)體系。一九五二年，一本新的物理學(xué)教材《物理科學(xué)的概念和理滄導(dǎo)淪》（G·HOLTON 編著）出版了。如果說這部教材是面向“文科”學(xué)生的，大概多半是中國人自己的理解。發(fā)達國家從來就沒有如此嚴重的文理分野，導(dǎo)致學(xué)生畢業(yè)以后缺乏工作能力。這部教材開創(chuàng)了科學(xué)教育的先河。其開創(chuàng)性貢獻就是充分運用了物理學(xué)史的作用。讓物理學(xué)史和哲學(xué)進入了物理課程教學(xué)體系。

2、進一步，到了一九五七年十月四日，前蘇聯(lián)發(fā)射了人類歷史上第一顆人造衛(wèi)星。消息迅速傳遍全球，震動各國。這種空前的挑戰(zhàn)迫使美國對傳統(tǒng)的教育發(fā)起了改革，比較典型的實例有：

（2）教材《HARVARD PROJECT PHYSICS》引進了大量的物理學(xué)史，與過去的有深度、無廣度的物理學(xué)課程結(jié)構(gòu)形成了巨大差別，具有明顯的人文取向。

（3）一九八〇年，美國物理學(xué)會物理學(xué)史分會成立，關(guān)注于將物理學(xué)史引入物理課程教學(xué)體系的問題。

3、由于越來越多的教育機構(gòu)嘗試將物理學(xué)史引入物理課程教學(xué)體系，這樣做的合理性必然會受到質(zhì)疑，產(chǎn)生爭論。爭論的高峰出現(xiàn)在兩次國際會議上。這兩次會議分別于一九七〇年和一九八三年在美國和意大利召開。

這兩次會議出現(xiàn)了不同的觀點，有人認為：物理學(xué)以簡單明快的定義為特征，而歷史學(xué)以豐富翔實的史料為依托，兩者互不相容，只能是兩門課程。尤其是不應(yīng)當把物理學(xué)史零敲碎打塞進物理課程。更不應(yīng)當將不準確的、歪曲歷史原貌的“準歷史”塞進物理課當中。還有人認為：物理課也要因材施教，可能一部分學(xué)生對物理課中出現(xiàn)物理學(xué)史的內(nèi)容表示歡迎，而另一部分人則相反。

但會議上也有人指出：科研是對自然界未知的領(lǐng)域進行探索，而教育是以已經(jīng)存在的科研成果為基礎(chǔ)進行教學(xué)。學(xué)習(xí)物理學(xué)史的目的之一是把對未知世界進行探索的能力早一點傳遞給學(xué)生。教育本身就需要對科學(xué)知識進行再處理，不可能把實驗室里的數(shù)據(jù)直接端到課堂上交給學(xué)生。物理課程中不管是對物理知識，還是對物理學(xué)史都需要進行再處理，處理的目的是取得良好的教學(xué)效果。前提是不能出現(xiàn)科學(xué)性錯誤。

《面向全體美國人的科學(xué)一二〇六一計劃》第十章指出：第一，“離開了具體事例談科學(xué)發(fā)展就會很空泛?！惫P者把這句話的含義理解為：科學(xué)的發(fā)展是與科學(xué)家的艱苦努力分不開的，是與人民長期的生產(chǎn)實踐分不開的。科學(xué)當中新的觀念產(chǎn)生的時候，還往往為社會所不容，也為傳統(tǒng)的科學(xué)理念所不容，就像日心說?？茖W(xué)就是這樣發(fā)展過來的。如果不了解科學(xué)發(fā)展的歷史，也就不會了解科學(xué)精神，恐怕也難以掌握科學(xué)知識本身。第二，“一些科學(xué)階段為人類文化遺產(chǎn)做出過卓越的貢獻?！惫P者的理解是：我們不應(yīng)當忘記是伽利略讓人類重新認識了地球在宇宙中的位置。牛頓使人類相信物體無論在太空、還是在大氣層里，或是在地面上，其運動規(guī)律都是一樣的。達爾文提出了生物進化論，在人類思想史上產(chǎn)生了重要的作用。愛因斯坦提出了相對論，突破了傳統(tǒng)的時空概念，對科學(xué)、哲學(xué)和文學(xué)都產(chǎn)生了重大的影響?？茖W(xué)的每次突破，都對人類文化的發(fā)展產(chǎn)生了重大影響。我們學(xué)習(xí)科學(xué)就要了解科學(xué)發(fā)展的意義，就要使我們的視野變得更開闊，使我們的思想水平和精神境界變得更高。

(二)國內(nèi)情況介紹

一九八二年十一月，全國第一次物理學(xué)史會議在北京召開，一百余名代表出席，收到論文六十九篇，其中八篇論文在會上宣讀。

中國物理學(xué)會于一九八六年召開物理學(xué)史普及工作座談會，明確了以物理學(xué)史為武器改進物理教學(xué)這一重大的方向性問題。

國家教委高教司于一九九〇年十月支持清華大學(xué)舉辦“物理學(xué)史與物理教學(xué)討論班”。研究了多方面的問題，包括物理學(xué)史進入物理課程教學(xué)體系可以起到在提高物理課教學(xué)質(zhì)量的同時提高人的綜合素質(zhì)的問題。

一九九七年五月，蘇州市召開了中國第九屆物理學(xué)史年會。共四十六個相關(guān)單位的七十余名代表到會。收到論文五十多篇。會議重點討論了深入研究物理學(xué)史的重大意義，論證了物理學(xué)史進入物理課程教學(xué)體系對提高我國大中專院校物理課教學(xué)質(zhì)量的重要意義。

隨著新世紀的到來，廣大的物理教師、物理學(xué)史研究者以及少量的物理學(xué)研究者對在物理教學(xué)中引入物理學(xué)史越來越感興趣，他們自覺或不自覺的在教育實踐中采用這樣的做法，對提高物理課程的教學(xué)質(zhì)量起到了很大的推動作用。在教學(xué)實踐中獲益的物理教師也逐漸投入到這方面的理論研究當中，筆者近期在萬方數(shù)據(jù)網(wǎng)上鍵入關(guān)鍵字“物理學(xué)史與物理教學(xué)”，立即檢索到300 余篇相關(guān)論文，其中不少論文刊登在核心期刊上。在中國知網(wǎng)上鍵入關(guān)鍵字“物理學(xué)史與物理教學(xué)”，立即檢索到12482 條結(jié)果。筆者近期已經(jīng)陸續(xù)見到含有大量物理學(xué)史元素的物理教材。如潘傳芳主編，科學(xué)出版社出版的《人文物理--推動人類文明的物理學(xué)》；謝東、王祖源 主編，清華大學(xué)出版社出版的《人文物理(高等院校物理教材)》。以及非人文專業(yè)使用的，由張三慧主編，清華大學(xué)出版社出版的《大學(xué)物理學(xué)》等等。其實，到底什么學(xué)科算是“人文學(xué)科’?這個問題現(xiàn)在本身就很模糊。另一方面，在與物理學(xué)相關(guān)的網(wǎng)站，如物理學(xué)科網(wǎng)（http：//wl.zxxk.com/）中的“物理廣角”欄目中就有大量的物理學(xué)史的內(nèi)容。上述一切事實都說明：將物理學(xué)史引入物理教學(xué)已經(jīng)引起物理教學(xué)界的普遍關(guān)注。

筆者當然更加關(guān)心成人高校物理課教學(xué)中引入相關(guān)物理學(xué)知識的問題。在筆者看來，這一點對于成人高校來說更具有現(xiàn)實意義。因為對于一些有天賦的頭腦來說，他們可以在很年輕的時候迅速掌握物理學(xué)知識，他們不怕高濃度的物理學(xué)學(xué)科知識，給他們講太多的物理學(xué)史實際上是拖了他們的后退。他們很容易就進入了“精英”的行列。但人要因材施教，對于大多數(shù)人，尤其是對于成人高校的學(xué)生來說，在物理課上引入物理學(xué)史的內(nèi)容是保證他們學(xué)到物理知識不可或缺的手段。照搬過去普通高校物理教材的成人高校讓原本基礎(chǔ)就不好的學(xué)生陷入了困境，但最后的結(jié)果是物理課程逐漸被取消，而成人高校由于包括教學(xué)質(zhì)量在內(nèi)的諸多原因也陷入了“不死不活”的境地。問題是，教學(xué)質(zhì)量的問題不會因為成人高校的逐漸退出而得以解決，其實這一問題具有普遍性。我們不能讓各級各類學(xué)校都逐漸衰敗下來。我們需要直面物理課的教學(xué)質(zhì)量問題，采取切實措施，把物理課的教學(xué)質(zhì)量搞上去，所以我們才不能忘記將物理學(xué)史引入物理課程這一重要選項。