陳 華
(臺(tái)州廣播電視大學(xué),浙江 臺(tái)州 318000)
國外有專家尖銳指出:“沒有物理修養(yǎng)的民族是愚蠢的民族.”[1]這不僅是針對(duì)物理學(xué)在自然科學(xué)中的地位與物理學(xué)在技術(shù)發(fā)展中的作用而言,而且是就物理學(xué)在健全人的心智方面的作用與有利于社會(huì)可持續(xù)發(fā)展等方面的影響而說.然而在我國物理學(xué)從普通中學(xué)后的各類教育中卻不斷退出,在以電大系統(tǒng)為代表的成人高等教育院校,各理工類專業(yè)基本上不再設(shè)置物理類課程;高職類學(xué)校物理課程也基本上被“實(shí)用”課程所替代,目前高職類學(xué)校試行“任務(wù)推動(dòng)”與“就業(yè)導(dǎo)向”式等教學(xué)改革,使物理課程更加邊緣化;在普通高校除物理專業(yè)(也在受就業(yè)問題影響)外,物理課程也被各種各類新興的時(shí)髦課程所擠壓,即使在一些開設(shè)物理學(xué)類通識(shí)課程的本科院校,也因?yàn)槿狈?duì)通識(shí)課程的本質(zhì)認(rèn)識(shí)而被形式化.物理學(xué)在各類高等教育中的不斷退出,與筆者在成人學(xué)員物理文化素養(yǎng)調(diào)查中的結(jié)論,“學(xué)校仍應(yīng)是物理文化傳播的主要渠道”[2]相悖,這里既有受當(dāng)下社會(huì)價(jià)值觀的影響,也與物理教育工作者對(duì)物理教育的認(rèn)識(shí)有關(guān).對(duì)于前者筆者相信會(huì)隨著社會(huì)的進(jìn)步而得到改變,而后者則需要物理教育工作做出努力.本文欲從文化的角度分析物理教育的價(jià)值,以期對(duì)當(dāng)前各類高校中的物理教育,尤其是對(duì)基于通識(shí)教育的物理教育能起到拋磚引玉的作用.
國際純粹物理與應(yīng)用物理聯(lián)合會(huì)在其編輯的《物理2000——進(jìn)入新千年的物理學(xué)》一書中,對(duì)20世紀(jì)的物理教育目的提出了質(zhì)疑.認(rèn)為“如果物理教育是為更多學(xué)生的全面發(fā)展服務(wù),那就應(yīng)當(dāng)重視物理學(xué)家的工作成果在社會(huì)上、技術(shù)上的應(yīng)用;重視物理學(xué)的哲學(xué)和物理學(xué)史;重視蘊(yùn)含于我們文化之中的物理學(xué)方法;重視物理學(xué)家這個(gè)專業(yè)群體的特點(diǎn),如支持、貢獻(xiàn)社會(huì)的方式等.”[3]這就要求物理教育工作者,不僅從知識(shí)教育的角度思考物理教育問題,而且需要從社會(huì)、哲學(xué)、歷史和物理學(xué)家群體的特點(diǎn)等更廣泛的視角思考物理學(xué)的教學(xué)內(nèi)容、內(nèi)容組織和教學(xué)方法,把物理學(xué)從單純的知識(shí)教育提高到文化的層面去教育.在筆者看來,這即是基于文化的物理教育.
對(duì)于物理學(xué)等自然科學(xué)的文化品性,物理學(xué)家及其他自然科學(xué)家以他們特有的研究經(jīng)歷對(duì)此早有感悟.百科全書式人物皮爾遜就認(rèn)為:“近代科學(xué)因其訓(xùn)練心智嚴(yán)格而公正地分析事實(shí),因而特別適宜于促進(jìn)健全公民的教育.”[4]愛因斯坦也曾說過:“科學(xué)對(duì)于人類事務(wù)的影響有兩種方式.第一種方式是大家熟悉的:科學(xué)直接地,并且在更大程度上間接地產(chǎn)生出完全改變?nèi)祟惿畹墓ぞ?第二種方式是教育性質(zhì)的——它作用于心靈.盡管草率看來,這種方式好像不大明顯,但至少同第一種方式一樣銳利.”[5]費(fèi)曼則直述物理學(xué)是真正的文化,他說:“我講授的主要目的,不是為你們參加考試做準(zhǔn)備——甚至不是為你們服務(wù)于工業(yè)或軍事做準(zhǔn)備,我最想做的是給出對(duì)于這個(gè)奇妙世界的一些欣賞,以及物理學(xué)家看待這個(gè)世界的方式,我相信這是現(xiàn)今時(shí)代里真正文化的主要部分.也許你們將不僅對(duì)這種文化有欣賞,甚至也可能你們會(huì)加入到人類理智已經(jīng)開始的這場偉大的探險(xiǎn)中去.”[6]
隨著人們對(duì)物理學(xué)等自然科學(xué)所蘊(yùn)涵的文化意義的深入認(rèn)識(shí),物理文化的研究也進(jìn)入物理教育學(xué)界的視野,出版了一些物理文化及其教育的專著.近年來,關(guān)于物理文化的研究已成為一些物理教育方向研究生的研究課題.基于文化的物理教育,不僅在于發(fā)掘物理學(xué)內(nèi)在的文化品性,而且將物理學(xué)置于廣闊的人類文化之中去考察,使學(xué)生能像物理學(xué)家那樣欣賞物理學(xué),發(fā)現(xiàn)物理學(xué)與人類文化的關(guān)系及其對(duì)人類文化的影響.可以斷言在物理教育中,物理文化教育將從隱性變?yōu)轱@性,物理教育將從基于知識(shí)的教育變?yōu)榛谖幕慕逃刮锢韺W(xué)作為人類的優(yōu)秀文化讓絕大多數(shù)學(xué)生接受,提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng),增強(qiáng)抵御迷信和偽科學(xué)的能力.
基于文化的物理教育,其基本特點(diǎn)不僅基于物理學(xué)自身的文化特質(zhì),而且基于物理學(xué)與人類文化方方面面的聯(lián)系,從而一改物理學(xué)抽象、冷峻和難學(xué)的面貌,拉近學(xué)生與物理學(xué)的距離.這種廣泛的聯(lián)系,使物理學(xué)“有機(jī)化”,產(chǎn)生超越物理學(xué)認(rèn)識(shí)自然和創(chuàng)造物質(zhì)的成就,給我們帶來源自于物質(zhì)世界本質(zhì)的啟示,其中蘊(yùn)涵著豐富的教育價(jià)值.
在物理學(xué)的發(fā)展中,形成的一套探究自然的方法,以及在其方法之上形成的物理思想,是人類最高智慧的結(jié)晶.盡管我們不能保證運(yùn)用它們不受文化及其個(gè)人偏好的影響,使人類不再走彎路、犯錯(cuò)誤,但它們總能使我們不斷前進(jìn),不僅獲得關(guān)于自然的客觀知識(shí),同時(shí)啟發(fā)人文科學(xué)的發(fā)展,是可能解決人類生存基本問題的最有效的工具.物理學(xué)家玻恩曾說過:“我曾努力閱讀所有時(shí)代的哲學(xué)家的著作,發(fā)現(xiàn)了許多有啟發(fā)性的思想,但是沒有朝著更深刻的認(rèn)識(shí)和理解穩(wěn)步前進(jìn).然而,科學(xué)使我感覺到穩(wěn)步前進(jìn):我確信,理論物理學(xué)是真正的哲學(xué).”[7]趙凱華先生也認(rèn)為,現(xiàn)在回答“什么是物理學(xué)?已很困難,物理學(xué)更多的是體現(xiàn)出一種智慧,物理學(xué)中有一套最全面有效的科學(xué)方法”[8].基于文化的物理教育以知識(shí)教育為載體,重視物理知識(shí)獲得的思想方法、途徑教育;重視物理知識(shí)內(nèi)稟的思想方法教育,并結(jié)合歷史上物理學(xué)曾經(jīng)給人類的生活和思想帶來影響的案例,闡明物理學(xué)思想方法的意義和作用.因此基于文化的物理教育將跳出常規(guī)物理知識(shí)本位教育的窠臼,將物理學(xué)與其他學(xué)科聯(lián)系起來,與技術(shù)、社會(huì)聯(lián)系起來,拓展學(xué)生的認(rèn)識(shí)視野,發(fā)現(xiàn)自然和社會(huì)的共性、社會(huì)發(fā)展對(duì)自然的依賴,以及社會(huì)區(qū)別于自然的特殊性與復(fù)雜性,從而有效地提高學(xué)生的認(rèn)識(shí)能力.
由物理學(xué)史闡明的物理學(xué)的曲折發(fā)展歷史,與物理學(xué)不斷向宇觀、微觀探索發(fā)現(xiàn)自然的物理圖景,以及物理學(xué)以其知識(shí)和思想方法在化學(xué)、生物學(xué)、地球?qū)W,甚至在人文學(xué)科的滲透產(chǎn)生的邊緣學(xué)科,反映著物理學(xué)家及其有物理學(xué)背景的學(xué)者具有超常的創(chuàng)造性,這種創(chuàng)造性源自物理學(xué)發(fā)展的求真本質(zhì),據(jù)一些學(xué)者的不完全統(tǒng)計(jì),20 世紀(jì)中葉以來,具有物理學(xué)背景者,在獲得諾貝爾生理及醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)?wù)咧屑s占60%,化學(xué)獎(jiǎng)獲得者中占50%以上,在經(jīng)濟(jì)學(xué)獲獎(jiǎng)?wù)咧屑s占50%,而相反的情況幾乎沒有發(fā)生[9].為了求證物理學(xué)家不斷的探詢事物背后的原因,懷疑已有知識(shí)的可靠性,有著哲學(xué)的追溯精神,但比哲學(xué)多了證實(shí)的精神,因此他們總能在尋求原因與證實(shí)之間有新的發(fā)現(xiàn),產(chǎn)生新的探索.即使在物理學(xué)發(fā)展最順利的時(shí)候物理學(xué)家仍十分關(guān)注存在的疑點(diǎn),開爾文就曾在19世紀(jì)末,物理學(xué)發(fā)展最順風(fēng)順?biāo)臅r(shí)候,特別指出飄浮在物理學(xué)晴空中的“兩朵小小烏云”,結(jié)果“兩朵小小烏云”在不久以后竟給物理學(xué)帶來革命性發(fā)展,產(chǎn)生相對(duì)論與量子力學(xué).物理學(xué)家從不滿足于已有的物理理論,牛頓、愛因斯坦等著名物理學(xué)家,都曾說過自己的理論不是最后的理論,這不僅是謙虛,而更是來自對(duì)自然的敬畏產(chǎn)生的客觀.基于文化的物理教育會(huì)在物理知識(shí)教學(xué)的過程中,重視體現(xiàn)物理學(xué)的這種懷疑精神的教育,讓學(xué)生理解物理學(xué)家為了物理學(xué)的不斷進(jìn)步,是如何“盡可能快地證明我們自己錯(cuò)了”[10],以鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維.
科學(xué)態(tài)度是一種面對(duì)知識(shí)的認(rèn)識(shí)態(tài)度,是對(duì)知識(shí)生產(chǎn)過程及其證實(shí)的態(tài)度.默頓認(rèn)為“科學(xué)的制度性目標(biāo)是擴(kuò)展被證實(shí)了的知識(shí)”[11],為此科學(xué)雖然沒有明文規(guī)定,但可以從科學(xué)家的道德共識(shí)中找到“普遍主義、公有性、無私利性以及有組織的懷疑態(tài)度”[11]四個(gè)方面的科學(xué)研究規(guī)范,它們是科學(xué)態(tài)度的基本組成要素,是外顯的科學(xué)精神,因此默頓稱它們是“構(gòu)成了現(xiàn)代科學(xué)的精神特質(zhì)”[11].知識(shí)與人及環(huán)境無關(guān)和可重復(fù)證實(shí)的信仰是支撐它們的準(zhǔn)則,這在物理學(xué)中無疑表現(xiàn)得猶為清晰與突出.費(fèi)曼曾就如何尋找一條新定律時(shí)說:“若猜想與實(shí)際不符,則所猜想的定律是錯(cuò)了.不論你的想法有多么美,不論你多么聰明,更不論你名氣有多大,只要與實(shí)驗(yàn)不符便是錯(cuò)的.簡簡單單,這就是科學(xué)[10].”科學(xué)態(tài)度內(nèi)稟了物理學(xué)研究的誠信原則,費(fèi)曼認(rèn)為科學(xué)家“不能欺騙自己”[12],它是科學(xué)家的第一條準(zhǔn)則,是科學(xué)家需要固守的科學(xué)品德,是科學(xué)研究的公平與自由原則的前提.基于文化的物理教育,重視物理學(xué)知識(shí)的獲得過程及其與經(jīng)驗(yàn)的關(guān)系,而不是知識(shí)本身的體系與邏輯;重視分析物理學(xué)家對(duì)自身研究過程的樸素闡述,而不是簡單地利用其他人的研究評(píng)述;重視學(xué)生個(gè)別化的物理知識(shí)再探,而不是止于教科書式的物理知識(shí)的簡單復(fù)述,因此有利于形成學(xué)生的科學(xué)態(tài)度.
愛因斯坦通過對(duì)科學(xué)和宗教信仰的考察認(rèn)為“沒有人懷疑我們正在面臨一種因果關(guān)系,其中構(gòu)成原因的成分大體上已為我們所知.人們不能對(duì)這個(gè)領(lǐng)域發(fā)生的事情進(jìn)行精確的預(yù)測是因?yàn)槠鹱饔玫囊蛩氐亩鄻有?,而一點(diǎn)也不是因?yàn)樽匀唤缰腥狈χ刃颉粋€(gè)人越是深信所有事件的既定規(guī)律性,他就越堅(jiān)信:除了既定規(guī)律性之外,不存在不同本性的原因.對(duì)他來說,無論是人類的統(tǒng)治還是神的統(tǒng)治都不會(huì)作為自然事件的獨(dú)立原因存在.”[12]因此,“科學(xué)不僅除去了宗教沖動(dòng)中擬人化的雜質(zhì),而且也有助于我們理解生活的宗教精神方面.”[12]所謂科學(xué)精神就是這種堅(jiān)信自然界的運(yùn)動(dòng)、變化與發(fā)展符合科學(xué)規(guī)律,建立起對(duì)科學(xué)世界圖景的信仰.因此科學(xué)精神也是一種世界觀,它為科學(xué)態(tài)度所生產(chǎn)的知識(shí)的真理性及其反映的自然界的客觀性、有序性和可理解性等所支撐.科學(xué)精神不僅沒有宗教等其他信仰所具有的排它性,而且有利于人們對(duì)其他信仰的理解,這也是源于對(duì)科學(xué)態(tài)度所生產(chǎn)的知識(shí)的自信.基于文化的物理教育,通過物理知識(shí)的生產(chǎn)和運(yùn)用過程,讓學(xué)生理解物理知識(shí)的客觀性;通過物理規(guī)律對(duì)物理現(xiàn)象的解釋,建立學(xué)生關(guān)于自然的有序性與可理解性的觀念;通過在物理學(xué)與人文文化之間架設(shè)的橋梁,啟發(fā)學(xué)生體會(huì)物理學(xué)與人文各方面的聯(lián)系,涵養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神.
自20世紀(jì)50年代中期斯諾提出“兩種文化”的沖突以來,西方兩種文化的沖突不僅沒有停止,到20世紀(jì)末反而發(fā)生了震驚西方世界的“索卡爾事件”,引發(fā)了西方社會(huì)“科學(xué)與人文”之間的公開論戰(zhàn).然而這些在我國并沒有引起多少漣漪,大多數(shù)中國人仍抱著張之洞先生的“中學(xué)為體,西學(xué)為用”的觀點(diǎn),近年國內(nèi)的“中醫(yī)廢存之爭”只是中西文化之爭的表現(xiàn),科學(xué)與人文反而尚且“相安無事”,筆者覺得正是這一點(diǎn)需要進(jìn)行文化反思.中國文化是世界上少有的綿延幾千年的文化,然而近代科學(xué)并沒有在中國產(chǎn)生,而且是在15世紀(jì)及之前科學(xué)技術(shù)一直領(lǐng)先于世界的情況下發(fā)生.對(duì)此疑問最早出現(xiàn)在1732年法國教士巴多明與其國內(nèi)科學(xué)界的幾封通信中,到20 世紀(jì)40年代經(jīng)李約瑟再提出,引起世界科學(xué)史界的關(guān)注,被學(xué)界稱為“李約瑟之難(問)”,其間像馮友蘭、梁漱溟等著名文人都曾嘗試討論過這個(gè)問題,也引起像竺可楨、楊振寧和愛因斯坦等國內(nèi)外著名科學(xué)家的注意,并先后表達(dá)看法.盡管對(duì)“李約瑟之難”是否有意義,在史學(xué)家中持有不同態(tài)度,但因這涉及中西文化比較,因此即使得不出最終結(jié)果,其過程本身就有現(xiàn)實(shí)意義.從已有的討論或研究中,可知通過中西文化的比較,在物理學(xué)領(lǐng)域會(huì)回溯物理學(xué)之源,引起對(duì)中國古代物理知識(shí)、物理學(xué)發(fā)展史和物理學(xué)思想的閱讀、整理與反思;對(duì)中國古代物理實(shí)驗(yàn)(或相關(guān)物理實(shí)驗(yàn))儀器、設(shè)備和方法的復(fù)原與重探;討論中國古代文化對(duì)物理學(xué)發(fā)展的影響,甚至分析中國傳統(tǒng)文化對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識(shí)的影響等,這些通常被常規(guī)物理教育所忽視的內(nèi)容,正是基于文化的物理教育及其自然的教學(xué)資源,它們或可作為教學(xué)內(nèi)容或可開設(shè)專題講座,因此基于文化的物理教育將啟發(fā)學(xué)生進(jìn)行文化反省.
受物理學(xué)難學(xué)的影響,難免將基于文化的物理教育簡單地理解為簡化物理知識(shí)的教育,其實(shí)本質(zhì)還是物理知識(shí)本位的物理教學(xué).這直接導(dǎo)致基于文化的教育換湯不換藥,在觀念、教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)方法上不能產(chǎn)生本質(zhì)上的變化,從而喪失基于文化的物理教育的價(jià)值.目前某些普通高校通識(shí)課教育出現(xiàn)的尷尬無不與此有關(guān).因此在實(shí)施基于文化的物理教育時(shí),需要注意以下幾個(gè)問題.
基于文化的物理教育是“把物理學(xué)當(dāng)作人類的奮斗歷程”[14],從歷史、哲學(xué)、社會(huì)和生活的意義來介紹,而這些正是傳統(tǒng)物理教學(xué)中所缺少的,它的目的在于提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng).在生活中我們并不難發(fā)現(xiàn)有科學(xué)知識(shí)而缺少科學(xué)素養(yǎng)的人和事,就在20世紀(jì)80年代,我國曾掀起一股特異功能熱,一些知名的科學(xué)人也曾在其中推波助瀾.因此基于文化的物理教育,不僅非物理專業(yè)的學(xué)生需要,就是對(duì)理工科,甚至物理專業(yè)的學(xué)生也有需要.它既可以教育人文學(xué)科的學(xué)生,不要站在科學(xué)之外批評(píng)科學(xué),防止他們受人文主義影響而形成反科學(xué)傾向;可以教育理工學(xué)科的學(xué)生,人文修養(yǎng)有助于拓展專業(yè)視野,防止他們受科學(xué)主義的影響而成為狹隘的科學(xué)或技術(shù)工作者.
當(dāng)前物理學(xué)的通識(shí)教育較多地延續(xù)傳統(tǒng)的講授教法,并把做練習(xí)當(dāng)“實(shí)踐”,忽略了對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué).在物理學(xué)中,物理實(shí)驗(yàn)不僅可以證實(shí)知識(shí)(這本身就是個(gè)復(fù)雜的體驗(yàn)過程),而且還能發(fā)現(xiàn)物理知識(shí)的適用邊界,發(fā)現(xiàn)新的物理現(xiàn)象.因此盡管物理學(xué)的數(shù)學(xué)化程度很高,但本質(zhì)上仍是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué).科學(xué)史家薩頓認(rèn)為:“倘若能通過個(gè)人實(shí)驗(yàn)來認(rèn)識(shí)一個(gè)事實(shí),它會(huì)比一百個(gè)靠死記硬背學(xué)到的事實(shí)更加有價(jià)值……”[15]因此物理實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)習(xí)不可缺省的環(huán)節(jié),也是基于文化的物理教育所必須的.對(duì)此德國奧爾登保大學(xué)的做法值得借鑒,他們?cè)趯?duì)物理師范生的教育過程中,要求學(xué)生完成12 個(gè)必修實(shí)驗(yàn),其中5 個(gè)來自物理學(xué)史.在他們向?qū)W生開放的物理實(shí)驗(yàn)室中,有專門的實(shí)驗(yàn)仿制品收集室,收集了若干著名的或有意義的歷史實(shí)驗(yàn)的原型和相關(guān)實(shí)驗(yàn)記錄,供學(xué)生在進(jìn)行仿制實(shí)驗(yàn)時(shí)參考[16].這樣的物理實(shí)驗(yàn)教育,自然能將文化融入其中.
分組討論不僅是學(xué)生物理知識(shí)很好的運(yùn)用途徑,而且通過分組討論有利于加深學(xué)生對(duì)物理學(xué)與方方面面聯(lián)系的思考.對(duì)于討論,(1)要安排有指導(dǎo)教師.指導(dǎo)教師不足可以聘任高年級(jí)的優(yōu)秀學(xué)生或在校研究生擔(dān)任;(2)要規(guī)定時(shí)間.通常每周應(yīng)安排一個(gè)下午;(3)要考慮合適的組織形式.討論可以有主報(bào)告人,也可以輪流發(fā)言等,每次討論要遞交具體的討論記錄及相關(guān)材料,以便組織報(bào)告會(huì)交流;(4)要有明確的主題,題目可以是教師確定也可以由學(xué)生自選,但要考慮課程內(nèi)容、社會(huì)熱點(diǎn)和學(xué)生關(guān)心的問題三方面因素的結(jié)合.
除上述注意問題外,基于文化的教育要體現(xiàn)其教育價(jià)值,還需要認(rèn)真設(shè)計(jì)好它的評(píng)價(jià)方式.在我們的傳統(tǒng)中,評(píng)價(jià)多是作業(yè)+期末考試的形式,現(xiàn)在已出現(xiàn)寫小論文等形式,評(píng)價(jià)呈多元化、個(gè)別化趨勢.基于文化的物理教育的考試,因?yàn)橐怀銎洹拔幕浴?,需要?cè)重從文化的視角考查學(xué)生對(duì)物理學(xué)的理解程度和運(yùn)用能力,評(píng)價(jià)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng),因此寫小論文這種具有綜合、靈活性和個(gè)別性特征的評(píng)價(jià)方式相對(duì)比較合適.德國奧爾登保大學(xué)的評(píng)價(jià)方式是學(xué)生可以選擇一個(gè)歷史主題(通常圍繞著一個(gè)實(shí)驗(yàn))作為期末考試的題目[16],這種融文化和實(shí)驗(yàn)于考試之中的選題方式,也值得我們的小論文評(píng)價(jià)方式參考.
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