在大學(xué)物理教學(xué)中融會(huì)人文教育的探索與實(shí)踐

鄭文珍

[摘 要] 在理工科大學(xué)物理教學(xué)中，以物理學(xué)的核心理論為主體，以物理學(xué)發(fā)展中的重大事件和對(duì)人類社會(huì)的貢獻(xiàn)作串聯(lián)，努力發(fā)掘蘊(yùn)含其中的哲學(xué)和人文因素，并將其融合于課堂教學(xué)之中，寓文于理，全面提高理工科學(xué)生的綜合文化素養(yǎng)。

[關(guān)鍵詞] 大學(xué)物理；課堂教學(xué)；融會(huì)；人文教育

[中圖分類號(hào)] G642 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號(hào)] 1008-2549（2018） 04-0097-03

隨著社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步，今日之教育僅僅用專業(yè)知識(shí)教育人是不夠的。通過專業(yè)教育，學(xué)生可以學(xué)到有用的知識(shí)，但是不能成為和諧發(fā)展的人才?！皩ｉT化”的教育模式越來越顯現(xiàn)出它的局限性。不少專家已經(jīng)呼吁：為避免出現(xiàn)社會(huì)可持續(xù)化發(fā)展中的危機(jī)，當(dāng)前一個(gè)刻不容緩的問題就是消除現(xiàn)代化中兩種文化——科學(xué)文化和人文文化之間的隔閡。一個(gè)高素質(zhì)的人，肯定是科學(xué)素質(zhì)和人文素質(zhì)都很強(qiáng)的人。但是，目前的教育狀況與這種發(fā)展趨勢(shì)嚴(yán)重的不相適應(yīng)。我國(guó)教育文理分明，理工科學(xué)生文科基礎(chǔ)薄弱，知識(shí)結(jié)構(gòu)單一，雖然有較高的科技素養(yǎng)和較強(qiáng)的專業(yè)知識(shí)水平，但對(duì)科技與政治、經(jīng)濟(jì)、文化等諸多因素間的關(guān)系模糊不清，對(duì)科技的發(fā)展受制于社會(huì)政治環(huán)境及文化價(jià)值取向的約束也缺乏深刻的理性認(rèn)識(shí)，人文教育的缺乏嚴(yán)重限制了他們今后的發(fā)展[1]。

基于以上原因，我們?cè)趯?duì)理工科專業(yè)學(xué)生進(jìn)行大學(xué)物理教學(xué)中，在強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)傳授物理學(xué)基本理論、基本規(guī)律、基本方法的前提下，同時(shí)認(rèn)真探索物理文化與人文精神的相通之處，把大學(xué)物理課堂教學(xué)作為研究科學(xué)與人文傳承的載體。在講述物理學(xué)發(fā)現(xiàn)、成就和思想的同時(shí)注重物理教學(xué)的文化特色和哲學(xué)性[2]，努力發(fā)掘蘊(yùn)含其中的文化內(nèi)涵和人文光輝，以大學(xué)物理教學(xué)架起理工科學(xué)生融合科學(xué)和人文的橋梁，促進(jìn)科學(xué)與人文的綜合和進(jìn)步，從而從更深層次上加深對(duì)物理學(xué)的理解。

一 課程定位與基本內(nèi)容選取

（一）課程定位與教學(xué)指導(dǎo)思想

作為面向全體理工科學(xué)生的大學(xué)物理課程，其教學(xué)目的主要是向?qū)W生傳授物理學(xué)的核心內(nèi)容、成果、研究動(dòng)態(tài)與科學(xué)精神，介紹與物理學(xué)相關(guān)的現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的新概念、新發(fā)展，讓學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握科學(xué)研究、科技創(chuàng)新的方法，從思維方式、研究方法和知識(shí)內(nèi)容三個(gè)層次上全面提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。大學(xué)物理課程的各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)都應(yīng)該在傳授知識(shí)的同時(shí)，注重學(xué)生分析問題和解決問題能力的培養(yǎng)，注重學(xué)生探索精神和創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)，努力實(shí)現(xiàn)學(xué)生知識(shí)、能力、素質(zhì)的協(xié)調(diào)發(fā)展[3]。但同時(shí)，物理學(xué)又是一條閃光的河流，有著豐富的人文底蘊(yùn)和文化內(nèi)涵，物理學(xué)不是工具而是文化，是高層次、高品位的文化。物理學(xué)在追求科學(xué)真理的同時(shí)，也具有極強(qiáng)的社會(huì)教育和思想文化功能。故在物理教學(xué)時(shí)也要充分融合人文素質(zhì)教育，讓科學(xué)滲透于人文，人文融會(huì)于科學(xué)，從而使學(xué)生更加全面、和諧、健康地發(fā)展。

基于以上定位，我們的教學(xué)指導(dǎo)思想是：以國(guó)家物理教指委所頒布的理工科大學(xué)物理基本要求為綱領(lǐng)，以物理學(xué)發(fā)展中的重大成果和發(fā)展歷史為線索，秉承物理學(xué)的論述邏輯，突出物理學(xué)對(duì)社會(huì)發(fā)展的巨大推動(dòng)作用和所蘊(yùn)含的人文光輝，介紹知識(shí)，突出應(yīng)用，激發(fā)興趣，培養(yǎng)能力，文理滲透，提高素養(yǎng)。

（二）課程基本教學(xué)內(nèi)容

依據(jù)國(guó)家物理教指委關(guān)于大學(xué)物理教學(xué)的基本要求，結(jié)合我校實(shí)踐，我們主要安排了以下內(nèi)容。

1 物理學(xué)引論

概述物理學(xué)的內(nèi)涵，說明物理思想和物理方法的特點(diǎn)，物理學(xué)與人文科學(xué)、社會(huì)科學(xué)的關(guān)系，闡明物理學(xué)對(duì)人類文明的巨大貢獻(xiàn)及在現(xiàn)代人才培養(yǎng)方面的作用和優(yōu)勢(shì)。

2 物理教學(xué)的主體內(nèi)容及其人文涵義

這是大學(xué)物理課堂教學(xué)的主體部分，主要內(nèi)容包括以下幾點(diǎn)。

①經(jīng)典力學(xué)的發(fā)展與成就，對(duì)稱性與守恒定律，狹義相對(duì)論

以牛頓運(yùn)動(dòng)定律為主干，三個(gè)派生定律及守恒定律為支干，講授經(jīng)典力學(xué)的核心內(nèi)容，在此基礎(chǔ)上講授狹義相對(duì)論的基本原理及研究方法。涵蓋國(guó)家物理教指委基本要求（以下同）中的11個(gè)A項(xiàng)指標(biāo)，選講3個(gè)B項(xiàng)指標(biāo)。

②振動(dòng)與波

以現(xiàn)代光電技術(shù)為依托，以簡(jiǎn)諧振動(dòng)、平面彈性諧波為核心，以9個(gè)A項(xiàng)指標(biāo)為重點(diǎn)，并且為物質(zhì)波的講授打下基礎(chǔ)。

③熱力學(xué)基本規(guī)律及其統(tǒng)計(jì)理論

以熱力學(xué)第一、第二定律為主線，突出能量轉(zhuǎn)化與守恒定律的形成及應(yīng)用，介紹熵的統(tǒng)計(jì)意義及在現(xiàn)代信息社會(huì)中的突出作用，以麥?zhǔn)纤俾史植悸蔀榇恚v授大數(shù)粒子組成系統(tǒng)的研究方法和統(tǒng)計(jì)規(guī)律，共10個(gè)A項(xiàng)指標(biāo)，選講2個(gè)B項(xiàng)指標(biāo)。

④電磁學(xué)規(guī)律及其應(yīng)用

以麥克斯韋方程組為核心，重點(diǎn)在于通過庫(kù)侖定律、高斯定理和安培環(huán)路定理、畢奧-薩伐爾定律、法拉第電磁感應(yīng)定律等學(xué)習(xí)電磁場(chǎng)的概念以及場(chǎng)的研究方法，共計(jì)20個(gè)A項(xiàng)指標(biāo)，選講物質(zhì)的磁性和交流電兩個(gè)B項(xiàng)指標(biāo)。

⑤光學(xué)

重點(diǎn)講述光的干涉、衍射和偏振，介紹幾何光學(xué)的基本規(guī)律和光學(xué)器件在現(xiàn)代工程技術(shù)中的應(yīng)用，介紹激光的形成、應(yīng)用及發(fā)展，涵蓋14個(gè)A項(xiàng)指標(biāo)內(nèi)容。

⑥量子物理基礎(chǔ)

突出講授實(shí)物粒子波粒二象性的物理思想，重點(diǎn)介紹量子力學(xué)的基本原理，要求學(xué)生理解微觀物質(zhì)的描述方式和波函數(shù)的統(tǒng)計(jì)意義，包括10個(gè)A項(xiàng)指標(biāo)和2個(gè)B項(xiàng)指標(biāo)。

上述內(nèi)容，涵蓋了國(guó)家物理教指委關(guān)于理工科物理教學(xué)基本要求A項(xiàng)指標(biāo)的全部?jī)?nèi)容，選講了部分B項(xiàng)指標(biāo)內(nèi)容，滿足理工科大學(xué)生對(duì)大學(xué)物理的知識(shí)培養(yǎng)基本要求。對(duì)以上內(nèi)容，講授其發(fā)展史、科學(xué)和人文背景、基本概念和最新進(jìn)展等，適當(dāng)打開與當(dāng)代科技聯(lián)系的窗口，每一部分用一條主要線索串聯(lián)，突出物理學(xué)的地位和作用。

3 物理學(xué)與社會(huì)

討論物理學(xué)在與人類社會(huì)發(fā)展密切相關(guān)的能源、環(huán)境、戰(zhàn)爭(zhēng)、人文文化、社會(huì)功能等之中的地位與作用。

4 物理學(xué)與技術(shù)

講授物理學(xué)與科學(xué)技術(shù)發(fā)展史中的“技術(shù)——物理——技術(shù)”與“物理——技術(shù)——物理”這兩條基本路線，闡明物理學(xué)與科學(xué)技術(shù)進(jìn)步所需的基本知識(shí)，特別強(qiáng)調(diào)結(jié)合不同的專業(yè)特點(diǎn)有的放矢地選講相關(guān)內(nèi)容，使不同專業(yè)的學(xué)生能正確把握物理、專業(yè)、人文三者之間的邏輯關(guān)系及相互依存、相互支撐的辯證關(guān)系。

5 物理學(xué)與其它人類至關(guān)重要的交叉學(xué)科之間的關(guān)系

主要從物理學(xué)與新技術(shù)、新學(xué)科、新思維三個(gè)方面體現(xiàn)“新興、前沿、交叉”。

6 物理學(xué)與哲學(xué)

討論物理學(xué)的世界觀、方法論、哲學(xué)意義等問題。物理學(xué)“physics”的原意是自然哲學(xué)，現(xiàn)代物理學(xué)的發(fā)展正在把東西方的智慧融合起來，并生長(zhǎng)出真正的（非外來的）自然哲學(xué)，而這種哲學(xué)認(rèn)識(shí)對(duì)于我們自己怎樣做好一個(gè)現(xiàn)代人，成為現(xiàn)代社會(huì)中一個(gè)深思熟慮、負(fù)責(zé)任而有遠(yuǎn)見的成員，不會(huì)是沒有啟迪的。教授物理必須要教出點(diǎn)哲理來，學(xué)習(xí)物理學(xué)也要學(xué)出點(diǎn)哲理來，這對(duì)培養(yǎng)青年學(xué)生的科學(xué)世界觀、提高其科學(xué)素養(yǎng)有著不可替代的作用[3]。

7 卓越科學(xué)家的代表與成就，科學(xué)與人文意義

介紹物理學(xué)家在創(chuàng)立和發(fā)展物理學(xué)過程中的思想，特別是中國(guó)古代、近代與當(dāng)代科學(xué)家對(duì)物理學(xué)發(fā)展和人類社會(huì)進(jìn)步所作出的巨大貢獻(xiàn)，兩彈一星元?jiǎng)诪槲覀兞粝碌膫ゴ笪镔|(zhì)和精神財(cái)富，他們?yōu)槲锢韺W(xué)所做的科學(xué)貢獻(xiàn)和人文意義。

在課堂教學(xué)中，我們還特別注意適時(shí)適度地引入物理學(xué)家們?cè)谘芯恐械氖д`，比如赫茲1892年因?qū)嶒?yàn)設(shè)計(jì)不周密而使德國(guó)人失去了首先發(fā)現(xiàn)電子的機(jī)會(huì)；美國(guó)著名實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家克魯克斯因?qū)嶒?yàn)時(shí)的一個(gè)疏忽而錯(cuò)失發(fā)現(xiàn)Χ射線；就連著名的約里奧·居里夫婦也因忽視學(xué)術(shù)思想的交流而痛失了第三次獲得諾貝爾獎(jiǎng)的機(jī)會(huì)[4]。通過這些典型事例，讓學(xué)生們知道科學(xué)研究的艱辛，成功的背后更是辛勤的勞動(dòng)和對(duì)科學(xué)機(jī)會(huì)的敏銳捕捉。科學(xué)探索中失誤不可避免，分析他們?cè)斐墒д`的原因，從中吸取教訓(xùn)，就會(huì)在很大程度上避免重復(fù)此類錯(cuò)誤的發(fā)生。

8 物理學(xué)前沿展望

介紹21世紀(jì)物理學(xué)的重要前沿方向，物理學(xué)的發(fā)展對(duì)人類社會(huì)前進(jìn)的旗手作用。

在確定了教學(xué)內(nèi)容，保證學(xué)科知識(shí)性、系統(tǒng)性的前提下，以課堂教學(xué)為主要載體，在教學(xué)中貫穿物理學(xué)教育中的哲學(xué)與人文精神，以科學(xué)發(fā)展中的重大突破性成果為主要突破口，闡明科學(xué)發(fā)展對(duì)社會(huì)進(jìn)步的巨大推動(dòng)作用，充分體現(xiàn)當(dāng)今科學(xué)技術(shù)的發(fā)展日益趨于綜合交叉的特點(diǎn)，自然科學(xué)不是工具，而是文化。

二 在教學(xué)中貫穿哲學(xué)與人文精神的具體實(shí)踐

筆者認(rèn)為，在大學(xué)物理教學(xué)中貫穿人文精神，強(qiáng)調(diào)人文教育，加強(qiáng)科學(xué)文化與人文文化的聯(lián)系，把物理學(xué)的發(fā)展植根于人文社會(huì)發(fā)展的大背景下，這樣更加符合學(xué)生全面發(fā)展的綜合素質(zhì)要求。同時(shí)對(duì)不同專業(yè)又選講不同的相關(guān)物理和人文背景，以便更進(jìn)一步與相關(guān)專業(yè)需求吻合，這是大學(xué)物理教學(xué)中的特色與亮點(diǎn)。我們的具體做法是以下幾點(diǎn)。

（一）努力分析和發(fā)掘大學(xué)物理教學(xué)中的哲學(xué)與人文因素

物理學(xué)是研究客觀世界的一門學(xué)科，作為自然科學(xué)的物理學(xué)與人文因素有沒有關(guān)系呢？答案是肯定的。而在以前的教學(xué)中，我們常常把物理學(xué)作為提高生產(chǎn)力的手段，而忽視了其文化性的一面。喬治·薩頓（George sartan）指出：“我們必須使科學(xué)人文主義化，最好是說明科學(xué)與我們?nèi)祟惐拘缘年P(guān)系，使科學(xué)更有意義，更為動(dòng)人，更為親切” [5]。按照薩頓的觀點(diǎn)，能夠歸納大學(xué)物理教學(xué)中可以挖掘的人文因素是[6]。

1 物理學(xué)探索的過程本身所體現(xiàn)的人文精神

物理學(xué)家在長(zhǎng)期的科學(xué)研究過程中形成的科學(xué)精神，是人類精神的寶貴組成部分，其主要特征是求實(shí)、批判與創(chuàng)新，它本質(zhì)上與人文精神一樣，都是出于對(duì)人類前途與命運(yùn)的關(guān)心而產(chǎn)生的。

2 物理學(xué)的認(rèn)知過程內(nèi)含著的深刻的哲理性和人文因素

物理學(xué)和美學(xué)形成了不可分割的聯(lián)系。美是自然的本質(zhì)，也是通向真理的路標(biāo)，這一點(diǎn)，文理是相通的。物理學(xué)家經(jīng)過對(duì)自然的理性沉思，最終對(duì)世界給予了審美描述，取得了許多與自然屬性相符的重要成果；物理學(xué)家正是在“由美求真”的探索過程中形成了物理學(xué)研究過程中的美學(xué)精神[7]。

3 物理學(xué)和其它人文學(xué)科是相互影響、互相滲透的

它們追求的目標(biāo)都是真理的普遍性[6]。

（二）基于以上原則，在具體教學(xué)過程中，主要是從以下三方面11個(gè)課題進(jìn)行

（1）從自然哲學(xué)到物理學(xué)

①中國(guó)古代的社會(huì)圖景和哲學(xué)觀。

②古代西方哲學(xué)觀和物理知識(shí)。

③經(jīng)典物理產(chǎn)生的條件和建立過程，文藝復(fù)興運(yùn)動(dòng)對(duì)自然科學(xué)的影響。

④當(dāng)今自然科學(xué)的交叉發(fā)展與科學(xué)的哲學(xué)與美學(xué)觀之聯(lián)系。

（2）自然科學(xué)學(xué)習(xí)中的社會(huì)教育與思想文化功能

①科學(xué)的雙重功能。

②自然科學(xué)中的“求真”、“至善”、“唯美”。

③相對(duì)論及其認(rèn)識(shí)論的相對(duì)性原理。

④從對(duì)哥本哈根學(xué)派的學(xué)習(xí)中認(rèn)識(shí)科學(xué)研究中個(gè)體與集體的關(guān)系。

3 科學(xué)家的美學(xué)觀與方法論

①?gòu)牡依撕秃Ｉ畬?duì)量子力學(xué)的研究看自然世界與科學(xué)研究之美學(xué)原則。

②自然科學(xué)史研究的科學(xué)素養(yǎng)與基本原則。

③辯證哲學(xué)對(duì)物理學(xué)崛起的指導(dǎo)作用及其方法論意義。

我們把這部分內(nèi)容自然而融洽地揉合于大學(xué)物理的相關(guān)課堂教學(xué)中，也同時(shí)增強(qiáng)了大學(xué)物理的思想政治教育功能。

作為科學(xué)基礎(chǔ)通識(shí)課的大學(xué)物理在教學(xué)中突出物理特征的同時(shí)強(qiáng)調(diào)綜合素質(zhì)發(fā)展，加強(qiáng)與人文背景的融合，具體說來，要求做到以下四點(diǎn)。

（1）必須給人以準(zhǔn)確的知識(shí)。在基本知識(shí)到位的基礎(chǔ)上，力求內(nèi)容新穎，能夠反映20世紀(jì)及當(dāng)前物理學(xué)和人文文化發(fā)展的最新成果，不苛求全面、系統(tǒng)，但要有一定的涵蓋面和深刻性。

（2）給人以智慧和啟迪，突出科學(xué)與人文之關(guān)系，激發(fā)想象力和創(chuàng)造精神。

（3）給人以方法，強(qiáng)調(diào)科學(xué)思維法則的訓(xùn)練和科學(xué)方法的熏陶。

（4）給人以積極的進(jìn)取精神，提倡獻(xiàn)身于國(guó)家的科學(xué)技術(shù)和文化事業(yè)，堅(jiān)持真理，勇于探索。

科學(xué)與人文結(jié)合，需要精心設(shè)計(jì)、精心修飾，使之無論從什么角度去看，都很真很善很美。但理工科學(xué)生人文基礎(chǔ)知識(shí)薄弱，辯證思維能力和美學(xué)領(lǐng)悟能力較為欠缺，對(duì)邊緣學(xué)科和文理滲透領(lǐng)域缺乏了解和參與，是教學(xué)工作中的主要難點(diǎn)。

三 結(jié)語

實(shí)踐證明，在理工科大學(xué)物理課程教學(xué)中融會(huì)人文主義教育，加強(qiáng)人文關(guān)懷意識(shí)，將人文精神的培養(yǎng)滲透在物理知識(shí)的傳授過程之中，是行之有效的?？茖W(xué)和人文的相互浸潤(rùn)與互補(bǔ)，會(huì)使我們大學(xué)物理教學(xué)內(nèi)容變得更豐滿、更富有情趣、更有說服力、更能激發(fā)學(xué)生興趣，也是把思政教育揉合進(jìn)了基礎(chǔ)科學(xué)知識(shí)教學(xué)的課堂之中，從而真正達(dá)到提高學(xué)生科學(xué)人文綜合素質(zhì)之目的。

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