從物理學的地位和作用看對中學物理教師的要求

趙　總

中等教育階段，是一個人從少年步入青年的時期，是身心成長趨于成型的時期，是在知識上和能力上為今后的工作和學習打基礎、作準備的時期，有著特殊的重要意義。在中學的各門課程中，物理課在提高學生的科學素質方面起著無可替代的作用。對于這個問題，我想從20世紀科技發展大的背景談起。

1、物理學推動了20世紀科學技術的高速發展

20世紀，是科學技術空前高速發展的世紀。在此世紀內，人類社會在科技進步上經歷了一個又一個劃時代的變革。這個世紀之初，無論在動力和信息交流方面，人類社會就全面地進入了“電氣化時代”。這是19世紀安培、法拉第、麥克斯韋等一批物理學家和愛迪生等發明家努力的結果。從上個世紀之交放射性的發現，經過近半個世紀原子物理、核物理的研究，40年代物理學使人類掌握了核能的奧秘，把人類社會帶進了“原子時代”。今天核技術的應用遠不止于為社會提供長久可靠的能源，放射性與核磁共振在醫學上的診斷與治療作用，已為人所共知。

20世紀科學技術給人類社會帶來的最大的沖擊，莫過于以現代計算機為基礎發展起來的信息技術。號稱“信息時代”的到來被譽為“第二次產業革命”。的確，計算機給人類社會帶來如此廣泛而深刻的變化，是二三十年前任何有遠見的科學家都不可能預見到的。現代計算機的硬件核心是半導體集成電路，PN結是基礎。半個多世紀前，巴丁、肖克萊、布賴頓等三位物理學家發明了晶體管，標志著信息時代的誕生。從我們物理學家的眼光看來，這個嬰兒在娘胎里至少孕育了20年。這就是說，20年代建立量子力學之后，物理學家發展了費米-狄拉克統計、能帶論，從此有了電子和空穴的概念。爾后用摻雜的辦法產生了N型和P型的半導體，這才為晶體管的發明打下基礎。

2、物理學和其它自然科學的關系

談了物理學對高技術的推動之后，我們再談談物理學和其它自然科學的關系。

物理學和天文學由來已久的血緣關系，是有目共睹的。當今物理學的研究領域里有兩個尖端，一個是高能或粒子物理，另一個是天體物理。前者在最小的尺度上探索物質更深層次的結構，后者在最大的尺度上追尋宇宙的演化和起源。可是近幾十年的進展表明，這兩個極端竟奇妙地銜接在一起，成為一對密不可分的姊妹學科。

物理學和化學從來就是并肩前進的。自從伽利略、牛頓以來，物理學與天文學已是精密的理論科學，然而長期以來，包括化學在內的其它自然科學卻一直是經驗性科學。1998年的諾貝爾化學獎頒給了W.Kohn和J.A.Pople，以表彰他們在量子化學方面所做的開創性貢獻。頒獎的公報說，量子化學將化學帶入一個新的時代，化學不再是純實驗科學了。化學是研究分子的學科。此前，如果說物理化學還是物理學和化學在較唯象層次上的結合，則量子化學已深入到化學現象的微觀機理。近年來，量子化學、激光化學、分子反應動力學、固體表面催化和功能材料等物理學與化學間的交叉學科，取得了長足的進展，今后兩學科之間的合作將更為興旺發達。

物理學研究的是物質世界普遍而基本的規律，這些規律對有機界和無機界同樣適用。物理學構成所有自然科學的理論基礎，其中包括生物學在內。物理學和生物學的相互滲透，前途是不可估量的。

翻閱一下現在物理學的許多重要期刊，或看看許多國際物理學術會議的日程，就會發現，諸如蛋白質折疊、免疫網絡、化學鍵斷裂、水土流失、交通堵塞等，大量本不屬于物理學內容的標題，赫然入目。人們不禁要問：“什么是物理學？”的確，今天再從研究對象來回答這個問題已很困難。我們的看法是，不管什么問題，當物理學家用物理學的方法去研究它時，就把它變成了物理問題。物理學，是一門理論和實驗高度結合的精確科學。物理學中有一套最全面最有效的科學方法。我們說，在對學生的科學素質教育中，物理課有著無可替代的重要作用，根據就在于此。

3、對中學物理教師的要求

我認為，作一名優秀的中學教師，除了良好的師德之外，最重要的是兩條：一是先進的教育思想，二是較高的學術水平。

3.1轉變教育思想

先談教育思想。過去比較重視知識傳授，現在提倡素質教育，其實兩者不應是對立的。學校的功能是傳授知識，脫離了科學知識的背景，科學素質教育是空的。在傳授知識的同時，應注意培養學生的科學素質。但絕不能把素質異化為知識，灌輸給學生。

科學素質教育中很重要的一點，是培養學生的創新精神。關于這個問題，我想借楊振寧先生的話來發揮。下表是楊先生為中、美教育所作的比較：

中美

嚴格、堅實的訓練 不規范的訓練

謙虛和循規蹈矩 自大并充滿活力

小心謹慎、缺乏自信 勇敢、自信

興趣集中于相對較窄的領域 隨心涉足廣闊領域、興趣廣泛

被動 主動進攻

上表中的詞句是褒是貶，和我們中國教育的傳統看法恐怕有些出入。事物往往不那么絕對，說褒貶參半也許更為恰當，不過這里包含了中西教育思想上的重大差別。楊先生認為：“中國傳統教育提倡按部就班的教學方法，認真的學習態度，這有利于學生打下扎實的基礎，但相對來說，缺少創新意識；美國提倡‘滲透式的教育方法，其特點是學生在學習的時候，對所學的內容往往還不太清楚，然而就在這過程中已經一點一滴地學到了許多東西，這是一種‘體會式的學習方法，培養出來的學生有較強的獨立思考和創造能力。易于很快地進入科學發展的前沿，但不如前者具有扎實的根基。中美兩種教育方式各具特色，長短互補，若能將兩者的優點和諧地統一起來，在教育方法上無疑是一個突破。”在我國，有一種普遍的提法：作為一名好教師應當“課堂上解決問題”，把所教的內容都“講深講透”，不給學生課后留下疑難，讓學生課后提不出問題。所以我國的教師都習慣于把知識組織得井井有條，對課程內容的每個細節作詳盡的解說，對學生可能發生的誤解一一予以告誡。我粗略地估計，同樣的內容，在我國現在課上所用的學時，至少比西方多50～100%.現代物理學中的新事物，怕不能講透而引起麻煩的，在課堂上寧可只字不提。這就是我國細嚼慢咽的講授風格，封閉式的教學方法。

國際物理教育委員會前主席焦塞姆（L.E.Jossem）說：“最好的老師，是讓學生知道他們自己是自己最好的老師。”亦即，老師的責任是教會學生自己去取得知識，老師教的目的是讓學生以后不需要老師。

以上是我們教育思想最需要轉變的方面。

教好物理學，關鍵是教思路，教方法，啟發學生“勤于思考，悟物窮理”，自覺地努力鍛煉自己自學的能力。

3.2提高學術水平

現在談中學教師的學術水平問題。在教學中提高學生的素質，需要老師有較高的素質。提高教學水平的關鍵是師資的學術水平。學術水平高，教學水平不一定高；但學術水平不高，教學水平最多達到一定程度就飽和了，不可能太高。中學教師的學術水平怎樣才算高？至少應該是大學本科畢業。師范還是理科？我們的看法，師范物理系與理科物理系在學術水準上不應有區別。如果說要體現師范性，那就是在基礎物理方面對師范生的要求更高。培養學生創新意識，更需要老師自己有過創新的經歷。從長遠看，中學教師應達到碩士水平，我指的是物理學碩士，因為在研究生階段才有真正從事創造性工作的經歷。現在許多中學為了對付高考，都在高中拿出一年的時間進行“題海操練”，學生沒有心思顧及與高考無關的問題。這種情況大大傷害了學生創造性的思維。這是一個社會性問題，我們已有另文評論，不在此地多說。正常的教育環境下，中學生思想應該很活躍，能給這樣的學生有效的指導，對教師的要求是很高的。就物理教師而言，真正理解中學物理的課程內容，要求對大學物理有較透澈的理解；能給學生一些啟發，教師要對物理學和其它科學的當代發展比較熟悉。為了提高中小學教師隊伍整體素質，教育部提出中小學教師繼續教育的規定。《大學物理》本是針對大學物理教學的，從這個角度看，它正好能對中學物理教師的繼續教育發揮自己的作用。所以我們特開辟“中學物理教師繼續教育”這一欄目，以便在這方面作出我們的貢獻。