大學文科物理課程教學初探＊

魏 環 谷建生 高永春 劉 穎 盛嘉茂

（河北聯合大學理學院 河北 唐山 0630 09 ）

文科物理課程是為高校人文及社科專業學生設置的通識性課程．自2005 年舉辦全國首屆文科物理教師研修班至今，文科物理課程相繼出現在我國許多高校的教學實踐或教學計劃中．目前針對這一課程，教育部并未出臺統一的課程教學基本要求或指導性的文件，以指導和規范文科物理課程教學，無疑，這為文科物理的教學建設營造了極大的探索與發展空間．

我校自2003 年起即為多個專業的學生開設了文科物理課程．有限的學時和不同于大學物理的教學定位以及全新的受眾，都是文科物理教師需要研究的新課題．基于這些年對文科物理課程的教學研究、探索和實踐，筆者認為，文科物理課程在“教學內容的組織與構建”、“科學素質教育的有效途徑”以及“教學的適教性研究”方面依然需要繼續研究和探索．

本文介紹了筆者對上述問題的研究、認識與實踐，愿與大家交流．

1 問卷調查與分析研究

在教學中發現，許多學生并不清楚開設文科物理課程的目的，因此，他們對這門課程的內容也有著各種不同的期待與要求．此外，許多學生對科學的認識過于膚淺，甚至還存在著錯誤和偏見．對教師而言，了解學生的學習態度、興趣與需要以及其對科學的認識和理解程度，對于課程教學內容的組織與設計、教學方案的制定都是非常有幫助的，也是適教性研究的基礎．為此，筆者采用了問卷調查的方式．

1．1 調查問卷構成及主要調查結果

以對我校2012 級經濟、管理、文法、外語4個學科的新生進行的問卷調查結果為例．設計的調查問卷包括基本情況、學習意愿、對科學的認識與理解3個部分．基于問卷調查方式所具有的雙向信息傳遞功能，在調查的題目中既包括了準備向學生了解的問題，也包括了希望學生要關注的問題．表1和表2給出的是部分調查題目及相應的統計結果，此次回收的有效答卷共461 份．

表1 關于學習意愿的調查

續表

表2 對于科學的認識與理解的調查

1．2 調查結果分析與適教性研究之一

（1）有70 %的學生相信物理課程在培養人的科學思維方式、提高分析問題和處理問題的能力方面具有重要的作用，但是表示喜歡學習物理學的學生只占25 %，還有50 %的學生雖然不排斥專業之外的物理課程，但是他們的學習態度顯然并不積極．筆者對這部分學生做了進一步的調查，發現畏懼物理問題的邏輯分析和數學推導，擔心不能通過課程考核是主要原因．因此，為了縮小教與學的差距，文科物理教師需要根據文科學生偏重形象思維，不擅長邏輯思維的特點來設計教學的起點與難度，探索與文科學生接受能力相適應的教學方式．

（2）表1中的1．2題是單選題，可以發現，學生對物理問題的關注點較為分散，相對集中的是A和D兩個選項，而代表物理學史的選項B只占大約1．10 這表明，文科學生更為關注物理學的社會價值，同時更希望了解日常生活中涉及到的物理學原理和知識．

該項調查提示我們，在教學中對物理學史的介紹需要適時、適度地展開，尤其不能為了降低課程難度而偏離教學目標，將文科物理變成以物理學史為主要內容的課程．

（3）結合表1中1．3和1．4題的調查結果可以發現，學生并沒有把獲得物理知識放在學習目的的首位，而是更期待自身能力的提高以及獲得完善的知識結構．這就啟示我們，需要深入研究自然科學課程對文科學生的作用；授人以漁、提高素質教育水平應該是文科物理教學改革的方向．

（4）從表2中的2．1與2．2題的調查結果看，有超過80 %的學生并不清楚科學的起源；關于科學的本質，只有13 ．3%的學生回答正確；學生對科學的基本特征，科學能做什么，不能做什么的問題認識不清，甚至有3．6%的學生認為科學無所不能；有接近70 %的學生認為，科學就是由概念、定律和原理構成的靜態知識．表2中的2．3題正確率只有18 %，說明學生缺乏對自然科學實證性要求的認識．表2中2．4題的正確率是22 ．8%，表明學生對于科學和技術概念的認識含混不清．這項調查結果說明，學生對于科學的本質以及科學的基本特征的確缺乏真正、完整的認識．使學生建立正確的科學觀，是進行科學素質教育的基礎和前提，因此，如何使學生建立起對科學的正確認識，是文科物理教學研究中的又一個重要課題．

2 圍繞文科物理教學的比較研究

2．1 對文科物理課程的性質 作用與特點的認識

同為物理課程，但是文科物理與大學物理兩門課程在許多方面都存在差異．因此，通過比較，可以使我們對文科物理課程有更為準確的認識和把握．對理工科學生來講，大學物理是重要的基礎課程，它的教學目標就是使學生擁有扎實的物理基礎，具備應用理論的能力，養成探索的精神和創新意識，大學物理將重點放在培養學生應用理論的能力上．對文科學生而言，文科物理課程不僅在于它的通識性，還在于它是具有文化素質教育性質的課程［1］，因此，這門課程不僅具有完善學生知識結構的通識教育功能，而且具有培養學生科學文化素養的素質教育功能．鑒于文科學生未來工作的特點，筆者認為，文科物理在“培養文科學生應用理論的能力”方面的作用是相對次要的，而在“幫助學生認識理性思維的特點，了解物理學的思想、方法和價值，提升科學素養”方面的作用則是首要的．所以，盡管這兩門課程都以傳授物理知識，培養學生的科學素質為目標，但是，文科物理的教學更注重科學與人文精神的融合，它的文化品味更濃、思想性更強．上述差異決定了它們處于物理教育的不同層面，大學物理位于“知識與應用”教育的層面，而文科物理是以物理知識為載體，將重點放在了以育人為中心的“科學精神”的養成上［2］，因此，它處于“精神與素養”教育的層面［3］．

2．2 關于科學素質教育 中西方應該有不同的教學起點和重點

中西方的學生因文化傳統、人文環境等不同而有著不同的文化背景．文化背景的差異，使中西方的學生對科學存在不同深度的認識和理解，因此，圍繞科學素質教育問題，中西方應該有不同的教學起點與重點．比較并探尋文化背景與科學認知之間的聯系，有助于找到有效開展科學素質教育的途徑．

中西方文化傳統的明顯差異是彼此關于科學認識目的的不同．在西方，科學源于人類渴望探求自然萬物的奧秘、追尋真理的好奇心，人們是“為求知而從事學術，并無任何實用的目的”［4］，因此，在西方的文化傳統中，科學與功利無關，人類物質生活的改善與技術的進步，并不是科學的最初動機，而是科學研究的必然結果．但是在中國，古代學者在“經世致用”的儒家思想影響下，探索自然主要是源于實用的需要，因此，在中國的文化傳統中，科學具有實用主義的特征．筆者認為，這是導致“科學”與“技術”兩個概念長期被混淆的主要原因，至今仍有許多中國人將古代的四大發明視為中國古代科學的標志就是一個實例．

中西方不同的人文文化使得中西方傳統的思維方式各具特色．西方思維強調對傳統的懷疑、批判和超越，而中國的傳統思維則非常注重對經典與傳統的繼承、模仿與再造，具有“唯書、唯圣、唯上”的思維傾向［5，6］．同時，在中國傳統思維方式中，還存在著“疏于實證分析，不尚抽象思辨”的非科學的思維弱點或缺陷．

近代科學誕生于西方，西方的科學傳統以及人文文化對西方學生形成“求真、探索、懷疑、批判、創新”的科學精神起到了潛移默化的作用．在我國，由于傳統文化中缺乏科學的精神，許多傳統的思想觀念和思維方式因其強烈而鮮明的民族特性，并未隨著時代的變遷而發生多大的變化，而是在以“浸潤”的方式，持久地影響著中國人的思想觀念和行為方式．

有兩點值得注意，其一，對西方近代科學的學習，于我們而言，是跨文化的學習；其二，近代科學是出于“中體西用”的功利目的被引入中國的，隨著科學與技術的日益發達，這種對待科學的功利主義思想在我國一直延續至今，它對我國的科學教育觀也產生了極大影響，主要表現在“只關注科學知識的傳授和科學方法的訓練，而未能關注科學精神的培養和科學態度的養成．”［7］

因此，文科學生的科學素質教育應該從科學啟蒙教育開始，科學教育的重點應該是幫助學生建立非功利性的科學觀，形成“追求實證，敢于質疑和批判、勇于創新”的科學精神．

3 文科物理教學內容的構建與教學實踐

3．1 教學內容的組織與體系的構建

我們從物理教育的目的出發［8］，結合歷次調查與研究的結果，確立了4條教學主線，分別為科學的基本特征，物理學的基本概念、規律與方法，物理學發展史，物理學與社會的聯系．這4條主線在展現物理學的科學價值、應用價值和社會價值方面是全面的．

文科物理課程的性質，決定了它可以構建與目標相契合的內容體系．本校的文科物理教學內容體系由8個部分構成，即“絕對時空觀與牛頓力學”、“現代時空觀與相對論”、“場與電磁波”、“光的本性”、“物質結構與量子力學”、“能量的品質與熱力學”、“膨脹著的宇宙”以及“物理學與現代科技”．這個體系依照“從經典到現代，從低速到高速，從實物質到場物質，從宏觀到微觀，從微觀到宇觀”的思路，涵蓋了物理學的各個分支．

3．2 教學實踐與適教性研究之二

在教學計劃中，現代物理學的內容占有大約50 %的比例，我們認為，文科物理有必要向學生介紹現代物理學的價值，包括它的應用價值，它為我們提供的智慧與思辨的享受，它帶給我們對世界的新的認識以及科學的精神價值．

由于學時有限，對于每部分內容采取了少而精的原則，即選擇那些在物理學中意義重大，在實踐中應用廣泛、社會價值大的論題（例如，熱學中的熵原理），只針對這些精選的論題做深入的論述．

針對文科學生的思維特點和數學基礎，對于多數物理問題，在簡化公式推導的同時，加強了對物理問題的哲學背景與文化背景的探討，由此來實現科學文化與人文文化的交融，為降低教學難度，筆者盡可能采用圖片與視頻結合的方式幫助學生理解物理學原理．從培養學生理性思維的需要出發，對于一些具有很強的邏輯性，并且可以利用初等數學推理的典型問題，比如，狹義相對論的時空觀問題，并沒有一味的略去推導，而是將其視為培養文科學生邏輯思維能力的例子采取了詳細分析和推導的做法．

3．3 以顯性和啟蒙的方式展開關于科學觀的教育

國內的一些文科物理教材往往是結合物理學史，在介紹物理學家的工作與經歷的同時，向學生宣傳什么是科學的精神．這種通過個案，以隱性的方式展開的科學教育，可能會使學生記住某些科學家、某個故事或公式，但是，個案之間的松散性難以讓學生對科學形成清晰、完整的認識，教學效果并不理想．筆者在教學實踐中采用了顯性的方式，將關于“科學的本質及特征”的內容集中放在了開篇緒論中．從介紹科學的誕生開始展開關于“科學的基本特征”的教學；關于中西方在科學傳統以及思維方式上的差異，運用了比較的方法進行探討．

這樣的教學設計是，期望學生能夠在課程的開始就對科學的本質及基本特征形成正確和初步的認識，之后，再通過個案逐步深化學生對科學的理解．而運用比較的方法審視中西方文化在科學傳統與思維方式上的差異，不僅可以深化對傳統的認識，也可以幫助我們發現自身存在的問題，以消除傳統文化帶給學生的對于科學的偏見與誤解．在課程結束后，筆者再次對學生進行了問卷調查，針對“科學的本質”問題，正確率由13 ．3%提高到了54 ．2%．

4 結束語

文科物理教學對物理教師來講意味著許多的挑戰，教師必須能夠做到對同一個論題從物理學、哲學及社會學多個角度進行探討，必須放棄對物理知識系統的、按部就班的教學習慣，必須適應素質教育課程具有的跳躍性、離散性的教學特點．科學素養教育的意義是重大的，文科物理教學還在探索成長階段，還需要物理教師的繼續努力．

1 張豈之．關于深化大學文化素質教育的幾點建議．清華大學教育研究，2008 （2）：1～3

2 顧沛．理工科專業教師開授文化素質教育課程的障礙 ．中國大學教學，2008 （8）：4～6

3 解世雄．文化視野下的物理教育理念．中山大學學報論叢，2007 ，27 （7）

4 亞里士多德．形而上學．北京：商務印書館 ，1959 ．5

5 陳喜樂．中西思維方式之比較 ．廈門大學學報（哲社版），1991 （4）

6 王南湜．中西思維方式的差異及其意蘊析論．天津社會科學，2011 （5）

7 母小云．在物理學科教學中對文科大學生進行科學本質觀教育的研究：［學位論文］．北京：首都師范大學，2008

8 保羅·布萊克．新千年的物理教育．國際純粹物理與應用物理研究會．進入新千年的物理學．趙凱華，等譯．北京：北京大學出版社，2000 ．79 ～84