大學物理教學中滲透人文精神教育的研究與實踐

于鳳梅 郭建軍 歐智貴

摘 要：在大學物理教學中滲透人文精神教育，是新形勢下復合型人才培養的需要。物理學不僅是一門嚴謹的自然科學，同時包含豐富的人文教育素材。文章從講述物理學史、結合物理課程內容、改革教學方法、介紹物理科技前沿發展和了解生活中的物理入手，在教學中自然、適時地對學生進行人文精神的熏陶、滲透、培養和增強。這有助于學生人文素養的培育和人文精神的提升。教育者要善于捕捉和挖掘人文精神教育與大學物理課程的契合點，達到教書育人的良好效果。

關鍵詞：大學物理；人文精神；培養

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2019）04-0072-03

Abstract： Penetrating of humanistic spirit in college physics teaching is needed for compound talent training under the new situation. Physics is not only a rigorous natural science， but also contains rich materials of humanism education. Edifying， penetrating， cultivating and enhancing of humanistic spirit for students have been naturally taught， based on telling a history of physics， combining the contents of courses， reforming teaching methods， and introducing the frontiers of physical science and technology，and understanding physics in life. Humanistic qualities will be cultivated and the humanistic spirit will be improved， contributed by the teaching. In order to achieve good results in educating students， educators should be good at capturing and exploiting the integration between humanistic spiritual education and college physics courses.

Keywords： college physics； humanistic spirit； cultivate

我們正在走向一個科學技術與社會文化協調發展的新時代，時代需要的是充滿人文精神的科學，充滿科學技術的人文[1]。社會對人才模式的要求正在發生著變化，造就高素質的復合型人才成為大學教育的趨勢。在新的形勢下我們不能把大學教育的性質僅僅定位在知識教育、技能培養上[2]，還要把大學當作人文精神的發生器和傳承器。

人文的概念，《辭海》[3]的解釋為“人文指人類社會的各種文化現象”。人文精神的基本涵義是：尊重人的價值，尊重精神的價值[4]。人文精神的基本涵義定為三個層次：人性，對人的幸福和尊嚴的追求，是廣義的人道主義精神；理性，對真理的追求，是廣義的科學精神；超越性，對生活意義的追求[4]。從人文精神的基本涵義， 可看出包含了科學的成分。物理學是自然科學的基礎，它的每一次發明和創新， 都毫無疑問地提升了整個人類社會文明的程度。因此，物理學教育與人文精神教育進行有機整合， 對于培育學生的科學素養、人文素養大有益處，為培養高素質的復合型人才奠定堅實的基礎。

接下來結合大學物理教學，來探討大學物理教學中對學生進行人文精神的熏陶與培養。

一、講述物理學發展史，熏陶學生的人文精神

物理學發展在人類文明歷史的進程中發揮了巨大的推動作用，在物理學發展史中，幾乎每一個新發現、新規律、新理論都閃耀著人文精神的光輝，物理學的諸多研究方法也被廣泛應用，物理學家的勇于探索和堅持不懈的精神也鼓舞著一代一又代人。

譬如在力學的發展史中，每個階段發展和進步都離不開物理學家對真理孜孜以求的科學精神。哥白尼沖破神學的約束，堅持日心說，否定地心說。從1543年哥白尼去世后，人們開始接受他的關于太陽論述的“新天文學”著作《天體運行論》。第谷用畢生精力對天文做系統觀測，采集大量數據，為開普勒發現了行星三定律奠定了基礎。伽俐略以實驗事實為依據向權威挑戰，得出了落體定律。隨后勤于思考、悉心鉆研的牛頓把天體運動規律和地面上實驗研究成果加以綜合，建立牛頓運動三定律和萬有引力定律。

又如科學家的實事求是、勇于探索的科學精神貫穿了電磁學的發展過程。英國物理學家和化學家法拉第為了解磁可否產生電的問題，他經過十年反復實驗和研究，最終于1831年提出電磁感應現象，為電的廣泛使用奠定了基礎，這一偉大的發現是法拉第堅持不懈頑強進行實驗研究的結果。1873年前后，麥克斯韋提出的表述電磁場普遍規律的四個方程，建立電磁場的理論基礎，預言電磁波的存在。而在這之后的十多年里，赫茲經過不懈的努力于1888年完成了電磁波實驗，不僅證實了麥克斯韋的電磁理論，而且為無線電和雷達的發展找到了途徑。

把物理學史穿插在大學物理教學中，讓物理學家認識世界的模式和科學思想方法貫穿于教學中，可以還原科學發現的本來面目，物理學家腳踏實地的科學態度。通過講述物理學史，還可以讓學生受到辯證唯物主義教育，有利于學生的獨立人格和堅強意志的培養，有利于正確的人生觀和價值觀的形成，有利于人文精神的培養。

二、結合課程內容，滲透人文精神教育

大學物理涵蓋了“力、熱、光、電、磁”等方面的內容，授課內容極其豐富。教師以課程內容為基礎，思考人文精神教育與物理內容的內在統一，挖掘進行人文精神教育與物理知識的最佳結合點， 在講述課程內容的時候，自然地滲透人文精神的教育。這樣不僅有利于學生對物理知識的掌握，而且有利于學生在精神層面上的提高，可以對學生一生的發展產生較遠的影響。

例如講授質點運動學部分，介紹位移和距離是兩個不同概念，前者是矢量，有方向；后者是標量，無方向。行過很長的距離也不等于位置有較大的改變，如圓周運動。若是單方向的直線運動，位移就等于距離。現在大學校園社團多活動多，校園生活多姿多彩，同學們的經歷也不盡相同。經歷多是否就等于成長了呢，不一定。因為成長或許是個矢量，方向正確是非常重要的[1]。由位移和距離的概念可以聯系到學生的成長，啟發學生思考并合理安排自己的學習和生活，找好自己的方向，更好地發展和成長。

再如介紹廣義相對論等效原理時，指出所有物理規律具有廣義協變形式。廣義相對論中，物質的分布和運動影響著思維時空的性質，反過來思維時空的性質也影響著物質的運動，這就是廣義相對論的時空觀。我們每一個人都是宇宙物質中的一份子，我們的一舉一動，都對整個時空產生影響，反過來時空也影響著我們。

從廣義相對論來講，看上去完全不相干的人和事與我們是有聯系的，因為他們的存在影響了整個時空，而時空反過來又影響了每一個人，地球少你一個人，世界就不一樣了。森林的砍伐、泥土的流失、物種的滅絕，遙遠國家的饑荒、洪災、海嘯、颶風等災難……這些雖然離我們遙遠，但與我們相關，因為它們和我們都是宇宙的一份子。正如海明威小說《喪鐘為誰而鳴》扉頁上的小詩[1]“沒有人能自全，沒有人是孤島……作為人類的一員，我與生靈共老……”，我們是統一的整體。由廣義相對論引導學生每個人都是獨特的，都有其存在的意義，珍愛生命，保護環境，追求生活的意義。

三、改革教學方法，培養學生探究能力與團隊合作精神

教學方法對教學中知識的傳遞、技能的形成，對學生探究能力和團隊合作精神的培養都具有重要的意義。所以，選擇適當的教學方法對物理教學中滲透人文精神有著關鍵的作用。如在講授帶電粒子在磁場中的運動時，可以把此節課設置為以探究性學習為主，即以學生為主，老師為輔的教學方法。給學生布置三個探究性問題：1. 帶電粒子在均勻磁場中的運動情況；2. 帶電粒子在非均勻磁場中的運動情況及其應用；3. 極光的產生條件。課前給學生分組，讓學生課下通過查資料、做實驗、討論等方式，最終完成三個主要探究性問題，課堂上以組為單位來解答三個問題。

學生通過探究性學習，討論交流，發現規律、歸納總結，最終大部分組都能完成問題。關于第一個問題，可以算是復習鞏固。第二個問題需要查找資料來完成，有一定的難度，組隊后經過討論學生可以完成。第三個問題各組的完成情況差異較大。此題目涉及帶電粒子在非均勻磁場中運動時形成磁鏡效應。地球兩極的磁性最強，地球的磁約束效應形成了天然的瓷瓶，約束了帶電粒子，即構成極光產生的一個條件。大多數學生能找到極光產生的三個條件大氣、磁場、高能帶電粒子。有的學生還借助于信息技術，展示了磁鏡效應及其應用，如瓷瓶、天然瓷瓶，還展示了絢麗多彩的極光。

探究性教學方法，不僅讓學生掌握了課內的基本內容，而且拓展了課外知識，同時提高學生的學習積極性，培養學生探究問題能力和團結協作精神，培養學生的人文精神。

四、介紹物理科技前沿發展，增強學生愛國情感

近年來，我國在科學技術方面取得了史無前例的發展，為物理教學進行愛國主義教育提供了素材。

在進行萬有引力等內容教學時，介紹我國航天事業的輝焊成就。如2003年，“神舟五號”搭載首位中國宇航員楊利偉前往太空，實現了我國幾千年的飛天之夢。我國成為繼美國、前蘇聯之后，世界第三航天大國。我們并不是淺嘗輒止，接下來我國載人航天事業迅速發展。如神舟六號 2005年首次進行多人多天的航天飛行，2008年，“神舟七號”搭載三名宇航員進入太空，翟志剛首次完成太空行走。神舟九號 2012年首次進行載人交會對接任務，神舟九號成功與天宮一號目標飛行器實現自動交會對接。標志著中國完全掌握了載人交會對接技術。神舟十號 2013年首次開展我國航天員太空授課活動。另外，在深空探測方面，嫦娥奔月項目進展順利，2007年隨著嫦娥一號成功奔月，我國順利完成了嫦娥工程一期任務。2016年9月，天宮二號空間實驗室在酒泉衛星發射中心發射成功。目前我國正著手準備到空間實驗室進行多方面的實驗研究。我國的航天事業已經走在世界的前列，我國成為航天強國。在講述磁滯回線和磁存儲時，介紹我國自行制造成功的“銀河”巨型電子計算機，每秒鐘可以完成十億次運行。在講授電學中“回旋加速度”時，可以把北京正負電子對撞機（我國的第一座高能加速器）首次對撞成功的情況向學生介紹。

我國當前物理科技前沿的輝煌成就，會激發和增強學生的民族自豪感和愛國主義情懷，達到育人的目的。

五、了解生活中的物理， 豐富人的精神世界

人文價值是科學教育的本然價值[5]。科學扎根于人的“生活世界”，科學與人息息相關。科學教育應以素質教育為指導，促進人的精神完善[5]。

在生活中， 物理現象隨處可見， 人們的日常生活幾乎離不開物理。摩擦現象和摩擦定律隱伏在人們日常生活的各個方面。沒有摩擦力，最基本的行走都無法完成。很多的物理現象與人們日常生活的密切相關。如為什么夏天穿淺色衣服會比較涼爽；雨過天晴為何會出現彩虹；空調為什么會制冷；節能燈泡為什么比傳統白熾燈省電；輪船為何不會下沉；智能手機為何可以視頻通話；小朋友吹的肥皂泡為什么是彩色的；高清電視的成像原理是怎樣的；微波爐為何能加熱和煮熟食物等等。引導學生運用物理學的原理來解釋生活中的現象。

生活中有這樣一個有趣的現象：當一輛救護車迎面駛來的時候，聽到聲音比原來高；而車離去的時候聲音比原來低。你可能沒有意識到，這個現象和醫院使用的彩超同屬于一個原理，這就是多普勒效應。由于觀察者（或波源、或二者）相對于媒質運動，而使觀察者接收到的頻率發生變化的現象，稱為多普勒現象[6]。多普勒效應有很多應用，例如交通警察用多普勒效應檢測移動車輛的行駛速度。交通警察向行進中的車輛發射頻率已知的超聲波同時測量反射波的頻率，根據反射波的頻率變化的多少就能知道車輛的速度。裝有多普勒測速儀的監視器有時就裝在路的上方，在測速的同時把車輛牌號拍攝下來。應用多普勒效應還可以制成流量計，可以測量人體內血管中血液的流動速度或工礦企業管道中污水和有懸浮物的液體的流速等。聲波的多普勒效應用于醫學的診斷，就是我們平常說的彩超。

物理現象不知不覺地貫穿于我們生活中， 所以，學習物理科學對于提高人的生活質量非常必要， 乃至對于下一代的科普教育也有著積極的意義。只有了解生活中物理現象的基本原理， 生活才過得科學而不糊涂， 精神生活才豐富而多彩。要提升學生的人文素養、 人文精神質量，教育者需要將人文科學與物理科學進行有機結合， 實施整合教育。

在大學物理教學中滲透人文精神教育，是新時代復合型人才培養的需要。物理學不僅是一門嚴謹的自然科學，同時包含豐富的人文教育素材。教育者要善于捕捉和挖掘人文精神教育與大學物理課程的契合點。作者從講述物理學史、結合課程內容、改革教學方法、介紹物理科技前沿和了解生活中的物理出發，在教學中自然、適時地對學生進行人文精神的熏陶、滲透、培養和增強，這有助于學生人文素養的培育和人文精神的提升，為復合型人才培養奠定基礎。

參考文獻：

[1]謝東，王祖源.文科物理[M].北京：清華大學出版社，2006：11，400.

[2]葛紅兵.論人文精神的實質——兼及大學人文教育問題[J].杭州師范學院學報（社會科學版），2003（1）：30-34.

[3]辭海編輯委員會.辭海[M].上海：辭書出版社，1979.

[4]https：//baike.baidu.com/item/%E4%BA%BA%E6%96%87%E7%B2%BE%E7%A5%9E/1546？fr=aladdin#reference-[1]-5069943-wrap.[EB/OL].

[5]侯新杰.論科學教育的人文價值及其實現[J].河南師范大學學報 （哲學社會科學版），2002，29（3）：117-119.

[6]吳百詩.大學物理（下冊）[M].西安：西安交通大學出版社，2008：105.