文科物理
——文科生易學懂的物理學

羅 光

(重慶師范大學物理學與信息技術學院,重慶 400047)

文科物理
——文科生易學懂的物理學

羅 光

(重慶師范大學物理學與信息技術學院,重慶 400047)

針對文科物理教材的內容,提出目前的教材對于文科學生來說有一定的難度.提出文科物理教材應與物理學史、人物傳記、大學物理、自然哲學以及科學技術概論等相區別,指出文科物理不應該是“文科”性質物理學,而應該是文科學生易懂的物理學.

文科物理;教學;內容;文科學生

大學里文史哲理工農醫商管等界限非常明確,這些專業總體上又可分為文科和理科兩大類.物理是屬于理工科的內容.然而由于社會發展的需要,越來越要求文科學生要涉獵理科的內容,理科學生要了解文科相關的知識.因此,對文科學生“文科物理”作為提高自身科學素養的課程便應運而生.但是很多的文科生選擇了這門課程以后,卻發現并不像想象中的那么簡單、那么“文科”.雖然很多高校相繼出版了“文科物理”的教材,但是是否符合文科生的胃口,還值得商榷.筆者通過近幾年的教學實踐,發現很多文科物理教材在編寫時的確下了不少工夫,但是有的很像物理學史,有的很像一本普通的大學物理教材(雖然已經規避了不少的高等數學知識),還有的甚至像是自然哲學或者還像物理學家的人物傳記.很多文科物理學的教材并沒有很好地解決“怎樣更好地讓文科學生學懂物理學”這一問題.

1 文科物理與物理學史、人物傳記、大學物理、自然哲學及科學概論相區別

如何更好地讓文科學生學懂物理學?筆者認為,首先要把文科物理與物理學史、人物傳記、大學物理、自然哲學以及科學概論等相區別.

1.1 與物理學史相區別

物理學史是研究物理學概念、定律和定理的起源、發展、變化,揭示其發生、發展的原因和規律的一門獨立學科,物理學的發展歷史,充分體現了人類認識自然界由簡單到復雜、由表面到本質的認知過程.這一學科的特點決定了不能簡單地以物理學史作為文科物理的教學內容,而必須有所選擇.物理學史可以為文科物理提供素材,卻不能取代文科物理.因為文科物理教授的主要內容是當今物理學部分的基礎內容,而不是物理學史的基本內容.物理學在發展中,去偽存真形成了力學、熱學、光學、電磁學、相對論、量子力學等分支學科體系.文科物理介紹的主要是這些內容的可以為文科學生接受的基礎性的知識.學生通過文科物理的學習,以掌握物理知識、物理思想、科學態度、科學方法和科學精神為目的.因此,在文科物理的教學內容中,物理學史內容的適當介入是不可或缺的.特別是對學生的物理思想、科學態度和科學方法顯得尤為重要.物理學史教育在每個方面對大學生科學素質的提升都具有獨特的作用[1].但是,文科物理和物理學史的側重點不同,一個重點在關注物理學的基本概念、基本內涵上,一個是重點關注歷史、關注物理內容的起源、發展和變化.現在有些文科物理教材,沒有注意這方面的區別,大多一開始就是歷史的陳述、概念發展的描述.

筆者認為,要體現文科物理的特色,應該注重概念的介紹,假如介紹概念時,相關的歷史有助于讀者對此概念的掌握,那可以介入歷史;反之則應該回避歷史,從其他角度來對概念進行闡述.而且對歷史知識進行介紹時,必須注意引入歷史知識的方法、引入歷史知識的可行性(學生是否可接受),同時還應注意引入歷史知識的靈活性[2].

1.2 與人物傳記相區別

文科物理的內容與物理學家是分不開的,適當介紹這些物理學家,有助于學生對內容的把握.但是在介紹這方面內容時,必須注意與人物傳記相區別.文科物理對物理學家的介紹,出發點是讓學生獲得一種對科學的態度,物理學的發展中所表現的科學精神,與人物傳記有明顯不同.傳記就是記述人物生平事跡的文章,傳記是寫人,對人物姓名、時代、籍貫、生平、事跡、性情等大的方面作清楚的介紹,同時也記述一些有關的逸聞掌故、名言警句等.而文科物理目的是介紹物理學中的概念和規律,是通過對人物的介紹,促進學生對概念和規律的把握,重在通過人物,從側面反映在物理的研究發展中體現的對科學的態度和展現的精神.因此,文科物理介紹物理學家,并不泛泛介紹物理學家的方方面面,而是有所選擇、有所側重.

1.3 與大學物理相區別

文科物理與大學物理有共同點,都是希望通過物理學知識的介紹,讓學生把握物理學知識、掌握科學研究的方法、體會物理學家對科學研究的態度、領悟在物理學研究中的科學精神.但是兩者是有區別的,①適應對象不同:大學物理的對象是理工農醫等學科的學生,在這些學生有一定的高等數學基礎以后才開設大學物理課程,一般都具有較強的邏輯思維能力,與物理學本身要求的思維方式相適應,學生的知識背景與物理學的知識方法等相通,因此,對物理概念物理規律的介紹受到的制約明顯少很多,他們對很多概念和規律的把握不僅可以知其然而且還可知其所以然.文科物理的對象是文史哲經管類的學生,數學基礎一般較淺,習慣于形象思維方式,對很多知識點的把握經常是靠記憶實現,數理知識背景非常膚淺甚至基本沒有,因此,對于他們要掌握物理學的概念和規律是非常困難的,與理工類的學生學習大學物理相比較,文科物理的內容中雖然重點也在于對概念和規律的闡述,但必須考慮怎樣規避深奧的數學邏輯推理,同時學生又能很好地接受.因此對概念和規律的相關背景的介紹顯得很有必要.②培養目標不同:大學物理教學是為了培養研究和應用型人才,是為理工科學生后續課程學習打基礎.而文科物理教學是指導文科學生用理科思想分析問題、解決問題,是為了擴大文科學生的自然科學和技術科學眼界.③內容體系方面的不同:理工科強調內容的“系統化”、“邏輯化”、“難度化”和“應用化”;文科物理則強調定性與半定量、物理概念的較淺層次的把握.④內容處理上的不同:理工科物理教學是以物理自身發展內在的系統化、規律化來安排必要的基礎知識理論的,具有概念明確、邏輯相對嚴密、理論化等特點.而文科物理重要的不在于理論性,而在于實用性.因而教材應該是通過身邊的物理、生活中的物理以及工程技術中的物理直到最新科學動向(如高溫超導、納米材料、反物質世界等)導入物理基礎知識.由實際問題開始,隨著問題的展開與解決,引入概念,介紹基本理論,揭示規律的方法,實用性強,使學生在實用中了解物理基礎[3].

1.4 與自然哲學相區別

自然哲學是哲學的一個分支,它是科學的科學.自然哲學很多時候依賴于一般的經驗與觀察,而文科物理中的規律更多的是借助于儀器進行觀察和通過實驗產生事實,自然哲學的目的是理解基本事物和現象的所以然,主要通過對自然概念梳理來理解自然現象.文科物理中的概念和規律是物理學中以構建技術性概念和規律來說明自然現象,且只說明與物理學有關的那部分自然現象.自然哲學包括了自然界中物理的、化學的、生物的、地理的、農學的、醫學的等方方面面內容,而文科物理所描述的知識僅僅與物理相關的基本概念和規律.自然哲學以形而上學為原理而物理學最終要拋棄形而上學.但是它們也有一個共同的特點:要讀懂自然哲學,只需有良好的思考訓練,而無須任何特殊學科的技術準備和專門的知識積累,要讀懂文科物理,無須任何特殊學科的技術準備和專門的知識積累,甚至也不需良好的思考訓練.因此,在文科物理的內容上,不能處理成為僅包括物理類知識的自然哲學.文科物理可以介紹一些著名物理學家在科學探索進程中的哲學思想、創新思維、高尚品德和對科學事業的奉獻精神,揭示物理學與哲學的關系,充分展示科學文化的獨特魅力,促進科學教育與人文教育的有機融合.文科物理教學中,適時地進行自然哲學和物理思維方式的教育,對于培養高素質人才意義深遠.

1.5 與科學技術概論相區別

科學技術包含著科學和技術兩個概念,雖屬于不同的范疇,但兩者之間相互滲透、相輔相成,有著密不可分的聯系.科學技術概論是文科生提升自己的科學素養非常重要的課程.文科學生雖然將來不是從事科學技術方面的實際工作,可以不了解其具體的技術細節,但對科學技術發展方向及將帶來的人文社會問題應有正確的判斷,即應具有正確的世界觀、價值觀和思想方法,能以科學為依據對待各種觀念和思潮,應當受到科學精神和科學方法的教育.

文科物理則更傾向于對科學中的一支——物理中最基礎知識的介紹,因此無論從兩課程的知識的廣度和深度都是完全不一樣的.雖然為激發學生興趣可適當增加相關的前沿技術的內容,但目的是為了更好地描述相關的物理學概念和規律,不能把文科物理弄成物理類的科學技術概論.

2 文科物理是文科學生能懂的物理學

文科物理是“文科”性質的物理學還是文科學生能懂的物理學?“文科”性質的物理學是加上了很多的物理文化元素的物理學,甚至在某種程度上可以認為上升到了哲學高度,所以對于理科學生來說,要學好都并非易事,更何況文科學生?因此,文科物理應該不只是文科性質的物理學,文科物理應該是文科學生能懂的物理學!

在大學物理教學中學生往往有厭學和畏難情緒,這與內容枯燥有極大的關系.在文科物理的教學內容中,同樣不可避免這種情況的發生.我們可以在教學的過程中適量地介紹一些近代物理和前沿知識,開闊學生的眼界,提高學習物理的興趣.在學習中,好奇和興趣對人類的學習活動將產生巨大的推動作用.一旦對某問題有了好奇心,就會對如何搞清問題的實質、怎樣拿出解決問題的方法產生動力;一旦對學習發生興趣,就會充分發揮自己的積極性和主動性.因此在教學內容上就應該刻意回避文科學生的弱點,充分利用文科學生的優勢,充分調動文科學生學習的積極性和主動性.

同時,文科物理課程的內容還應該兼顧以下一些方面.首先,是考慮文科學生的數學基礎一般較弱,應盡可能回避艱深的數學分析甚至盡可能把大部分的數學推導忽略,應盡可能利用淺顯易懂的文字來闡述物理學中的基本概念和基本規律.其次,要充分把握文科學生接受知識的特點,他們不像理工類的學生習慣通過邏輯聯系來獲得知識,文科學生更傾向于靠形象、感性、直接記憶的方式獲得知識.因此,除了能用一些簡單的推理之外,復雜的邏輯推理盡可能忽略.再次,文科物理的目的是讓學生掌握物理知識、物理思想、科學態度、科學方法和科學精神.其中,掌握物理知識僅僅指物理知識中的一些較基本的概念和規律,重點是通過這些知識的把握領悟物理學中所展示的科學思想和科學方法,在學習物理的過程中端正對待科學的態度,在學習過程中領悟在物理學研究中所表現出的科學精神.另外,在介紹物理方法時僅從物理上進行說明肯定不夠,需要從已經用了這樣的方法的文科中的相關學科的例子加以佐證.最后,從可讀性上看,文科物理的內容應該是生動的、貼近生活的、充滿趣味性的、可讀性強的、能夠提起文科生學習物理的興趣的、能夠使文科生很輕松地接受的文科物理內容,比其他理工類的教材要更貼近文科學生.文科物理與文科各學科之間的聯系相對來說更緊密.各種文科物理教材都試圖采用與文科學生較貼近的行文方式.比如,有些地方加上一些物理史的介紹,有的又介紹一些哲學或者方法論之類的東西,甚至用與經濟等相關學科中的例子來說明,在某種程度上都起到了很好的作用.

3 總結

綜上所述,文科物理應該是文科學生能懂的物理學,這才是最重要的.基于此,文科物理的內容則應受許多限制.它不只是一些物理基本概念、基本規律的堆積;不只是把涉及物理學史的東西簡單加上;它與自然哲學相區別;更不能成為物理類的科學技術概論.

文科物理作為一門聯系人文與科學的中間學科,與普通物理學有所不同,更加強調知識的通俗性、實用性,主張文科生在學習專業知識的同時學習到自然科學知識,能加強不同學科、不同專業知識的相互交叉、滲透,是實現全面素質教育的重要一環,是提供當代大學生必不可少的現代觀念和思維方式的理性基礎[4],與文科其他學科聯系甚為密切.當然其教學目的、模式以及學習方法也應該與文科其他學科的學習有一定的區別.

[1] 沈亦紅.物理學史教育對大學生科學素質的影響[J],陜西師范大學學報(自然科學版),2004,(6):284～286

[2] 張慶華,張逢.在物理教學中引入物理學史的原則和方法[J].教育與職業,2004,(9):70～71

[3] 王澤良,劉海蘭,唐宗岳.文科物理[J].物理與工程,2001,11(2):59

[4] 蕭莉,李斌雄.武漢地區部分高校文科學生科學素質狀況調查與分析[J].高等工程教育研究,2007,(4):96～100

2011-02-10)

重慶市教育委員會科學技術研究項目,項目編號:KJ080825;重慶師范大學青年博士基金項目,項目編號:08XLB015.

羅光(1973年出生),男,江西南康人,重慶師范大學物理學與技術學院講師,博士,副教授,主要從事理論物理、材料現代檢測技術研究與開發等相關科研和教學工作.