發揮物理學史的素質教育功能促進科學教育和人文教育的有機融合

羅 平

（巢湖學院電子工程與電氣自動化學院，安徽 巢湖 238000）

發揮物理學史的素質教育功能促進科學教育和人文教育的有機融合

羅 平

（巢湖學院電子工程與電氣自動化學院，安徽 巢湖 238000）

科學教育和人文教育的融合是大學素質教育內涵發展的關鍵，科學史教育，特別是物理學史由于其獨特的素質教育功能，在實施科學教育和人文教育融合方面大有作為。

科學教育；人文教育；融合；科學史；物理學史

近幾十年來，隨著信息時代的到來和發展，各學科相互滲透、影響.人們開始認識到，那種只以傳授一種狹窄專業知識為宗旨的教育已不適應時代要求，大學教育中實施科學教育和人文教育的有機融合，十分必要.

1 實現科學教育和人文教育的融合是大學素質教育內涵的關鍵

科學教育重在訓練科學思維和能力，掌握理性認知和分析方法，培育科學素養和精神，告訴學生如何做好這件事.人文科學、社會科學突出的特點在于其知識滲透性、價值觀念性和思想預測性，在人類社會里，它們歷來與精神文明及其文化成果，尤其與意識形態文化、人類精神美德相提并論.因此，人文教育重在訓練形象思維和審美能力，掌握道德原則和規范，培育思想境界和情操，告訴學生該不該做這件事.自然科學、技術科學和人文科學、社會科學從科學整體中分離開來形成相對獨立的科學體系，一是因為它們之間確有上述不同的規律性及其特點，二是因為大學教育教學實踐活動和開展科學研究工作的必要.正如中國科學院院士徐光憲所言：科學是一個復雜的知識體系，好比一塊蛋糕。為了便于研究，要把它切成大、中、小塊.首先切成自然科學、技術科學和社會科學三大塊.這就是科學與人文“分家”，大學按學科專業門類設置的初衷.此后大學教育經歷五十多年，日益嚴重的問題是：科學教育與人文教育的隔離越來越走向絕對化和極端化，甚至很多地方在高中就實行文理分科.其結果必然是理工類學生人文教育日趨弱化、淡化；而科學教育(準確說僅指科學知識教育)不斷強化、泛化，文科類學生來，科學知識缺乏，科學素養不高，導致大學教育育人成果出現 “高分低能”、“眼高手低”的畸形狀態，“教育產品”質量不合格率的有所上升.當今社會要求學生必須同時具有良好的人文素養、科學素養、技術素養，具有科學的世界觀、正確的人生觀、價值觀，具有良好的人文精神和創新精神.高等教育承擔著培養高級專門人才、發展科學技術文化、促進社會主義現代化建設的重大任務.大學要實現著力培養信念執著、品德優良、知識豐富、本領過硬的高素質專門人才和拔尖創新人才的目標，大力實施素質教育迫在眉睫.中央頒布《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010-2020年）》，更是將“以人為本、全面實施素質教育”作為戰略主題，標志著我國步入了全面實施素質教育的快車道.當今科學發展的主流是學科間的互為滲透和交叉，學科的細化和綜合化同時并存并舉，單一學科發展的弱勢只能更多地適應科學發展的 “初級階段”.這種學科綜合化趨勢、科學與人文內在的統一性，需要實現科學教育與人文教育的有機結合.未來社會發展的需要和大學教育自身發展的規律都要求大學素質教育及時順應培養新世紀高素質人才的新要求，徹底扭轉長期以來非文即理“丟失另一半”的狀況.在這個意義上講，科學教育與人文教育的融合是大學素質教育與應試教育在內涵上區別開來的分界線.科學教育與人文教育的融合，是大學素質教育內涵發展的關鍵.①劉一鳴，淺議大學素質教育中科學教育和人文教育的整合[J]，南昌教育學院學報（高等教育），2011，(9):57-58.只有“文理相容”的教育把握素質教育的重點——培養學生的創新能力和實踐能力、科學素養和人文素養，才能到達“德才兼備”的育人目標.正如美國物理學家和物理教育家拉比（I.I.Rabi）所認為的那樣：“只有把科學和人文融為一體，我們才能期望達到與我們時代和我們這一代相稱的智慧的頂點.”②R．L．韋伯，《諾貝爾物理學獎獲得者》[M]，上海上海翻譯出版公司，1985年，第133頁.

2 科學史教育是實施科學教育和人文教育融合有效途徑

科學史是研究科學發展歷史及其與社會各方面關系的科學，科學史對科學素質教育以及人文素質教育方面有著無可替代的重要作用，并在促進學生素質全面發展方面體現強大的育人功能，始終傳達著科學的精神傳統，提供著豐富的思想資源，并成為原始性創新的不竭動力與源泉，是當前推行素質教育和創新教育所不可缺少的一個重要方面.我國著名物理學家錢三強曾經說過：“科學發展史是一塊蘊藏著巨大精神財富的寶地，這塊寶地值得我們去開墾，這些精神財富值得我們去發掘.”③郭奕玲、沈慧君，《物理學史》序，北京：清華大學出版社，1993年.科學史作為科學學科的一個分支，與科學的其它分支不同，它不是以講授知識的理論和現狀為目的，而是從科學發展的歷史角度出發，從縱的方面從科學怎樣產生、發展和繁榮起來的過程的系統闡述.在科學教學中滲透科學史教育，將科學探索者的觀測、困惑、沉思、試探、創新的智慧之光展現給學生，能不斷提升學生學習的原動力，使學習獲得高效、可持續性地發展.引入科學史的內容，不僅有利于提高學生科學素質，培育科學精神，也有利于提高學生的人文素養，培育人文精神，同時也可以發揮其德育、美育功能，促進學生全面發展.科學史有著豐富的人文內涵，對人文教育起到了橋梁作用，對每個學生的人文素質影響是深遠的.科學的發展史，本身就是一部科學家們為追求真理而前赴后繼、不屈不撓的奮斗史，以科學家在創造偉大業績中所表現的人格力量為榜樣，確立為科學而奮斗，為真理而獻身的崇高品德，可以極大提升自身內在的人文素養.

無數事實說明：受過科學史訓練的人可以適應廣泛的領域，可以在很多不同領域成為比較杰出的人才.因為科學史是溝通自然科學和人文學術的最好的橋梁。科學史的訓練和熏陶，對于培養文理兼通的人才素質、對于優化人才的知識結構，有著其他知識無法替代的作用.

3 發揮物理學史的教育功能，促進科學教育和人文教育融合

在科技史的眾多學科分支中，物理學史對于實施科學教育和人文教育的融合具有獨特的優勢，這是物理學的基礎地位和物理學史學科內容的特點以及其所具有的豐富的教育因素所決定的.物理學是自然科學和現代技術的基礎，物理學與數學密不可分，與文學藝術的時代特征息息相關，對形成正確的自然觀、人生觀有重要作用.物理學史融合了與物理學有關的自然科學以及與人類思想、社會歷史發展有關的文史哲的多學科知識，是一門自然科學、人文科學、社會科學、思維科學緊密交叉滲透的綜合學科.物理學史集中地體現了人類探索和逐步認識物理世界的現象、結構、特性、規律和本質的歷程，它包含了認識論和方法論的因素，包含著深刻的物理思想和觀念的變革，包含著探索者的思索、創造、艱辛與悲歡.認識的歷史發展，比起教科書上知識編排的邏輯體系，有著更多的矛盾，更為豐富多彩，復雜曲折，因而也包含了豐富的“教書育人”的教育因素.特別是物理學史作為一門綜合學科，不僅包含著物理學、數學和化學等自然科學的基本知識，而且包含著豐富的人文和社會科學的基本知識，其研究成果的取得需要借助與許多學科的知識和成就.物理學史的學習和研究還應掌握科學方法論、科學學、科學史、哲學史、思想史、文化史和通史等方面的基礎知識.并善于向科學家、哲學家、歷史學家、經濟學家，甚至藝術家、政治家們學習，關注他們考察問題的角度和目光，并把他們研究問題的有效方法移植到物理學史的研究當中.因此在教學中引入物理學史，或開設物理學史公選課，無論對物理專業的學生，還是其他理工科學生，還是文科學生來說，都是實施科學教育和人文教育融合，弘揚科學精神和人文精神，全面提高學生的素質的最有效地途徑和方式.

3．1 物理學史有利于學生科學素質的培養

著名科學史家薩頓（GeoreSarton）指出，科學史不應只是對發現的描述，“它的目標就是解釋科學精神的發展，解釋人類對真理的反映的歷史、真理被逐步發現的歷史以及人們的思想從黑暗和偏見中逐漸獲得解放的歷史，而應在科學史中發現那些永恒的內容”.①喬治，薩頓《科學史和新人文主義》[M]，北京：華夏出版社，1989年，第97頁.科學教學的目的不能局限在具體科學知識的學習，而應當多關注對學生由科學知識、科學意識、科學方法、科學思想、科學精神和科學預見等要素組成的科學素養的提高.由于這些要素，都是在科學認識和發展過程中逐步顯現出來的，因而對這些要素的認識也只有建立在對科學及科學發展過程深入了解的基礎上，才能逐步形成并加深，當然也就與科學史密不可分.物理學史教育可以促進學生掌握科學知識、學習科學方法、弘揚科學精神、啟發科學預見促進原始性創新能力的提高.現有的物理知識都是在人類與物理世界的長期對話中，經過無數的曲折與反復，抽象、概括而獲得的.對現有科學知識的歷史考察，可以把發現的本質放在更真實的背景下，使學生真正懂得它們的本質，并得到超出定律和公式的許多啟示.比如，人們對原子結構的認識，就經歷了發現電子→J·J·湯姆遜模型→粒子散射實驗→盧瑟福有核模型→原子光譜的實驗規律→玻爾量子化原子模型→索末菲橢圓軌道模型.直到量子力學建立之后，人們才對原子結構和原子內電子的運動有了基本正確的了解；但至今對于高激發態、高電離態的原子結構以及原子與粒子碰撞時的行為，仍然存在很多不清楚的問題.了解和認識這一歷史發展的過程，必然會對學生產生深刻的啟迪.

科學精神的精髓是原始性創新精神，科學史上遺留的問題為原始性創新提供了思想資源，可以說，科學史是原始性創新的動力和源泉.科學史表明，每次重大科學理論突破總是帶來了方法論的重大發展.奧斯特電生磁現象的發現，法拉第場概念的提出，伽利略的理想實驗，愛因斯坦提出相對論，牛頓建立經典力學體系，麥克斯韋建立電磁場理論，普朗克提出量子說等等，無不顯示出非凡的想象力和獨特的科學研究方法.將這些歷史實例引入教學，將會使學生深刻理解物理學理論的變革與物理學基本觀念的轉變的一致性，認識到物理學中的各個理論體系，都有其相應的基本觀念和思想方法，它們是有著本質的差異的.因此，每當學習一個新的理論時，必須改變自己的思想觀念和思維方法.

3．2 物理學史有利于學生創新素質的培養

物理學史在培養學生創新素質方面，具有獨特功能.整個物理學史就是一部突破和創新的歷史.培養學生的創新精神，最重要的一點就是培養學生懷疑和批評精神.物理學史上大量的事例表明，不迷信傳統理論和觀念，不迷信權威和書本，是科學創新思想的前提.在科學本身的矛盾已經顯現出來時，誰能首先同束縛科學發展的傳統觀念決裂，勇于提出新思想、新見解，誰就能搶占科學發展的前沿陣地，做出突破性的發現.例如1900年普朗克在熱輻射研究中，面對經典物理學的困境，大膽突破經典物理學長期信奉的自然過程不做躍變，一切都是連續的傳統觀念，提出能量量子化的思想，引發了認識領域的一場深刻革命.懷疑精神的具體表現就是敢于和善于提出問題.愛因斯坦說過：“提出一個問題往往比解決一個問題更重要.”①愛因斯坦，物理學的進化[M].上海：上海科學技術出版社，1962年，第66頁.在教學中，為了培養學生提出科學問題的能力，僅僅像通常所做的那樣從內容的銜接上提出問題是遠遠不夠的，必須從真實的物理學認識發展的歷史進程中，展示物理學探索過程中問題背景的演化，闡明重大物理學問題產生的歷史條件及其所導致的深遠后果.因此，在教學中，完全有必要用物理學史上的精彩事例，培養學生獨立思考的能力，提高善于提出科學問題的靈性和智慧，使他們的思想沉浸在好奇之中.如倫琴在作陰極射線實驗中，從一個奇怪的現象中，經歷七周的反復實驗發現了X射線.在X射線發現不久，貝克勒爾在一個偶然的機會把鈾化合物和照相底片一起放在抽屜中，結果底片被感光，從這種奇怪現象中發現了放射性.

3.3 物理學史有利于學生人文素質的培養

包括物理學史在內的科學技術史是人類文化和文明發展的一個重要方面的記錄，是人類文化遺產的一個重要組成部分.物理學史中包含著眾多的人文精神因素，使其在培養學生人文素質方面，具有獨特的功能.一是通過物理學史教學，使學生對物理學上獲得重大突破在人類認識史上所產生的震撼人心的沖擊以及在人類社會發展史上所引起的重大技術變革有所了解.特別是近代以來歷次物理學重大進展通過技術革命為中介轉化為直接生產力，從而推動社會經濟發展，并最終引發社會革命，推動人類社會從農業社會到工業社會，從蒸汽時代進入電力時代、電子和原子能時代以及現今的信息時代的生動歷史，更會使學生了解科學技術的巨大社會功能.二是物理學史對物理學理論的本質，物理世界圖景的變革以及物理學大師們科學思想的揭示，必能提高學生的哲學素養，特別是加深理解哲學思想的科學基礎和科學思想的內涵.三是物理學史中有眾多物理學家的事跡都閃耀著人文精神的光輝.他們關心研究成果要應用于社會發展，不要用于邪惡用途.他們運用自己的社會影響，反對戰爭，保衛和平，關注社會、人民、正義和公公正.四是科學作為人類文化的有機組成部分，它的產生、發展與人類社會的整個文化背景都有不可分割的聯系，科學思想與文學藝術、宗教神學、道德倫理等人類文化是密切相關的.中國古代的一些物理學和自然科學知識，就往往是再古人的神話傳說、詩詞歌賦、經典史籍、筆記雜說、戲曲傳奇、小說野史中記載下來的.把科學史的這些內容引入教學，會使學生受到濃烈的文化熏陶.五是物理學概念和規律的建立體現著物理學家對真善美的追求.物理學史也是進行科學美學教育，是提高學生科學鑒賞力的一個有效手段.此外，通過物理學史教學，也使學生了解科學技術的進步也帶來了一些人們當初不曾料到的負面效應，如環境污染、生態失衡，能源枯竭和核戰爭的陰影等使學生增強社會責任感，確立關于科學的正確社會評價，使他們學會關懷社會、關注全球發展、關注人類命運、關注人類社會的可持續發展問題.

3.4 物理學史有利于學生思想道德素質培養

物理學史以其特有的精神價值，在學生的思想品德教育中，可以發揮重要的作用.這種精神價值，主要蘊含在科學家們的科學理想、獻身精神，光輝言行和高尚品格中，以及中華民族的文明中.科學大師們的楷模形象和中華文明的深厚底蘊，會給學生人生價值的追求以深刻影響.

物理學史中大量的事例表明，追求真理的科學理想和獻身科學的犧牲精神是科學偉人們取得成就的崇高思想境界的支撐.布魯諾為捍衛科學真理走上火刑場，伽利略被終身監禁而矢志不移，還有笛卡爾、牛頓、惠更斯、卡文迪什等，為了進行科學研究終身不娶.居里夫婦為提煉鐳元素而甘受放射性的損害——這些感人的事例對培養學生的科學理想，樹立正確的人生觀和價值觀是很有幫助的.

物理大師們的光輝言行也使學生認識到人生的價值要放在社會大環境中和歷史的長河中去衡量.如愛因斯坦在《我的世界觀》中就說：“人是為別人而生存的.”“為從來不把安逸和享樂看作是生活目的本身——照亮我的道路，并且不斷地給我新的勇氣去愉快地正視生活的理想是善、美和真.”①《愛因斯坦文集》[M]，第三卷，北京：商務印書館，1983年，第42,43頁.在《論教育》中他殷切地教導青年 “要把為社會服務看作是自己人生的最高目的”.②《愛因斯坦文集》[M]，第三卷，北京：商務印書館，1983年，第143頁.

物理學史還是培養愛國主義精神的好教材.中國古代有著光輝燦爛的科技成就，不少方面曾處于世界的領先地位，介紹我國物理學成就及物理學家事跡是進行愛國主義教育的有效方式.如戰國時代墨家關于杠桿和浮力知識的成就，比西方阿基米德早約兩個世紀；明末科學家方以智對色散現象的概括是牛頓之前人們對色散現象認識的最高水平；我國的四大發明都是馳名世界的科技珍寶.諸如此類的生動事例，都有助于增強學生的民族自豪感，樹立攀登科學技術高峰的信心.對中國近代科技落后的狀況和原因的探討，還可以激發學生社會責任感和進取心.另外，中國現代物理學家如葉企孫、王淦昌、錢三強、錢學森、吳有訓、鄧稼先等熱愛祖國的赤子之心，為國為民，奮發圖強的精神都會使學生深受感染.

[1]吳國盛．科學思想史指南[M]．成都：四川教育出版社，1994.

[2]褚宏祥．發揮科學史教育功能，全面提高學生綜合素質[J]．今日科苑，2009，（2）.

[3]李艷平,申先甲．物理學史教程[M]．北京：科學出版社，2003.

[4]李衛東．科學史在科學素質教育中的作用[J]．延安大學學報(自然科學版)，2007，（12）.

[5]楊軍，張旭峰等．物理學史與素質教育[J]．山西高等學校社會科學學報，2003，（9）.

[6]蔡志凌．物理學史的教育功能[J]．安徽師范大學學報(自然科學版),2003,（2）.

N4

A

1672－2868（2011）06－0043－05

2011-10-12

安徽省高等學校省級教學研究項目：《物理學史》公選課建設及其素質教育功能研究

羅平（1965-），女，安徽巢湖人。博士，教授，安徽省科技廳副廳長。研究方向：科學技術史

責任編輯：宏 彬