隱性通識教育課程的建設
——大學物理中隱性通識教育資源的開發

孟慶鑫 張 宇 王曉鷗 霍 雷 趙 遠 田 浩

（哈爾濱工業大學物理系，黑龍江 哈爾濱 150001）

隱性通識教育課程的建設
——大學物理中隱性通識教育資源的開發

孟慶鑫 張 宇 王曉鷗 霍 雷 趙 遠 田 浩

（哈爾濱工業大學物理系，黑龍江 哈爾濱 150001）

發揮大學物理基礎課教學涵蓋面廣的特點，通過物理教學環節的設計及教學內容的挖掘，將大學物理建設成為一門隱性通識教育課程.

通識教育；大學物理；隱性

通識教育的本源是“general education”和“liberal education”兩詞.在1945年哈佛大學發表的《自由社會中的通識教育》報告中，明確指出：“教育可分為通識教育和專業教育兩部分.前者作為大學教育的一部分，主要關注學生作為一個有責任感的人和公民的生活需要，后者則給予學生某種職業能力訓練.在這份報告里，物理學科作為引導學生認識自然、探索自然的工具，已經被列為通識教育課程的主題課程之一.20世紀80年代，國內學者圍繞文化素質教育和通識教育展開了思考.在1987年發表在《高等教育研究》上的“香港中文大學的通識教育及啟示”一文是國內第一篇以通識教育為主題的研究文獻，標志著對通識教育的探索在國內拉開了序幕.

從時間點上看，中國的通識教育理念提出的時間比較落后，實際上在中國古代的教育理念中，就體現出通識教育的含義.《中庸》中主張做學問應該“博學之，審問之，慎思之，明辨之，篤行之”.這里將“博學”作為對“做學問者”的首要要求，博學多識才可能將各種知識融會貫通，成為具備多種能力的人.這個觀點和現代教育中的通識教育觀點是一致的.在20世紀80年代我國高校范圍內進行的“文化素質教育”也與通識教育有著異曲同工之妙.李曼麗、張壽濤等國內著名學者曾經對通識教育和文化素質教育的關系做過細致的研究，認為兩者雖然有一定的區別，但在本質上兩者是可以等同的.在這個前提下，我們認為通識教育就是以提高大學生的文化品位、審美情趣、人文素養和科學素質為基本目標的教育方式.

通識課程的建設可以分為顯性課程和隱性課程建設兩個方面進行.顯性通識課程的建設主要包括給文科生開設自然科學門類的必修（多為選修）課程，給理工科學生開設文學、歷史、哲學、藝術等人文社會科學方面的課程.在我國的教育體制下，這部分課程被定位為專業教育的補充部分，可以有效地從制度上保證學生課程結構的合理性，在一定程度上可以使學生的知識結構趨于合理化.顯性通識課程的建設已經受到多方的關注，并取得了顯著的成果.但是由于我國教育體制（中學階段進行文、理分科）導致學生偏科嚴重，對非專業知識的重要性理解不足，使很多這類課程的設置都流于形式，成為本科生的附加課，在實際教學中大多被看成是額外的、次要的、錦上添花的課程，大都沒有嚴格的訓練要求，成為學生混學分或是增加課外興趣的課.雖然顯性通識教育課程設置門類繁多，形式多樣，但是卻無法完全依靠這類課程實現通識教育的教學目標.這就要求我們在設立顯性通識教育課程的同時加強隱性通識教育資源的開發.

在我國，大學物理作為理、工、醫科學生的共同基礎課，在各專業教學和對學生進行素質教育和能力培養方面均發揮著重要的作用.為了貫徹通識教育原則，很多學校都開設了大學物理系列后續課程，如：北京大學的“物理宇宙學基礎”；南京航空航天大學的“物理與藝術”、“近代物理與高新技術”等；西北大學的“物理學與社會”、“開放物理實驗”等；武漢大學的“20世紀物理學”、“激光原理與應用”等.還有很多例子，這里就不一一列舉了.這些課程內容廣泛、各具特色，而且還出版了大量的相關教材和研究專著，取得了很多的成功經驗.可以說大學物理的后續課程在通識教育領域發揮著重要的作用，可是作為公共基礎課層面的大學物理課程對學生通識教育的貢獻卻未能很好地體現出來，不能發揮其涵蓋面廣的特色.我們希望能夠在大學物理教學設計中，將提高大學生的文化品位、審美情趣、人文素養和科學素質定位為大學物理的教學目標之一.在教學過程中盡可能地引入一些通識教育素材，使基礎物理課建設成為一門通識教育的隱性課程，讓學生在基礎課學習中充分體會通識教育的魅力.這就需要我們教師將通識教育理念貫穿教學始終，在課堂教學設計過程中努力開發一些通識教育素材，同時多方位地調動學生學習的自主性.

我們在教學過程中，開發出一些教育素材，并總結出一些不成熟的素材開發經驗，與大家一起討論.

1 利用物理思維模式培養學生的科學素養

對學生科學素養的培養，應不只局限于科學知識的傳授，更需要強調的是培養學生科學思維和科學精神以及應用科學方法解決自己生活和工作中的各種問題的能力.我們認為，通過物理學的學習，應該讓學生掌握物理思維模式.這里提到的物理思維模式包括模型、統計、類比、邏輯、假說等思維方式.而這些思維方式如果不是體現在整個物理課教學設計和教學過程之中，而是“填鴨”式的“教”給學生，是很難實現訓練物理科學思維目的的.為了讓學生在學習過程中逐漸理解和接受這些思維方式，我們應在教學內容中竭力開發相應的素材.例如模型思維方式可以利用常見模型來培養.力學部分的質點、剛體、彈性體和流體；電磁學部分的點電荷、電偶極子、穩恒電流元；熱學部分的理想氣體等都是學生比較熟悉的模型.在教學中，如果沒有強調模型思維模式的重要性，而只是強調解題過程，就容易讓學生產生這樣的片面的理解：物理學中引入模型的目的是為了簡化客觀條件，在我們現有的數學基礎上能夠將題目解出.為了避免這種片面理解，我們必須強調：理想模型應是將帶有實際色彩的物理圖像和物理過程通過抽象、理想化、簡化和類比等方法簡化出來的，是建立在對某類實際問題全面了解的基礎上的，它體現出的哲學思想是解決問題時要抓住事物的主要矛盾.教育學生，要想建立培養模型思維，就必須學會總結事物間的共性，抓住主要問題，要學會“取舍”.學會“取舍”，不僅對學生科學思維的培養有重要的作用，也會遷移到學生對人生態度上，使他們正確地面對困境和成功，提高自身的抗壓能力，完善學生的人格，這對培養大學生科學素養及人文素養都具有非常積極的作用.

2 利用藝術培養學生文化品位和審美情趣

通識教育實質上就是對學生進行科學、人文、藝術等全面素質教育.我們認為，現在社會上很多人對培養學生藝術素質的理解有些片面.多數家長認為：培養藝術素質就是讓孩子進行美術、音樂、舞蹈、戲劇等方面的學習，他們中很多人把“考級”作為孩子藝術素質培養的評價標準.如果從這個角度說，現階段我國的多數學生可能不缺乏藝術素質.但是我們認為，藝術素質培養應該建立在人對客觀事物認知和理解基礎上，是通過藝術拓展和發掘人對事物感知力.因此，培養學生藝術素質應以充分開發學生的潛能、培養其創新思維能力、促進個性發展和人格完善作為目的，而不應以會彈奏多少種樂器、是否會畫國畫、西洋畫作為評價標準.南京航空航天大學的施大寧教授開設的《物理與藝術》這門選修課程，就以比較物理和藝術在創新意識和思維方法上的共同點為目的，對學生進行科學和人文素質培養的，這門課開設得很成功，有很多值得我們借鑒的地方.本人對這門課程非常感興趣，關注了很長時間，最初的設想是在我校開設出類似的一門選修課，但是由于本人的藝術素養不足，無法勝任這門課程的教學，只能遺憾地放棄這個想法.但是，我覺得在基礎物理的教學中穿插一些這門課中相應的內容，對學生藝術素質的培養還是很有幫助的.比如：在狹義相對論中講述愛因斯坦的狹義時空觀時，要告訴學生人類對時空的認識和理解在不同階段是不同的，自然科學領域對時空的認識包括經典時空觀、狹義時空觀和廣義時空觀幾個階段.在藝術領域，對時空的認識經歷了寫實階段、以畢加索為代表的立體派藝術階段.其中畢加索的作品充分地體現了“空間的同時性和可觀睹性”的特點，在他的作品中可以看出畢加索本人對時空的理解：自然界中不存在哪個優勢的空間視角.這一觀點和愛因斯坦的相對性原理（不存在一個觀察宇宙的最佳視點——所有慣性系是等價的）的觀點完全一致.而在20世紀初期契里柯的《無盡的鄉愁》和《時間之謎》兩幅作品中也能體會出藝術家對時間的認識：時間的標準不是絕對的，而是相對的.另外1912年杜尚的作品《下樓梯的裸女》是通過對運動的抽象表現來表述時間和空間的關系的典型作品，我們是不是也可以把它理解為人以光速運動時客觀世界在人腦中的映像呢！在物理課教學中引入此類元素，既可以使學生加深對藝術發展史的了解，又可以提高學生的藝術欣賞水平，同時可以拓寬學生的思維模式，使學生懂得要學會用眼去觀察事物、用耳去感受事物、用心體會事物.讓學生體會到看似枯燥無味的物理與藝術之間有著十分密切的聯系，對培養學生文化品位和審美情趣，進而培養和激發學生學習興趣具有積極的作用.

3 利用科技發展的最新動態培養學生情商

情商，又稱情智，是指人在情緒、情感、意志、挫折耐受等方面的品質.愛因斯坦曾經說過：“智力上的成就在很大程度上依賴于性格的偉大”.一個人的成功不只依賴于人的智力因素，還和情商密切相連.培養學生的情商，就是要激發學生探索的欲望和好奇心，培養學生持續學習的動力.為了實現這個目標，需要讓學生跟上科技進步的步伐，這就要求我們在教學過程中不斷地開拓學生的眼界.我們應該充分利用網絡資源，關注科技新聞，并將它們適時地引入課堂，增加他們對科技前沿的了解.比如物體的轉動慣量與物體的轉動軸位置、質量分布有關，而在2011年3月13日太平洋網的國際新聞版報到了“日本大地震導致地球11日自轉加速1.6μs”，我們可以把這則新聞告訴給學生，然后引導學生思考，為什么地震會導致地球自轉速度的改變？在教師的引導下，可以得出自轉速度改變是由于地球的轉動慣量的改變的結論，而轉動慣量與物體的質量分布有關，由此推論出地震可能改變了地球質量的分布.得出這個結論之后，再將專家對這方面的解釋告訴給學生：日本9.0級特大地震使本州島平移了2.4m的距離，并使地球形狀軸改變了17cm；形狀軸的改變可以導致地球在自轉過程中發生晃動，但不會改變地球自轉軸的空間指向（角動量方向）.鼓勵學生，自己的知識也完全可以解決“大問題”.逐漸培養學生的自信心，同時也激發了學生的探索欲望和好奇心.長時間地堅持對學生情商的培養會起到積極的推進作用.

4 利用開放性論文培養學生創造性思維

創造性思維也稱創新思維，是指一種具有開創意義的思維活動，不僅表現為完整的新發現和新發明的思維過程，而且還表現在思考的方法和技巧在某些局部的結論和見解上具有新奇獨到之處的思維活動.創造性思維的重要特點在于多角度、多側面、多方向地看待和處理事物問題，具體包括理論思維、多向思維、側向思維、逆向思維、聯想思維和形象思維.為了實現對學生創造性思維的培養，可以在教學過程中給學生布置一些具有一定開放性的小論文，讓學生從論文的準備過程中，充分發揮創造性思維，給他們自由思維的空間.比如：讓學生從物理學概念和原理中尋找人生哲理.要做好這個論文，學生必須對所學的物理概念和規律有著深刻的理解，并且認真地思考人生，才能找到兩者之間的聯系.這里已經不再需要思維的嚴謹性，而是需要思維的開放性、創造性.這里列舉幾個學生論文中的觀點：從對慣性的理解體會到人的能力越大，他的自主性就越強，目標越明確，但同時也意識到，這樣的人不容易聽取別人的意見；從對牛頓第三定律的理解中體會到生活里也充滿了牛頓第三定律，我們給生活一個積極向上的作用力，生活反過來也會回敬你一片美好的未來；從分子間的作用力隨分子間距離的關系體會到人與人之間的關系也像分子作用力一樣，當我們彼此遠離時，強烈的思念之情會將我們互相吸引，這時我們可以發掘出彼此的優點，但是當我們彼此接近時，我們的優點又會被無限縮小，而缺點則會被無限地放大，于是我們會錯誤地排斥那些需要珍惜的人.這樣的觀點還有很多，有時我會被學生們的思想感動著，他們從物理世界中感悟到的生活真諦，也改變著我的工作和生活態度.

通識教育隱性資源素材的開發對培養學生科學素養、文化品位、審美情趣、情商和創造性思維具有積極的作用，因此，在基礎物理課程教學中應挖掘隱性通識教育素材，并滲透于各教學環節中，以充分發揮基礎課程教學在通識教育中的作用.

［1］ 張立彬，鄭先明，李廣平.哈佛大學物理教育狀況研究［J］.大學物理，2011，（1）：56

［2］ 朱浩學.淺談物理教育中的創新教育［J］.中國校外教育，2009，（8）：545

［3］ 施大寧.貫徹通識教育原則 拓展大學物理教學內涵［J］.中國大學教學，2010，（11）：35

2011－09－14）

哈工大教學項目“應用物理專業人才培養模式的研究”；黑龍江省新世紀教學改革項目“光信息專業本科生研究性學習與創新能力培養的研究與實踐”以及哈工大優秀教學團隊建設項目.

孟慶鑫，女，副教授，1998年以來一直從事大學物理教學.