重視物理基礎教育，提高高等學校的人才培養質量

李師群

（清華大學物理系，北京 100084）

我國的《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010－2020 年）》提出了“優先發展、育人為本、改革創新、促進公平、提高質量”的工作方針，對高等教育，則明確要求“全面提高高等教育質量，提高人才培養質量，提升科學研究水平，增強社會服務能力，優化結構辦出特色”.全面提高教育質量和人才培養質量已成為高等教育發展的核心任務.

近十多年來，我國高等教育發生了巨大的變化.為了不斷推動高等教育教學改革，提高人才培養質量，教育部要求各學科教學指導委員會以研究課題立項的方式，開展各學科專業發展戰略研究，制定學科專業教學規范和編制課程教學基本要求，引導高等學校學科專業的教學改革和建設，指導學科專業評估.從2003年起“高等學校非物理類專業物理基礎課程教學指導分委員會”及之后的“高等學校物理基礎課程教學指導分委員會”（以下簡稱“分教指委”）采取全體委員參加并分工合作的工作方式，深入調查研究，在“分教指委”內外充分分析討論的基礎上，編制了《理工科類大學物理課程教學基本要求》和《理工科類大學物理實驗課程教學基本要求》.在編制、修訂、宣傳、實施這兩個《基本要求》的過程中，我們深深地體會到：物理基礎課程教學，對于青年學生的全面成長起著極其重要的作用，因此是確保和提高高等學校人才培養質量的重要環節.通過調查研究還看到，我們還有一些高等學校存在忽視基礎課程教學的傾向，從長遠發展的角度看將影響到我國人才培養質量的提高.

1 物理基礎課程在人才培養中有著非常重要的地位和作用

現今社會公民科學素質的提高是深受重視的社會發展的關鍵因素.我國在2005 年制定《全民科學 素 質 行 動 計 劃 綱 要（2006—2010—2020年）》，全面推動我國公民科學素質建設，通過發展科學技術教育、傳播與普及，盡快使全民科學素質在整體上有大幅度的提高.面對科學技術的飛速發展和知識更新速度的不斷加快，科學素質的重要性變得越來越突出.因為有的知識隨著科學的進步可能過時，而科學素質則將長期起作用，并影響到人的一生.實際上，一些發達國家也早已注意到公民科學素質水平已成為制約經濟發展和社會進步的瓶頸.例如，美國科學促進協會（AAAS）1989年就指出：“沒有一個具備科學素養的大眾，美好世界的前景就沒有指望”.

對于青年學生，科學素質的提高是各級教育在人才培養中都十分關注的議題.加強物理教育，是全面提高學生科學素質的最為有效的途徑，它在全面培養學生的科學觀念、探索精神和創新精神、科學思維能力和智力、科學的方法、科學精神和科學作風等方面別無替代.2000 年在柏林舉行的第三屆世界物理學大會指出：“物理學是我們認識世界的基礎，……物理學是人類文明中不可替代的基石，應該在教育中扮演最主要的角色”.我國的科學家也指出：“物理學曾經是，現在是，將來也依然是支撐所有科學技術的基礎科學.……在國民科學素質的培養中，基礎科學教育，包括物理教育有其獨特的地位.……求新、求美、求真，良好的科學氣質，是物理學對于人文精神的貢獻.因此物理學不但作為一門學科知識推動了社會前進，更作為一種人文的大科學引領了公民素質提高”（摘自中國科學院《2007 科學發展報告》中沈學礎、甘子釗、賀賢土、楊國楨、朱邦芬、楊福家、鄭厚植、李家明、匡定波、葛墨林、陶瑞寶、邢定鈺等院士的文章“關于基礎科學教育與人才培養的建議”）.

對于廣大科系的大學生來說，物理教育主要是物理基礎的教育.近年來隨著教學改革的深入進行，越來越多的人已經認識到物理基礎課程在人才培養中的地位和作用.我們在兩個《基本要求》中明確指出：“大學物理課程在為學生系統地打好必要的物理基礎，培養學生樹立科學的世界觀，增強學生分析問題和解決問題的能力，培養學生的探索精神和創新意識等方面，具有其他課程不能替代的重要作用.”實際上，物理教學界早就有同樣的認識：“大學里的物理課絕不僅僅是物理知識的教育，更不是主要為專業課服務的.我們認為，物理學是整個自然科學和現代工程技術的基礎；對于任何專業，大學基礎物理課的目的，都是使學生對物理學的內容和方法、工作語言、概念和物理圖像、其歷史、現狀和前沿等方面，從整體上有個全面的了解；這是一門培養和提高學生科學素質、科學思維方法和科學研究能力的重要基礎課”（摘自陳佳洱院士、趙凱華教授、王殖東教授1999年的文章“面向21世紀，急待重建我國的工科物理教育”）.

物理基礎課教學從以下幾個方面有助于青年學生的科學素質的培養和提高.

1.1 學習物理學有助于青年學生確立正確的科學觀念

物理學本質上是實驗的科學，因之學習物理學有助于讓學生確立實踐是檢驗真理的惟一標準的科學觀念；物理學是研究客觀世界最基本的運動形式的，因之學習物理學有助于讓學生確立唯物主義世界觀；物理學是不斷發展進步的，因之學習物理學有助于讓學生明確人類認識是不斷從相對真理走向絕對真理的過程；物理學知識是技術發展的基礎，因之學習物理學有助于讓學生確立科學技術是第一生產力的科學觀念…….通過物理教育培養學生正確的世界觀和科學觀念，是物理學本身的特點和優勢，是其他學科難以取代的.

1.2 學習物理學有助于青年學生掌握科學的思維方法、提高分析能力

物理學發展了多種多樣的研究方法，包括：演繹歸納、分析綜合、科學抽象、類比聯想、猜測試探以及模型化方法、半定量方法、統計方法、實驗方法等等.這些方法在科學研究中具有典型性和代表性.因此，通過物理學的學習能使學生受到全面的科學方法的訓練.實際上，很多科學技術問題，特別是工程技術問題歸根到底常常是物理學問題.很多事實表明，許多科學研究，甚至包括社會科學的研究，不僅借助了物理學的知識，還借助于物理學的研究方法.通過物理教育使學生掌握這些科學方法，其意義遠比學習一些具體知識重要得多.學習物理學還可以培養學生發現問題、提出問題的能力，并對所涉及的問題有一定深度的理解，判斷研究結果的合理性.

1.3 學習物理學有助于激發青年學生的科學精神，培養青年學生的科學作風

物理學的發展過程是不斷探索、不斷創新的過程.物理學中新的觀念的提出，新的原理的建立都是物理學家們勇敢地向傳統觀念挑戰，大膽地進行想象和創造的結果.物理學中充滿了艱苦探索、大膽創新的事例，它們能大大激發青年學生創造的欲望、百折不撓的科學精神.物理學又是高度定量的精密的科學，它的理論體系不僅有嚴密的邏輯推理，也要經過嚴格的實驗驗證.它尊重事實，反對迷信.物理學的理論和實驗研究都十分注意它的嚴密性、精確性、可靠性，因此學習物理學不僅能受到滲透在其中的科學精神的熏陶，還能培養尊重事實、嚴謹求實、一絲不茍的科學作風.

1.4 學習物理學可以獲得客觀世界最基本的運動形態的規律的重要知識，為其他學科專業奠定必要的知識基礎

物理學不僅是其他學科發展的技術和理論支撐，同時也是許多新興學科和交叉學科產生、成長和發展的基礎.物理學還是新技術的基礎、源泉和先導，沒有物理學的研究和進展，就不會有技術的進步.很多著名專家學者都曾指出物理學作為基礎學科的重要，所有的技術學科必須重視學習物理學.例如我國電子學專家孟昭英院士就說過：機械、電子、材料……等技術學科好比一棵大樹的枝葉、花果，物理學好比這棵大樹的根莖和樹干.沒有壯實的根莖和樹干，就不可能有茂盛的枝葉和花果（1982 年在清華大學新教師大會上的講話）.學好物理，就為其他學科專業的學習奠定了扎實的、必要的知識基礎，這已成為了科學技術界絕大多數人的共識.

基于上述關于物理基礎課程在人才培養中的地位和作用的論述，我們就不難理解，為什么十多年來我國的很多高等學校甚至在文科類專業都開設了文科物理課程，而且這個勢頭還在增長中；也不難理解為什么一些國內外教育專家仍在呼吁“我們物理教師必須將關注點從‘面向物理學家和其他科學家的物理’擴大到‘面向全體學生的物理’.……它意味著每個學生——每一個！——都需要一門與文化和社會相聯系的物理學或天文學課程”（美國物理教育專家Art Hobson語）.

2 在一些高等學校中還存在著忽視基礎課教學的傾向

為了解和把握目前我國高等學校物理基礎課程的教學基本情況，落實教學基本要求，為教育部加強本科教學工作、推進教學改革和提高教學質量提供可靠依據，我們“分教指委”2007—2008年組織進行了“高等學校物理基礎課程教學基本情況調查”，以問卷調查方式在全國范圍內開展了一次高校物理基礎課程的教學基本情況的普查.調查在“分教指委”統一領導下和東北、西北、華北、華東、中南和西南六個地區協作組的具體安排下進行，并通過六個地區協作組所建立的基礎物理教學聯絡網實施，調查采取網上填報的方式進行.調查內容圍繞基礎物理課程所涉及的大學物理和物理實驗兩門課程，包括學習基礎物理課程的學生、課程教學的模式和內容、學時、參與教學的教師情況等等.

調查共收到138 個學校的調查表，樣本數已達到有統計意義的數目，約占涉及物理基礎課程教學的全國本科院校的近10%.從調查結果推測：全國每年大學本科學生中學習物理基礎課程的學生人數接近60%；估計從事本科物理教育的教師大約幾萬名左右，其中從事物理基礎課程教學的教師以副教授及有碩士學位者居多，主體年齡在45歲以下，教師承擔的教學任務十分繁重；相當數量學校的物理基礎課程的教學學時偏少，使得物理基礎課程教學達到《基本要求》的困難增加.考慮到實際所調查學校層次普遍較高，全國范圍高等學校的物理基礎課的教學情況不容樂觀.

之所以存在這樣的狀況，除了高等學校普遍擴招后學生規模大與教學資源（師資等）相對發展較慢之間的不協調外，最主要的原因還是我們的一些高等學校存在著忽視基礎課程教學的傾向.一些學校對科學研究的關注程度，遠遠超過對提高教育質量、人才培養質量的關注程度；對專業方向的課程教學，看得遠比基礎課程教學重要.他們對基礎課程教學的認識，還停留在認為基礎課只是為專業課打知識基礎、為專業教育服務的水平.老師們反映，如果因為什么原因（例如減輕學生負擔）要砍一些學時，學校首先想到的是砍基礎課的學時；如果因畢業生就業率有了壓力，院系常常會增加一些專業訓練課程來應對，學時又是從基礎課的學時擠出來…….所有這些情況，反映出的是一種急功近利的情緒.

實際除了這些比較短視的認識有待進一步貫徹科學發展觀來提高以外，還有另外的新情況也需要這些高等學校改變忽視基礎課教學的傾向才能有效面對.這就是因中學新課標的全面實施和高考格局的多樣化造成的學生入學時在中學奠定的基礎有所變化的新情況.

2011年春，我們“分教指委”組織了“高等學校2010級新生中學物理課選修情況調查”.我們期望通過問卷調查，了解中學新課標執行以后，進入高校各類專業學習的新生在中學所學過的物理基礎知識基本情況，在此基礎上及時調整大學物理課程的教學安排，采取必要的應對措施，將提高物理課程的教學質量落到實處.調查結果顯示，中學新課標必修部分主要以力學為主，選修加強了電學，因此中學物理基礎知識以力學、電學為主，對熱學等有一定弱化；但由于中學普遍按照高考大綱的要求設課、選課，在一定程度上減小了新課標的影響，高考是實際的指揮棒.目前高考格局已多樣化，造成學生在中學打下的基礎比以前有較大的分散性.高等學校若無視入學學生情況的變化，對學生在大學的順利成長顯然是不利的.學生入學后首先進入的是基礎課的教學，要順利解決中學—大學的銜接問題，最有效的途徑就是重視基礎課階段的教育，正視人才培養過程中基礎課教學的關鍵性作用，滿腔熱情地支持基礎課程的教學改革，全面提高基礎課的教學水平.

3 一點建議

1）“基礎科學教育，特別是數理科學的教育與人才培養，對于一個國家的科技、經濟與社會的可持續發展具有重要的意義，這是一項長期的、基礎性的投資，更是國家利益和國家發展的需要”（摘自“關于基礎科學教育與人才培養的建議”）.建議教育部和各級教育管理部門，以人才培養的戰略眼光來指導各類高等學校擺正基礎課教學的位置.

2）我們應充分重視物理基礎課程在人才培養過程中的作用.基礎課程的學時是切實貫徹基礎課程《基本要求》的保證.建議我們高等學校的教學管理部門從提高教學質量和提高人才培養質量的長遠目標著眼，寧可從其他方面爭取學時，也不應短視地壓縮基礎課程的學時.

3）“教育大計，教師為本.有好的教師，才有好的教育”（摘自“國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010－2020年）”）.目前高等學校中物理基礎課程的教學任務普遍較重，教師隊伍從量到質極待加強建設.建議各級教育管理部門、教學指導委員會、教學研究會等努力完善培養培訓體系，做好培養培訓規劃，通過研修培訓、學術交流、項目資助等方式，提高教師專業水平和教學能力，以全面提升教師素質.