在大學物理教學中融會人文教育的探索與實踐

隨著社會的發展和進步，今日之教育僅僅用專業知識教育人是不夠的。通過專業教育，學生可以學到有用的知識，但是不能成為和諧發展的人才。“專門化”的教育模式越來越顯現出它的局限性。不少專家已經呼吁：為避免出現社會可持續化發展中的危機，當前一個刻不容緩的問題就是消除現代化中兩種文化——科學文化和人文文化之間的隔閡。一個高素質的人，肯定是科學素質和人文素質都很強的人。但是，目前的教育狀況與這種發展趨勢嚴重的不相適應。我國教育文理分明，理工科學生文科基礎薄弱，知識結構單一，雖然有較高的科技素養和較強的專業知識水平，但對科技與政治、經濟、文化等諸多因素間的關系模糊不清，對科技的發展受制于社會政治環境及文化價值取向的約束也缺乏深刻的理性認識，人文教育的缺乏嚴重限制了他們今后的發展[1]。

基于以上原因，我們在對理工科專業學生進行大學物理教學中，在強調系統傳授物理學基本理論、基本規律、基本方法的前提下，同時認真探索物理文化與人文精神的相通之處，把大學物理課堂教學作為研究科學與人文傳承的載體。在講述物理學發現、成就和思想的同時注重物理教學的文化特色和哲學性[2]，努力發掘蘊含其中的文化內涵和人文光輝，以大學物理教學架起理工科學生融合科學和人文的橋梁，促進科學與人文的綜合和進步，從而從更深層次上加深對物理學的理解。

一 課程定位與基本內容選取

（一）課程定位與教學指導思想

作為面向全體理工科學生的大學物理課程，其教學目的主要是向學生傳授物理學的核心內容、成果、研究動態與科學精神，介紹與物理學相關的現代科學技術的新概念、新發展，讓學生學習和掌握科學研究、科技創新的方法，從思維方式、研究方法和知識內容三個層次上全面提高學生的科學素養。大學物理課程的各個教學環節都應該在傳授知識的同時，注重學生分析問題和解決問題能力的培養，注重學生探索精神和創新意識的培養，努力實現學生知識、能力、素質的協調發展[3]。但同時，物理學又是一條閃光的河流，有著豐富的人文底蘊和文化內涵，物理學不是工具而是文化，是高層次、高品位的文化。物理學在追求科學真理的同時，也具有極強的社會教育和思想文化功能。故在物理教學時也要充分融合人文素質教育，讓科學滲透于人文，人文融會于科學，從而使學生更加全面、和諧、健康地發展。

基于以上定位，我們的教學指導思想是：以國家物理教指委所頒布的理工科大學物理基本要求為綱領，以物理學發展中的重大成果和發展歷史為線索，秉承物理學的論述邏輯，突出物理學對社會發展的巨大推動作用和所蘊含的人文光輝，介紹知識，突出應用，激發興趣，培養能力，文理滲透，提高素養。

（二）課程基本教學內容

依據國家物理教指委關于大學物理教學的基本要求，結合我校實踐，我們主要安排了以下內容。

1 物理學引論

概述物理學的內涵，說明物理思想和物理方法的特點，物理學與人文科學、社會科學的關系，闡明物理學對人類文明的巨大貢獻及在現代人才培養方面的作用和優勢。

2 物理教學的主體內容及其人文涵義

這是大學物理課堂教學的主體部分，主要內容包括以下幾點。

①經典力學的發展與成就，對稱性與守恒定律，狹義相對論

以牛頓運動定律為主干，三個派生定律及守恒定律為支干，講授經典力學的核心內容，在此基礎上講授狹義相對論的基本原理及研究方法。涵蓋國家物理教指委基本要求（以下同）中的11個A項指標，選講3個B項指標。

②振動與波

以現代光電技術為依托，以簡諧振動、平面彈性諧波為核心，以9個A項指標為重點，并且為物質波的講授打下基礎。

③熱力學基本規律及其統計理論

以熱力學第一、第二定律為主線，突出能量轉化與守恒定律的形成及應用，介紹熵的統計意義及在現代信息社會中的突出作用，以麥氏速率分布律為代表，講授大數粒子組成系統的研究方法和統計規律，共10個A項指標，選講2個B項指標。

④電磁學規律及其應用

以麥克斯韋方程組為核心，重點在于通過庫侖定律、高斯定理和安培環路定理、畢奧-薩伐爾定律、法拉第電磁感應定律等學習電磁場的概念以及場的研究方法，共計20個A項指標，選講物質的磁性和交流電兩個B項指標。

⑤光學

重點講述光的干涉、衍射和偏振，介紹幾何光學的基本規律和光學器件在現代工程技術中的應用，介紹激光的形成、應用及發展，涵蓋14個A項指標內容。

⑥量子物理基礎

突出講授實物粒子波粒二象性的物理思想，重點介紹量子力學的基本原理，要求學生理解微觀物質的描述方式和波函數的統計意義，包括10個A項指標和2個B項指標。

上述內容，涵蓋了國家物理教指委關于理工科物理教學基本要求A項指標的全部內容，選講了部分B項指標內容，滿足理工科大學生對大學物理的知識培養基本要求。對以上內容，講授其發展史、科學和人文背景、基本概念和最新進展等，適當打開與當代科技聯系的窗口，每一部分用一條主要線索串聯，突出物理學的地位和作用。

3 物理學與社會

討論物理學在與人類社會發展密切相關的能源、環境、戰爭、人文文化、社會功能等之中的地位與作用。

4 物理學與技術

講授物理學與科學技術發展史中的“技術——物理——技術”與“物理——技術——物理”這兩條基本路線，闡明物理學與科學技術進步所需的基本知識，特別強調結合不同的專業特點有的放矢地選講相關內容，使不同專業的學生能正確把握物理、專業、人文三者之間的邏輯關系及相互依存、相互支撐的辯證關系。

5 物理學與其它人類至關重要的交叉學科之間的關系

主要從物理學與新技術、新學科、新思維三個方面體現“新興、前沿、交叉”。

6 物理學與哲學

討論物理學的世界觀、方法論、哲學意義等問題。物理學“physics”的原意是自然哲學，現代物理學的發展正在把東西方的智慧融合起來，并生長出真正的（非外來的）自然哲學，而這種哲學認識對于我們自己怎樣做好一個現代人，成為現代社會中一個深思熟慮、負責任而有遠見的成員，不會是沒有啟迪的。教授物理必須要教出點哲理來，學習物理學也要學出點哲理來，這對培養青年學生的科學世界觀、提高其科學素養有著不可替代的作用[3]。

7 卓越科學家的代表與成就，科學與人文意義

介紹物理學家在創立和發展物理學過程中的思想，特別是中國古代、近代與當代科學家對物理學發展和人類社會進步所作出的巨大貢獻，兩彈一星元勛為我們留下的偉大物質和精神財富，他們為物理學所做的科學貢獻和人文意義。

在課堂教學中，我們還特別注意適時適度地引入物理學家們在研究中的失誤，比如赫茲1892年因實驗設計不周密而使德國人失去了首先發現電子的機會；美國著名實驗物理學家克魯克斯因實驗時的一個疏忽而錯失發現Χ射線；就連著名的約里奧·居里夫婦也因忽視學術思想的交流而痛失了第三次獲得諾貝爾獎的機會[4]。通過這些典型事例，讓學生們知道科學研究的艱辛，成功的背后更是辛勤的勞動和對科學機會的敏銳捕捉。科學探索中失誤不可避免，分析他們造成失誤的原因，從中吸取教訓，就會在很大程度上避免重復此類錯誤的發生。

8 物理學前沿展望

介紹21世紀物理學的重要前沿方向，物理學的發展對人類社會前進的旗手作用。

在確定了教學內容，保證學科知識性、系統性的前提下，以課堂教學為主要載體，在教學中貫穿物理學教育中的哲學與人文精神，以科學發展中的重大突破性成果為主要突破口，闡明科學發展對社會進步的巨大推動作用，充分體現當今科學技術的發展日益趨于綜合交叉的特點，自然科學不是工具，而是文化。

二 在教學中貫穿哲學與人文精神的具體實踐

筆者認為，在大學物理教學中貫穿人文精神，強調人文教育，加強科學文化與人文文化的聯系，把物理學的發展植根于人文社會發展的大背景下，這樣更加符合學生全面發展的綜合素質要求。同時對不同專業又選講不同的相關物理和人文背景，以便更進一步與相關專業需求吻合，這是大學物理教學中的特色與亮點。我們的具體做法是以下幾點。

（一）努力分析和發掘大學物理教學中的哲學與人文因素

物理學是研究客觀世界的一門學科，作為自然科學的物理學與人文因素有沒有關系呢？答案是肯定的。而在以前的教學中，我們常常把物理學作為提高生產力的手段，而忽視了其文化性的一面。喬治·薩頓（George sartan）指出：“我們必須使科學人文主義化，最好是說明科學與我們人類本性的關系，使科學更有意義，更為動人，更為親切”[5]。按照薩頓的觀點，能夠歸納大學物理教學中可以挖掘的人文因素是[6]。

1 物理學探索的過程本身所體現的人文精神

物理學家在長期的科學研究過程中形成的科學精神，是人類精神的寶貴組成部分，其主要特征是求實、批判與創新，它本質上與人文精神一樣，都是出于對人類前途與命運的關心而產生的。

2 物理學的認知過程內含著的深刻的哲理性和人文因素

物理學和美學形成了不可分割的聯系。美是自然的本質，也是通向真理的路標，這一點，文理是相通的。物理學家經過對自然的理性沉思，最終對世界給予了審美描述，取得了許多與自然屬性相符的重要成果；物理學家正是在“由美求真”的探索過程中形成了物理學研究過程中的美學精神[7]。

3 物理學和其它人文學科是相互影響、互相滲透的

它們追求的目標都是真理的普遍性[6]。

（二）基于以上原則，在具體教學過程中，主要是從以下三方面11個課題進行

（1）從自然哲學到物理學

①中國古代的社會圖景和哲學觀。

②古代西方哲學觀和物理知識。

③經典物理產生的條件和建立過程，文藝復興運動對自然科學的影響。

④當今自然科學的交叉發展與科學的哲學與美學觀之聯系。

（2）自然科學學習中的社會教育與思想文化功能

①科學的雙重功能。

②自然科學中的“求真”、“至善”、“唯美”。

③相對論及其認識論的相對性原理。

④從對哥本哈根學派的學習中認識科學研究中個體與集體的關系。

3 科學家的美學觀與方法論

①從狄拉克和海森伯對量子力學的研究看自然世界與科學研究之美學原則。

②自然科學史研究的科學素養與基本原則。

③辯證哲學對物理學崛起的指導作用及其方法論意義。

我們把這部分內容自然而融洽地揉合于大學物理的相關課堂教學中，也同時增強了大學物理的思想政治教育功能。

作為科學基礎通識課的大學物理在教學中突出物理特征的同時強調綜合素質發展，加強與人文背景的融合，具體說來，要求做到以下四點。

（1）必須給人以準確的知識。在基本知識到位的基礎上，力求內容新穎，能夠反映20世紀及當前物理學和人文文化發展的最新成果，不苛求全面、系統，但要有一定的涵蓋面和深刻性。

（2）給人以智慧和啟迪，突出科學與人文之關系，激發想象力和創造精神。

（3）給人以方法，強調科學思維法則的訓練和科學方法的熏陶。

（4）給人以積極的進取精神，提倡獻身于國家的科學技術和文化事業，堅持真理，勇于探索。

科學與人文結合，需要精心設計、精心修飾，使之無論從什么角度去看，都很真很善很美。但理工科學生人文基礎知識薄弱，辯證思維能力和美學領悟能力較為欠缺，對邊緣學科和文理滲透領域缺乏了解和參與，是教學工作中的主要難點。

三 結語

實踐證明，在理工科大學物理課程教學中融會人文主義教育，加強人文關懷意識，將人文精神的培養滲透在物理知識的傳授過程之中，是行之有效的。科學和人文的相互浸潤與互補，會使我們大學物理教學內容變得更豐滿、更富有情趣、更有說服力、更能激發學生興趣，也是把思政教育揉合進了基礎科學知識教學的課堂之中，從而真正達到提高學生科學人文綜合素質之目的。

[1]李貴安，趙志鵬，鄭海榮，等.國際一流大學課堂教學模式對我國高師院校課堂教學模式創新的啟示與探索[J].中國大學教學,2011(01):91-94.

[2]賈貴儒，劉玉穎.關于“非物理專業”學生物理教學中相關問題的認識[J].物理與工程,2017(05):10-15.

[3]教育部高等學校物理學與天文學教學指導委員會物理基礎課程教學指導分委員會.理工科類大學物理課程教學基本要求[M].北京:高等教育出版社,2011.

[4]楊建鄴,止戈.杰出物理學家的失誤[M].武漢:華中師范大學出版社,1986:136-138.

[5]董瑞雄.薩頓科學人性化的理想與現實[J].自然辯證法研究,1998(04):10-15.

[6]李萍萍.在物理教學中培養人文素質的實踐與體會[J].物理與工程,2005(01):53-55.

[7]楊慶余.物理學研究的美學精神[J].大學物理,2008(11):37-41.

[8]李政道.科學與藝術[M].上海:上海科學技術出版社,2000:138.