在大学物理教学中融会人文教育的探索与实践

[摘 要] 在理工科大学物理教学中，以物理学的核心理论为主体，以物理学发展中的重大事件和对人类社会的贡献作串联，努力发掘蕴含其中的哲学和人文因素，并将其融合于课堂教学之中，寓文于理，全面提高理工科学生的综合文化素养。

[关键词] 大学物理；课堂教学；融会；人文教育

[中图分类号] G642 [文献标志码] A [文章编号] 1008-2549（2018） 04-0097-03

随着社会的发展和进步，今日之教育仅仅用专业知识教育人是不够的。通过专业教育，学生可以学到有用的知识，但是不能成为和谐发展的人才。“专门化”的教育模式越来越显现出它的局限性。不少专家已经呼吁：为避免出现社会可持续化发展中的危机，当前一个刻不容缓的问题就是消除现代化中两种文化——科学文化和人文文化之间的隔阂。一个高素质的人，肯定是科学素质和人文素质都很强的人。但是，目前的教育状况与这种发展趋势严重的不相适应。我国教育文理分明，理工科学生文科基础薄弱，知识结构单一，虽然有较高的科技素养和较强的专业知识水平，但对科技与政治、经济、文化等诸多因素间的关系模糊不清，对科技的发展受制于社会政治环境及文化价值取向的约束也缺乏深刻的理性认识，人文教育的缺乏严重限制了他们今后的发展[1]。

基于以上原因，我们在对理工科专业学生进行大学物理教学中，在强调系统传授物理学基本理论、基本规律、基本方法的前提下，同时认真探索物理文化与人文精神的相通之处，把大学物理课堂教学作为研究科学与人文传承的载体。在讲述物理学发现、成就和思想的同时注重物理教学的文化特色和哲学性[2]，努力发掘蕴含其中的文化内涵和人文光辉，以大学物理教学架起理工科学生融合科学和人文的桥梁，促进科学与人文的综合和进步，从而从更深层次上加深对物理学的理解。

一 课程定位与基本内容选取

（一）课程定位与教学指导思想

作为面向全体理工科学生的大学物理课程，其教学目的主要是向学生传授物理学的核心内容、成果、研究动态与科学精神，介绍与物理学相关的现代科学技术的新概念、新发展，让学生学习和掌握科学研究、科技创新的方法，从思维方式、研究方法和知识内容三个层次上全面提高学生的科学素养。大学物理课程的各个教学环节都应该在传授知识的同时，注重学生分析问题和解决问题能力的培养，注重学生探索精神和创新意识的培养，努力实现学生知识、能力、素质的协调发展[3]。但同时，物理学又是一条闪光的河流，有着丰富的人文底蕴和文化内涵，物理学不是工具而是文化，是高层次、高品位的文化。物理学在追求科学真理的同时，也具有极强的社会教育和思想文化功能。故在物理教学时也要充分融合人文素质教育，让科学渗透于人文，人文融会于科学，从而使学生更加全面、和谐、健康地发展。

基于以上定位，我们的教学指导思想是：以国家物理教指委所颁布的理工科大学物理基本要求为纲领，以物理学发展中的重大成果和发展历史为线索，秉承物理学的论述逻辑，突出物理学对社会发展的巨大推动作用和所蕴含的人文光辉，介绍知识，突出应用，激发兴趣，培养能力，文理渗透，提高素养。

（二）课程基本教学内容

依据国家物理教指委关于大学物理教学的基本要求，结合我校实践，我们主要安排了以下内容。

1 物理学引论

概述物理学的内涵，说明物理思想和物理方法的特点，物理学与人文科学、社会科学的关系，阐明物理学对人类文明的巨大贡献及在现代人才培养方面的作用和优势。

2 物理教学的主体内容及其人文涵义

这是大学物理课堂教学的主体部分，主要内容包括以下几点。

①经典力学的发展与成就，对称性与守恒定律，狭义相对论

以牛顿运动定律为主干，三个派生定律及守恒定律為支干，讲授经典力学的核心内容，在此基础上讲授狭义相对论的基本原理及研究方法。涵盖国家物理教指委基本要求（以下同）中的11个A项指标，选讲3个B项指标。

②振动与波

以现代光电技术为依托，以简谐振动、平面弹性谐波为核心，以9个A项指标为重点，并且为物质波的讲授打下基础。

③热力学基本规律及其统计理论

以热力学第一、第二定律为主线，突出能量转化与守恒定律的形成及应用，介绍熵的统计意义及在现代信息社会中的突出作用，以麦氏速率分布律为代表，讲授大数粒子组成系统的研究方法和统计规律，共10个A项指标，选讲2个B项指标。

④电磁学规律及其应用

以麦克斯韦方程组为核心，重点在于通过库仑定律、高斯定理和安培环路定理、毕奥-萨伐尔定律、法拉第电磁感应定律等学习电磁场的概念以及场的研究方法，共计20个A项指标，选讲物质的磁性和交流电两个B项指标。

⑤光学

重点讲述光的干涉、衍射和偏振，介绍几何光学的基本规律和光学器件在现代工程技术中的应用，介绍激光的形成、应用及发展，涵盖14个A项指标内容。

⑥量子物理基础

突出讲授实物粒子波粒二象性的物理思想，重点介绍量子力学的基本原理，要求学生理解微观物质的描述方式和波函数的统计意义，包括10个A项指标和2个B项指标。

上述内容，涵盖了国家物理教指委关于理工科物理教学基本要求A项指标的全部内容，选讲了部分B项指标内容，满足理工科大学生对大学物理的知识培养基本要求。对以上内容，讲授其发展史、科学和人文背景、基本概念和最新进展等，适当打开与当代科技联系的窗口，每一部分用一条主要线索串联，突出物理学的地位和作用。

3 物理学与社会

讨论物理学在与人类社会发展密切相关的能源、环境、战争、人文文化、社会功能等之中的地位与作用。

4 物理学与技术

讲授物理学与科学技术发展史中的“技术——物理——技术”与“物理——技术——物理”这两条基本路线，阐明物理学与科学技术进步所需的基本知识，特别强调结合不同的专业特点有的放矢地选讲相关内容，使不同专业的学生能正确把握物理、专业、人文三者之间的逻辑关系及相互依存、相互支撑的辩证关系。

5 物理学与其它人类至关重要的交叉学科之间的关系

主要从物理学与新技术、新学科、新思维三个方面体现“新兴、前沿、交叉”。

6 物理学与哲学

讨论物理学的世界观、方法论、哲学意义等问题。物理学“physics”的原意是自然哲学，现代物理学的发展正在把东西方的智慧融合起来，并生长出真正的（非外来的）自然哲学，而这种哲学认识对于我们自己怎样做好一个现代人，成为现代社会中一个深思熟虑、负责任而有远见的成员，不会是没有启迪的。教授物理必须要教出点哲理来，学习物理学也要学出点哲理来，这对培养青年学生的科学世界观、提高其科学素养有着不可替代的作用[3]。

7 卓越科学家的代表与成就，科学与人文意义

介绍物理学家在创立和发展物理学过程中的思想，特别是中国古代、近代与当代科学家对物理学发展和人类社会进步所作出的巨大贡献，两弹一星元勋为我们留下的伟大物质和精神财富，他们为物理学所做的科学贡献和人文意义。

在课堂教学中，我们还特别注意适时适度地引入物理学家们在研究中的失误，比如赫兹1892年因实验设计不周密而使德国人失去了首先发现电子的机会；美国著名实验物理学家克鲁克斯因实验时的一个疏忽而错失发现Χ射线；就连著名的约里奥·居里夫妇也因忽视学术思想的交流而痛失了第三次获得诺贝尔奖的机会[4]。通过这些典型事例，让学生们知道科学研究的艰辛，成功的背后更是辛勤的劳动和对科学机会的敏锐捕捉。科学探索中失误不可避免，分析他们造成失误的原因，从中吸取教训，就会在很大程度上避免重复此类错误的发生。

8 物理学前沿展望

介绍21世纪物理学的重要前沿方向，物理学的发展对人类社会前进的旗手作用。

在确定了教学内容，保证学科知识性、系统性的前提下，以课堂教学为主要载体，在教学中贯穿物理学教育中的哲学与人文精神，以科学发展中的重大突破性成果为主要突破口，阐明科学发展对社会进步的巨大推动作用，充分体现当今科学技术的发展日益趋于综合交叉的特点，自然科学不是工具，而是文化。

二 在教学中贯穿哲学与人文精神的具体实践

笔者认为，在大学物理教学中贯穿人文精神，强调人文教育，加强科学文化与人文文化的联系，把物理学的发展植根于人文社会发展的大背景下，这样更加符合学生全面发展的综合素质要求。同时对不同专业又选讲不同的相关物理和人文背景，以便更进一步与相关专业需求吻合，这是大学物理教学中的特色与亮点。我们的具体做法是以下几点。

（一）努力分析和发掘大学物理教学中的哲学与人文因素

物理学是研究客观世界的一门学科，作为自然科学的物理学与人文因素有没有关系呢？答案是肯定的。而在以前的教学中，我们常常把物理学作为提高生产力的手段，而忽视了其文化性的一面。乔治·萨顿（George sartan）指出：“我们必须使科学人文主义化，最好是说明科学与我们人类本性的关系，使科学更有意义，更为动人，更为亲切” [5]。按照萨顿的观点，能够归纳大学物理教学中可以挖掘的人文因素是[6]。

1 物理学探索的过程本身所体现的人文精神

物理学家在长期的科学研究过程中形成的科学精神，是人类精神的宝贵组成部分，其主要特征是求实、批判与创新，它本质上与人文精神一样，都是出于对人类前途与命运的关心而产生的。

2 物理学的认知过程内含着的深刻的哲理性和人文因素

物理学和美学形成了不可分割的联系。美是自然的本质，也是通向真理的路标，这一点，文理是相通的。物理学家经过对自然的理性沉思，最终对世界给予了审美描述，取得了许多与自然属性相符的重要成果；物理学家正是在“由美求真”的探索过程中形成了物理学研究过程中的美学精神[7]。

3 物理学和其它人文学科是相互影响、互相渗透的

它们追求的目标都是真理的普遍性[6]。

（二）基于以上原则，在具体教学过程中，主要是从以下三方面11个课题进行

（1）从自然哲学到物理学

①中国古代的社会图景和哲学观。

②古代西方哲学观和物理知识。

③经典物理产生的条件和建立过程，文艺复兴运动对自然科学的影响。

④当今自然科学的交叉发展与科学的哲学与美学观之联系。

（2）自然科学学习中的社会教育与思想文化功能

①科学的双重功能。

②自然科学中的“求真”、“至善”、“唯美”。

③相对论及其认识论的相对性原理。

④从对哥本哈根学派的学习中认识科学研究中个体与集体的关系。

3 科学家的美学观与方法论

①从狄拉克和海森伯對量子力学的研究看自然世界与科学研究之美学原则。

②自然科学史研究的科学素养与基本原则。

③辩证哲学对物理学崛起的指导作用及其方法论意义。

我们把这部分内容自然而融洽地揉合于大学物理的相关课堂教学中，也同时增强了大学物理的思想政治教育功能。

作为科学基础通识课的大学物理在教学中突出物理特征的同时强调综合素质发展，加强与人文背景的融合，具体说来，要求做到以下四点。

（1）必须给人以准确的知识。在基本知识到位的基础上，力求内容新颖，能够反映20世纪及当前物理学和人文文化发展的最新成果，不苛求全面、系统，但要有一定的涵盖面和深刻性。

（2）给人以智慧和启迪，突出科学与人文之关系，激发想象力和创造精神。

（3）给人以方法，强调科学思维法则的训练和科学方法的熏陶。

（4）给人以积极的进取精神，提倡献身于国家的科学技术和文化事业，坚持真理，勇于探索。

科学与人文结合，需要精心设计、精心修饰，使之无论从什么角度去看，都很真很善很美。但理工科学生人文基础知识薄弱，辩证思维能力和美学领悟能力较为欠缺，对边缘学科和文理渗透领域缺乏了解和参与，是教学工作中的主要难点。

三 结语

实践证明，在理工科大学物理课程教学中融会人文主义教育，加强人文关怀意识，将人文精神的培养渗透在物理知识的传授过程之中，是行之有效的。科学和人文的相互浸润与互补，会使我们大学物理教学内容变得更丰满、更富有情趣、更有说服力、更能激发学生兴趣，也是把思政教育揉合进了基础科学知识教学的课堂之中，从而真正达到提高学生科学人文综合素质之目的。

参考文献

[1]李贵安，赵志鹏，郑海荣，等.国际一流大学课堂教学模式对我国高师院校课堂教学模式创新的启示与探索[J].中国大学教学，2011（01）：91-94.

[2]贾贵儒，刘玉颖.关于“非物理专业”学生物理教学中相关问题的认识[J].物理与工程，2017（05）：10-15.

[3]教育部高等学校物理学与天文学教学指导委员会 物理基础课程教学指导分委员会.理工科类大学物理课程教学基本要求[M].北京：高等教育出版社，2011.

[4]杨建邺，止戈.杰出物理学家的失误[M].武汉：华中师范大学出版社，1986：136-138.

[5]董瑞雄.萨顿科学人性化的理想与现实[J].自然辩证法研究，1998（04）：10-15.

[6]李萍萍.在物理教学中培养人文素质的实践与体会[J].物理与工程，2005（01）：53-55.

[7]杨庆余.物理学研究的美学精神[J].大学物理，2008（11）：37-41.

[8]李政道.科学与艺术[M].上海：上海科学技术出版社，2000：138.