工科大学物理教学转变为科学通识教学的思考

摘要：工科的大学物理教学应当摈弃传统的讲授经典——物理学+近代物理学概要的教学，转变为科学通识的教学。以让学生掌握基本的力学、电磁学、热学、光学、狭义相对论和量子论知识为主要目的的教学，转变为以让学生熟悉科学发展史、具有基本科学思维方法和科学素养的教学。

关键词：大学物理；科学通识；科学素养

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）21-0109-02

在诸多的工科院校中，大学物理是工科学生中必修的基础课之一。作为高等教育中的自然科学类基础课程，大学物理是研究物质基本运动规律的科学，是自然科学的核心[1]，是传播科学思维、加强科学素养的重要承载体。物理学的精神是求真、求实和创新[2]。虽然理工科的课程都能通过潜移默化，而起到提升学生科学素养的作用；但是只有大学物理课程，可以把这个问题作为一项专门的议题来对待，教师讲课的宗旨也可以由知识的传授而转变为科学素质的培养。

一、我校工科大学物理教学的现状

我校的大学物理教学目前还是沿袭传统的教学模式，分为理论授课和实验教学两个部分。理论教学根据所在学科的不同，主要分成96学时和72学时两种。主要承担质点力学、刚体力学、电磁学、振动和波动理论、光学、热力学与统计物理学的教学内容。学时数多一些的会简单讲授狭义相对论和量子论的基本内容。实验教学一般为40～60学时，主要完成经典物理学中一些代表性实验的内容。除了课堂教学外，还有网络课程教学；任课教师会根据教学实际情况，节选一些和教学内容有关联的课外内容，放在学校的网络教学平台上，供学生们自己学习或者练习。理论课程的学习效果检测，由标准化试题库里选题组卷，通过闭卷考试来完成。现行的这套教学模式已经延续了近三十年，对提升工科学生的物理基础、学习科学的思想方法和研究方法起了积极的影响，充当了基础课程和专业课程之间的桥梁，对我校培养出合格的本科毕业生发挥了非常重要的作用。

但随着社会的发展，大学物理的这套教学模式面临着越来越多的问题。包景东对现有的教学流程作了精辟的总结：“教师在课堂上讲授正确的知识，学生在课后做正确的练习，但缺乏批判性思维的训练和科学精神的引导。”[3]最终，这样的教学变成了以考试要求的“解题”内容为中心的教学，教师讲课的重点变成了基本的物理概念、重要公式及其解题中的应用，使得大学物理变成了一项枯燥无趣的课程。

这样乏味的教学对学生的学习热情也是毁灭性的打击。学生的学习热情往往是靠功课的“有用性”和“有趣性”来激发的。理工性质的基础课程就是数学类课程和大学物理课程，其他课程都是专业课或者专业基础课程。大部分的学生以就业或考研为导向来进行学习。大学物理课程不像具体的专业课那样直接面向就业，又不像数学类课程那样与考研息息相关，更何况，物理学概念和公式理解和应用起来又具有相当的难度，从而大学物理变成了广大工科学生觉得既“无趣”又“无用”，还很“难”的“鸡肋”课程。对于“985”或者“211”学校，很多学生为了出国深造，会努力把大学物理学中的基本概念和公式吃透，因为国外高校一般都很看重平均成绩点数（GPA，Grade Point Average）和基础类课程成绩；而对于普通的二本院校，能够出国深造的学生是极少数，因此有热情来学习大学物理的少之又少。从笔者所在的学校及兄弟工科院校从事大学物理教学的同行们反馈的信息来看，在大学物理课堂上能够积极主动学习的学生，除了极少数是延续了中学对自然科学的兴趣的，基本都是为了高分而获得奖学金而学习。

这种教学模式还带来了一个更严重的后果，就是各个工科专业建设者们也觉得大学物理课程是“费力且无用”的，从而会大力压缩大学物理的课时。以笔者所在的学校为例，信息类专业中大学物理的课时数就设置成了48学时，如果不是教育部教学大纲的指导要求，大学物理课程很可能会从工科教学中消失。

大学物理教学面临的现状让我们不得不深入思考：作为自然科学的核心课程，本质上是既“有趣”又“有用”的，为什么会面临如此尴尬的局面？笔者认为，现有的教学模式是不合时宜的，要大力改革，教学的基本指导思想要从“掌握基本概念和公式而解题”转变为“了解科学常识以提高科学素养”，课程的定位要从“物理学原理教学”转变为“科学通识教学”。

二、工科学生有提高科学素养的需求

根据2010年11月第八次中国公民科学素养调查报告显示，中国大陆具备基本科学素养的公民比例达到3.27%，而同期人口普查数据的结果表明中国大陆大专以上学历水平人口为8.9%，这说明大部分大学毕业生还不具备基本科学素养[1]。而在这份调查数据中，崇尚科学精神的公民比例达到64.94%[4]，这表明我国大学生的科学素养还有极大的提升需求。科学素养包括很多方面，很难得有标准的定义，但普遍认为包括三个方面：即对于科学知识达到基本的了解程度；对科学的研究过程和方法达到基本的了解程度；对于科学技术对社会和个人所产生的影响达到基本的了解程度。

很显然，科学素养的提高是一个社会性工程，绝不可能仅仅由课堂教学来完成。课堂教学能够传递的是认识物质世界的基本规律和基本方法，以及批判的科学思维方式；即广博的自然科学知识面以及科学的探究方法，也就是“科学通识”。工科类学生的专业课程往往是针对某些具体问题的理论和解决方法，有“深度”而无“广度”；侧重于技术手段的改进和提高，忽略了技术所依靠的基本物理原理的局限性和暂时性。尤其是“卓越工程师培养计划”[5]出台以来，我校越发注重实践技能的培养，忽略了科学通识的教学和传播。因而，工科学生是有提升科学素养，了解科学通识的需求的，科学通识教学应当专门作为一个课题来认真研究。

三、科学通识教学由大学物理课程完成的合理性

很多学者认识到在大学教育中应该加强科学通识教学的重要性（见文献[6]及其引用文献），甚至文科类专业[7]也有这样的呼吁。但是关于科学通识教学具体怎么实现，还没有相关报道。在我国现行的教育体系下，只靠学生自主学习、电子刊物宣传、学者讲座等形式是不够的，还是需要开设专门的课程来进行教学。物理学是一切自然科学的基础，处于诸多核心自然科学的基础地位[8]，是研究自然界物质最基本形态的科学。物理学是通过观察、实验、抽象、假设等研究方法并经实践的检验而建立起来的，是一门理论和实验高度结合的精确科学，是最能体现科学发展过程、研究方法和思维方式的学科。相比较数学课程和工科专业课程，大学物理是最合适来承担科学通识教学的课程。

情形越来越清楚，大学物理课程不转变为科学通识教学，将会成为一个高校专业建设者和学生眼中越来越边缘化的学科，将会继续“无趣”且“无用”下去，广大的大学物理授课从业者将会处于“空有满腹经纶，却无人可与交流”的尴尬境地，唯有主动变革，放弃以公式为基础的教学而转变为以提高科学素养为目的的教学，才能为大学教育做出应有的贡献。

参考文献：

[1]李辉，李聪，袁超，曹晴，贾芳，朱保安.大学物理课程改革与大学生科学素养的提升[J].电子制作，2013，（5）.

[2]秦吉红，梁颖.在大学物理教学中应加强科学素养的案例剖析[J].大学物理，2015，34（2）.

[3]包景东.格物致理·批判性科学思维[M].2014，北京：科学出版社.

[4]高宏斌.第八次中国公民科学素养调查发布[J].中国科学基金，2011，（1）.

[5]林健.“卓越工程师培养计划”学校方案研究[J].高等教育工程研究，2010，（5）.

[6]冯惠敏，胡拓.自然科学通识课程教学质量评价指标构建[J].宏观质量研究，2014，2（3）.

[7]曲用心.关于开展文科大学生自然科学通识课教学的思考[J].广西教育学院学报，2009，（5）.

[8]李洪涛.注重物理思维是培养创新人才的关键[J].东莞理工学院学报，2007，2（14）.