隐性通识教育课程的建设——大学物理中隐性通识教育资源的开发

孟庆鑫 张 宇 王晓鸥 霍 雷 赵 远 田 浩

（哈尔滨工业大学物理系，黑龙江 哈尔滨 150001）

隐性通识教育课程的建设
——大学物理中隐性通识教育资源的开发

孟庆鑫 张 宇 王晓鸥 霍 雷 赵 远 田 浩

（哈尔滨工业大学物理系，黑龙江 哈尔滨 150001）

发挥大学物理基础课教学涵盖面广的特点，通过物理教学环节的设计及教学内容的挖掘，将大学物理建设成为一门隐性通识教育课程.

通识教育；大学物理；隐性

通识教育的本源是“general education”和“liberal education”两词.在1945年哈佛大学发表的《自由社会中的通识教育》报告中，明确指出：“教育可分为通识教育和专业教育两部分.前者作为大学教育的一部分，主要关注学生作为一个有责任感的人和公民的生活需要，后者则给予学生某种职业能力训练.在这份报告里，物理学科作为引导学生认识自然、探索自然的工具，已经被列为通识教育课程的主题课程之一.20世纪80年代，国内学者围绕文化素质教育和通识教育展开了思考.在1987年发表在《高等教育研究》上的“香港中文大学的通识教育及启示”一文是国内第一篇以通识教育为主题的研究文献，标志着对通识教育的探索在国内拉开了序幕.

从时间点上看，中国的通识教育理念提出的时间比较落后，实际上在中国古代的教育理念中，就体现出通识教育的含义.《中庸》中主张做学问应该“博学之，审问之，慎思之，明辨之，笃行之”.这里将“博学”作为对“做学问者”的首要要求，博学多识才可能将各种知识融会贯通，成为具备多种能力的人.这个观点和现代教育中的通识教育观点是一致的.在20世纪80年代我国高校范围内进行的“文化素质教育”也与通识教育有着异曲同工之妙.李曼丽、张寿涛等国内著名学者曾经对通识教育和文化素质教育的关系做过细致的研究，认为两者虽然有一定的区别，但在本质上两者是可以等同的.在这个前提下，我们认为通识教育就是以提高大学生的文化品位、审美情趣、人文素养和科学素质为基本目标的教育方式.

通识课程的建设可以分为显性课程和隐性课程建设两个方面进行.显性通识课程的建设主要包括给文科生开设自然科学门类的必修（多为选修）课程，给理工科学生开设文学、历史、哲学、艺术等人文社会科学方面的课程.在我国的教育体制下，这部分课程被定位为专业教育的补充部分，可以有效地从制度上保证学生课程结构的合理性，在一定程度上可以使学生的知识结构趋于合理化.显性通识课程的建设已经受到多方的关注，并取得了显著的成果.但是由于我国教育体制（中学阶段进行文、理分科）导致学生偏科严重，对非专业知识的重要性理解不足，使很多这类课程的设置都流于形式，成为本科生的附加课，在实际教学中大多被看成是额外的、次要的、锦上添花的课程，大都没有严格的训练要求，成为学生混学分或是增加课外兴趣的课.虽然显性通识教育课程设置门类繁多，形式多样，但是却无法完全依靠这类课程实现通识教育的教学目标.这就要求我们在设立显性通识教育课程的同时加强隐性通识教育资源的开发.

在我国，大学物理作为理、工、医科学生的共同基础课，在各专业教学和对学生进行素质教育和能力培养方面均发挥着重要的作用.为了贯彻通识教育原则，很多学校都开设了大学物理系列后续课程，如：北京大学的“物理宇宙学基础”；南京航空航天大学的“物理与艺术”、“近代物理与高新技术”等；西北大学的“物理学与社会”、“开放物理实验”等；武汉大学的“20世纪物理学”、“激光原理与应用”等.还有很多例子，这里就不一一列举了.这些课程内容广泛、各具特色，而且还出版了大量的相关教材和研究专著，取得了很多的成功经验.可以说大学物理的后续课程在通识教育领域发挥着重要的作用，可是作为公共基础课层面的大学物理课程对学生通识教育的贡献却未能很好地体现出来，不能发挥其涵盖面广的特色.我们希望能够在大学物理教学设计中，将提高大学生的文化品位、审美情趣、人文素养和科学素质定位为大学物理的教学目标之一.在教学过程中尽可能地引入一些通识教育素材，使基础物理课建设成为一门通识教育的隐性课程，让学生在基础课学习中充分体会通识教育的魅力.这就需要我们教师将通识教育理念贯穿教学始终，在课堂教学设计过程中努力开发一些通识教育素材，同时多方位地调动学生学习的自主性.

我们在教学过程中，开发出一些教育素材，并总结出一些不成熟的素材开发经验，与大家一起讨论.

1 利用物理思维模式培养学生的科学素养

对学生科学素养的培养，应不只局限于科学知识的传授，更需要强调的是培养学生科学思维和科学精神以及应用科学方法解决自己生活和工作中的各种问题的能力.我们认为，通过物理学的学习，应该让学生掌握物理思维模式.这里提到的物理思维模式包括模型、统计、类比、逻辑、假说等思维方式.而这些思维方式如果不是体现在整个物理课教学设计和教学过程之中，而是“填鸭”式的“教”给学生，是很难实现训练物理科学思维目的的.为了让学生在学习过程中逐渐理解和接受这些思维方式，我们应在教学内容中竭力开发相应的素材.例如模型思维方式可以利用常见模型来培养.力学部分的质点、刚体、弹性体和流体；电磁学部分的点电荷、电偶极子、稳恒电流元；热学部分的理想气体等都是学生比较熟悉的模型.在教学中，如果没有强调模型思维模式的重要性，而只是强调解题过程，就容易让学生产生这样的片面的理解：物理学中引入模型的目的是为了简化客观条件，在我们现有的数学基础上能够将题目解出.为了避免这种片面理解，我们必须强调：理想模型应是将带有实际色彩的物理图像和物理过程通过抽象、理想化、简化和类比等方法简化出来的，是建立在对某类实际问题全面了解的基础上的，它体现出的哲学思想是解决问题时要抓住事物的主要矛盾.教育学生，要想建立培养模型思维，就必须学会总结事物间的共性，抓住主要问题，要学会“取舍”.学会“取舍”，不仅对学生科学思维的培养有重要的作用，也会迁移到学生对人生态度上，使他们正确地面对困境和成功，提高自身的抗压能力，完善学生的人格，这对培养大学生科学素养及人文素养都具有非常积极的作用.

2 利用艺术培养学生文化品位和审美情趣

通识教育实质上就是对学生进行科学、人文、艺术等全面素质教育.我们认为，现在社会上很多人对培养学生艺术素质的理解有些片面.多数家长认为：培养艺术素质就是让孩子进行美术、音乐、舞蹈、戏剧等方面的学习，他们中很多人把“考级”作为孩子艺术素质培养的评价标准.如果从这个角度说，现阶段我国的多数学生可能不缺乏艺术素质.但是我们认为，艺术素质培养应该建立在人对客观事物认知和理解基础上，是通过艺术拓展和发掘人对事物感知力.因此，培养学生艺术素质应以充分开发学生的潜能、培养其创新思维能力、促进个性发展和人格完善作为目的，而不应以会弹奏多少种乐器、是否会画国画、西洋画作为评价标准.南京航空航天大学的施大宁教授开设的《物理与艺术》这门选修课程，就以比较物理和艺术在创新意识和思维方法上的共同点为目的，对学生进行科学和人文素质培养的，这门课开设得很成功，有很多值得我们借鉴的地方.本人对这门课程非常感兴趣，关注了很长时间，最初的设想是在我校开设出类似的一门选修课，但是由于本人的艺术素养不足，无法胜任这门课程的教学，只能遗憾地放弃这个想法.但是，我觉得在基础物理的教学中穿插一些这门课中相应的内容，对学生艺术素质的培养还是很有帮助的.比如：在狭义相对论中讲述爱因斯坦的狭义时空观时，要告诉学生人类对时空的认识和理解在不同阶段是不同的，自然科学领域对时空的认识包括经典时空观、狭义时空观和广义时空观几个阶段.在艺术领域，对时空的认识经历了写实阶段、以毕加索为代表的立体派艺术阶段.其中毕加索的作品充分地体现了“空间的同时性和可观睹性”的特点，在他的作品中可以看出毕加索本人对时空的理解：自然界中不存在哪个优势的空间视角.这一观点和爱因斯坦的相对性原理（不存在一个观察宇宙的最佳视点——所有惯性系是等价的）的观点完全一致.而在20世纪初期契里柯的《无尽的乡愁》和《时间之谜》两幅作品中也能体会出艺术家对时间的认识：时间的标准不是绝对的，而是相对的.另外1912年杜尚的作品《下楼梯的裸女》是通过对运动的抽象表现来表述时间和空间的关系的典型作品，我们是不是也可以把它理解为人以光速运动时客观世界在人脑中的映像呢！在物理课教学中引入此类元素，既可以使学生加深对艺术发展史的了解，又可以提高学生的艺术欣赏水平，同时可以拓宽学生的思维模式，使学生懂得要学会用眼去观察事物、用耳去感受事物、用心体会事物.让学生体会到看似枯燥无味的物理与艺术之间有着十分密切的联系，对培养学生文化品位和审美情趣，进而培养和激发学生学习兴趣具有积极的作用.

3 利用科技发展的最新动态培养学生情商

情商，又称情智，是指人在情绪、情感、意志、挫折耐受等方面的品质.爱因斯坦曾经说过：“智力上的成就在很大程度上依赖于性格的伟大”.一个人的成功不只依赖于人的智力因素，还和情商密切相连.培养学生的情商，就是要激发学生探索的欲望和好奇心，培养学生持续学习的动力.为了实现这个目标，需要让学生跟上科技进步的步伐，这就要求我们在教学过程中不断地开拓学生的眼界.我们应该充分利用网络资源，关注科技新闻，并将它们适时地引入课堂，增加他们对科技前沿的了解.比如物体的转动惯量与物体的转动轴位置、质量分布有关，而在2011年3月13日太平洋网的国际新闻版报到了“日本大地震导致地球11日自转加速1.6μs”，我们可以把这则新闻告诉给学生，然后引导学生思考，为什么地震会导致地球自转速度的改变？在教师的引导下，可以得出自转速度改变是由于地球的转动惯量的改变的结论，而转动惯量与物体的质量分布有关，由此推论出地震可能改变了地球质量的分布.得出这个结论之后，再将专家对这方面的解释告诉给学生：日本9.0级特大地震使本州岛平移了2.4m的距离，并使地球形状轴改变了17cm；形状轴的改变可以导致地球在自转过程中发生晃动，但不会改变地球自转轴的空间指向（角动量方向）.鼓励学生，自己的知识也完全可以解决“大问题”.逐渐培养学生的自信心，同时也激发了学生的探索欲望和好奇心.长时间地坚持对学生情商的培养会起到积极的推进作用.

4 利用开放性论文培养学生创造性思维

创造性思维也称创新思维，是指一种具有开创意义的思维活动，不仅表现为完整的新发现和新发明的思维过程，而且还表现在思考的方法和技巧在某些局部的结论和见解上具有新奇独到之处的思维活动.创造性思维的重要特点在于多角度、多侧面、多方向地看待和处理事物问题，具体包括理论思维、多向思维、侧向思维、逆向思维、联想思维和形象思维.为了实现对学生创造性思维的培养，可以在教学过程中给学生布置一些具有一定开放性的小论文，让学生从论文的准备过程中，充分发挥创造性思维，给他们自由思维的空间.比如：让学生从物理学概念和原理中寻找人生哲理.要做好这个论文，学生必须对所学的物理概念和规律有着深刻的理解，并且认真地思考人生，才能找到两者之间的联系.这里已经不再需要思维的严谨性，而是需要思维的开放性、创造性.这里列举几个学生论文中的观点：从对惯性的理解体会到人的能力越大，他的自主性就越强，目标越明确，但同时也意识到，这样的人不容易听取别人的意见；从对牛顿第三定律的理解中体会到生活里也充满了牛顿第三定律，我们给生活一个积极向上的作用力，生活反过来也会回敬你一片美好的未来；从分子间的作用力随分子间距离的关系体会到人与人之间的关系也像分子作用力一样，当我们彼此远离时，强烈的思念之情会将我们互相吸引，这时我们可以发掘出彼此的优点，但是当我们彼此接近时，我们的优点又会被无限缩小，而缺点则会被无限地放大，于是我们会错误地排斥那些需要珍惜的人.这样的观点还有很多，有时我会被学生们的思想感动着，他们从物理世界中感悟到的生活真谛，也改变着我的工作和生活态度.

通识教育隐性资源素材的开发对培养学生科学素养、文化品位、审美情趣、情商和创造性思维具有积极的作用，因此，在基础物理课程教学中应挖掘隐性通识教育素材，并渗透于各教学环节中，以充分发挥基础课程教学在通识教育中的作用.

［1］ 张立彬，郑先明，李广平.哈佛大学物理教育状况研究［J］.大学物理，2011，（1）：56

［2］ 朱浩学.浅谈物理教育中的创新教育［J］.中国校外教育，2009，（8）：545

［3］ 施大宁.贯彻通识教育原则 拓展大学物理教学内涵［J］.中国大学教学，2010，（11）：35

2011－09－14）

哈工大教学项目“应用物理专业人才培养模式的研究”；黑龙江省新世纪教学改革项目“光信息专业本科生研究性学习与创新能力培养的研究与实践”以及哈工大优秀教学团队建设项目.

孟庆鑫，女，副教授，1998年以来一直从事大学物理教学.