中学物理文化教育

温训旗

摘 要：物理文化渊源流长，科学与人文犹如鸟之两翼、车之双轮，不可割裂或偏废。物理文化是一种高品位的文化，物理教育是高品位文化的传承！中学物理教育中，忽视了中西

文化背景的差异，缺少了物理文化的渗透，缺乏了物理文化的公众土壤。新课程改革以来，各界对中学物理教育的文化渗透做了有益的探索与创新，中学物理教育具有了更丰富的内涵。

关键词：物理文化；物理教育；文化传承

随着社会与科学的发展，科学早已成为人类每一次进步的先锋。科学研究的严谨、理性、睿智、思考产生了科学文化，而科学文化的产生又从更高层次上促进了科学的发展。作为现代科学基石的物理学，在创立科学文化和技术文化中，扮演了重要的角色。物理学是文化不可分割的一部分。青少年是人生观、世界观形成的重要时期，所以在中学物理教育中，渗透物理文化教育，对物理文化这种高品位文化的传承与创新具有深远的影响。

1 物理教育是一种高品位文化的传承

物理文化是一种高品位的文化，物理文化渊源流长。2000多年前，有关物理的名词就在中国出现了，但那时的物理泛指人类对自然规律及人类自身的理性认识。当时物理学和哲学是混在一起的。孔子从教育谈及物理：“物格而后知至，知至而后意诚，意诚而后心正，心正而后修身，修身而后家齐，家齐而后天下平”。其意思是：首先要探索世间万物的道理，并加以深刻理解，这样才能产生坚定的信念，树立高尚的品格，从而能处理好个人、家庭、社会的关系，就会有一个和谐发展的社会。屈原在《天问》中提出了172个问题，体现了他追求真理的精神。杜甫也在诗中写道：“细推物理须行乐，何用浮名绊此身”。可见古人探求自然规律的精神与心态。他们认为：研究物理应该仔细观察，推演物理规律其乐无穷，可以淡薄名利，好好享受生活的乐趣。中国古代学者对物理现象和规律的观察研究，使古代中国的科学技术相当发达。如在天文、气象、航海术；声学、冶金术；特别是火药、指南针、造纸术、印刷术等等，可谓是灿烂辉煌。直到500多年前中国的科学技术在世界上还处于领先地位。这些技术极大地促进了当时中国社会、经济和文化的发展，也为人类文明的发展做出了伟大的贡献。而这些科学技术与文化，则是一脉相承的。

不过，真正意义上的物理学，是源于精确、细致的观察和实验，重视观察和实验是物理文化最基本的特征。从伽利略到牛顿、再到爱因斯坦，物理学领域中的伟大变革接踵而至，使人类对自然界的认识空前地深入，彻底改变了人们对宇宙、时间、物质的认识，使人类的科学文化和人文文化的发展进入了新的高度。纵观整个20世纪，物理学和科学技术，为现代世界带来了色彩和未来。然而这些物理与科学的成就，是在欧洲文艺复兴之后才得到快速的发展。

“为什么近代科学没有产生在中国，而是在十七世纪的西方……”李约瑟的困惑。怀特海的回答是：“希腊的悲剧，罗马的法律和中世纪的信仰”。正是这些基本的人文素养，融合并培养了实事求是的科学心态与理性精神，从而极大推进了西方科学的发展。科学与人文犹如鸟之两翼、车之双轮，不可割裂或偏废。物理文化是世界历代物理学家在创建物理理论过程中发现、创造和形成的物理思想、物理方法、物理概念、物理定律、物理语言符号、价值标准、科学精神；物理设备、以及约定俗成的工作方法的总和 [1 ]。物理是一门科学，是一门智慧，也是一门文化。物理是以实验为基础，客观上表现为“真”；物理学成果造福于人类，目的性上体现出“善”；物理学还在情感、意识等方面反映了“美”，所以物理文化是一种高品位的文化，物理教育是高品位文化的传承。

2 中学物理教育中，物理文化教育的现状

2.1 中学物理教育中，忽视中西文化背景差异的影响

中国传统文化是以儒家伦理纲常为核心的思想为主。这种思想对中国社会乃至世界产生了积极而深远的影响，其灿烂辉煌毋庸置疑。但不可否认，这种思想在某种程度上重社会轻自然，重综合轻分析，重思辨轻逻辑。这种科学精神的不足阻碍了近代科学在中国的产生。这种不足又会潜在地影响着我们的物理教学，影响着物理文化的有效传承，导致学生在物理学习过程中，唯“师”是从，唯“书”是从，迷信权威，缺乏质疑、批判与创新的精神。这种重结论轻过程、重观点轻实验等不良现象的影响，只有到学生需要独立进行研究时才会显现，具有很强的隐蔽性和滞后性。

近代物理学来自西方，西方文化同样有其灿烂与不足的两面。信奉者“吾爱吾师，吾更爱真理”的亚里士多德，可以与他的老师柏拉图争论得面红耳赤；追求真理的伽利略勇于冲破世俗的观念，才会有最美的物理实验：“比萨斜塔自由落体实验”；敢于挑战权威的惠更斯否定了牛顿的“光的粒子说”，从而提出了“光的波动说”……这些都是西方物理文化中优秀的、高品质的一面。中华民族的优秀在于，能正视不足，善于取长补短，中学物理教学更应如此！

2.2 中学物理教育中，物理文化渗透不足

有较长的一段时间内，我国处于计划经济模式，因为国家财力有限，大学教育属于精英教育，大学招生数量一直很少，所以竞争非常激烈，从而教师“为考而教”，学生“为考而学”。物理学习给学生的感觉仅是枯燥的概念、无味的公式、做不完的练习、没完没了的考试。物理教学也变成一种目的鲜明的系统灌输、启发、教化，培养以应试为目的的社会功利性活动；而非常少把物理与文化联系起来、把物理学家和物理联系起来、把物理和人类社会联系起来，把物理思想、物理方法、物理美展现出来；而是把活生生的物理学变得非常数字化，十分深奥难懂。这种灌输教学的结果，正如爱因斯坦所说：“科学结论几乎总是以完成的形式出现在读者面前，读者体验不到探索和发现的喜悦，感觉不到思想形成的生动过程，也很难达到清楚地理解全部情况”，从而使学生很难真正领悟物理学的美和物理文化的精髓。

2.3 中学物理教育，也受公众对物理文化了解不足、物理文化普及不够因素的制约

讲到文化，人们容易想到李白、杜甫、巴尔扎克、莎士比亚，却很少人想到因物理学的发展引发的丰富多彩的科学文化。虽然在机械化、电气化、数字化的社会，力、相互作用、速度、能量、电、磁、电子、原子等等，物理概念已经深深地嵌入社会生活的各个层面，人们却并没有深刻认识到物理学对人类社会、对人类文化、对人类进化本身产生的深远影响。数学家波利亚的统计：中学生毕业后，研究数学和从事数学教育的人占1%，使用数学的占29%，基本上不用或很少用数学的人占70%。物理在这方面情况与之类似，某师大物理系有个调查：公式F=ma 在生产及生活实践中的应用状况。结果发现：公众实际在应用公式F=ma的少之又少。中学物理教师也经常沮丧地发现：就连物理科代表都不愿报考物理专业。于是就有一个令人深思的问题：既然只有1%的同学今后会用物理，为什么却要100%的学生都学物理？物理教学的价值究竟在哪里？

3 中学物理教学中，物理文化的渗透和创新的探索

中学物理教材在物理文化渗透方面有很大的创新。特别是国家教育部启动了“面向21世纪课程教材”，中学实行新课程改革之后，这方面取得了很大的成就，某版本的中学物理必修课的开本篇就是《物理学与人类文明》。

中学物理教师，也在不断学习，不断地更新观念，在教学实践中渗透物理文化教育。新课程改革以来，越来越多的教师不仅具有“扎实的专业知识”、“求真”的科学境界；他们也开始迈向哲学、心理学、美学、文化等更“宽广的学科视域”追求“向善”的人文境界；其中也有一些人，对物理的内涵及本质不断地理解与把握，并融合文化艺术，修炼“丰厚的文化底蕴”攀登物理教学“臻美”的艺术境界。犹如太史公云：“高山仰上，景行行止。虽不能至，然心向往之”。在物理的教学实践中，老师们践行爱因斯坦的名言：“我们所需要的与其说是赤裸裸的结果，不如说是研究过程，离开了引向这个结果的发展过程来把握结果，那就等于没有结果。” 例如：

实例1：讲解“表面张力的概念”时，可以播放高速摄像机捕捉到的乳滴到刚体平面上反弹的慢放视频，如图1所示。让学生惊奇地感受到该物理现象、物理过程如音乐喷泉般的节奏感，既有艺术般的对称美、均衡美，又有贴近生活的物理科学。

实例2：编制“参考系”的习题时，可以提供十分动感、甚至惊心动魄的体育摄影作品，如图2所示。图中滑雪运动员是清晰的，而背景是模糊的。问学生：拍摄该作品时，摄影师选择的参考系是运动员，还是雪山？这样改变了传统枯燥的、灌输式教学，而通过物理文化的渗透、探索、创新，在教学的同时感受欣赏物理的美，有利于激发学生的主动性、积极性。

实例3：在物理竞赛教学中，完成"半偏法测电流表内阻”的实验后，让学生亲历将原实验改造为“半偏法测电压表内阻”等实验，从而提炼出“间接测量法”“替代法”，这样将物理思想、物理方法渗透到物理教学中，十分有益于创新精神、探究能力的培养。

实例4：学校通过举办“科技周”“小发明比赛”“航模比赛”等活动，利用生活废品为材料，设计简单的物理实验，通过竞赛、游戏活动使学生参与到既有创造力，又富含生活的物理活动中。

此外，在国内央视及地方电视台的科教频道的“走进科学”、“创新无限”、“我爱发明”等栏目对物理文化的普及，也肥沃了中学物理文化传承与创新的土壤。在台湾高雄师大物理系提出“街头物理”的概念，他们走到户外，进入人群，使物理亲近民众；在日本物理学家提出“为所有人的物理学”的口号。我们也应该思考如何做些“物理面向大众”的工作了，让物理题材生活化，器材来源容易化，物理成果有用化。让更多人接受科学文化的熏陶，让更多人享受由物理学直接或间接创造的现代文明，这就更有利于物理文化的传承与创新。

没有物理修养的民族是愚蠢的民族，有人如是说。20世纪中叶以来，在诺贝尔化学奖、生物医学奖、甚至经济学奖的获奖者中，有一半以上的人具有物理背景。原复旦大学校长杨福家院士的调查表明：只有不到十分之一的核物理专业的学生，毕业后从事与核物理有关的工作，其余的都纷纷改行，活跃在金融、企业或行政等岗位上。杨院士认为：这正是复旦物理系的成功，因为他们改行之后，用不了两三年就很快适应新的工作岗位，甚至做得比本专业的人更好，那是因为他们在物理系学习时汲取了物理的智慧。正如赵凯华先生所说：“一个人学了物理之后，干什么都可以，他的物理没有白学，对于学物理的人，无所谓改行”。《面向全体美国人的科学》一书认为：教育的最高目标是为了使人们能够过一个实现自我和负责任的生活作准备。所以我们认为，对大多数学生来说，今天学习物理不是为了明天去进一步研究物理，而是有助于今后去正确面对、决策所遇到的大量的非物理问题，为他们一生文明、健康、高质量的生活奠定基础，这就是中学物理文化教育的意义！

参考文献：

[1]吴同华，陈万平，姜圣国.由新课改三维教学目标谈对物理教学的文化思考[J].物理通报，2007（3）：12-14.