文科物理學(xué)強化思考

時間:2022-04-26 05:41:03

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文科物理學(xué)強化思考

一提高文科大學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的必要性

21世紀(jì)是科學(xué)與技術(shù)高度發(fā)達(dá)的時代,一個民族只有普及科學(xué)知識,受到科學(xué)精神的熏陶,尊重科學(xué)、崇尚科學(xué),才能告別愚昧,才能挺起胸膛自強于世界民族之林。大學(xué)生是國民中的特殊群體,他們科學(xué)素質(zhì)的高低將直接影響國民的科學(xué)素質(zhì)水平。由于我國教育體制和中等教育培養(yǎng)模式還不夠完善,一個十分突出的問題擺在面前:學(xué)生在高中階段便分文理科,文科學(xué)生除數(shù)學(xué)學(xué)科外,幾乎不再接受其他自然科學(xué)教育,從而導(dǎo)致進入高校之后,文科大學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)普遍較低。因此,提高文科大學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)應(yīng)是我國高校文科教育的重要組成部分。物理學(xué)作為一門自然科學(xué),是自然科學(xué)中的領(lǐng)軍學(xué)科,是整個自然科學(xué)和工程技術(shù)的基礎(chǔ),兼有哲學(xué)的概括性、抽象性,數(shù)學(xué)的邏輯性、嚴(yán)謹(jǐn)性以及實驗的實踐性和操作性的特點,能很好地提高學(xué)生的思維能力、觀察能力、動手能力、分析問題和解決問題的能力,可同時培養(yǎng)文科學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和人文精神。那么在高等院校文史、管理、財會、語言、藝體等文科類專業(yè)開設(shè)基于物理學(xué)的科學(xué)素質(zhì)課程,是提高文科學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的一種很好的途徑和方法。2011年8月,國務(wù)委員、現(xiàn)國務(wù)院副總理劉延?xùn)|在全民科學(xué)素質(zhì)行動實施工作電視電話會議上強調(diào),要深入實施《全民科學(xué)素質(zhì)行動計劃綱要》,充分調(diào)動社會各界力量,弘揚科學(xué)精神,普及科學(xué)知識,倡導(dǎo)科學(xué)方法,傳播科學(xué)思想,讓講科學(xué)、愛科學(xué)、用科學(xué)在全社會蔚然成風(fēng),使公民科學(xué)素質(zhì)再上新水平。劉延?xùn)|強調(diào),公民科學(xué)素質(zhì)是落實科學(xué)發(fā)展的有力支撐、建設(shè)創(chuàng)新型國家的堅實基礎(chǔ)、衡量現(xiàn)代化強國的重要標(biāo)志和社會文明進步的強大動力,加強公民科學(xué)素質(zhì)建設(shè)具有重要而深遠(yuǎn)的意義。而高等院校是實施全民科學(xué)素質(zhì)教育的最佳場所之一。近年來,我國部分高校已開始在文科類專業(yè)開設(shè)基于物理學(xué)的科學(xué)素質(zhì)教育課程,這一舉措將有利于提高文科學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和實踐創(chuàng)新能力,對于我國社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展無疑會起較大的促進作用。

二文科大學(xué)生應(yīng)具備的基本科學(xué)素養(yǎng)

進入21世紀(jì),面對經(jīng)濟社會日新月異的快速變化,思想文化錯綜復(fù)雜的高度融合,科學(xué)技術(shù)前所未有的創(chuàng)新發(fā)展,為適應(yīng)社會需求,跟上時代步伐,作為文科大學(xué)生,應(yīng)具備如下基本科學(xué)素養(yǎng)。1.必備的科學(xué)知識在西方,一些社會學(xué)家和物理學(xué)家提出這樣的觀點:如果一個人未讀過莎士比亞的著作會被認(rèn)為沒有教養(yǎng);但是一個人如果不知道牛頓、愛因斯坦的理論,卻被看作沒有文化。進入21世紀(jì)以來,以物理學(xué)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)技術(shù)滲透到人們學(xué)習(xí)、生活、工作中的每一個角落,對社會發(fā)展與人們生活方式的影響更加寬廣和深刻。現(xiàn)代高科技的許多前沿問題和應(yīng)用領(lǐng)域,如網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)、激光技術(shù)、納米技術(shù)、核能技術(shù)、航天技術(shù)、計算機技術(shù)以及微電子技術(shù)等,很多都囊括在基礎(chǔ)物理的研究領(lǐng)域之中。因此,在文科物理教學(xué)中,有必要讓學(xué)生學(xué)習(xí)、理解一些基本物理知識。如牛頓的三大運動定律和萬有引力定律,熱力學(xué)第一定律和第二定律,麥克斯韋電磁理論的基礎(chǔ)知識,原子物理和量子力學(xué)的基本觀念,愛因斯坦的狹義和廣義相對論,光的波粒二象性等。特別是對引領(lǐng)21世紀(jì)發(fā)展的高新科技應(yīng)有一個初步的了解,這對他們將來從事的工作會有很大的幫助。2.科學(xué)的思維方法科學(xué)的思維方法往往比知識本身更重要,眾多諾貝爾獎獲得者都有同感,他們在學(xué)習(xí)期間不僅要向?qū)煂W(xué)習(xí)科學(xué)知識,更重要的是學(xué)習(xí)導(dǎo)師如何工作、如何思考、如何處理實際問題等,這種思維方法上的訓(xùn)練是最為關(guān)鍵的。無論是物理概念的建立或物理定律的發(fā)現(xiàn),還是物理基礎(chǔ)理論的創(chuàng)立和突破,都離不開科學(xué)的思維方法。而比較、分析、綜合、歸納和演繹等是科學(xué)思維的基本方法,在文科物理教學(xué)中,我們要善于挖掘物理學(xué)中蘊含的豐富思維方式和科學(xué)研究方法,如模型方法、類比方法、分析綜合、歸納演繹、理想實驗、科學(xué)假說、數(shù)學(xué)建模方法等,傳授給學(xué)生,并努力讓學(xué)生應(yīng)用這些方法,去正確分析、理性判斷和初步計算一般難度的物理問題,以提高他們的科學(xué)思維能力。3.執(zhí)著的科學(xué)精神物理學(xué)作為自然科學(xué)的基礎(chǔ)學(xué)科,不僅包含物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和物質(zhì)世界的運動規(guī)律,同時蘊含了豐富的哲理和無窮的智慧,閃耀著科學(xué)文化與人文精神的光輝。古今中外的著名物理學(xué)家,在追求真理的道路上所表現(xiàn)出來的求實精神、獻身精神、懷疑精神、創(chuàng)新精神,在科學(xué)研究和日常生活中所表現(xiàn)出來的謙虛、謹(jǐn)慎、誠實、合作、淡泊名利的優(yōu)秀品質(zhì)以及他們對人類、對社會的高度責(zé)任感等,都是科學(xué)精神和人文情懷在他們身上完美結(jié)合的體現(xiàn)。因此,在文科物理教育中,應(yīng)注重樹立學(xué)生現(xiàn)代科學(xué)的自然觀、宇宙觀和辯證唯物主義世界觀,使學(xué)生具有科學(xué)的成敗觀和探索科學(xué)疑難問題的信心和勇氣,培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求實的科學(xué)精神、堅韌不拔的科學(xué)品格和人文關(guān)懷的優(yōu)秀品質(zhì)。4.較強的創(chuàng)新意識愛因斯坦曾說:“提出問題往往比解決問題更重要。因為解決問題或許只是一種技能,而提出新的問題,新的可能性,從新的角度去看問題,卻需要有創(chuàng)造性的想象力,而且標(biāo)志著科學(xué)的進步。”“想象力比知識更重要,因為知識是有限的,而想象力概括著世界上的一切,推動著進步,并且是知識進步的源泉。”在文科物理教學(xué)中,通過了解物理學(xué)史和物理學(xué)家成長成才的經(jīng)歷,讓學(xué)生們體會創(chuàng)新思維的重要性,激發(fā)學(xué)生的求知熱情、探索精神和創(chuàng)新欲望,鼓勵學(xué)生對前人的科學(xué)理論和傳統(tǒng)觀點持大膽的質(zhì)疑精神,對前人尚未揭示的事理敢于提問,培養(yǎng)學(xué)生勇于開拓進取的精神,使學(xué)生善于思考,勇于實踐,敢于向舊觀念挑戰(zhàn),從而培養(yǎng)學(xué)生較強的創(chuàng)新意識。這樣才能適應(yīng)社會進步和時代變革對創(chuàng)新人才的要求。

三深化教學(xué)改革,增強教學(xué)效果

為了增強文科物理教學(xué)效果,提高教育教學(xué)質(zhì)量,就應(yīng)當(dāng)更新教育觀念,明確教學(xué)目標(biāo),精選教學(xué)內(nèi)容,改進教學(xué)方法。通過近年來的教學(xué)探索與實踐,大家逐漸認(rèn)識到:高校文科物理課程不應(yīng)是理工科物理課程的濃縮或稀釋;也不應(yīng)是一般科普性地傳授具體的物理知識,文科物理課程應(yīng)更多地注重培養(yǎng)科學(xué)精神、科學(xué)方法和科學(xué)思維,重在提高文科學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。1.精心選擇教學(xué)內(nèi)容物理學(xué)內(nèi)容博大精深,包羅萬象。同時,文科物理課時有限,很多高校文科物理課程僅有32學(xué)時左右。在這有限的時間里,不可能面面俱到,必須對教學(xué)內(nèi)容進行仔細(xì)甄選和取舍。為達(dá)到培養(yǎng)、提高文科學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的教學(xué)目標(biāo),我們可以嘗試在文科物理教學(xué)中從以下三個方面來組織教學(xué)內(nèi)容:(1)物理學(xué)基本概念,并結(jié)合物理學(xué)史適當(dāng)介紹一些物理學(xué)家的高尚品德和人格魅力,擴大學(xué)生的物理基礎(chǔ)知識面,初步掌握物理學(xué)的思想和思維方法;(2)與物理學(xué)知識有關(guān)的社會熱點問題,如臭氧枯竭、環(huán)境污染、全球變暖、PM2.5、光伏發(fā)電、核泄漏、核動力、信息戰(zhàn)爭等,培養(yǎng)文科生在這方面的興趣,使他們感到物理學(xué)是鮮活的,是具有重要社會影響的;(3)結(jié)合現(xiàn)代物理學(xué),關(guān)注日常生活與生產(chǎn)技術(shù)中高科技所蘊含的物理學(xué)知識,通過介紹能源、材料、醫(yī)學(xué)、航天、激光、環(huán)保等領(lǐng)域中蘊含的物理知識,融課本中的物理內(nèi)容和現(xiàn)實中的科技前沿應(yīng)用的物理知識為一體,讓學(xué)生真切地感受到物理學(xué)無處不在,物理學(xué)與人們的生產(chǎn)、生活密切相關(guān)。2.注重科學(xué)精神的培養(yǎng)科學(xué)精神是在科學(xué)實踐的過程中被抽象出來,并反作用于指導(dǎo)科學(xué)探究的一種價值取向和理性態(tài)度,其核心內(nèi)涵和基本要求是獨立思考、嚴(yán)謹(jǐn)規(guī)范、求真務(wù)實、開拓創(chuàng)新,其中求真是目標(biāo),創(chuàng)新是靈魂,即科學(xué)精神是科學(xué)的本質(zhì)和靈魂。在文科物理教學(xué)中,要鼓勵學(xué)生大膽猜想、大膽提問,樂于表現(xiàn)自己,敢于與眾不同;要結(jié)合教學(xué)內(nèi)容,激發(fā)學(xué)生對大自然奧秘的好奇心;要引導(dǎo)學(xué)生相信科學(xué)、尊重科學(xué)、學(xué)習(xí)科學(xué)、運用科學(xué)。同時,我們提倡的科學(xué)精神應(yīng)當(dāng)充滿人文關(guān)懷,科學(xué)精神與人文精神應(yīng)緊密地結(jié)合起來。愛因斯坦曾說:“學(xué)校的目標(biāo)始終應(yīng)當(dāng)是青年人在離開學(xué)校時,是作為一個和諧的人,而不是作為一個專家。”愛因斯坦在這里所指的“和諧的人”,其實就是科學(xué)精神和人文精神統(tǒng)一的人。這就要求我們在教學(xué)過程中,必須同時要重視學(xué)生人文素質(zhì)的培養(yǎng),以人文精神作為科學(xué)精神的底蘊,使科學(xué)真正造福于人類。3.強化科學(xué)方法的訓(xùn)練科學(xué)方法,是指人們在認(rèn)識和改造客觀世界中遵循或運用的、符合科學(xué)一般原則的各種途徑和手段,包括在理論研究、應(yīng)用研究、技術(shù)開發(fā)、推廣應(yīng)用等科學(xué)活動過程中采用的思路、程序、規(guī)則、技巧和模式。簡而言之,科學(xué)方法就是人類在所有認(rèn)識和實踐活動中所運用的全部正確方法。物理學(xué)蘊含著豐富的思維方法,如歸納、總結(jié)、演繹、類比、建模、假說、數(shù)學(xué)統(tǒng)計、實驗檢驗等,這些方法不僅適用于物理學(xué)的研究,而且也適用于其他學(xué)科。我們在教學(xué)中通過對物理學(xué)問題探究的學(xué)習(xí)過程,能使學(xué)生掌握一種科學(xué)思維的方法。如果能做好這個環(huán)節(jié),學(xué)生們也就具備了學(xué)習(xí)和掌握新知識的本領(lǐng)。4.展現(xiàn)物理實驗的魅力根據(jù)物理學(xué)根植于實驗事實這一特點,結(jié)合文科物理課程性質(zhì),為培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和動手能力,激發(fā)他們探索創(chuàng)新的意識,在文科物理教學(xué)中,適當(dāng)安排一些實驗內(nèi)容和操作環(huán)節(jié)是很有必要的。首先,應(yīng)充分發(fā)揮演示實驗在文科物理教學(xué)中的重要作用。物理演示實驗具有內(nèi)容豐富、現(xiàn)象直觀、趣味性強的特點,通過對演示實驗的觀察和分析,可以使學(xué)生獲得生動直觀的感性認(rèn)識,有助于學(xué)生觀察物理現(xiàn)象,增強學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)探索精神。其次,應(yīng)充分利用高校物理實驗室,在現(xiàn)有物理實驗室的基礎(chǔ)上,打破常規(guī),適當(dāng)增加投入,積極組建集實物展示、儀器演示、動手制作、仿真操作以及影像展播于一體的文科物理實驗室。讓學(xué)生有機會在教師的指導(dǎo)下,自行設(shè)計實驗裝置,自行準(zhǔn)備實驗器材,自行擬定實驗步驟等,并允許失敗和重做,鼓勵探索和創(chuàng)新。這種教學(xué)模式能充分展現(xiàn)物理實驗的無窮魅力,可以大大激發(fā)文科學(xué)生參與動手實踐、探求科學(xué)奧秘的興趣和熱情。在高校開展文科物理教育是一項處于不斷探索之中的教學(xué)活動,有很多未知領(lǐng)域有待認(rèn)識與開拓。只要我們勤于探索、勇于實踐、大膽改革、善于創(chuàng)新,不斷改進教學(xué)方法,努力提高教學(xué)質(zhì)量,善于用教師的科學(xué)激情去點燃學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,就一定能夠發(fā)揮出文科物理在開啟心智、陶冶性情、引導(dǎo)創(chuàng)新、提高素質(zhì)等方面的獨特魅力。

作者:李鐵胡南工作單位:重慶理工大學(xué)光電信息學(xué)院