李 梅 梅素珍

(湖北大學(xué)物理學(xué)與電子技術(shù)學(xué)院 湖北 武漢 430062)

人是文化的創(chuàng)造者，也是文化的創(chuàng)造物，人的教育應(yīng)是一種文化素質(zhì)的基本教育.近一二百年來(lái)的物理學(xué)教育自覺不自覺地遵循了一種教育節(jié)約型原則，著眼于科學(xué)知識(shí)與技能認(rèn)知的實(shí)用性.國(guó)內(nèi)的大學(xué)以及中學(xué)的物理學(xué)教育內(nèi)容，過(guò)多地側(cè)重于知識(shí)結(jié)構(gòu)的邏輯關(guān)聯(lián)和知識(shí)表述的認(rèn)知，從而剝離了物理原創(chuàng)過(guò)程中的科學(xué)思想與創(chuàng)新智慧，淡化了科學(xué)價(jià)值取向、思想觀念的人文啟示等科學(xué)本質(zhì)，在追求物理教育專業(yè)性中消解了物理學(xué)本身的人文性，從而使學(xué)生難以全面地體會(huì)物理文化的精髓.物理教育不僅要使受教育者獲得有效的方法和工具，還要實(shí)現(xiàn)思想觀念的理性升華.因此，物理學(xué)教育應(yīng)充分注意發(fā)掘物理文化價(jià)值所在，立足于科學(xué)與人文相映交輝的文化背景，審視物理學(xué)文化中的人文內(nèi)涵和科學(xué)本質(zhì)，將科學(xué)思想、方法與人文精神及其價(jià)值理念融合貫通于學(xué)科專業(yè)教育之中.

1 物理學(xué)的科學(xué)文化教育

物理學(xué)的科學(xué)文化系統(tǒng)具有層次性，分別表現(xiàn)為思想與理念、方法與原則、知識(shí)與技能，三者層層遞進(jìn)，整體貫通，形成完整規(guī)范的科學(xué)體系.對(duì)物理學(xué)的科學(xué)文化系統(tǒng)進(jìn)行教學(xué)解構(gòu)與組編，可將其轉(zhuǎn)化為便于學(xué)習(xí)者認(rèn)知的課程學(xué)習(xí)系統(tǒng).物理學(xué)的文化教育應(yīng)在掌握知識(shí)與技能的基礎(chǔ)上，深入領(lǐng)會(huì)物理學(xué)的科學(xué)方法與原則，逐步感悟物理學(xué)思想與相應(yīng)的科學(xué)理念.學(xué)習(xí)者通過(guò)這種認(rèn)知方式可將物理內(nèi)容轉(zhuǎn)化為自身的智慧和創(chuàng)新素質(zhì)，達(dá)到運(yùn)用物理學(xué)獨(dú)立、靈活地進(jìn)行科學(xué)理論實(shí)踐與技術(shù)創(chuàng)新的目的.

1.1 物理知識(shí)與技能是物理科學(xué)文化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)表征的基礎(chǔ)

物理知識(shí)是客觀事物屬性與聯(lián)系的科學(xué)反映，其具體表現(xiàn)形式有：物理概念、公理、定律、定理等和有關(guān)處理物理問(wèn)題操作步驟和過(guò)程的表述.物理技能是完成一定物理工作任務(wù)的動(dòng)作系統(tǒng)，需要通過(guò)一定的訓(xùn)練才能習(xí)得.物理知識(shí)與技能是對(duì)物理科學(xué)系統(tǒng)圖景的基本解讀.學(xué)習(xí)者通過(guò)學(xué)習(xí)物理知識(shí)與技能可形成規(guī)范的物理工作語(yǔ)言，掌握物理思維的基本元素和處理物理問(wèn)題的操作范式，從而奠定領(lǐng)悟物理學(xué)本質(zhì)與思想方法的基礎(chǔ).

1.2 物理方法與原則是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的重要途徑

物理方法是在學(xué)習(xí)和研究物理學(xué)問(wèn)題程中所遵循的途徑和使用的手段.掌握物理學(xué)方法與培養(yǎng)物理能力密切相關(guān)，方法與知識(shí)相比更具有啟發(fā)作用和創(chuàng)造性.例如自由落體知識(shí)在現(xiàn)代物理系統(tǒng)中已是蒼海一粟，但伽利略在其發(fā)現(xiàn)過(guò)程中所運(yùn)用的科學(xué)方法仍在物理學(xué)中發(fā)揮重要作用，其價(jià)值遠(yuǎn)高于知識(shí)本身.物理學(xué)家在研究物理問(wèn)題過(guò)程中形成了一系列基本要求與準(zhǔn)則，從而約定俗成為物理學(xué)研究的基本原則.如簡(jiǎn)明性原則：要求物理學(xué)原理和定律的表述簡(jiǎn)明；解釋性原則：成熟的物理學(xué)理論應(yīng)具有解釋功能和預(yù)見性；還有自洽原則、實(shí)踐檢驗(yàn)原則等等.愛因斯坦創(chuàng)立的狹義相對(duì)論就是使用物理原則的最好例證，狹義相對(duì)論基本原理的表述簡(jiǎn)潔明了，能自洽地解釋相關(guān)物理難題，并可得到廣泛的實(shí)驗(yàn)證實(shí).物理學(xué)方法和原則比物理基本知識(shí)更為重要，物理學(xué)教育應(yīng)注重學(xué)生科學(xué)思維方法的訓(xùn)練和運(yùn)用科學(xué)原則意識(shí)的培養(yǎng)，這是提高學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的重要途徑.

1.3 物理思想與理念是物理學(xué)教育指向的根本

物理思想是人類在創(chuàng)立和發(fā)展物理學(xué)理論的過(guò)程中，對(duì)物理學(xué)的科學(xué)知識(shí)、方法和原則進(jìn)行概括而形成的科學(xué)認(rèn)識(shí)，并在物理學(xué)理論創(chuàng)新和問(wèn)題解決方面具有導(dǎo)向作用.物理理念是對(duì)物理學(xué)基本思想和認(rèn)識(shí)的簡(jiǎn)練精準(zhǔn)的概括，并形成一種精辟簡(jiǎn)約的理性概念，可以拓展啟發(fā)創(chuàng)新思維.經(jīng)典力學(xué)的物理思想表明，力是物體產(chǎn)生加速度的根本原因，物體總是企圖保持其原有的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變，力學(xué)規(guī)律在任何慣性參照系中保持不變性等.人們通過(guò)對(duì)經(jīng)典力學(xué)思想深入思考，進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)服從同一規(guī)律，從而形成規(guī)律性和統(tǒng)一性理念，即自然界的萬(wàn)物運(yùn)動(dòng)都存在統(tǒng)一的規(guī)律.物理學(xué)家在經(jīng)典力學(xué)思想和理念的導(dǎo)引下，不斷探討物理學(xué)其它學(xué)科問(wèn)題，從而創(chuàng)立了熱力學(xué)、統(tǒng)計(jì)物理學(xué)和電磁理論等新的經(jīng)典物理學(xué)科.物理思想與理念是物理學(xué)理論體系的核心，是物理學(xué)教育指向的根本.只有當(dāng)學(xué)習(xí)者深入地領(lǐng)悟到物理學(xué)思想與理念的本質(zhì)，感悟到其中深厚的科學(xué)文化內(nèi)涵時(shí)，才能夠較好地將物理學(xué)的知識(shí)和方法靈活地運(yùn)用實(shí)際問(wèn)題之中，做出創(chuàng)新和發(fā)明.

2 物理學(xué)的人文精神教育

物理學(xué)在認(rèn)識(shí)自然的科學(xué)技術(shù)活動(dòng)中，創(chuàng)造了偉大的物質(zhì)文明，同時(shí)提供了自然觀、思想觀念和認(rèn)知圖式等思想理念，從而影響了人文文化.物理學(xué)教育在向?qū)W習(xí)者展現(xiàn)科學(xué)文化一面的同時(shí)，也應(yīng)展示物理學(xué)思想理念所產(chǎn)生的人文影響，從而使受教育者在接受科學(xué)教育的同時(shí)，也能領(lǐng)悟物理學(xué)的人文光輝，在專業(yè)教學(xué)中促進(jìn)科學(xué)與人文相融與互動(dòng).

2.1 力學(xué)科學(xué)理念的人文光輝

力學(xué)體系建立的科學(xué)圖景，曾相映出非常燦爛的人文光輝.面對(duì)中世紀(jì)宗教的狂妄，從哥白尼到牛頓等眾多物理學(xué)家，以自然觀察與科學(xué)實(shí)驗(yàn)為依據(jù)，科學(xué)理性地考察自然，建立日心說(shuō)，將天上與地下的物體運(yùn)動(dòng)規(guī)律科學(xué)地統(tǒng)一起來(lái).牛頓關(guān)于自然運(yùn)動(dòng)存在自身規(guī)律的科學(xué)理念給人類提供了一個(gè)認(rèn)知世界的規(guī)律性理念.人們?cè)谶@種科學(xué)理念的啟示下，認(rèn)識(shí)到既然自然界存在規(guī)律性，人類社會(huì)也應(yīng)有其自身的規(guī)律.牛頓的莫逆之交洛克大膽地發(fā)問(wèn)，既然日心說(shuō)表明不存在至高無(wú)上的神，傳統(tǒng)的君本位觀念也應(yīng)予以摒棄.人類社會(huì)的運(yùn)行應(yīng)以人為中心，照應(yīng)個(gè)人利益是治理社會(huì)的基礎(chǔ)，任何政府唯一的宗旨就是保護(hù)人創(chuàng)造財(cái)富和享受自由.這種嶄新的人文觀念對(duì)英國(guó)的光榮革命、歐洲的啟蒙運(yùn)動(dòng)、美國(guó)獨(dú)立宣言、美國(guó)的憲法和法國(guó)大革命均產(chǎn)生了深刻的影響[1].

2.2 熱力學(xué)科學(xué)思想的人文啟示

熱力學(xué)理論用熵來(lái)闡述系統(tǒng)自發(fā)過(guò)程的不可逆性，揭示出熱學(xué)系統(tǒng)演化的科學(xué)內(nèi)涵.熵對(duì)系統(tǒng)無(wú)序性本質(zhì)的揭示，啟示人們要慎重對(duì)待人類社會(huì)的發(fā)展與自然的和諧.人類社會(huì)若以高于自然本身轉(zhuǎn)化速度攝取低熵物質(zhì)能量，那么生態(tài)大系統(tǒng)的熵增長(zhǎng)將使自然界難以承受，打破自然的動(dòng)態(tài)演化平衡，反饋給人類的將是難以咽下的苦果.熵的文化理念告誡我們，應(yīng)以自然和諧的方式提取生活所需的物質(zhì)能量，人不能超越于自然的自在演化規(guī)律來(lái)創(chuàng)造人類的文明.人只是自然的一部分，不是自然的主人，自然的法則才是人與自然和諧共存的根本，過(guò)份地強(qiáng)調(diào)人類社會(huì)的中心發(fā)展意識(shí)，反而會(huì)使人類社會(huì)受到更大的傷害.

2.3 物理學(xué)的哲學(xué)意蘊(yùn)

物理學(xué)與哲學(xué)具有非常深厚的淵源，物理思想深刻地影響著哲學(xué).很多偉大的科學(xué)家往往又是偉大的哲學(xué)家.石里克說(shuō)過(guò):“所有過(guò)去的哲學(xué)進(jìn)步都是來(lái)自科學(xué)的知識(shí)和科學(xué)問(wèn)題的研究.”[2]懷特海指出，在過(guò)去的幾個(gè)世紀(jì)中,“科學(xué)方面所產(chǎn)生的宇宙觀壓倒了其他方面所形成的舊觀點(diǎn)而獨(dú)步一時(shí).”[3]電磁場(chǎng)的發(fā)現(xiàn)深化了人們對(duì)物質(zhì)內(nèi)涵及其存在形式的認(rèn)識(shí).相對(duì)論的創(chuàng)立更加深刻地表明時(shí)間、空間與物質(zhì)不可分割的屬性.這種新的物質(zhì)科學(xué)理念極大地豐富了哲學(xué)關(guān)于物質(zhì)存在形式及其運(yùn)動(dòng)關(guān)聯(lián)的本體詮釋.量子理論表明自然的運(yùn)動(dòng)法則存在統(tǒng)計(jì)決定論的運(yùn)行模式，對(duì)人們的認(rèn)識(shí)觀念產(chǎn)生了深刻的影響，啟示我們面對(duì)人類社會(huì)的文化理念有必要進(jìn)行更深層次的思考.

物理學(xué)的許多重要思想、理念和方法給人文文化注入了取之不盡的活力，大大地豐富了人文學(xué)科的思維方式，對(duì)人文學(xué)科的研究也具有很重要的應(yīng)用價(jià)值與啟示意義.物理學(xué)在對(duì)外物認(rèn)識(shí)的同時(shí)，引導(dǎo)人們反過(guò)來(lái)認(rèn)識(shí)人自己，深入地體悟人世，啟示人們應(yīng)以何種態(tài)度處理人世.在理工科學(xué)生的物理學(xué)教育中，應(yīng)當(dāng)注意在物理學(xué)的平臺(tái)上賞析科學(xué)文化的人文思想光輝，在人文背景的視野中洞察物理學(xué)理性的奇思和感性的妙想，將物理學(xué)的科學(xué)教育與人文教育在文化內(nèi)涵的層面上有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，使受教育者同時(shí)獲得科學(xué)與人文的認(rèn)知，達(dá)到全面提升學(xué)生文化素質(zhì)的目的.

3 物理學(xué)的審美教育

美是能夠引起人們愉悅、振奮，或使人感到和諧輕松，或者讓人產(chǎn)生愛的情感、心曠神怡感等[4].對(duì)事物之美要得到更高的心靈愉悅體驗(yàn)，則需要文化的教化與滋潤(rùn).實(shí)際上人類享受到的高尚情操美感是一種文化意義上的審美，我們只有通過(guò)文化的習(xí)得與創(chuàng)造，才能領(lǐng)略到自然與人生的真性，方可從心靈深處去審視世界的真、善、美.

3.1 物理之美是一種文化審美

物理學(xué)的美需要在物理文化層次上去審視，只有經(jīng)過(guò)一定物理文化教化的人才能領(lǐng)略物理學(xué)的美麗，洞察物理學(xué)的美實(shí)際上是一種物理文化審美.物理學(xué)因其內(nèi)在的和諧理論構(gòu)架與奇妙想象而具有極大的美學(xué)感召力，當(dāng)我們放眼于人類文化發(fā)展的背景，在物理文化演進(jìn)的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)交織畫面中，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注物理學(xué)的文化結(jié)構(gòu)，便可使學(xué)生感悟到物理學(xué)美的本質(zhì)所在.

3.2 電磁運(yùn)動(dòng)的自然和諧與文化審美

對(duì)電磁運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象進(jìn)行文化解構(gòu)，可從中審視到實(shí)驗(yàn)、唯象描述、理論構(gòu)架及其物理學(xué)思相方法的璀燦美麗[5].牛頓三棱鏡實(shí)驗(yàn)將白光分解五顏六色，如同彩虹一樣艷麗.看到這種美麗的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，人的文化審美意識(shí)自然要追問(wèn)這種美的更本質(zhì)的內(nèi)涵.物理學(xué)家通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)總結(jié)出光的反射與折射定律，獲得光行為的科學(xué)唯象描述.當(dāng)人們運(yùn)用定律解釋了棱鏡分光的圖景和虹的色彩艷麗時(shí)，自然有一種求知所得后的興奮，產(chǎn)生對(duì)自然神奇的贊美.這種美源于我們對(duì)光的自然規(guī)律獲得與了解，是物理認(rèn)知滿足了我們心中對(duì)自然神秘了解的渴望.我們對(duì)庫(kù)侖定律、安培定律、電磁感應(yīng)定律等電磁唯象理論的文化內(nèi)涵表征進(jìn)行文化審美的剖析，都可以感受到其在存在這種唯象描述之美.

麥克斯韋將唯象的電磁規(guī)律統(tǒng)一為電磁場(chǎng)方程，反映了電磁運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性，揭示出電磁運(yùn)動(dòng)互為因果的和諧性.電、磁與光運(yùn)動(dòng)屬性的統(tǒng)一描述，使我們認(rèn)識(shí)到自然內(nèi)在的和諧與統(tǒng)一.電磁運(yùn)動(dòng)其自身的游戲規(guī)則，進(jìn)一步表明世界是自然本身發(fā)展演化的結(jié)果，不是上帝安排的產(chǎn)物.物理文化不僅展示出自然規(guī)律的美妙華章，也照亮了人類的心靈.電磁理論構(gòu)架的巧妙表述使人感受到科學(xué)美的快樂(lè)與奇妙.

上述物理現(xiàn)象及其科學(xué)內(nèi)涵美妙的文化審美，在物理學(xué)中多不勝數(shù)，我們僅從其中拾起數(shù)頁(yè)，窺其美之本質(zhì)與特點(diǎn)所在.

3.2 物理審美教育能促進(jìn)科學(xué)思維升華

物理學(xué)家探討物理學(xué)奧秘的過(guò)程中，常常被物理文化的光輝美麗深深吸引.開普勒深受畢達(dá)哥拉斯和諧美的影響，認(rèn)為宇宙的“數(shù)學(xué)和諧”是行星運(yùn)動(dòng)的根本原因.愛因斯坦體會(huì)到,“從那些看來(lái)同直接可見的真理十分不同的各種復(fù)雜的現(xiàn)象中認(rèn)識(shí)到它們的統(tǒng)一性，那是一種壯麗的感覺”[6].物理家對(duì)物理美的本質(zhì)有其獨(dú)到的心靈體驗(yàn)，在獲得快慰的壯麗感覺中，同時(shí)催生出創(chuàng)新的智慧.當(dāng)我們站在文化的視野中去審視物理學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行文化審美的思考與欣賞，將高雅的審美思想融入到理性思維，就會(huì)使學(xué)生領(lǐng)悟到物理學(xué)的思想、方法和知識(shí)技能的美麗光輝，感受到物理學(xué)的科學(xué)精神對(duì)人生與社會(huì)的種種有益啟示，促進(jìn)情感完美和諧，完善審美情操，健全人性品格.

4 結(jié)語(yǔ)

物理學(xué)基于人類生命意義上的創(chuàng)造活動(dòng)及其偉大實(shí)踐影響了人文文化的背景, 其科學(xué)文化深層結(jié)構(gòu)中蘊(yùn)涵的價(jià)值致使人們的理念不斷更新，在否定舊的傳統(tǒng)觀念過(guò)程中催生出新的解釋，召喚出新的期望；物理學(xué)所創(chuàng)造的科學(xué)思想方法給人文文化不斷注入新的活力，大大地豐富了人文學(xué)科的思維方式.另一方面雖然物理學(xué)的工具理性為人類文明作出過(guò)巨大的貢獻(xiàn)，若沒有價(jià)值理性與之協(xié)調(diào)規(guī)范，其在促進(jìn)物質(zhì)文明的同時(shí)也可能會(huì)與人類自身發(fā)展的要求異化，從而產(chǎn)生出人類文明演進(jìn)的反作用力.因此物理學(xué)的教育既要實(shí)施專業(yè)認(rèn)知的訓(xùn)練，也要在專業(yè)教育中進(jìn)行人文文化的教化，在科學(xué)與人文的互動(dòng)思考中，將物理文化成果內(nèi)化為受教育者的專業(yè)學(xué)識(shí)和人文修養(yǎng)，以求最終達(dá)到專業(yè)有成與人格完善的雙重目的.

參考文獻(xiàn)

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