張明霞，劉鐘毅

（同濟大學浙江學院，浙江 嘉興 314000）

獨立學院人文物理教學初探

張明霞，劉鐘毅

（同濟大學浙江學院，浙江 嘉興 314000）

為配合高校全面展開人文素質(zhì)和科學素質(zhì)的互補性教育，我院開設人文物理課程.通過該課程學生把握物理學的整體面貌和基本結(jié)構(gòu)，學習科學方法，領(lǐng)悟科學精神，為成為同時具備科學文化和人文文化的高素質(zhì)人才打下一點基礎.

人文物理；科學素質(zhì)；人文素質(zhì)

隨著科學的發(fā)展，人們認識到全民的科學教育對于科學的持續(xù)進步至關(guān)重要，因此我國的高等教育也早已由上世紀的精英教育向本世紀的大眾化教育轉(zhuǎn)變.同時為順應當今社會發(fā)展對人才的需求，目前我國高校在大力推行文化素質(zhì)教育，文化素質(zhì)包括科學文化素質(zhì)和人文文化素質(zhì).物理學既是一門理工科學生在學習專業(yè)知識前必不可少的基礎性學科，同時又是一門蘊含著豐富科學素養(yǎng)、人文精神的學科.表現(xiàn)在物理學不僅在實用技術(shù)工程方面有著廣泛的延伸，而且在人文精神方面也有著深厚的積淀[1]，所以它作為科學教育與人文教育相融合的學科，成為高校實施文化素質(zhì)教育的一門重要課程.我院雖為獨立學院，以應用型人才為培養(yǎng)目標，但仍開設人文物理，目的就是為我院學生的文化素質(zhì)教育提供一點方法.

1 大學物理的現(xiàn)狀

歷來物理學總是給人以高深晦澀的印象，很多學生心存畏懼.我國長期以來在高中設立文、理分科，以及應試教育的現(xiàn)實也導致了很多學生在高中時期就或主動或被迫地放棄了理科而選擇了文科，這些文科生進入到高校繼續(xù)學習也基本與科學素質(zhì)類課程不接觸，也就造成了這類學生知識片面化、思維僵化，這與現(xiàn)今提倡的具有文化素質(zhì)的人才這一培養(yǎng)要求存在極大差距[2].

我院學生組成，文理都有，相對而言理科生多一些，普遍情況是自學能力不足.文科生只開設有文科類數(shù)學，除此之外沒有其他科學素養(yǎng)方面課程的培養(yǎng)，他們對于科學的思維方法、定量化的數(shù)據(jù)分析等能力有很大的欠缺；工科學生必修大學物理及實驗課，但目前的現(xiàn)狀是，大學物理的基礎地位越來越不穩(wěn)固，課時一再被壓縮，導致很多物理文化及科學精神在課堂上沒有時間與學生分享，課后極少有學生能夠自主的進行知識拓展.也就是說，我院的工科學生學習大學物理也只是高中物理的延伸，學習到的是更高級的解題思路和解題技巧，物理學中的探索、求實的科學精神很難在教學過程中貫徹.

整體來看，我院文科生缺乏一些科學知識，工科生缺少一些人文情懷.

2 開設人文物理的目的

新世紀對應用型人才的要求也不僅僅只需要掌握相關(guān)的科學知識、專業(yè)知識，還需要一些文學修養(yǎng)、歷史知識、哲學情懷等等.物理學可以作為對大學生進行文化素養(yǎng)通識教育的課程，主要從以下幾個方面考慮：①物理學的發(fā)展和應用直接導致了人類歷史上的三次科技革命，說明物理學最后都可能轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，最終改善人類的生活；②物理學內(nèi)容豐富、包羅萬象，是一門具備豐富科學知識、和科學方法的自然科學，它在研究物理現(xiàn)象,建立物理概念，揭示物理規(guī)律的過程中，運用歸納法、類比法和模型法等多種科學方法[2]，這些是科學素質(zhì)培養(yǎng)的內(nèi)容；③物理學也可看做一門歷史悠久、思想深刻的人文科學，物理學的發(fā)展離不開歷來物理工作者的鉆研和付出.這些物理研究者在探求事物規(guī)律的過程中孜孜不倦、嚴謹求實的科學精神，也都是人文素質(zhì)培養(yǎng)的內(nèi)容.我院開設人文物理，希望通過該課程的學習學生能掌握一定科學技術(shù)知識，同時也學到一些科學方法和科學精神，譬如：尊重事實、重視實踐、合理推理等科學方法；腳踏實地、積極探索、勇于創(chuàng)新等科學精神[2]，從而達到培養(yǎng)學生文化素質(zhì)的目的.

3 人文物理的教學內(nèi)容和教學方法

我院人文物理屬于公選課，面對所有學生，文科生占絕對多數(shù)，還有一部分對物理感興趣的工科學生.針對這一學生組成，人文物理內(nèi)容淺顯，涉及面較廣；教學過程中內(nèi)容豐富、形式多樣.

人文物理通過身邊的物理現(xiàn)象和科技產(chǎn)品作為出發(fā)點來導入物理知識，用生動詼諧的語言一步一步揭發(fā)其背后隱含的物理學規(guī)律.另外在講解過程中突破傳統(tǒng)物理的順序和結(jié)構(gòu)，也不苛求所有內(nèi)容的全面、系統(tǒng)，更最大限度地避免用方程式等物理、數(shù)學語言來推導、演算及表述[3]，利用多種教學方法有的放矢的讓學生懂得一些基本的物理原理，了解簡略的物理學發(fā)展史以及物理知識產(chǎn)業(yè)化的應用等等，使學生在學習到科學知識的同時感悟和欣賞物理學之美（形式之美、對稱之美、和諧之美），也使得文化素質(zhì)有所提高.

3.1 貼近生活實際，內(nèi)容通俗易懂

人文物理課程通過身邊隨處可見的物理現(xiàn)象出發(fā)來引入物理知識，并對其內(nèi)容延伸拓展到最新科技發(fā)展或者又回到生活中的各個領(lǐng)域.比方說從熱水和冷水混合最后會達到一個中間態(tài)這一生活實例引出熱量的概念及熱量總是從高溫物體轉(zhuǎn)移到低溫物體上這一熱力學第二定律的表述，并最終引出熵的概念及應用.人文物理中不注重熵的計算，微觀含義的理解，只是通過分析熱力學熵、生物學熵、經(jīng)濟學熵等實例來說明實際生產(chǎn)生活中我們所能看到的過程都是有方向性的，總結(jié)為物理學上的專業(yè)術(shù)語就是“熵增加原理”.從現(xiàn)象出發(fā)又回到生活實踐，使學生覺得物理言之有物，與實際聯(lián)系緊密.另外經(jīng)典物理的成果已經(jīng)成功地轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，大量包含物理知識的產(chǎn)品已經(jīng)進入了人們的日常生活.事實上從最廣泛的意義上說，諸如電視、手機、電磁爐等等產(chǎn)品的廣泛使用本身也是一種物理成果的推廣[4].這類產(chǎn)品就在我們身邊，學生能產(chǎn)生共鳴，切切實實的感受到物理并不高冷，在潛移默化中傳播科學知識.

3.2 打破理科局限，構(gòu)建物理框架

物理學一般可以簡單分為經(jīng)典物理（力學、熱學、電磁學、光學）和近代物理，人文物理課程打破這樣的順序和結(jié)構(gòu)，通過梳理大學物理中幾個關(guān)鍵性的物理常量——萬有引力常量、光速、玻爾茲曼常量和普朗克常量，讓學生把握物理的整體面貌和基本結(jié)構(gòu)，了解雖然物理學內(nèi)容龐雜，但是各個看來相對獨立的知識卻共同構(gòu)成了完整的物理學體系.教學實踐中從這幾個常量入手，介紹他們的歷史、理解它們的物理含義、學習它們的測量方法，從而使學生認請它們所具有的物理意義.同時詳細闡述這幾個常量常常出現(xiàn)在物理學的各個部分之間的事實 (最著名的莫過于普朗克公式，這個公式是為解釋黑體輻射現(xiàn)象而提出的，也最早提出量子化概念，在這個公式中居然同時出現(xiàn)了光速、玻爾茲曼常量以及普朗克常量)，縷清這些物理常量之間內(nèi)在錯綜復雜的關(guān)系，明白各部分內(nèi)容在物理學中的地位，在學生面前展現(xiàn)最自洽的物理學之美（和諧之美），進而欣賞物理，享受學習物理的過程.比如說：通過重力加速度g引入萬有引力公式及萬有引力常數(shù)G，介紹使用卡文迪許扭稱測量該常量，從而進入經(jīng)典力學的大門，并將之應用在實際生活當中．使人類對于天體運行規(guī)律有了深刻的理解；介紹伽利略、卡西尼、奧勒·羅默、詹姆斯·布拉德利、傅科和邁克爾遜等人在測量光速上所做的工作，以及邁克爾遜-莫雷實驗的重大突破，徹底否定了“以太”的存在，直接導致狹義相對論的誕生，從而進入近代物理的殿堂.萬有引力常量與天體運行規(guī)律密切相關(guān)；光速是宇宙中聯(lián)系空間和時間的一個基本常量，它把空間、時間和運動聯(lián)系在一起，與高速運行的物體緊密相連.這兩個常量看似互不相關(guān)（G相對獨立），但是萬有引力G的精確度及光速大小的確定將會直接影響到人類在面對空間飛行，航天探索時所遇到的實際問題[5].人文物理不注重某個知識點或某道題的掌握和計算，而更關(guān)注物理學的整體把握，各部分內(nèi)容是相互關(guān)聯(lián)、相互影響的，不可把它們孤立起來.

3.3 多種方法并重，側(cè)重人文教育

嚴密的邏輯推理不適宜學生的胃口，他們更喜歡展現(xiàn)在面前的像是一個懸疑故事.教學實踐中教師在講述科學探究的道路上設置重重懸念，給復雜的物理理論一個形象生動的類比，適當留給學生一定的想象空間[2]，最后抽絲剝繭地讓學生明白物理事件的方方面面.

任何一個物理理論的建立都離不開實驗的進步和發(fā)展，可以說物理學史也是實驗發(fā)展史.人文物理課程也不回避介紹實驗，事實上實驗在該課程中占有相當大的比重.物理實驗能培養(yǎng)邏輯思維、完善知識與能力結(jié)構(gòu)，這也正是當今社會正大力提倡素質(zhì)教育的一部分.但在教學實踐中，面對學生實驗基礎參差不齊的實際情況，該課程沒有安排學生實際操作的實驗課，而是充分利用多媒體教學的優(yōu)勢，突破實際課堂上物理內(nèi)容演示所受的課時、場地等條件和環(huán)境的種種限制，以文字、圖片等靜態(tài)形式說明實驗的目的；以flash動畫、視頻等動態(tài)形式展現(xiàn)實驗設計的思路和方法；把實驗數(shù)據(jù)列表進行對比分析.充分挖掘多媒體技術(shù)，采用動靜結(jié)合的方式給學生展示實驗探究的整個過程，使物理實驗生動、可視.在學習實驗的過程中傳遞定量化的思想和方法，在定量化的過程中建立了數(shù)學模型，最終獲得了實驗結(jié)果的成功經(jīng)驗[4].一個相對完善的物理理論往往需要通過幾代人的不懈努力，在此過程中不斷需要理論修正、器材改進、方法完善等才能最終獲得正確的結(jié)論.人文物理介紹系列物理研究者在科學探索的道路上堅持不懈、持之以恒，使學生學習踏實、嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L，培養(yǎng)學生嚴格、細致、實事求是、一絲不茍的科學態(tài)度.

4 結(jié)論

人文物理課程傳遞大量的科學信息，以實驗說知識、以人物說文化，努力做到文理互補、文理相通，使學生在學習物理學的整體面貌和基本結(jié)構(gòu)的同時也學習辯證的科學思維方法和踏實創(chuàng)新的科學精神，為實現(xiàn)科學素質(zhì)和人文素質(zhì)的互補教育添磚加瓦!

〔1〕張立彬,李廣平.美國一流大學文科物理經(jīng)典教材的特色與啟示[J].大學物理,2011(5):50～54.

〔2〕胡南,劉改琴,李鐵.文科物理課程定位及其教學的探討[J].高教論壇,2011(5):40～42.

〔3〕張立彬，王娟萍，韓志龍.《文科物理——生活中的物理學》教材的特色與啟示[J].大學物理,2014(7):56～59.

〔4〕倪致祥,顧江鴻.文科物理教學難點分析與解決建議[J].阜陽師范學院學報(自然科學版),2009(6):59～63.

〔5〕寧長春，索郎桑姆.淺談大學物理中的幾個重要物理常量[J].大學物理，2014(1):25～30.

G642

：A

：1673-260X（2017）05-0013-02

2017-01-29