文科物理——文科生易学懂的物理学

罗 光

(重庆师范大学物理学与信息技术学院,重庆 400047)

文科物理
——文科生易学懂的物理学

罗 光

(重庆师范大学物理学与信息技术学院,重庆 400047)

针对文科物理教材的内容,提出目前的教材对于文科学生来说有一定的难度.提出文科物理教材应与物理学史、人物传记、大学物理、自然哲学以及科学技术概论等相区别,指出文科物理不应该是“文科”性质物理学,而应该是文科学生易懂的物理学.

文科物理;教学;内容;文科学生

大学里文史哲理工农医商管等界限非常明确,这些专业总体上又可分为文科和理科两大类.物理是属于理工科的内容.然而由于社会发展的需要,越来越要求文科学生要涉猎理科的内容,理科学生要了解文科相关的知识.因此,对文科学生“文科物理”作为提高自身科学素养的课程便应运而生.但是很多的文科生选择了这门课程以后,却发现并不像想象中的那么简单、那么“文科”.虽然很多高校相继出版了“文科物理”的教材,但是是否符合文科生的胃口,还值得商榷.笔者通过近几年的教学实践,发现很多文科物理教材在编写时的确下了不少工夫,但是有的很像物理学史,有的很像一本普通的大学物理教材(虽然已经规避了不少的高等数学知识),还有的甚至像是自然哲学或者还像物理学家的人物传记.很多文科物理学的教材并没有很好地解决“怎样更好地让文科学生学懂物理学”这一问题.

1 文科物理与物理学史、人物传记、大学物理、自然哲学及科学概论相区别

如何更好地让文科学生学懂物理学?笔者认为,首先要把文科物理与物理学史、人物传记、大学物理、自然哲学以及科学概论等相区别.

1.1 与物理学史相区别

物理学史是研究物理学概念、定律和定理的起源、发展、变化,揭示其发生、发展的原因和规律的一门独立学科,物理学的发展历史,充分体现了人类认识自然界由简单到复杂、由表面到本质的认知过程.这一学科的特点决定了不能简单地以物理学史作为文科物理的教学内容,而必须有所选择.物理学史可以为文科物理提供素材,却不能取代文科物理.因为文科物理教授的主要内容是当今物理学部分的基础内容,而不是物理学史的基本内容.物理学在发展中,去伪存真形成了力学、热学、光学、电磁学、相对论、量子力学等分支学科体系.文科物理介绍的主要是这些内容的可以为文科学生接受的基础性的知识.学生通过文科物理的学习,以掌握物理知识、物理思想、科学态度、科学方法和科学精神为目的.因此,在文科物理的教学内容中,物理学史内容的适当介入是不可或缺的.特别是对学生的物理思想、科学态度和科学方法显得尤为重要.物理学史教育在每个方面对大学生科学素质的提升都具有独特的作用[1].但是,文科物理和物理学史的侧重点不同,一个重点在关注物理学的基本概念、基本内涵上,一个是重点关注历史、关注物理内容的起源、发展和变化.现在有些文科物理教材,没有注意这方面的区别,大多一开始就是历史的陈述、概念发展的描述.

笔者认为,要体现文科物理的特色,应该注重概念的介绍,假如介绍概念时,相关的历史有助于读者对此概念的掌握,那可以介入历史;反之则应该回避历史,从其他角度来对概念进行阐述.而且对历史知识进行介绍时,必须注意引入历史知识的方法、引入历史知识的可行性(学生是否可接受),同时还应注意引入历史知识的灵活性[2].

1.2 与人物传记相区别

文科物理的内容与物理学家是分不开的,适当介绍这些物理学家,有助于学生对内容的把握.但是在介绍这方面内容时,必须注意与人物传记相区别.文科物理对物理学家的介绍,出发点是让学生获得一种对科学的态度,物理学的发展中所表现的科学精神,与人物传记有明显不同.传记就是记述人物生平事迹的文章,传记是写人,对人物姓名、时代、籍贯、生平、事迹、性情等大的方面作清楚的介绍,同时也记述一些有关的逸闻掌故、名言警句等.而文科物理目的是介绍物理学中的概念和规律,是通过对人物的介绍,促进学生对概念和规律的把握,重在通过人物,从侧面反映在物理的研究发展中体现的对科学的态度和展现的精神.因此,文科物理介绍物理学家,并不泛泛介绍物理学家的方方面面,而是有所选择、有所侧重.

1.3 与大学物理相区别

文科物理与大学物理有共同点,都是希望通过物理学知识的介绍,让学生把握物理学知识、掌握科学研究的方法、体会物理学家对科学研究的态度、领悟在物理学研究中的科学精神.但是两者是有区别的,①适应对象不同:大学物理的对象是理工农医等学科的学生,在这些学生有一定的高等数学基础以后才开设大学物理课程,一般都具有较强的逻辑思维能力,与物理学本身要求的思维方式相适应,学生的知识背景与物理学的知识方法等相通,因此,对物理概念物理规律的介绍受到的制约明显少很多,他们对很多概念和规律的把握不仅可以知其然而且还可知其所以然.文科物理的对象是文史哲经管类的学生,数学基础一般较浅,习惯于形象思维方式,对很多知识点的把握经常是靠记忆实现,数理知识背景非常肤浅甚至基本没有,因此,对于他们要掌握物理学的概念和规律是非常困难的,与理工类的学生学习大学物理相比较,文科物理的内容中虽然重点也在于对概念和规律的阐述,但必须考虑怎样规避深奥的数学逻辑推理,同时学生又能很好地接受.因此对概念和规律的相关背景的介绍显得很有必要.②培养目标不同:大学物理教学是为了培养研究和应用型人才,是为理工科学生后续课程学习打基础.而文科物理教学是指导文科学生用理科思想分析问题、解决问题,是为了扩大文科学生的自然科学和技术科学眼界.③内容体系方面的不同:理工科强调内容的“系统化”、“逻辑化”、“难度化”和“应用化”;文科物理则强调定性与半定量、物理概念的较浅层次的把握.④内容处理上的不同:理工科物理教学是以物理自身发展内在的系统化、规律化来安排必要的基础知识理论的,具有概念明确、逻辑相对严密、理论化等特点.而文科物理重要的不在于理论性,而在于实用性.因而教材应该是通过身边的物理、生活中的物理以及工程技术中的物理直到最新科学动向(如高温超导、纳米材料、反物质世界等)导入物理基础知识.由实际问题开始,随着问题的展开与解决,引入概念,介绍基本理论,揭示规律的方法,实用性强,使学生在实用中了解物理基础[3].

1.4 与自然哲学相区别

自然哲学是哲学的一个分支,它是科学的科学.自然哲学很多时候依赖于一般的经验与观察,而文科物理中的规律更多的是借助于仪器进行观察和通过实验产生事实,自然哲学的目的是理解基本事物和现象的所以然,主要通过对自然概念梳理来理解自然现象.文科物理中的概念和规律是物理学中以构建技术性概念和规律来说明自然现象,且只说明与物理学有关的那部分自然现象.自然哲学包括了自然界中物理的、化学的、生物的、地理的、农学的、医学的等方方面面内容,而文科物理所描述的知识仅仅与物理相关的基本概念和规律.自然哲学以形而上学为原理而物理学最终要抛弃形而上学.但是它们也有一个共同的特点:要读懂自然哲学,只需有良好的思考训练,而无须任何特殊学科的技术准备和专门的知识积累,要读懂文科物理,无须任何特殊学科的技术准备和专门的知识积累,甚至也不需良好的思考训练.因此,在文科物理的内容上,不能处理成为仅包括物理类知识的自然哲学.文科物理可以介绍一些著名物理学家在科学探索进程中的哲学思想、创新思维、高尚品德和对科学事业的奉献精神,揭示物理学与哲学的关系,充分展示科学文化的独特魅力,促进科学教育与人文教育的有机融合.文科物理教学中,适时地进行自然哲学和物理思维方式的教育,对于培养高素质人才意义深远.

1.5 与科学技术概论相区别

科学技术包含着科学和技术两个概念,虽属于不同的范畴,但两者之间相互渗透、相辅相成,有着密不可分的联系.科学技术概论是文科生提升自己的科学素养非常重要的课程.文科学生虽然将来不是从事科学技术方面的实际工作,可以不了解其具体的技术细节,但对科学技术发展方向及将带来的人文社会问题应有正确的判断,即应具有正确的世界观、价值观和思想方法,能以科学为依据对待各种观念和思潮,应当受到科学精神和科学方法的教育.

文科物理则更倾向于对科学中的一支——物理中最基础知识的介绍,因此无论从两课程的知识的广度和深度都是完全不一样的.虽然为激发学生兴趣可适当增加相关的前沿技术的内容,但目的是为了更好地描述相关的物理学概念和规律,不能把文科物理弄成物理类的科学技术概论.

2 文科物理是文科学生能懂的物理学

文科物理是“文科”性质的物理学还是文科学生能懂的物理学?“文科”性质的物理学是加上了很多的物理文化元素的物理学,甚至在某种程度上可以认为上升到了哲学高度,所以对于理科学生来说,要学好都并非易事,更何况文科学生?因此,文科物理应该不只是文科性质的物理学,文科物理应该是文科学生能懂的物理学!

在大学物理教学中学生往往有厌学和畏难情绪,这与内容枯燥有极大的关系.在文科物理的教学内容中,同样不可避免这种情况的发生.我们可以在教学的过程中适量地介绍一些近代物理和前沿知识,开阔学生的眼界,提高学习物理的兴趣.在学习中,好奇和兴趣对人类的学习活动将产生巨大的推动作用.一旦对某问题有了好奇心,就会对如何搞清问题的实质、怎样拿出解决问题的方法产生动力;一旦对学习发生兴趣,就会充分发挥自己的积极性和主动性.因此在教学内容上就应该刻意回避文科学生的弱点,充分利用文科学生的优势,充分调动文科学生学习的积极性和主动性.

同时,文科物理课程的内容还应该兼顾以下一些方面.首先,是考虑文科学生的数学基础一般较弱,应尽可能回避艰深的数学分析甚至尽可能把大部分的数学推导忽略,应尽可能利用浅显易懂的文字来阐述物理学中的基本概念和基本规律.其次,要充分把握文科学生接受知识的特点,他们不像理工类的学生习惯通过逻辑联系来获得知识,文科学生更倾向于靠形象、感性、直接记忆的方式获得知识.因此,除了能用一些简单的推理之外,复杂的逻辑推理尽可能忽略.再次,文科物理的目的是让学生掌握物理知识、物理思想、科学态度、科学方法和科学精神.其中,掌握物理知识仅仅指物理知识中的一些较基本的概念和规律,重点是通过这些知识的把握领悟物理学中所展示的科学思想和科学方法,在学习物理的过程中端正对待科学的态度,在学习过程中领悟在物理学研究中所表现出的科学精神.另外,在介绍物理方法时仅从物理上进行说明肯定不够,需要从已经用了这样的方法的文科中的相关学科的例子加以佐证.最后,从可读性上看,文科物理的内容应该是生动的、贴近生活的、充满趣味性的、可读性强的、能够提起文科生学习物理的兴趣的、能够使文科生很轻松地接受的文科物理内容,比其他理工类的教材要更贴近文科学生.文科物理与文科各学科之间的联系相对来说更紧密.各种文科物理教材都试图采用与文科学生较贴近的行文方式.比如,有些地方加上一些物理史的介绍,有的又介绍一些哲学或者方法论之类的东西,甚至用与经济等相关学科中的例子来说明,在某种程度上都起到了很好的作用.

3 总结

综上所述,文科物理应该是文科学生能懂的物理学,这才是最重要的.基于此,文科物理的内容则应受许多限制.它不只是一些物理基本概念、基本规律的堆积;不只是把涉及物理学史的东西简单加上;它与自然哲学相区别;更不能成为物理类的科学技术概论.

文科物理作为一门联系人文与科学的中间学科,与普通物理学有所不同,更加强调知识的通俗性、实用性,主张文科生在学习专业知识的同时学习到自然科学知识,能加强不同学科、不同专业知识的相互交叉、渗透,是实现全面素质教育的重要一环,是提供当代大学生必不可少的现代观念和思维方式的理性基础[4],与文科其他学科联系甚为密切.当然其教学目的、模式以及学习方法也应该与文科其他学科的学习有一定的区别.

[1] 沈亦红.物理学史教育对大学生科学素质的影响[J],陕西师范大学学报(自然科学版),2004,(6):284～286

[2] 张庆华,张逢.在物理教学中引入物理学史的原则和方法[J].教育与职业,2004,(9):70～71

[3] 王泽良,刘海兰,唐宗岳.文科物理[J].物理与工程,2001,11(2):59

[4] 萧莉,李斌雄.武汉地区部分高校文科学生科学素质状况调查与分析[J].高等工程教育研究,2007,(4):96～100

2011-02-10)

重庆市教育委员会科学技术研究项目,项目编号:KJ080825;重庆师范大学青年博士基金项目,项目编号:08XLB015.

罗光(1973年出生),男,江西南康人,重庆师范大学物理学与技术学院讲师,博士,副教授,主要从事理论物理、材料现代检测技术研究与开发等相关科研和教学工作.