重视物理基础教育，提高高等学校的人才培养质量

李师群

（清华大学物理系，北京 100084）

我国的《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010－2020 年）》提出了“优先发展、育人为本、改革创新、促进公平、提高质量”的工作方针，对高等教育，则明确要求“全面提高高等教育质量，提高人才培养质量，提升科学研究水平，增强社会服务能力，优化结构办出特色”.全面提高教育质量和人才培养质量已成为高等教育发展的核心任务.

近十多年来，我国高等教育发生了巨大的变化.为了不断推动高等教育教学改革，提高人才培养质量，教育部要求各学科教学指导委员会以研究课题立项的方式，开展各学科专业发展战略研究，制定学科专业教学规范和编制课程教学基本要求，引导高等学校学科专业的教学改革和建设，指导学科专业评估.从2003年起“高等学校非物理类专业物理基础课程教学指导分委员会”及之后的“高等学校物理基础课程教学指导分委员会”（以下简称“分教指委”）采取全体委员参加并分工合作的工作方式，深入调查研究，在“分教指委”内外充分分析讨论的基础上，编制了《理工科类大学物理课程教学基本要求》和《理工科类大学物理实验课程教学基本要求》.在编制、修订、宣传、实施这两个《基本要求》的过程中，我们深深地体会到：物理基础课程教学，对于青年学生的全面成长起着极其重要的作用，因此是确保和提高高等学校人才培养质量的重要环节.通过调查研究还看到，我们还有一些高等学校存在忽视基础课程教学的倾向，从长远发展的角度看将影响到我国人才培养质量的提高.

1 物理基础课程在人才培养中有着非常重要的地位和作用

现今社会公民科学素质的提高是深受重视的社会发展的关键因素.我国在2005 年制定《全民科学 素 质 行 动 计 划 纲 要（2006—2010—2020年）》，全面推动我国公民科学素质建设，通过发展科学技术教育、传播与普及，尽快使全民科学素质在整体上有大幅度的提高.面对科学技术的飞速发展和知识更新速度的不断加快，科学素质的重要性变得越来越突出.因为有的知识随着科学的进步可能过时，而科学素质则将长期起作用，并影响到人的一生.实际上，一些发达国家也早已注意到公民科学素质水平已成为制约经济发展和社会进步的瓶颈.例如，美国科学促进协会（AAAS）1989年就指出：“没有一个具备科学素养的大众，美好世界的前景就没有指望”.

对于青年学生，科学素质的提高是各级教育在人才培养中都十分关注的议题.加强物理教育，是全面提高学生科学素质的最为有效的途径，它在全面培养学生的科学观念、探索精神和创新精神、科学思维能力和智力、科学的方法、科学精神和科学作风等方面别无替代.2000 年在柏林举行的第三届世界物理学大会指出：“物理学是我们认识世界的基础，……物理学是人类文明中不可替代的基石，应该在教育中扮演最主要的角色”.我国的科学家也指出：“物理学曾经是，现在是，将来也依然是支撑所有科学技术的基础科学.……在国民科学素质的培养中，基础科学教育，包括物理教育有其独特的地位.……求新、求美、求真，良好的科学气质，是物理学对于人文精神的贡献.因此物理学不但作为一门学科知识推动了社会前进，更作为一种人文的大科学引领了公民素质提高”（摘自中国科学院《2007 科学发展报告》中沈学础、甘子钊、贺贤土、杨国桢、朱邦芬、杨福家、郑厚植、李家明、匡定波、葛墨林、陶瑞宝、邢定钰等院士的文章“关于基础科学教育与人才培养的建议”）.

对于广大科系的大学生来说，物理教育主要是物理基础的教育.近年来随着教学改革的深入进行，越来越多的人已经认识到物理基础课程在人才培养中的地位和作用.我们在两个《基本要求》中明确指出：“大学物理课程在为学生系统地打好必要的物理基础，培养学生树立科学的世界观，增强学生分析问题和解决问题的能力，培养学生的探索精神和创新意识等方面，具有其他课程不能替代的重要作用.”实际上，物理教学界早就有同样的认识：“大学里的物理课绝不仅仅是物理知识的教育，更不是主要为专业课服务的.我们认为，物理学是整个自然科学和现代工程技术的基础；对于任何专业，大学基础物理课的目的，都是使学生对物理学的内容和方法、工作语言、概念和物理图像、其历史、现状和前沿等方面，从整体上有个全面的了解；这是一门培养和提高学生科学素质、科学思维方法和科学研究能力的重要基础课”（摘自陈佳洱院士、赵凯华教授、王殖东教授1999年的文章“面向21世纪，急待重建我国的工科物理教育”）.

物理基础课教学从以下几个方面有助于青年学生的科学素质的培养和提高.

1.1 学习物理学有助于青年学生确立正确的科学观念

物理学本质上是实验的科学，因之学习物理学有助于让学生确立实践是检验真理的惟一标准的科学观念；物理学是研究客观世界最基本的运动形式的，因之学习物理学有助于让学生确立唯物主义世界观；物理学是不断发展进步的，因之学习物理学有助于让学生明确人类认识是不断从相对真理走向绝对真理的过程；物理学知识是技术发展的基础，因之学习物理学有助于让学生确立科学技术是第一生产力的科学观念…….通过物理教育培养学生正确的世界观和科学观念，是物理学本身的特点和优势，是其他学科难以取代的.

1.2 学习物理学有助于青年学生掌握科学的思维方法、提高分析能力

物理学发展了多种多样的研究方法，包括：演绎归纳、分析综合、科学抽象、类比联想、猜测试探以及模型化方法、半定量方法、统计方法、实验方法等等.这些方法在科学研究中具有典型性和代表性.因此，通过物理学的学习能使学生受到全面的科学方法的训练.实际上，很多科学技术问题，特别是工程技术问题归根到底常常是物理学问题.很多事实表明，许多科学研究，甚至包括社会科学的研究，不仅借助了物理学的知识，还借助于物理学的研究方法.通过物理教育使学生掌握这些科学方法，其意义远比学习一些具体知识重要得多.学习物理学还可以培养学生发现问题、提出问题的能力，并对所涉及的问题有一定深度的理解，判断研究结果的合理性.

1.3 学习物理学有助于激发青年学生的科学精神，培养青年学生的科学作风

物理学的发展过程是不断探索、不断创新的过程.物理学中新的观念的提出，新的原理的建立都是物理学家们勇敢地向传统观念挑战，大胆地进行想象和创造的结果.物理学中充满了艰苦探索、大胆创新的事例，它们能大大激发青年学生创造的欲望、百折不挠的科学精神.物理学又是高度定量的精密的科学，它的理论体系不仅有严密的逻辑推理，也要经过严格的实验验证.它尊重事实，反对迷信.物理学的理论和实验研究都十分注意它的严密性、精确性、可靠性，因此学习物理学不仅能受到渗透在其中的科学精神的熏陶，还能培养尊重事实、严谨求实、一丝不苟的科学作风.

1.4 学习物理学可以获得客观世界最基本的运动形态的规律的重要知识，为其他学科专业奠定必要的知识基础

物理学不仅是其他学科发展的技术和理论支撑，同时也是许多新兴学科和交叉学科产生、成长和发展的基础.物理学还是新技术的基础、源泉和先导，没有物理学的研究和进展，就不会有技术的进步.很多著名专家学者都曾指出物理学作为基础学科的重要，所有的技术学科必须重视学习物理学.例如我国电子学专家孟昭英院士就说过：机械、电子、材料……等技术学科好比一棵大树的枝叶、花果，物理学好比这棵大树的根茎和树干.没有壮实的根茎和树干，就不可能有茂盛的枝叶和花果（1982 年在清华大学新教师大会上的讲话）.学好物理，就为其他学科专业的学习奠定了扎实的、必要的知识基础，这已成为了科学技术界绝大多数人的共识.

基于上述关于物理基础课程在人才培养中的地位和作用的论述，我们就不难理解，为什么十多年来我国的很多高等学校甚至在文科类专业都开设了文科物理课程，而且这个势头还在增长中；也不难理解为什么一些国内外教育专家仍在呼吁“我们物理教师必须将关注点从‘面向物理学家和其他科学家的物理’扩大到‘面向全体学生的物理’.……它意味着每个学生——每一个！——都需要一门与文化和社会相联系的物理学或天文学课程”（美国物理教育专家Art Hobson语）.

2 在一些高等学校中还存在着忽视基础课教学的倾向

为了解和把握目前我国高等学校物理基础课程的教学基本情况，落实教学基本要求，为教育部加强本科教学工作、推进教学改革和提高教学质量提供可靠依据，我们“分教指委”2007—2008年组织进行了“高等学校物理基础课程教学基本情况调查”，以问卷调查方式在全国范围内开展了一次高校物理基础课程的教学基本情况的普查.调查在“分教指委”统一领导下和东北、西北、华北、华东、中南和西南六个地区协作组的具体安排下进行，并通过六个地区协作组所建立的基础物理教学联络网实施，调查采取网上填报的方式进行.调查内容围绕基础物理课程所涉及的大学物理和物理实验两门课程，包括学习基础物理课程的学生、课程教学的模式和内容、学时、参与教学的教师情况等等.

调查共收到138 个学校的调查表，样本数已达到有统计意义的数目，约占涉及物理基础课程教学的全国本科院校的近10%.从调查结果推测：全国每年大学本科学生中学习物理基础课程的学生人数接近60%；估计从事本科物理教育的教师大约几万名左右，其中从事物理基础课程教学的教师以副教授及有硕士学位者居多，主体年龄在45岁以下，教师承担的教学任务十分繁重；相当数量学校的物理基础课程的教学学时偏少，使得物理基础课程教学达到《基本要求》的困难增加.考虑到实际所调查学校层次普遍较高，全国范围高等学校的物理基础课的教学情况不容乐观.

之所以存在这样的状况，除了高等学校普遍扩招后学生规模大与教学资源（师资等）相对发展较慢之间的不协调外，最主要的原因还是我们的一些高等学校存在着忽视基础课程教学的倾向.一些学校对科学研究的关注程度，远远超过对提高教育质量、人才培养质量的关注程度；对专业方向的课程教学，看得远比基础课程教学重要.他们对基础课程教学的认识，还停留在认为基础课只是为专业课打知识基础、为专业教育服务的水平.老师们反映，如果因为什么原因（例如减轻学生负担）要砍一些学时，学校首先想到的是砍基础课的学时；如果因毕业生就业率有了压力，院系常常会增加一些专业训练课程来应对，学时又是从基础课的学时挤出来…….所有这些情况，反映出的是一种急功近利的情绪.

实际除了这些比较短视的认识有待进一步贯彻科学发展观来提高以外，还有另外的新情况也需要这些高等学校改变忽视基础课教学的倾向才能有效面对.这就是因中学新课标的全面实施和高考格局的多样化造成的学生入学时在中学奠定的基础有所变化的新情况.

2011年春，我们“分教指委”组织了“高等学校2010级新生中学物理课选修情况调查”.我们期望通过问卷调查，了解中学新课标执行以后，进入高校各类专业学习的新生在中学所学过的物理基础知识基本情况，在此基础上及时调整大学物理课程的教学安排，采取必要的应对措施，将提高物理课程的教学质量落到实处.调查结果显示，中学新课标必修部分主要以力学为主，选修加强了电学，因此中学物理基础知识以力学、电学为主，对热学等有一定弱化；但由于中学普遍按照高考大纲的要求设课、选课，在一定程度上减小了新课标的影响，高考是实际的指挥棒.目前高考格局已多样化，造成学生在中学打下的基础比以前有较大的分散性.高等学校若无视入学学生情况的变化，对学生在大学的顺利成长显然是不利的.学生入学后首先进入的是基础课的教学，要顺利解决中学—大学的衔接问题，最有效的途径就是重视基础课阶段的教育，正视人才培养过程中基础课教学的关键性作用，满腔热情地支持基础课程的教学改革，全面提高基础课的教学水平.

3 一点建议

1）“基础科学教育，特别是数理科学的教育与人才培养，对于一个国家的科技、经济与社会的可持续发展具有重要的意义，这是一项长期的、基础性的投资，更是国家利益和国家发展的需要”（摘自“关于基础科学教育与人才培养的建议”）.建议教育部和各级教育管理部门，以人才培养的战略眼光来指导各类高等学校摆正基础课教学的位置.

2）我们应充分重视物理基础课程在人才培养过程中的作用.基础课程的学时是切实贯彻基础课程《基本要求》的保证.建议我们高等学校的教学管理部门从提高教学质量和提高人才培养质量的长远目标着眼，宁可从其他方面争取学时，也不应短视地压缩基础课程的学时.

3）“教育大计，教师为本.有好的教师，才有好的教育”（摘自“国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010－2020年）”）.目前高等学校中物理基础课程的教学任务普遍较重，教师队伍从量到质极待加强建设.建议各级教育管理部门、教学指导委员会、教学研究会等努力完善培养培训体系，做好培养培训规划，通过研修培训、学术交流、项目资助等方式，提高教师专业水平和教学能力，以全面提升教师素质.