中学物理与素质教育——兼谈物理教材为加强素质教育

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1、 中学物理与素质教育中学物理与素质教育兼谈物理教材为兼谈物理教材为 加强素质教育加强素质教育在有关素质和素质教育的众多文章和议论中，这两个概念的含义 不尽相同。本文所谈的素质，主要指社会文化素质，即指人的价值 观、道德品质和行为规范、科学信念和科学精神、文化科学知识、 劳动生活技能、审美观和审美能力等。社会文化素质是人通过环境 和教育在后天形成的。本文所谈的素质教育，指的则是以全面提高 学生的身体素质、心理素质、社会文化素质为目标的教育。一、两种物理教育观中学物理教育的目标是什么？尽管建国以来历次教学计划和教 学大纲的说法不尽相同，其基本目标都是要与其他学科和其他学校 活动一起，“培养有理想，

2、有道德，有文化，有纪律的社会主义公 民”（全日制中学物理教学大纲，1990 年 4 月第二版）。但是， 在实际工作中，两种不同的实践反映出来的却是两种不同的物理教 育观。多数人的作法实际是在努力把学生培养成为物理专业工，另 一种则是力图使物理课程在培养高素质公民的过程中作出贡献。1. 两种教育观对重点知识的不同认识中学物理的教学内容分为重点知识、重要知识和一般常识。什 么是重点知识？举例来说，一般认为牛顿第二定律是重点知识。 1990 年教学大纲(修订本)在高一和高三两次安排了牛顿第二定律的 教学。按照现行高中课本，包括必修和选修两部分内容，牛顿第二 定律和为这个定律做铺垫及随后巩固的教学约达

3、七、八课时，若考 虑到其后在学习牛顿第三定律及力学单位制时肯定要出现的有关第 二定律的练习，所占课时数还会大得多。关于运动学的三个公式的 教学也有类似的情况。如果把这部分内容所需的预备性知识，例如 力的分析，所用的教学时间也包括在内，所占课时会更多。至于高 三总复习，这部分内容所用时间的比例就更大了。高素质公民的一个重要标志是能够适应未来技术化的社会生活， 但在实际生活中，很难想象在什么场合会用到“连接体”等高中物 理中这类典型问题。即使将来从事科技工作，如果不是去作大、中 学的物理教师，恐怕也很少需要在这样的层次上去应用牛顿第二定 律。产生上述问题的原因，是因为这些同志们认为，在中学的有限

4、课时内，应该多学一些“主干知识”。所谓主干知识，则是那些在 物理学中影响全局的，掌握不好就无法进一步学习的，也就是说， 考虑得较多的是物理学科本身，而非公民素质的需要。不适当地强调本学科的主干知识，占用了较多的教学时间，使得我国物理教学内容过窄、过旧，不利于学生科学素质的提高。英美的教育制度不像我们这样整齐划一，学生在高中阶段可以 自己决定是否学习物理课或者学习哪种类型的物理课。他们有若干 物理教学大纲（或考试大纲）和很多种物理教科书，各具特色，侧 重点不同，可供师生选择。以美国一本有名的 CONCEPTUAL PHYSICS 为例，关于牛顿第二定律，书中只有一个由力和质量直接 计算加速度的例

5、题，章后也只有一个这样的计算性习题；但是这本 书却较为深入地分析了有空气阻力时落体的运动，包括降落伞的作 用等实际问题，这类内容在实际生活中有重要应用，却是我们的课 本中所没有的，原因是这类问题派生于牛顿定律，况且由于中学数 学知识所限，不能进行“深入的、定量的”研究。附带说一下，英美也有一些旨在培养未来物理学家的中学物理 课本，但是这些课本在牛顿第二定律、运动学定律、力的分析等老 问题中并没有像我们这样下功夫，他们用全新的现代物理的观点研 究物理学，其实这才是培养物理学家的道路。这个问题不在本文深 入讨论。2.对于应用性知识在物理课程中的作用，两种教育观有不同的 认识物理学是一门应用性极强的

6、学科，没有物理学就不会有我们今 天的文明生活，这一点没有争议。拿我国 90 年代的课本和 50 年代 的相比，可以看到联系各种产业和日常生活的例子大大增加了。在 九年义务教育物理教学大纲（1992 年颁布）规定的教学目的中，物 理知识的应用和物理知识本身是同等重要的。这些都是很大的进步。 本文要谈的问题是，在不同的教育观的支配下，在课程、教材和教 学中，对于物理课程中应用性知识的处理是不同的。科学素质，作为公民素质的重要组成部分，不仅指较为丰富的 科学知识，而且包括把这些知识应用到日常生活和本职工作中的能 力。教学中的应用性实例有多种作用，第一，给学生指出，在实际 生活中，什么地方用到了这些知

7、识；第二，这些实例是一些示范， 让学生看到，怎样使理论中的公式、条文和现实生活中的问题相互 沟通；第三，向学生展示科学技术对于人类社会的意义。我们制定 大纲、编写课本和进行教学的人，大多是物理专业出身，在工作中 常常不自觉地要把学生复制成我们自己，因此，往往把应用实例处 理成诠译理论的工具，好像在物理学中只有系统的理论才是最重要 的，因而不能全面发挥教材中应用性实例的作用。这种认识和在它 支配下的教育实践是和素质教育的精神相悖的。义务教育物理教学大纲把知识的应用规定为教学目的之一，为 了贯彻这一规定，进一步体现素质教育的精神，在九年义务教育初中物理课本中，编者尝试了从两个方向建立物理理论和实际

8、应用之 间的联系：过去的习惯是讲过一段理论之后讲一讲理论的应用，以 说明理论的重要意义；现在在保留这种形式的同时，也从另一个方 向上加强了理论和应用之间的联系，即抓住了一些场合，从实际问 题出发，向学生介绍怎样在实际问题中找出科学道理，以深化对于 问题的认识并进一步解决问题。在义务教育物理课本第二册中较多 地作了这种尝试。在这些尝试中，有的需要综合运用某些物理知识， 如“生活用电”，有的要求讲清原理，如“热机原理”，有的要提 及技术层次的某些考虑，如“能源和节能”。关于技术层次的讨论， 需要说明的是，自义务教育教材的编写以来，编者力求改变长期以 来流行的重科学、轻技术的倾向，在教材中努力体现这

9、样一种思想， 即科学发现和技术发明对人类社会的发展同样重要。例如在讨论燃 料的有效利用时，对比了煤块、煤粉和煤粒在锅炉中的燃烧效率； 在讲到直流电动机时比较详细地讨论了换向器的作用。这些问题不 涉及新的物理原理，但正是当年的这些“技术决窍”，推动了科学 成果向生产力的转化。学生应用物理知识能力的提高必须有足够数量的实例作基础。 和现行高中教材相比，在用于两省一市的高中试验教材中应用性实 例大大增加，在前四册的 16 篇阅读材料中，9 篇是有关实际应用的。 此外，还有为数不少的练习和习题介绍了物理知识在各种产业和日 常生活中的应用，这点和过去的教材有很大不同。希望老师们了解 教材编者的初衷，充分

10、利用这些阅读材料和题目，让它们在提高学 生科学素质方面发挥作用。十分遗憾的是，在市面上众多的复习资料和习题集中，训练学 生把物理知识用于日常生活和各种产业的题目几乎没有，它们很难 在这方面提高学生的科学素质。此外，目前的各种考试，命题时也 不大考虑它们对素质教育会起到什么作用。在手头的 7 个省市近年 的 15 份高中会考试卷中，没有一个实际应用的题目，这使得这些考 试在提高学生科学素质方面难以进行正确的导向。值得一提的是， 每年三月在全国范围内进行的初中物理知识竞赛，其命题一直强调 物理知识的应用，这个导向是正确的。3. 物理课程与其他科学课程的关系生活在社会中的人对科学知识的需求是综合的，

11、人们为了教学 的方便把它们分成了物理、化学、生物等几门课程，在按照素质教 育的要求考虑课程、教材和教学时，不能认为这种课程设置和内容 划分以及课时分配比例是理所当然的和一成不变的。物理学是研究物质结构和运动规律的科学，在几门基础学科中， 它的研究对象最广泛，它研究的规律最基本。物理学的研究对象可以是无生命的，但是，生命活动却绝对不会违背物理规律。现在人 们常说，21 世纪是这门学科的世纪、那门学科的世纪，这是从某学 科的发展前景来讲的。这里可以肯定地说，出现了跃进式发展的学 科，必然广泛地应用了物理学的研究成果和研究方法。从这个意义 上讲，物理学科在提高公民的科学素质方面具有其他学科不可替代

12、的作用。但是，学科的重要性不能等同于学校中课程的重要性。这里要 回到我们的出发点：中学物理课程不是为培养物理专业工而设立的， 它应该和其他学科有机地结合在一起，为提高学生素质这一总的目 标作出贡献。一个有趣的事实是，我们在谈到中学的三门科学课程时，总是 按照物理、化学、生物这样的顺序，而英美的教育工则相反，说起 来总是生物、化学、物理。在问到为什么把生物课程放到这样重要 的位置时，他们说，（按照西方人的观点）人最关心的是自已的生 活，而人的身体 医学，人的食物 农业，都是和生物学密切相关的， 所以社会舆论对于学校中的生物课程十分重视。他们的说法给我们 一个启发：今天的中学生，包括能够考上理工科

13、大学的那部分高中 学生，他们之中将来从事物理、化学、生物学的基础研究的人所占 比例微乎其微，对于居民中绝大多数的工人、农民、一般工程技术 人员和其他许多从业人员来说，到了下一个世纪哪门科学领先并不 十分重要，重要的是能够懂得周围的科技环境，适应技术化社会的 日常生活，能够应付本职工作中不断进步的技术要求，有能力对于 与科学技术相关的社会问题发表意见。素质教育要求我们把培养学生成为某学科专家的潜意识转变一 下，更多地考虑未来的普通公民切身的实际需要，那么学科的重要 性、课时分配等难题也就容易解决了。二、物理课程应该加宽知识面物理学发展到今天，已经深入到各种产业和日常生活的各个方 面。可以说，在生

14、活中到处都能碰到物理问题。在这种形势下，过 窄的物理学知识面不利于学生适应未来的社会生活，也不利于实现 物理课程的其他教育功能。许多与日常生活息息相关的物理知识，在中学物理课本中却难 以找到，即使有，也往往作为选讲处理，多数老师不讲。相对湿度 是一个常用的物理概念，夏天，人们对于温度的感觉在很大程度上 受相对湿度的影响，在技术上，许多仪器设备对相对湿度都有一定 的要求，但它在现行课本中只是一个选讲内容。现在，天气预报常 讲降水概率，但是，作为应该具有较高素质的公民，有几个高中毕 业生能够比较准确地说出概率的含义呢？现实生活中，有的人看问题片面，以偏盖全，究其认识论上的原因，也和缺少概率与统计的

15、 观念有关。其实，作为物理学的重要概念（当然也是数学中的重要 概念），在热学和原子物理学中，关于概率与统计的问题本应多作 一些文章的。其他一些物理知识，如角动量守恒、多普勒效应、绝热过程， 以及流体动力学的初步知识等，较高素质的公民是应该有所了解的， 但是由于种种原因都不能包括在普通高级中学物理教学大纲（供 实验用）中。基于以上讨论，正在两省一市试用的新编高中物理课本（必修） 在教学内容的选择上做了一定的努力。在尽力限定那些与实际生活 距离较远的内容的同时，在可能的情况下以不同形式增加或加强了 例如多普勒效应、磁卡、IC 卡、高空气温为什么低、怎样测定古物 的年代等与生活常识关系密切的内容。课

16、本的编写必须遵照教学大纲。由于在降低“主干知识”的要 求方面无法加大力度，所以增加的内容也十分有限。目前我国中学生的课业负担过重，物理课尤其被认为“深、难、 重”，在这种情况下能否进一步扩大物理课程的知识面呢？解决这 个问题的前提就在于能否在正确的物理教育观的指导下较大幅度地 降低“重点知识”的要求，不再在这些知识点上“深挖洞”。只有 这样才能解决物理课程“深、难、重”的问题，也才能扩大学生的 知识面，使物理课程更好地为提高学生的科学素质服务。三、必须加强科学方法、科学觉悟和科学精神的教育如上所述，公民的科学素质首先表现为具有较多的科学知识， 此外，还表现为掌握一定的科学方法、具有较高的科学觉悟和较强 的科学精神。1. 科学方法物理学理论的建立遵循着这样的途径：观察实验（广义的） 假 设 设计实验验证假设 理论 通过广泛的实践验证理论在其他领 域，大至科学理论的建立，小至自行车、台灯故障的排除，基本途 径都是相似的，有意识地沿着这样的途径去思考问题，寻求解决的 方法，是一种重要的能力。 我国的物理课程一直对学生进行 “物理学是从实践中来，到实践中去”这样的