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中学物理教学应该教给学生什么
2017年08月11日 07:55 来源:文汇报 作者:杨玉良 字号

内容摘要:为什么物理教学在我们中学教育中那么重要?

关键词:学生;中学物理;教学;中学教育;基因

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  为什么物理教学在我们中学教育中那么重要? 记得曾经有一个调查,统计了近几十年诺贝尔奖获得者的大学本科专业,结果发现,获得诺贝尔生理学或医学奖的人超过80%不是学生物出身,诺贝尔化学奖得奖人有近70%本科不是学化学的。但是,诺贝尔物理学奖获奖者只有18%本科不是学物理的。

  这说明物理这个学科的基础性作用。因为研究物质运动的最基本规律,主要就在物理学科。按照恩格斯在《自然辩证法》 中的观点,化学运动比物理运动要更高级一点,因此也就要复杂一点,生命运动当然就更复杂。所以,越复杂的研究课题,需要的支撑学科就越多。

  我经常开玩笑说,一个人想拿诺贝尔生理学或医学奖,那不能选生物学,因为一旦选了生物学,获奖的概率一下子就降到20%左右。其实,这个玩笑也反映了知识的层次结构,反映了哪些学科的内容更为基础。

  从物质科学的角度来看,物理学研究的是所有物质最基本的运动规律,因此这是最基础的学科。所以我想,我们讨论科学教育,要从物理出发是有其合理性的。

  当前的科学教育,尤其是物理教学情况不容乐观

  在日前举行的“中科院学部第二届科学教育论坛”上,不少学者的报告让我感到,当前我们的科学教育,尤其是物理教学情况并不令人乐观。不论是科学院的研究人员,还是大学的教授,都有直观的感受。

  从这些研究人员和大学教授招收的研究生的质量来看,近年来相比较过去有非常明显的下降。一般而言,那些考物理博士或者硕士的学生,本身就应该已经具有非常扎实的物理学基础,至少他已经学习了大量的物理学知识。但是,若导师们仍感到他们在专业基础知识方面的基本素养不高,那应该反映了我们的基础教育是有问题的。

  当然,并非仅仅中学教育,大学教育也存在很大问题。我历来认为,物理的很多基础课程,比如量子力学、统计物理或者电动力学等等,如果教师不带领学生一起在黑板上推导,而只是用PPT“拉样片”的话,那么,学生对这门课程的理解是不会很深的。

  因为,推导过程展示的是这门学科的内在逻辑,即便老师在推导中出现错误,学生也可以从这个错误中学到重要的东西,至少学生会知道这个地方容易出错。而在没有推导过程的教学方式下,带来的后果就是,现在的年轻人即使从事理论科学,基本公式推导能力也极差。

  而基本公式的推导能力,是物理科学研究最基本逻辑思维要求。如果学生在这方面能力很差,那就意味着他在从事物理科学研究时,逻辑思维和思辩能力比较差,在学科基本问题的研究上就难以有所建树。

  事实上,不仅物理学科,其他学科也存在同样的问题,这也是为什么我们应该重视中学物理学等科学教育中存在问题的原因。

  中学选修课不能影响学生基本素质的培养

  包括朱邦芬院士在内的物理学家,以及中学的很多老师,收集了大量中学物理教学的相关数据。看了这些数据,我必须毫不忌讳地指出,中学物理学的课标也有问题。

  我历来以为,中学数学、物理学、化学课程的老师数量和工作量应该是不变的。结果现在我才知道,并非如此。现在,某些中学里,居然因为高考分科的权重设置问题而导致物理老师没事干。在我看来,这是很奇怪的一件事,我认为有很多做法需要反思。

  我个人认为,目前这个问题的出现,跟中学过早让学生确定未来专业方向有关。

  事实上,一个人必须具备的基本知识是相通的。这就意味着,从整个教育界到大众都应该在这个最基本的问题———一个社会人需要哪些基本通用的知识———达成共识。

  我认为,中学教育培养学生的目标应该是:今后他不管干什么,或者不管学什么,都必须具备基本思维方式和知识要求。而不是在中学期间就为某个学生定位———这个人以后是学文科的料,这个人以后是进入技术学校的;那个人以后要成为物理学家,而另一个人以后会成为化学家……以后要学文科的学生,从一开始就不用什么力气学物理,如果选化学的话,那也可以不学物理。如果是这样的减负,一定是假的减负,并且会把人减得“畸形”。

  小学教育给学生的应该是基本的道德素养,中学教育应该给学生的是最基本的思维方式。因此,我认为,对中学学科教育的设计,应该有深入的思考,并非学分制、选课制就代表了现代的、科学的中学教育制度。

  到底哪个层面上才有必要进行选课和实行学分制,这个需要认真仔细的考虑。我认为,对中学生所需的基本素养的培养要求是可以界定的,在界定之内的内容是必修的,不应该有选择,只有课外的兴趣教学活动才是可以选择的。因此,中学不应有那么多的选修课,中学基础课老师不应出现如此的忙闲不均。

  我们的教育应该给学生植入科学的基因

  另外,一个重要的问题是,我们的传统文化中是否缺乏科学文化的成分? 我们必须承认,科学文化的基因在我们传统文化中是有所欠缺的。

  你一谈到文化基因的问题,就有人会攻击你是“文化决定论者”,因为文化是极其不易改变的。但是,恰如复旦大学金晓峰教授所认为的,“文化的基因和生物学上的基因有根本性的差别,文化的基因是可以改变的,而生物学上的基因是很难改变的。”实际上,文化上潜移默化的影响是很大的,文化中的科学文化基因是可以植入的。因此,吸纳先进文化来优化我们自己的文化应该是一个持续不绝的过程。

  近现代以来,我们在学习借鉴世界各国优秀文化的过程中获得了巨大发展。从科研体量上来看,我国现在是一个大国,从事科技工作的人数世界上最多,在这样的情况下,我们考虑问题,必须有国际视野。我们的科技教育也应该看一看世界的大潮流,世界上的科技教育到底如何在变,变得好还是变得坏,我们应该如何变,我们应该如何坚持我们的优秀文化传统。这是我们应该去做的。所以,我觉得在诸如此类的问题上,我们要持一种非常开放的态度。

  未来,我们中国科学院科学普及和科学教育委员会将继续召开这类会议,继续征集各方面学者的意见,包括比较教育学、计量学、心理学、人类学等方面的学者,针对一些学科的发展和教育问题,提出一些具体的发展建议。

 

  (作者为中科院院士、复旦大学教授)

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