1、中學物理與素質教育兼談物理教材為加強素質 教育所作的努力在有關素質和素質教育的眾多文章和議論中，這兩個概念的含義不盡相同。 本文所談的素質，主要指社會文化素質，即指人的價值觀、道德品質和行為規 范、科學信念和科學精神、文化科學知識、勞動生活技能、審美觀和審美能力 等。社會文化素質是人通過環境和教育在后天形成的。本文所談的素質教育， 指的則是以全面提高學生的身體素質、心理素質、社會文化素質為目標的教 育。一、兩種物理教育觀中學物理教育的目標是什么？盡管建國以來歷次教學計劃和教學大綱的說 法不盡相同，其基本目標都是要與其他學科和其他學校活動一起，“培養有理 想，有道德，有文化，有紀律的社會主義公民

2、”（全日制中學物理教學大 綱，1990年4月第二版）。但是，在實際工作中，兩種不同的實踐反映出來 的卻是兩種不同的物理教育觀。多數人的作法實際是在努力把學生培養成為物 理專業工作者，另一種則是力圖使物理課程在培養高素質公民的過程中作出貢 獻。1. 兩種教育觀對重點知識的不同認識中學物理的教學內容分為重點知識、重要知識和一般常識。什么是重點知 識？舉例來說，一般認為牛頓第二定律是重點知識。1990年教學大綱（修訂本）在高一和高三兩次安排了牛頓第二定律的教學。按照現行高中課本，包括必修 和選修兩部分內容，牛頓第二定律和為這個定律做鋪墊及隨后鞏固的教學約達 七、八課時，若考慮到其后在學習牛頓第三定律

3、及力學單位制時肯定要出現的 有關第二定律的練習，所占課時數還會大得多。關于運動學的三個公式的教學 也有類似的情況。如果把這部分內容所需的預備性知識，例如力的分析，所用 的教學時間也包括在內，所占課時會更多。至于高三總復習，這部分內容所用 時間的比例就更大了。高素質公民的一個重要標志是能夠適應未來技術化的社會生活，但在實際 生活中，很難想象在什么場合會用到“連接體”等高中物理中這類典型問題。即使將來從事科技工作，如果不是去作大、中學的物理教師，恐怕也很少需要 在這樣的層次上去應用牛頓第二定律。產生上述問題的原因，是因為這些同志們認為，在中學的有限課時內，應 該多學一些“主干知識”。所謂主干知識，

4、則是那些在物理學中影響全局的， 掌握不好就無法進一步學習的，也就是說，考慮得較多的是物理學科本身，而 非公民素質的需要。不適當地強調本學科的主干知識，占用了較多的教學時間，使得我國物理 教學內容過窄、過舊，不利于學生科學素質的提高。英美的教育制度不像我們這樣整齊劃一，學生在高中階段可以自己決定是 否學習物理課或者學習哪種類型的物理課。他們有若干物理教學大綱（或考試 大綱）和很多種物理教科書，各具特色，側重點不同，可供師生選擇。以美國 一本有名的CONCEPTUAL PHYSI為例，關于牛頓第二定律，書中只有一個由力 和質量直接計算加速度的例題，章后也只有一個這樣的計算性習題；但是這本 書卻較為

5、深入地分析了有空氣阻力時落體的運動，包括降落傘的作用等實際問 題，這類內容在實際生活中有重要應用，卻是我們的課本中所沒有的，原因是 這類問題派生于牛頓定律，況且由于中學數學知識所限，不能進行“深入的、 定量的”研究。附帶說一下，英美也有一些旨在培養未來物理學家的中學物理課本，但是 這些課本在牛頓第二定律、運動學定律、力的分析等老問題中并沒有像我們這 樣下功夫，他們用全新的現代物理的觀點研究物理學，其實這才是培養物理學 家的道路。這個問題不在本文深入討論。2. 對于應用性知識在物理課程中的作用，兩種教育觀有不同的認識物理學是一門應用性極強的學科，沒有物理學就不會有我們今天的文明生 活，這一點沒有

6、爭議。拿我國 90年代的課本和 50 年代的相比，可以看到聯系 各種產業和日常生活的例子大大增加了。在九年義務教育物理教學大綱（ 1992 年頒布）規定的教學目的中，物理知識的應用和物理知識本身是同等重要的。 這些都是很大的進步。本文要談的問題是，在不同的教育觀的支配下，在課 程、教材和教學中，對于物理課程中應用性知識的處理是不同的。科學素質，作為公民素質的重要組成部分，不僅指較為豐富的科學知識， 而且包括把這些知識應用到日常生活和本職工作中的能力。教學中的應用性實 例有多種作用，第一，給學生指出，在實際生活中，什么地方用到了這些知 識；第二，這些實例是一些示范，讓學生看到，怎樣使理論中的公式

7、、條文和 現實生活中的問題相互溝通；第三，向學生展示科學技術對于人類社會的意 義。我們制定大綱、編寫課本和進行教學的人，大多是物理專業出身，在工作 中常常不自覺地要把學生復制成我們自己，因此，往往把應用實例處理成詮譯 理論的工具，好像在物理學中只有系統的理論才是最重要的，因而不能全面發 揮教材中應用性實例的作用。這種認識和在它支配下的教育實踐是和素質教育 的精神相悖的。義務教育物理教學大綱把知識的應用規定為教學目的之一，為了貫徹這一 規定，進一步體現素質教育的精神，在九年義務教育初中物理課本中，編者嘗 試了從兩個方向建立物理理論和實際應用之間的聯系：過去的習慣是講過一段 理論之后講一講理論的應

8、用，以說明理論的重要意義；現在在保留這種形式的 同時，也從另一個方向上加強了理論和應用之間的聯系，即抓住了一些場合， 從實際問題出發，向學生介紹怎樣在實際問題中找出科學道理，以深化對于問 題的認識并進一步解決問題。在義務教育物理課本第二冊中較多地作了這種嘗 試。在這些嘗試中，有的需要綜合運用某些物理知識，如“生活用電”，有的 要求講清原理，如“熱機原理”，有的要提及技術層次的某些考慮，如“能源 和節能”。關于技術層次的討論，需要說明的是，自義務教育教材的編寫以 來，編者力求改變長期以來流行的重科學、輕技術的傾向，在教材中努力體現 這樣一種思想，即科學發現和技術發明對人類社會的發展同樣重要。例如

9、在討 論燃料的有效利用時，對比了煤塊、煤粉和煤粒在鍋爐中的燃燒效率；在講到 直流電動機時比較詳細地討論了換向器的作用。這些問題不涉及新的物理原 理，但正是當年的這些“技術決竅”，推動了科學成果向生產力的轉化。學生應用物理知識能力的提高必須有足夠數量的實例作基礎。和現行高中 教材相比，在用于兩省一市的高中試驗教材中應用性實例大大增加，在前四冊 的 16 篇閱讀材料中， 9 篇是有關實際應用的。此外，還有為數不少的練習和習 題介紹了物理知識在各種產業和日常生活中的應用，這點和過去的教材有很大 不同。希望老師們了解教材編者的初衷，充分利用這些閱讀材料和題目，讓它 們在提高學生科學素質方面發揮作用。十

10、分遺憾的是，在市面上眾多的復習資料和習題集中，訓練學生把物理知 識用于日常生活和各種產業的題目幾乎沒有，它們很難在這方面提高學生的科 學素質。此外，目前的各種考試，命題時也不大考慮它們對素質教育會起到什 么作用。在作者手頭的 7 個省市近年的 15 份高中會考試卷中，沒有一個實際應 用的題目，這使得這些考試在提高學生科學素質方面難以進行正確的導向。值 得一提的是，每年三月在全國范圍內進行的初中物理知識競賽，其命題一直強 調物理知識的應用，這個導向是正確的。3. 物理課程與其他科學課程的關系生活在社會中的人對科學知識的需求是綜合的，人們為了教學的方便把它 們分成了物理、化學、生物等幾門課程，在按

11、照素質教育的要求考慮課程、教 材和教學時，不能認為這種課程設置和內容劃分以及課時分配比例是理所當然 的和一成不變的。物理學是研究物質結構和運動規律的科學，在幾門基礎學科中，它的研究 對象最廣泛，它研究的規律最基本。物理學的研究對象可以是無生命的，但 是，生命活動卻絕對不會違背物理規律。現在人們常說， 21 世紀是這門學科的 世紀、那門學科的世紀，這是從某學科的發展前景來講的。這里可以肯定地 說，出現了躍進式發展的學科，必然廣泛地應用了物理學的研究成果和研究方 法。從這個意義上講，物理學科在提高公民的科學素質方面具有其他學科不可 替代的作用。但是，學科的重要性不能等同于學校中課程的重要性。這里要

12、回到我們的 出發點：中學物理課程不是為培養物理專業工作者而設立的，它應該和其他學 科有機地結合在一起，為提高學生素質這一總的目標作出貢獻。一個有趣的事實是，我們在談到中學的三門科學課程時，總是按照物理、 化學、生物這樣的順序，而英美的教育工作者則相反，說起來總是生物、化 學、物理。在問到為什么把生物課程放到這樣重要的位置時，他們說，（按照 西方人的觀點）人最關心的是自已的生活，而人的身體醫學，人的食物 農業，都是和生物學密切相關的，所以社會輿論對于學校中的生物課程十分重 視。他們的說法給我們一個啟發：今天的中學生，包括能夠考上理工科大學的 那部分高中學生，他們之中將來從事物理、化學、生物學的基

13、礎研究的人所占 比例微乎其微，對于居民中絕大多數的工人、農民、一般工程技術人員和其他 許多從業人員來說，到了下一個世紀哪門科學領先并不十分重要，重要的是能 夠懂得周圍的科技環境，適應技術化社會的日常生活，能夠應付本職工作中不 斷進步的技術要求，有能力對于與科學技術相關的社會問題發表意見。素質教育要求我們把培養學生成為某學科專家的潛意識轉變一下，更多地 考慮未來的普通公民切身的實際需要，那么學科的重要性、課時分配等難題也 就容易解決了。二、物理課程應該加寬知識面物理學發展到今天，已經深入到各種產業和日常生活的各個方面。可以 說，在生活中到處都能碰到物理問題。在這種形勢下，過窄的物理學知識面不 利

14、于學生適應未來的社會生活，也不利于實現物理課程的其他教育功能。許多與日常生活息息相關的物理知識，在中學物理課本中卻難以找到，即 使有，也往往作為選講處理，多數老師不講。相對濕度是一個常用的物理概 念，夏天，人們對于溫度的感覺在很大程度上受相對濕度的影響，在技術上， 許多儀器設備對相對濕度都有一定的要求，但它在現行課本中只是一個選講內 容。現在，天氣預報常講降水概率，但是，作為應該具有較高素質的公民，有 幾個高中畢業生能夠比較準確地說出概率的含義呢？現實生活中，有的人看問 題片面，以偏蓋全，究其認識論上的原因，也和缺少概率與統計的觀念有關。其實，作為物理學的重要概念（當然也是數學中的重要概念），

15、在熱學和原子物理學中，關于概率與統計的問題本應多作一些文章的。其他一些物理知識，如角動量守恒、多普勒效應、絕熱過程，以及流體動 力學的初步知識等，較高素質的公民是應該有所了解的，但是由于種種原因都 不能包括在普通高級中學物理教學大綱（供實驗用）中。基于以上討論，正在兩省一市試用的新編高中物理課本（必修）在教學內 容的選擇上做了一定的努力。在盡力限定那些與實際生活距離較遠的內容的同 時，在可能的情況下以不同形式增加或加強了例如多普勒效應、電話磁卡、電 話 IC 卡、高空氣溫為什么低、怎樣測定古物的年代等與生活常識關系密切的內 容。課本的編寫必須遵照教學大綱。由于在降低“主干知識”的要求方面無法

16、加大力度，所以增加的內容也十分有限。目前我國中學生的課業負擔過重，物理課尤其被認為“深、難、重”，在 這種情況下能否進一步擴大物理課程的知識面呢？解決這個問題的前提就在于 能否在正確的物理教育觀的指導下較大幅度地降低“重點知識”的要求，不再 在這些知識點上“深挖洞”。只有這樣才能解決物理課程“深、難、重”的問 題，也才能擴大學生的知識面，使物理課程更好地為提高學生的科學素質服 務。三、必須加強科學方法、科學覺悟和科學精神的教育如上所述，公民的科學素質首先表現為具有較多的科學知識，此外，還表現為掌握一定的科學方法、具有較高的科學覺悟和較強的科學精神。1. 科學方法物理學理論的建立遵循著這樣的途徑

17、：觀察實驗（廣義的） 假設 設計實 驗驗證假設 理論 通過廣泛的實踐驗證理論 , 在其他領域，大至科學理論的 建立，小至自行車、臺燈故障的排除，基本途徑都是相似的，有意識地沿著這 樣的途徑去思考問題，尋求解決的方法，是一種重要的能力。 我國的物理 課程一直對學生進行“物理學是從實踐中來，到實踐中去”這樣的教育，這次 新編高中試驗教材在堅持這個優良傳統的同時又作了以下努力。首先、注意不給學生造成這樣的錯誤印象，好像通過課堂上的一兩個實 驗，收集三五組數據就可以得出一個物理規律。要讓學生認識到，課堂上用于 歸納物理規律的實驗不過是科學方法的一種演示。這一點，在新教材中多次做 了特別的說明。第二、重

18、視“猜測”在科學發展中的作用。我們一直重視從事實歸納科學 規律，而后用演繹的方法利用這些規律去解決問題。這樣作是正確的，但有兩 點常被忽略。其一，單純的演繹不能得到新的認識；其二，單純的歸納得出的 規律只適用于與原型相同的場合，不能成為普遍規律。這兩點都告訴我們：創 造性思維需要猜想。在新編高中試用教材中，編者多次正面提到“猜一猜”、 “可能”這樣的詞語，這在過去是十分忌諱的。最后，在新編高中試用教材以及九年義務教育初中物理教材中，多次應用 并正面介紹了某些普遍適用的科學方法，例如控制變量法、用比值定義物理量 的方法。新教材中還滲透了使用儀器設備時把它們視為“黑箱”的思想方法。 在使用多用電表

19、和使用示波器的教學中，教材有意識地把它們作為“黑箱”處 理，即不引導學生考慮它的內部結構和原理，只讓學生注意它們的兩個界面與 被測電路的界面和與使用者的界面。新設備、新電器層出不窮，任何人都不可 能全面掌握它們的結構和原理，能夠有意識地用“黑箱”的思想方法處理問題 是一種十分有用的能力。能否掌握一定的科學方法是人的素質高低的重要表現之一，近年來，方法 教育已經得到很多物理教育工作者的重視。但是，方法教育只能以知識教學為 載體，以潛移默化的方式進行，不能把科學方法異化為新的知識點。這個問題 在普通高中物理教學大綱（供試驗用）中已經明確指出。高中物理試用教 材以旁批的形式在適當時機指明某些常用的科

20、學方法，起到了畫龍點睛的作 用。在一門課程中學到的科學知識是有限的，對于不以物理學為自己專業的學 生，某些知識的細節可能以后再也不會用到，但是通過這些知識的學習所掌握 的科學方法卻可以遷移到社會生活的方方面面，甚至自然科學以外的其他領 域，使人終生受益。因此，在物理課程中不斷探索方法教育的內容和方式，是 素質教育的一個重要課題。2. 科學覺悟科學覺悟，在本文中指的是對于科學技術在人類歷史和現實生活中的作用的認識，包括積極的和消極的作用；也指對于科技成果的親近感。關于科學技術的作用，已經有很多文章進行了充分的討論。教材的編者作 了一些努力來落實這方面的教育。過去的教材中關于科技成果的應用一般到技

21、 術層次為止，九年義務教育初中物理教材和新的高中試驗教材則在可能的場合 把它延伸到科學和技術對于推動社會發展所起的作用（包括資源和環境問 題）。在高中試驗教材的閱讀材料中安排了一定數量的物理學史的內容，目的 之一也是進行這方面的教育。這兩套教材都用了一定篇幅討論資源和環境問 題，也是出于這種考慮。對于科技成果的親近感是一種重要的科學素質。這樣的親近感屬于非智力 心理素質，它并不要求人們對新科技成果有深刻的理解，但是從內心里愿意接 近它、愿意了解它，在可能的條件下應用它。日常生活中我們可以看到有些人 對于新出現的微波爐、 IC 卡電話，以及過去的壓力鍋、電子煤氣點火器等事物 非常關心，有條件時總想試一試，這種作法未必出于具體的功利目的，似乎只是好奇，這就是本文所說的親近感。相反，有的人，特別是那些本職工作與科學技術距離較遠的人，常常對于新科技成果呈茫然、恐懼以至排斥的心態。許多受過高等教育的人缺少對于科學技術的親近感，中學里的物理教育是 有責任的。究其原因，一是許多學生學不會，二是教學內容遠離學生的生活。 這樣學生自然會疏遠物理學，進而疏遠一般的科學技術。在課程、大綱、教材 和課堂教學這幾個環節上，不分學生的學習水平和能力傾向，一律片面強調本 學科的主干知識，許多與生活密切相關而又有趣的內容，由于在物理學科體系