宋國利 梁 紅

(哈爾濱學院物理系,黑龍江哈爾濱 150086)

“諾貝爾物理學獎獲獎專題”課程與通識性科學素質(zhì)教育

宋國利 梁 紅

(哈爾濱學院物理系,黑龍江哈爾濱 150086)

物理學是自然科學和現(xiàn)代高新技術(shù)的基礎(chǔ),人文物理學對于培養(yǎng)大學生的科學價值觀、科學思維方法和創(chuàng)新精神等方面有著其他課程不可替代的作用,最適合人文社會科學類專業(yè)科學素質(zhì)教育.本文結(jié)合“諾貝爾物理學獎獲獎專題”課程的教學實踐,論述了解決人文物理學講什么和如何講這兩個重要的難題的途徑,提出了人文物理學要講現(xiàn)代的物理、生活的物理、社會的物理,講激動人心的物理.

人文物理學;諾貝爾物理學獎獲獎專題;科學素質(zhì);通識教育

引言

近年來,圍繞著人文社會科學類專業(yè)學生科學素質(zhì)的培養(yǎng),高等學校教育教學工作者們開展了大量的研究與實踐,取得了大量的具有學術(shù)價值和實際意義的研究成果和實踐經(jīng)驗[1～10].

所謂的科學素質(zhì),就是具備理解基本的科學術(shù)語和概念的知識基礎(chǔ),對于現(xiàn)代科學技術(shù)重大成果和應用價值有所了解,對科學研究的基本方法有所了解,具有一定的科學思維方法和科學判斷能力.

那么,如何開展科學素質(zhì)教育,激發(fā)人文社會科學類專業(yè)學生對現(xiàn)代科學技術(shù)的興趣、增強對現(xiàn)代科學技術(shù)的理解、提升科學素質(zhì),是 21世紀高等教育亟待解決的課題.

近二百年的社會進步和科學技術(shù)發(fā)展的歷程表明:物理學是自然科學的基礎(chǔ),是現(xiàn)代高新技術(shù)的基礎(chǔ).“物理學是最適合作為對文科學生進行科學素養(yǎng)通識教育的課程.”[4]

20世紀年 90代以來,國內(nèi)部分高校已經(jīng)開始研究和探索面向人文社會科學類專業(yè)的科學素質(zhì)教育,實現(xiàn)人文素質(zhì)教育和科學素質(zhì)教育的融合.為此,這些高校大多對文科類大學生開設(shè)了物理課程,稱為“人文物理”[1～3].

那么,這種人文物理講什么?如何講?這是兩個重要的難題.本文結(jié)合“諾貝爾物理學獎獲獎專題”課程的教學實踐,論述了該課程解決這兩個重要的難題的途徑和教學設(shè)計、課程的特色.

1 課程主題要富有吸引力

選擇富有吸引力的主題,把學生吸引到物理學課堂上來,是對文科生進行科學素質(zhì)教育的前提.

2005年是“世界物理年 (WYP)”,國際國內(nèi)物理學界開展了諸多旨在提高公眾物理學意識和素養(yǎng)的活動.我們面向人文社會科學類專業(yè)學生做了“2005世界物理年與愛因斯坦”等一系列有關(guān)諾貝爾物理學獎的科普報告,同學們興趣盎然!應該說是學生們對諾貝爾物理學獎的興趣激發(fā)了我們開設(shè)“諾貝爾物理學獎獲獎專題”(以下簡稱“專題”)課程的熱情.

“專題”課程以圖文并茂的形式,展示了一百多年來“在物理學領(lǐng)域有最重要的發(fā)現(xiàn)或發(fā)明的人”,展現(xiàn)了百年來物理學最輝煌的成就及其對現(xiàn)代科學技術(shù)發(fā)展所給予的巨大推動作用,折射出了現(xiàn)代物理學的發(fā)展脈絡.

“專題”課程使學生結(jié)識到 30余位諾貝爾物理學獎得主,分享 20余項諾貝爾物理學獎成果,聽到百年來最杰出的物理學家們激動人心的故事,使學生了解哈勃空間、夸克、原子能、放射性、對稱、量子化、激光、X射線、超導、磁懸浮等,使其汲取現(xiàn)代科學營養(yǎng).

“專題”課程從諾貝爾物理學獎得主的成長歷程、學術(shù)經(jīng)歷、獲獎成果及其歷史背景等,闡述物理學家們對科學奧秘的執(zhí)著追求、獨立的科學批判精神,期望帶給學生的不僅是知識,更重要的是崇尚科學的態(tài)度、注重科學素養(yǎng)的意識.

2 人文物理學講什么?如何講?

毫無疑問,人文社會科學類專業(yè)學生對于物理學的學習是畏懼的!這不僅來源于高中教育階段涇渭分明的文理割據(jù)的教育缺陷,使得大多數(shù)文科學生現(xiàn)代科學技術(shù)知識匱乏、科學思維方法缺乏、科學實踐能力薄弱;還來源于有關(guān)科學素質(zhì)教育的教學理念、課程設(shè)計、教學內(nèi)容、教學方式等不能夠引起學生的注意和興致.但是,不能說學生沒有興趣,“大多數(shù)文科大學生都能夠認識到科學素質(zhì)的重要性”.[5]

講激動人心的物理,講現(xiàn)代的物理、生活的物理、社會的物理,是“專題”課程的特色,是吸引人文社會科學類專業(yè)學生開展人文物理教育的切入點.

2.1 要講激動人心的物理

諾貝爾物理學獎得主——百年來最杰出的物理學家們大多有激動人心的經(jīng)歷,諾貝爾物理學獎成果也有神秘的背景,這是學生們興致所在.

通過“專題”課程,使學生結(jié)識 30余位諾貝爾物理學獎得主,聽到百年來最杰出的物理學家們激動人心的故事,同時分享 20余項諾貝爾物理學獎成果.

“專題”課程展現(xiàn)了“站在巨人的肩膀上”的楊振寧;“一位對自己的祖國充滿著深厚感情和眷戀的愛國科學家”李政道;至今仍站在國際物理前沿的探究反物質(zhì)世界在哪里?“暗物質(zhì)是什么”的丁肇中等華裔物理學大師的傳奇經(jīng)歷.

愛因斯坦——科學巨人,沒有哪一位學生不知道這個名字,但很少有同學了解相對論,更是說不清愛因斯坦的杰出成就對于現(xiàn)代物理學、現(xiàn)代科學技術(shù)、現(xiàn)代社會的意義.

“專題”課程通過圖片、視頻、講座、課外閱讀,了解了相對論、宇宙、質(zhì)能方程,理解了“20世紀,人類對物質(zhì)世界的認識發(fā)生了 3次革命.愛因斯坦個人獨立地完成了其中的兩次,對第三次革命的形成與發(fā)展也做出了貢獻與幫助”.(楊振寧)

“專題”課程講述了 1903年諾貝爾物理學獎獲得者居里夫人——第一位女性諾貝爾獎獲得者和第一位兩次諾貝爾獎獲得者,歷盡 4年之久、提煉 8噸瀝青礦渣、獲得 0.1克的鐳.愛因斯坦在居里夫人逝世后給予了極高評價:“在像居里夫人這樣一位崇高人物結(jié)束一生的時候,我們不僅僅滿足于回憶她對人類已經(jīng)作出的科學貢獻.一流人物對于時代和歷史進程的意義,在道德品質(zhì)方面,比智力方面更大”.

讓同學們從中體會物理學家探究科學奧秘的艱辛歷程與追求真理的信念,從中感受科學家高尚的品質(zhì)和人格魅力.

2.2 要講生活的物理、社會的物理

現(xiàn)代社會的諸多問題大多與科學技術(shù)密切相關(guān),現(xiàn)代社會是科學技術(shù)推動發(fā)展的時代.例如溫室效應與全球變暖、可再生能源與綠色能源、環(huán)境污染與生態(tài)環(huán)境、核電站問題等.這些問題的出現(xiàn)以及相應的解決辦法都與現(xiàn)代科技密不可分,作為人文社會科學類專業(yè)學生,可以不了解這些問題的技術(shù)細節(jié),但是應該理解這些問題的影響、作用.因此,人文物理學要講生活的物理、社會的物理.

毫無疑問,物理學是我們認識物質(zhì)世界、理解社會進步、改變生活方式的重要工具,是現(xiàn)代科學技術(shù)進步的基礎(chǔ).可是這么講,人文社會科學類專業(yè)學生有興趣嗎?很難!

在“專題”課程的第一講中,我們第一個題目是“物理學有什么用?”,第二個題目是“什么是物理學?”

“專題”課程通過圖片、視頻等教學方式,告訴同學們:跑得最快的列車——上海磁懸浮列車、飛得最高的飛機——航天飛機、傳播最遠的——通信衛(wèi)星、看得最遠的望遠鏡——哈勃望遠鏡,就是物理學;長征 3號運載火箭、神舟飛船就是物理學;原子彈、導彈、核電站也是物理學.

目的在于,讓人文社會科學類專業(yè)學生理解物理學是生活的物理、社會的物理,使其感受到物理學深刻又廣泛地影響著人類社會發(fā)展!體會到物理學與我們的生活息息相關(guān)!

這一切旨在吸引、激發(fā)人文社會科學類專業(yè)學生對物理學的興趣,對物理學的關(guān)注.

2.3 要講現(xiàn)代的物理

20世紀以來,由于物理學的重大突破,誕生了相對論和量子物理,從而導致了一系列重大發(fā)明和發(fā)現(xiàn),出現(xiàn)了原子能、激光、通信、航天、計算機、微電子、納米科學與技術(shù)等以物理學理論為基礎(chǔ)的現(xiàn)代科學技術(shù)發(fā)展.

現(xiàn)代科學技術(shù)知識是人文社會科學類專業(yè)學生最匱乏的知識領(lǐng)域;由于對現(xiàn)代科學技術(shù)知識的缺乏,已廣泛、深刻地影響著人文社會科學類專業(yè)學生對于現(xiàn)代科學技術(shù)在社會進步、經(jīng)濟建設(shè)、生活方式的巨大影響和作用的理解.因此,人文物理學要講生活的物理、社會的物理.

“專題”課程通過圖片、視頻、講座、課外閱讀,學生們在分享 20余項諾貝爾物理學獎成果、聆聽百年來最杰出的物理學家們激動人心故事的同時,了解哈勃空間、夸克、原子能、放射性、對稱、量子化、激光、X射線、超導、磁懸浮等,使其汲取現(xiàn)代科學營養(yǎng);使學生了解到 X射線與物理診斷、物質(zhì)放射性與癌癥治療、核裂變、核聚變與核電站、核武器、相對論與宇宙等.

“專題”課程旨在讓學生了解百年來物理學重大發(fā)展的歷史背景和輝煌成就,了解重大科學探究過程及其科學的思維方式,了解 20世紀以來物理學重大進展對科學技術(shù)發(fā)展和人類社會進步產(chǎn)生的革命性、方向性的作用.

3 人文物理學課程的注意問題

3.1 注意課程設(shè)計

人文物理是一門科學素質(zhì)教育類課程,既不是物理學專業(yè)課程、也不是理工類大學物理課程.要注意課程內(nèi)容的設(shè)計,不能將人文物理課程講成理工類專業(yè)大學物理學的簡本,簡單地成為比高中物理課程多一點、深一點,比大學物理學課程少一點、淺一點的課程;也不能將人文物理課程講成物理學史.

3.2 注意教學方式

要注重物理概念的理解、物理學理論的應用,而不是技術(shù)的細節(jié).重要的是讓學生了解到百年來物理學的重大發(fā)展,感受到物理學深刻又廣泛地影響著人類社會發(fā)展,體會到物理學與我們的生活息息相關(guān)!

注意采取適當?shù)慕虒W方式.譬如,“專題”課程課外作業(yè)要求學生每人“閱讀一部諾貝爾物理學獎獲獎物理學家傳記、5篇以上有關(guān)文獻”.

[1] 高崇壽.今日物理[M].北京:高等教育出版社,2004

[2] 倪光炯.改變世界的物理學[M].上海:復旦大學出版社,2007

[3] 吳翔.文明之源——物理學[M].上海:上?？茖W技術(shù)出版社,2001

[4] 王勇.開設(shè)文科物理的實踐與探索[J].實踐實驗室研究與探索,2009,(12):142～144

[5] 楊學新.我國文科大學生科學素質(zhì)教育狀況的調(diào)查研究[J].教育理論與實踐.2009,(9):6～8

[6] 楊叔子.創(chuàng)新源于實踐[J].實驗室研究與探索,2004,(7):1～3

[7] 蕭莉.武漢地區(qū)部分高校文科學生科學素質(zhì)狀況調(diào)查與分析[J].高等工程教育研究,2007,(4):96～100

[8] 徐婕.加強文科專業(yè)學生的科學素質(zhì)教育[J].浙江工業(yè)大學學報,2005,(2):180～184

[9] 吳成福.論大學生科學素質(zhì)教育和人文素質(zhì)教育的辯證關(guān)系[J].黃河科技大學學報,2010,(1):116～119

[10] 李江林.師范院校文科學生科學素質(zhì)培養(yǎng)的研究[J].湖北師范學院學報,2004,(2):112～115

2010-07-19;

2010-11-13)

教育部高等學校教學研究項目(WJZ W201001db);哈爾濱學院學科發(fā)展研究基金項目(HXKQ200614).

宋國利 (1964年出生),男,教授.