孟慶鑫 張 宇 王曉鷗 霍 雷 趙 遠(yuǎn) 田 浩

（哈爾濱工業(yè)大學(xué)物理系，黑龍江 哈爾濱 150001）

隱性通識教育課程的建設(shè)
——大學(xué)物理中隱性通識教育資源的開發(fā)

孟慶鑫 張 宇 王曉鷗 霍 雷 趙 遠(yuǎn) 田 浩

（哈爾濱工業(yè)大學(xué)物理系，黑龍江 哈爾濱 150001）

發(fā)揮大學(xué)物理基礎(chǔ)課教學(xué)涵蓋面廣的特點，通過物理教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計及教學(xué)內(nèi)容的挖掘，將大學(xué)物理建設(shè)成為一門隱性通識教育課程.

通識教育；大學(xué)物理；隱性

通識教育的本源是“general education”和“l(fā)iberal education”兩詞.在1945年哈佛大學(xué)發(fā)表的《自由社會中的通識教育》報告中，明確指出：“教育可分為通識教育和專業(yè)教育兩部分.前者作為大學(xué)教育的一部分，主要關(guān)注學(xué)生作為一個有責(zé)任感的人和公民的生活需要，后者則給予學(xué)生某種職業(yè)能力訓(xùn)練.在這份報告里，物理學(xué)科作為引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識自然、探索自然的工具，已經(jīng)被列為通識教育課程的主題課程之一.20世紀(jì)80年代，國內(nèi)學(xué)者圍繞文化素質(zhì)教育和通識教育展開了思考.在1987年發(fā)表在《高等教育研究》上的“香港中文大學(xué)的通識教育及啟示”一文是國內(nèi)第一篇以通識教育為主題的研究文獻(xiàn)，標(biāo)志著對通識教育的探索在國內(nèi)拉開了序幕.

從時間點上看，中國的通識教育理念提出的時間比較落后，實際上在中國古代的教育理念中，就體現(xiàn)出通識教育的含義.《中庸》中主張做學(xué)問應(yīng)該“博學(xué)之，審問之，慎思之，明辨之，篤行之”.這里將“博學(xué)”作為對“做學(xué)問者”的首要要求，博學(xué)多識才可能將各種知識融會貫通，成為具備多種能力的人.這個觀點和現(xiàn)代教育中的通識教育觀點是一致的.在20世紀(jì)80年代我國高校范圍內(nèi)進(jìn)行的“文化素質(zhì)教育”也與通識教育有著異曲同工之妙.李曼麗、張壽濤等國內(nèi)著名學(xué)者曾經(jīng)對通識教育和文化素質(zhì)教育的關(guān)系做過細(xì)致的研究，認(rèn)為兩者雖然有一定的區(qū)別，但在本質(zhì)上兩者是可以等同的.在這個前提下，我們認(rèn)為通識教育就是以提高大學(xué)生的文化品位、審美情趣、人文素養(yǎng)和科學(xué)素質(zhì)為基本目標(biāo)的教育方式.

通識課程的建設(shè)可以分為顯性課程和隱性課程建設(shè)兩個方面進(jìn)行.顯性通識課程的建設(shè)主要包括給文科生開設(shè)自然科學(xué)門類的必修（多為選修）課程，給理工科學(xué)生開設(shè)文學(xué)、歷史、哲學(xué)、藝術(shù)等人文社會科學(xué)方面的課程.在我國的教育體制下，這部分課程被定位為專業(yè)教育的補(bǔ)充部分，可以有效地從制度上保證學(xué)生課程結(jié)構(gòu)的合理性，在一定程度上可以使學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)趨于合理化.顯性通識課程的建設(shè)已經(jīng)受到多方的關(guān)注，并取得了顯著的成果.但是由于我國教育體制（中學(xué)階段進(jìn)行文、理分科）導(dǎo)致學(xué)生偏科嚴(yán)重，對非專業(yè)知識的重要性理解不足，使很多這類課程的設(shè)置都流于形式，成為本科生的附加課，在實際教學(xué)中大多被看成是額外的、次要的、錦上添花的課程，大都沒有嚴(yán)格的訓(xùn)練要求，成為學(xué)生混學(xué)分或是增加課外興趣的課.雖然顯性通識教育課程設(shè)置門類繁多，形式多樣，但是卻無法完全依靠這類課程實現(xiàn)通識教育的教學(xué)目標(biāo).這就要求我們在設(shè)立顯性通識教育課程的同時加強(qiáng)隱性通識教育資源的開發(fā).

在我國，大學(xué)物理作為理、工、醫(yī)科學(xué)生的共同基礎(chǔ)課，在各專業(yè)教學(xué)和對學(xué)生進(jìn)行素質(zhì)教育和能力培養(yǎng)方面均發(fā)揮著重要的作用.為了貫徹通識教育原則，很多學(xué)校都開設(shè)了大學(xué)物理系列后續(xù)課程，如：北京大學(xué)的“物理宇宙學(xué)基礎(chǔ)”；南京航空航天大學(xué)的“物理與藝術(shù)”、“近代物理與高新技術(shù)”等；西北大學(xué)的“物理學(xué)與社會”、“開放物理實驗”等；武漢大學(xué)的“20世紀(jì)物理學(xué)”、“激光原理與應(yīng)用”等.還有很多例子，這里就不一一列舉了.這些課程內(nèi)容廣泛、各具特色，而且還出版了大量的相關(guān)教材和研究專著，取得了很多的成功經(jīng)驗.可以說大學(xué)物理的后續(xù)課程在通識教育領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用，可是作為公共基礎(chǔ)課層面的大學(xué)物理課程對學(xué)生通識教育的貢獻(xiàn)卻未能很好地體現(xiàn)出來，不能發(fā)揮其涵蓋面廣的特色.我們希望能夠在大學(xué)物理教學(xué)設(shè)計中，將提高大學(xué)生的文化品位、審美情趣、人文素養(yǎng)和科學(xué)素質(zhì)定位為大學(xué)物理的教學(xué)目標(biāo)之一.在教學(xué)過程中盡可能地引入一些通識教育素材，使基礎(chǔ)物理課建設(shè)成為一門通識教育的隱性課程，讓學(xué)生在基礎(chǔ)課學(xué)習(xí)中充分體會通識教育的魅力.這就需要我們教師將通識教育理念貫穿教學(xué)始終，在課堂教學(xué)設(shè)計過程中努力開發(fā)一些通識教育素材，同時多方位地調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性.

我們在教學(xué)過程中，開發(fā)出一些教育素材，并總結(jié)出一些不成熟的素材開發(fā)經(jīng)驗，與大家一起討論.

1 利用物理思維模式培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)

對學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)，應(yīng)不只局限于科學(xué)知識的傳授，更需要強(qiáng)調(diào)的是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維和科學(xué)精神以及應(yīng)用科學(xué)方法解決自己生活和工作中的各種問題的能力.我們認(rèn)為，通過物理學(xué)的學(xué)習(xí)，應(yīng)該讓學(xué)生掌握物理思維模式.這里提到的物理思維模式包括模型、統(tǒng)計、類比、邏輯、假說等思維方式.而這些思維方式如果不是體現(xiàn)在整個物理課教學(xué)設(shè)計和教學(xué)過程之中，而是“填鴨”式的“教”給學(xué)生，是很難實現(xiàn)訓(xùn)練物理科學(xué)思維目的的.為了讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中逐漸理解和接受這些思維方式，我們應(yīng)在教學(xué)內(nèi)容中竭力開發(fā)相應(yīng)的素材.例如模型思維方式可以利用常見模型來培養(yǎng).力學(xué)部分的質(zhì)點、剛體、彈性體和流體；電磁學(xué)部分的點電荷、電偶極子、穩(wěn)恒電流元；熱學(xué)部分的理想氣體等都是學(xué)生比較熟悉的模型.在教學(xué)中，如果沒有強(qiáng)調(diào)模型思維模式的重要性，而只是強(qiáng)調(diào)解題過程，就容易讓學(xué)生產(chǎn)生這樣的片面的理解：物理學(xué)中引入模型的目的是為了簡化客觀條件，在我們現(xiàn)有的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)上能夠?qū)㈩}目解出.為了避免這種片面理解，我們必須強(qiáng)調(diào)：理想模型應(yīng)是將帶有實際色彩的物理圖像和物理過程通過抽象、理想化、簡化和類比等方法簡化出來的，是建立在對某類實際問題全面了解的基礎(chǔ)上的，它體現(xiàn)出的哲學(xué)思想是解決問題時要抓住事物的主要矛盾.教育學(xué)生，要想建立培養(yǎng)模型思維，就必須學(xué)會總結(jié)事物間的共性，抓住主要問題，要學(xué)會“取舍”.學(xué)會“取舍”，不僅對學(xué)生科學(xué)思維的培養(yǎng)有重要的作用，也會遷移到學(xué)生對人生態(tài)度上，使他們正確地面對困境和成功，提高自身的抗壓能力，完善學(xué)生的人格，這對培養(yǎng)大學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)及人文素養(yǎng)都具有非常積極的作用.

2 利用藝術(shù)培養(yǎng)學(xué)生文化品位和審美情趣

通識教育實質(zhì)上就是對學(xué)生進(jìn)行科學(xué)、人文、藝術(shù)等全面素質(zhì)教育.我們認(rèn)為，現(xiàn)在社會上很多人對培養(yǎng)學(xué)生藝術(shù)素質(zhì)的理解有些片面.多數(shù)家長認(rèn)為：培養(yǎng)藝術(shù)素質(zhì)就是讓孩子進(jìn)行美術(shù)、音樂、舞蹈、戲劇等方面的學(xué)習(xí)，他們中很多人把“考級”作為孩子藝術(shù)素質(zhì)培養(yǎng)的評價標(biāo)準(zhǔn).如果從這個角度說，現(xiàn)階段我國的多數(shù)學(xué)生可能不缺乏藝術(shù)素質(zhì).但是我們認(rèn)為，藝術(shù)素質(zhì)培養(yǎng)應(yīng)該建立在人對客觀事物認(rèn)知和理解基礎(chǔ)上，是通過藝術(shù)拓展和發(fā)掘人對事物感知力.因此，培養(yǎng)學(xué)生藝術(shù)素質(zhì)應(yīng)以充分開發(fā)學(xué)生的潛能、培養(yǎng)其創(chuàng)新思維能力、促進(jìn)個性發(fā)展和人格完善作為目的，而不應(yīng)以會彈奏多少種樂器、是否會畫國畫、西洋畫作為評價標(biāo)準(zhǔn).南京航空航天大學(xué)的施大寧教授開設(shè)的《物理與藝術(shù)》這門選修課程，就以比較物理和藝術(shù)在創(chuàng)新意識和思維方法上的共同點為目的，對學(xué)生進(jìn)行科學(xué)和人文素質(zhì)培養(yǎng)的，這門課開設(shè)得很成功，有很多值得我們借鑒的地方.本人對這門課程非常感興趣，關(guān)注了很長時間，最初的設(shè)想是在我校開設(shè)出類似的一門選修課，但是由于本人的藝術(shù)素養(yǎng)不足，無法勝任這門課程的教學(xué)，只能遺憾地放棄這個想法.但是，我覺得在基礎(chǔ)物理的教學(xué)中穿插一些這門課中相應(yīng)的內(nèi)容，對學(xué)生藝術(shù)素質(zhì)的培養(yǎng)還是很有幫助的.比如：在狹義相對論中講述愛因斯坦的狹義時空觀時，要告訴學(xué)生人類對時空的認(rèn)識和理解在不同階段是不同的，自然科學(xué)領(lǐng)域?qū)r空的認(rèn)識包括經(jīng)典時空觀、狹義時空觀和廣義時空觀幾個階段.在藝術(shù)領(lǐng)域，對時空的認(rèn)識經(jīng)歷了寫實階段、以畢加索為代表的立體派藝術(shù)階段.其中畢加索的作品充分地體現(xiàn)了“空間的同時性和可觀睹性”的特點，在他的作品中可以看出畢加索本人對時空的理解：自然界中不存在哪個優(yōu)勢的空間視角.這一觀點和愛因斯坦的相對性原理（不存在一個觀察宇宙的最佳視點——所有慣性系是等價的）的觀點完全一致.而在20世紀(jì)初期契里柯的《無盡的鄉(xiāng)愁》和《時間之謎》兩幅作品中也能體會出藝術(shù)家對時間的認(rèn)識：時間的標(biāo)準(zhǔn)不是絕對的，而是相對的.另外1912年杜尚的作品《下樓梯的裸女》是通過對運(yùn)動的抽象表現(xiàn)來表述時間和空間的關(guān)系的典型作品，我們是不是也可以把它理解為人以光速運(yùn)動時客觀世界在人腦中的映像呢！在物理課教學(xué)中引入此類元素，既可以使學(xué)生加深對藝術(shù)發(fā)展史的了解，又可以提高學(xué)生的藝術(shù)欣賞水平，同時可以拓寬學(xué)生的思維模式，使學(xué)生懂得要學(xué)會用眼去觀察事物、用耳去感受事物、用心體會事物.讓學(xué)生體會到看似枯燥無味的物理與藝術(shù)之間有著十分密切的聯(lián)系，對培養(yǎng)學(xué)生文化品位和審美情趣，進(jìn)而培養(yǎng)和激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣具有積極的作用.

3 利用科技發(fā)展的最新動態(tài)培養(yǎng)學(xué)生情商

情商，又稱情智，是指人在情緒、情感、意志、挫折耐受等方面的品質(zhì).愛因斯坦曾經(jīng)說過：“智力上的成就在很大程度上依賴于性格的偉大”.一個人的成功不只依賴于人的智力因素，還和情商密切相連.培養(yǎng)學(xué)生的情商，就是要激發(fā)學(xué)生探索的欲望和好奇心，培養(yǎng)學(xué)生持續(xù)學(xué)習(xí)的動力.為了實現(xiàn)這個目標(biāo)，需要讓學(xué)生跟上科技進(jìn)步的步伐，這就要求我們在教學(xué)過程中不斷地開拓學(xué)生的眼界.我們應(yīng)該充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，關(guān)注科技新聞，并將它們適時地引入課堂，增加他們對科技前沿的了解.比如物體的轉(zhuǎn)動慣量與物體的轉(zhuǎn)動軸位置、質(zhì)量分布有關(guān)，而在2011年3月13日太平洋網(wǎng)的國際新聞版報到了“日本大地震導(dǎo)致地球11日自轉(zhuǎn)加速1.6μs”，我們可以把這則新聞告訴給學(xué)生，然后引導(dǎo)學(xué)生思考，為什么地震會導(dǎo)致地球自轉(zhuǎn)速度的改變？在教師的引導(dǎo)下，可以得出自轉(zhuǎn)速度改變是由于地球的轉(zhuǎn)動慣量的改變的結(jié)論，而轉(zhuǎn)動慣量與物體的質(zhì)量分布有關(guān)，由此推論出地震可能改變了地球質(zhì)量的分布.得出這個結(jié)論之后，再將專家對這方面的解釋告訴給學(xué)生：日本9.0級特大地震使本州島平移了2.4m的距離，并使地球形狀軸改變了17cm；形狀軸的改變可以導(dǎo)致地球在自轉(zhuǎn)過程中發(fā)生晃動，但不會改變地球自轉(zhuǎn)軸的空間指向（角動量方向）.鼓勵學(xué)生，自己的知識也完全可以解決“大問題”.逐漸培養(yǎng)學(xué)生的自信心，同時也激發(fā)了學(xué)生的探索欲望和好奇心.長時間地堅持對學(xué)生情商的培養(yǎng)會起到積極的推進(jìn)作用.

4 利用開放性論文培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維

創(chuàng)造性思維也稱創(chuàng)新思維，是指一種具有開創(chuàng)意義的思維活動，不僅表現(xiàn)為完整的新發(fā)現(xiàn)和新發(fā)明的思維過程，而且還表現(xiàn)在思考的方法和技巧在某些局部的結(jié)論和見解上具有新奇獨到之處的思維活動.創(chuàng)造性思維的重要特點在于多角度、多側(cè)面、多方向地看待和處理事物問題，具體包括理論思維、多向思維、側(cè)向思維、逆向思維、聯(lián)想思維和形象思維.為了實現(xiàn)對學(xué)生創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)，可以在教學(xué)過程中給學(xué)生布置一些具有一定開放性的小論文，讓學(xué)生從論文的準(zhǔn)備過程中，充分發(fā)揮創(chuàng)造性思維，給他們自由思維的空間.比如：讓學(xué)生從物理學(xué)概念和原理中尋找人生哲理.要做好這個論文，學(xué)生必須對所學(xué)的物理概念和規(guī)律有著深刻的理解，并且認(rèn)真地思考人生，才能找到兩者之間的聯(lián)系.這里已經(jīng)不再需要思維的嚴(yán)謹(jǐn)性，而是需要思維的開放性、創(chuàng)造性.這里列舉幾個學(xué)生論文中的觀點：從對慣性的理解體會到人的能力越大，他的自主性就越強(qiáng)，目標(biāo)越明確，但同時也意識到，這樣的人不容易聽取別人的意見；從對牛頓第三定律的理解中體會到生活里也充滿了牛頓第三定律，我們給生活一個積極向上的作用力，生活反過來也會回敬你一片美好的未來；從分子間的作用力隨分子間距離的關(guān)系體會到人與人之間的關(guān)系也像分子作用力一樣，當(dāng)我們彼此遠(yuǎn)離時，強(qiáng)烈的思念之情會將我們互相吸引，這時我們可以發(fā)掘出彼此的優(yōu)點，但是當(dāng)我們彼此接近時，我們的優(yōu)點又會被無限縮小，而缺點則會被無限地放大，于是我們會錯誤地排斥那些需要珍惜的人.這樣的觀點還有很多，有時我會被學(xué)生們的思想感動著，他們從物理世界中感悟到的生活真諦，也改變著我的工作和生活態(tài)度.

通識教育隱性資源素材的開發(fā)對培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)、文化品位、審美情趣、情商和創(chuàng)造性思維具有積極的作用，因此，在基礎(chǔ)物理課程教學(xué)中應(yīng)挖掘隱性通識教育素材，并滲透于各教學(xué)環(huán)節(jié)中，以充分發(fā)揮基礎(chǔ)課程教學(xué)在通識教育中的作用.

［1］ 張立彬，鄭先明，李廣平.哈佛大學(xué)物理教育狀況研究［J］.大學(xué)物理，2011，（1）：56

［2］ 朱浩學(xué).淺談物理教育中的創(chuàng)新教育［J］.中國校外教育，2009，（8）：545

［3］ 施大寧.貫徹通識教育原則 拓展大學(xué)物理教學(xué)內(nèi)涵［J］.中國大學(xué)教學(xué)，2010，（11）：35

2011－09－14）

哈工大教學(xué)項目“應(yīng)用物理專業(yè)人才培養(yǎng)模式的研究”；黑龍江省新世紀(jì)教學(xué)改革項目“光信息專業(yè)本科生研究性學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力培養(yǎng)的研究與實踐”以及哈工大優(yōu)秀教學(xué)團(tuán)隊建設(shè)項目.

孟慶鑫，女，副教授，1998年以來一直從事大學(xué)物理教學(xué).