賀雅奇

《大學(xué)物理》課程主要面向非物理專業(yè)的學(xué)生。但就物理學(xué)深度來講，很簡單，但是廣度大，需要對物理學(xué)有較為廣泛的認(rèn)知，主要分支都要了解并且要有深刻的理解。大學(xué)物理課程的教學(xué)要求是盡量完整地、系統(tǒng)地、準(zhǔn)確地講解經(jīng)典物理學(xué)以及近代物理學(xué)的進展與成就。筆者遵循以上的教學(xué)原則，注重基本規(guī)律、基本知識、基本概念和基本方法，對于物理科學(xué)發(fā)展的重大事件結(jié)合新觀點和方法進行講授，使學(xué)生們不僅了解了物理學(xué)基礎(chǔ)知識，又提高了他們的科學(xué)素養(yǎng)。

一

這門課包含近代到現(xiàn)代的物理學(xué)發(fā)展史，不需要復(fù)雜的數(shù)學(xué)公式計算，只需要把內(nèi)容講清楚、準(zhǔn)確，使得非物理專業(yè)的各專業(yè)學(xué)生可以清楚準(zhǔn)確地了解物理學(xué)的基礎(chǔ)知識，進而提高他們的物理科學(xué)素養(yǎng)。經(jīng)過多年的教學(xué)實踐，我發(fā)現(xiàn)不深究物理學(xué)內(nèi)在的邏輯以及處理技巧，把那些支配整個自然界的物理規(guī)律和知識講清楚，使學(xué)生對物理學(xué)基本框架結(jié)構(gòu)都有了較清楚的理解，同樣培養(yǎng)了學(xué)生探索自然的興趣。

以量子理論為例，量子力學(xué)在物理學(xué)中的難度是公認(rèn)的，要深入了解量子理論，甚至去解決實際的物理問題，那是物理專業(yè)的學(xué)生所要做的。而我們的課時有限，根據(jù)教學(xué)目的的不同，我們只需要讓學(xué)生把量子理論中的主要分支，以及重要的發(fā)展講清楚就可以，目的是讓學(xué)生們簡單清楚地了解這一理論的基本觀點。

從紫外災(zāi)難引出能量發(fā)射的量子觀點：（1）紫外災(zāi)難。頻率決定紫外發(fā)射，這是量子理論的觀點；而經(jīng)典理論觀點是強度決定紫外發(fā)射。然后，講解量子論主要觀點：（2）德布羅意的波粒二向性，愛因斯坦的光電效應(yīng)，普朗克的量子假說，波爾的原子理論。進而該理論的基本方程——薛定諤方程，即：（3）薛定諤方程：接下來講述這一方程的基本物理意義：（4）伯恩的幾率波解釋最后解釋非常重要理論——測不準(zhǔn)關(guān)系，即海森伯測不準(zhǔn)關(guān)系

這種簡單的教學(xué)方法能否使學(xué)生掌握基本的物理知識，并且了解物理的一些基本規(guī)律，物理學(xué)看似很難，其實不然，其中的基本規(guī)律淺顯易懂。本質(zhì)上講，物理學(xué)家的意義無非就是探索大自然的最本質(zhì)而又最質(zhì)樸的自然規(guī)律，讓世人得以了解。那么，現(xiàn)在就讓我們的學(xué)生從這一動機出發(fā)來了解物理學(xué)吧。

二

有位學(xué)者曾這樣說，“歷史給人以智慧，科學(xué)給人以知識?！睂茖W(xué)事件的歷史分析一方面可以使學(xué)生了解科學(xué)研究的思路，另一方面可以啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性。因此，在講課時，筆者認(rèn)為在講授知識的同時，分析科學(xué)發(fā)展歷史的方法效果比較好。例如，講授“原子結(jié)構(gòu)”這一章節(jié)時，讓同學(xué)們對原子結(jié)構(gòu)進行逐步認(rèn)識，使他們明白科學(xué)家是如何一步步發(fā)現(xiàn)原子，進而研究，最后接近客觀實際，達到正確結(jié)論的。

1909年蓋革和馬斯登首次觀測到α離子束穿過金屬薄膜后散射的情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)其中少數(shù)存在大角度散射，這完全出乎他們的意料，經(jīng)觀測這些散射角達到150°。經(jīng)過仔細分析，發(fā)現(xiàn)并不像湯姆孫所說的正負(fù)電荷混合在一起，而是正電荷聚集在一起，進而得出盧瑟福有核模型：原子中心有一核，半徑約為100萬分之一米，其中這個核占據(jù)了原子的絕大部分重量并且聚集了所有的正電荷，電子分布在核外半徑約為100億分之一米處。

盧瑟福模型使我們了解了原子的大概結(jié)構(gòu)，正電荷以及電子的分布。那么進一步會想到電子在核外是如何運動或是遵從什么樣的運動規(guī)律呢？1913年丹麥物理學(xué)家波爾提出的氫原子理論充分地解釋了這一問題。

這一過程讓學(xué)生了解到可以從簡單的實驗結(jié)果中分析出重要的科學(xué)發(fā)現(xiàn)。科學(xué)發(fā)現(xiàn)并不難，科學(xué)家們只是比普通人對一些自然現(xiàn)象具有更強一些的感知力而已。除此之外，作為教師的我們還應(yīng)告知學(xué)生，宇宙之大，對自然規(guī)律我們只能不斷地去探索，現(xiàn)有的很多結(jié)論還不是很確定，甚至還很膚淺，只有繼續(xù)探索才能不斷接近自然界的客觀規(guī)律。

三

每堂課的開始，我都會向同學(xué)們展示一段科學(xué)家對科學(xué)的認(rèn)識論述，我稱之為“科學(xué)格言”，以此使同學(xué)們對科學(xué)研究有個明確的認(rèn)識，了解如何去創(chuàng)造。例如在上第一堂課時，我引用了愛因斯坦和貝弗里奇的一段話，來讓學(xué)生們了解對于物理科學(xué)研究，究竟什么才是最重要的?！皩τ谖锢韺W(xué)上的基本概念決不能用歸納法來實現(xiàn)。19世紀(jì)多數(shù)研究者最基本的哲學(xué)錯誤莫過于此?，F(xiàn)在我們很清楚：靠相信歸納經(jīng)驗來產(chǎn)生理論的理論學(xué)家是多么的幼稚和錯誤！”——愛因斯坦?！罢軐W(xué)家以及一些科學(xué)家這樣認(rèn)為：系統(tǒng)地積累資料，最后根據(jù)邏輯概括出結(jié)論，這一結(jié)論就是新的科學(xué)發(fā)現(xiàn)。但事實上這種想法是錯誤的，僅有個別的發(fā)現(xiàn)采用這樣的方法。”——貝弗里奇。愛因斯坦和貝弗里奇兩位偉大科學(xué)家告訴我們，重要的科學(xué)發(fā)現(xiàn)并不是通過邏輯和歸納，而是通過重要的創(chuàng)造性思維，這是關(guān)鍵中的關(guān)鍵。對于物理學(xué)為什么邏輯嚴(yán)密，我同樣用愛因斯坦的話在第二節(jié)課上進行了回答：“一個物理理論的建立，起決定性作用的是基本觀念，即使物理書中到處都充斥著復(fù)雜的數(shù)學(xué)公式。一切物理理論都源于思考和概念，并非公式?！薄獝垡蛩固?。

在我國，很多著名大學(xué)的培養(yǎng)目標(biāo)是使學(xué)生牢固地掌握基礎(chǔ)知識，并且以此為傲，當(dāng)然，筆者也不例外，每當(dāng)夸獎同學(xué)時總是會說“基礎(chǔ)扎實”。然而，回過頭來想想，難道基礎(chǔ)扎實就是培養(yǎng)學(xué)生的目的嗎？自古以來，學(xué)習(xí)是為了創(chuàng)造。僅僅是學(xué)習(xí)別人創(chuàng)造的知識，不去創(chuàng)新，那社會就不會進步，這樣的科學(xué)家是失敗的，同樣不是我們這個社會所需要的。所以，僅僅學(xué)習(xí)課程中的邏輯關(guān)系而不假思索，這對科學(xué)的發(fā)展史并無益處。目前，大多數(shù)學(xué)生對基礎(chǔ)物理課程學(xué)完之后，喜歡根據(jù)基本定理進行推倒，這恰恰違背了物理課程的初衷。

通過這一段時間的教學(xué)實踐，我發(fā)現(xiàn)，通過短短幾分鐘的科學(xué)格言，學(xué)生們得到了不小的科學(xué)啟發(fā)。一位同學(xué)曾經(jīng)這樣給我來信：

“我很喜歡物理這門學(xué)科，然而陷入復(fù)雜的公式推導(dǎo)是無法享受物理之美的。選擇您的課，使我可以遠觀物理，欣賞它的美。對于這門課印象最深的是每節(jié)課您給我們講的科學(xué)格言，字雖少，卻意義重大，這使我們懂得了從事科研工作所需具備的基本素質(zhì)。感謝您一學(xué)期來對我們的教誨?！?/p>

四

大學(xué)里應(yīng)該教同學(xué)些什么呢？教自然科學(xué)的質(zhì)樸還是社會的現(xiàn)實，這在任何一門課上都會有所體現(xiàn)。近年來，我國的教育界主要采取的是應(yīng)試教育模式，學(xué)生所追求的除了分?jǐn)?shù)還是分?jǐn)?shù)，因為學(xué)習(xí)成績的好壞和以后的就業(yè)以及研究生保送都有著重要的關(guān)系。這樣造成的后果是，學(xué)生們只追求分?jǐn)?shù)，而失去了對知識的熱愛和興趣。在此大背景下，有了“錢學(xué)森之問”。我們應(yīng)反思，教師的職責(zé)是傳道、授業(yè)、解惑，引導(dǎo)學(xué)生們真正地去熱愛科學(xué)，而不是成績。學(xué)生的信中這樣寫道：“非常高興這學(xué)期選了您的《大學(xué)物理》這門課，收獲最大的是每堂課您講的科學(xué)思想以及您自身對科學(xué)研究的體會，我認(rèn)為，相比知識，這個是最主要的?，F(xiàn)在的我們都有浮躁的趨勢，對于學(xué)術(shù)很少再去體會那種對于知識的熱愛，相反都更加注重結(jié)果，關(guān)注了幾篇文章。每次上完您的課，都有一種讓心靈得以凈化的感覺，從而可以靜下心來做事。感謝給予我們知識與精神的開悟?！睂W(xué)生學(xué)到知識，做教師的當(dāng)然會感到欣慰。多年來的教育工作，始終認(rèn)為讓學(xué)生學(xué)到東西才是我的目的所在，然而，暮然回首才發(fā)現(xiàn)，主要還是出于我對自然科學(xué)的熱愛。

[1]鐵權(quán).物理教學(xué)叢論:基礎(chǔ)教育課程改革視野下的中學(xué)物理教學(xué)[M].北京：科學(xué)出版社,2005.

[2]徐小華.大學(xué)物理教學(xué)改革初探[J].宿州學(xué)院學(xué)報,2005（5）:133-134.

[3]王佳菱,杜鑫.工科大學(xué)物理教學(xué)改革初探[J].黑龍江高教研究,2009（7）:173-174.

[4]高明旭,金鈴鈴.大學(xué)物理教學(xué)中應(yīng)重點關(guān)注的幾個問題[J].遼寧工業(yè)大學(xué)學(xué)報:社會科學(xué)版,2010,12（1）:134-136.

[5]周軍.應(yīng)用型本科大學(xué)物理教學(xué)探討[J].教育與教學(xué)研究,2010（2）:104-105.