物理教育在培育科学素质的价值

一、什么是科学素质

科学素质主要是指“科学思维能力”、“科学研究方法与技巧”、“对客观世界的认知能力”、“求真务实、严谨踏实的工作作风”、“不迷信权威、勇于创新的精神”等。对于高校的大学生，特别是理工专业的学生，科学素质教育是重要的培养目标之一，只有具备了深厚科学素质的人才才能更好的适应未来的工作、学习和生活，这样的人才可能做出重大创新和开创性工作，才有潜力成为各行各业的领军人物。

二、高校非物理专业大学物理开设现状

近年来，随着大学的扩招和毕业生就业压力的增大，很多高校为了适应这些变化，纷纷进行了一系列课程改革。由于过分强调技能型和应用型人才的培养，改革的结果是专业课、技能课课时不断增加，基础理论课课时(如大学物理等课程)不断减少，有些高校的大学物理课只有40学时，甚至有些高校干脆取消了大学物理这门课。担任这门课的教师被边缘化，大学物理教育被弱化。许多人认为大学物理课就是为专业课服务的，因此只需讲与专业课相关的内容，从而忽视了大学物理在培养学生科学素质方面的重要作用。担任这门课程的教师普遍反映，大学物理学内容多、学时少，教材无法满足科学素质教育的要求;学生普遍反映大学物理难学难懂，学习兴趣不高。教师为了赶进度，在教学中就出现了重知识、轻方法、重结论、轻过程的不良现象，严重地影响了大学物理学的教学质量，使大学物理学这门课程难以发挥它的科学素质教育重要功能。

三、大学物理在培养学生科学素质

方面的地位与作用物理学是自然科学的核心，是新技术的源泉。人类历史上的三次工业革命就是在物理学发展的一定阶段产生的重大发明而发生的，它既是基础学科又是带头学科。大学物理知识不仅是理工科学生学习后续专业课所必备，而且在培养学生科学素质方面具有不可替代的作用。在欧美等许多发达国家，大学物理作为非物理学专业的公共基础课，为大学一、二年级的学生开设，旨在培养学生的科学素质，是全面的文理基础教育课程之一。

(一)要充分认识大学物理课程的基础地位物理学是一门最基础的自然科学，随着物理学的发展，它的许多分支已分别形成独立的学科，如“生物物理”、“天体物理”、“半导体物理”等。物理学在整个自然科学的发展中占有非常重要的地位，它的基本理论和基本方法渗透在自然科学的许多领域，应用于生产技术的各个部门。一方面，物理学是研究物质的基本结构和运动规律的科学，它所建立的基本概念，它所发现的规律是物质世界的基本规律，是普适的，是相对稳定的;另一方面，物理学所采用的思维方法和研究方法也被其他学科所吸收，科学的思维方法和研究方法对于其他学科领域的研究发展具有借鉴作用。［3］经典力学、热力学的发展导致了蒸汽机的发明，从而使人类进入到机器化时代，引发了第一次工业革命;电磁学理论的建立，导致了发电机、电动机的发明，从而使人类进入到电气化时代，引发了第二次工业革命;相对论、量子力学等现代物理学的建立，导致了原子能、半导体、电子计算机、激光、光纤通讯等现代高技术的出现，使人类进入到信息化社会，引发了第三次工业革命，极大地促进了人类社会文明的进步。我国著名科学家钱学森曾经说过:“现代科学技术，说到底，是靠两门学问:—是物理，二是数学”。学生是否拥有牢固而坚实的物理基础，不仅影响他们对后续专业课程的理解和掌握，而且影响他们未来的职业发展空间。大学物理课在培养学生现代科学的自然观、培养学生的探索精神、创新精神，培养学生的科学思维能力、掌握科学方法等方面都具有重要作用。［4］因此，物理课不仅是学生学习专业知识的基础课，也是培养学生科学素质的一门重要基础课。

(二)大学物理对培养学生科学精神的作用所谓科学精神，就狭义而言，是指科学家从事科学研究所表现的精神和态度，主要是指求真务实、勇于实践、不迷信权威、百折不挠、敢于创新、坚持真理的精神。在物理学相关理论的建立、发展与完善过程中，有无数实例无不体现了科学家们所具有的上述科学精神和科学态度。如法拉第电磁感应定律的发现，就是法拉第这位伟大的科学家历经十多年的无数次实验失败，百折不挠，坚持探索才取得成功的;又如“X射线”的发现过程，体现了科学家伦琴不放过实验中的任何疑点，求真求实，勇于探索的科学精神;普朗克在利用经典物理学理论无法圆满解释黑体辐射问题时，突破经典物理学理论框架的束缚，大胆地提出了量子假说，成功地揭示了黑体辐射的规律，找到了打开现代物理学的大门钥匙。这些对学生建立科学的思想，塑造不怕失败、勇于探索、大胆创新的精神会有潜移默化的影响。［5］在讲述这些理论的时候，适当介绍一下科学家们发现物理规律的曲折过程，讲一讲他们面对失败、压力甚至生命受到威胁时所表现出来的为科学献身的精神，将科学精神教育渗透到教学中，可使学生受到前辈物理学家们科学精神的感染，对培养学生的科学素质和形成良好的科学品德起到重要作用。

(三)大学物理对培养学生科学思维能力的作用大学物理教育在培养学生科学思维能力、启迪学生智慧方面也有独特的作用。科学思维包括逻辑思维和非逻辑思维，人类在探索未知世界、创造发明的过程中，科学思维起着重要的作用。科学素质培养的核心是科学知识的自我获取能力、科学思维能力和创新能力。物理学理论体系的建立，无处不闪现出科学思维的光芒，如理想模型是物理规律和物理理论赖以建立的基础，像质点、刚体、理想流体、黑体等物理模型均反映了抓住事物的主要矛盾，忽略次要矛盾的哲学思想，使复杂问题简单化，这是相当成功的科学抽象。惠更斯将光与声波类比，提出了光的波动理论;德布罗意将粒子与光进行类比，提出了实物粒子也应具有二象性的著名论断，预言了物质波的存在。这是物理学中用类比思维的成功范例。［1］“在物理学理论的创立、发展与完善过程中，物理学家们对各种物理模型、物理假说的构想、建立和完善;对不同物理现象本质的抽象概括等等所表现出来的非凡的想象力、严密的逻辑推理和归纳综合能力等，无疑对培养学生分析问题、解决问题的思维能力有着积极而重要的影响。”物理知识本身是重要的，但在物理知识建立过程中科学家们为此而体现出的科学思想、科学方法、科学精神更为重要，它是我们人类探索、认知一切未知领域的精神食粮和有力武器。

四、以培养学生的科学素质为中心，改革大学物理教育

(一)建立与教学培养目标相适应的课程体系开设大学物理课的首要目标应该是使学生掌握物理学的思想和方法，启迪学生的智慧，培养学生的科学素质，而不仅仅是为了满足相关专业课程对物理知识的需要。因此必须编写与此目标相适应的大学物理教材。对非物理专业的学生而言，教材不应贪大求全，只追求知识体系的完整，论证过程的严密，而应注重物理学知识体系的发展过程;注重展现科学家探索未知世界、追求真理的科学精神;注重物理学解决问题的方法技巧;注重介绍物理学的发展如何导致了新学科、新技术、新发明的产生。这样的教材既能够满足对非物理专业学生的物理知识的需要，又能消除学生对大学物理课程感到晦涩难学、高不可攀的畏惧心理，提高学生学学物理的兴趣，发挥大学物理在学生科学素质培养方面的独特作用。

(二)更新教学理念，改进教学方法要明确大学物理的基础课地位，明确大学物理在培养学生的科学素质和创新能力方面的地位与作用。改变教师只注重知识的灌输，过于强调物理知识的系统性、完整性，教学缺少互动，学生参与不够的教学方式;要注重启发引导学生，将观察、实验、假说、验证等物理学的基本研究方法融入教学过程;将分析、综合、抽象、概括、归纳、演绎、类比等物理学科中常用的思维方法灵活运用于教学实践，培养提高学生的自学能力和知识运用能力。“如果教师能把知识的产生过程引入教学并与知识融为一体，就可以使学生了解所学物理知识的来龙去脉，加深对知识的理解与掌握，同时还能让学生在此过程中切身体会到科学发展的艰难曲折、学习到物理学家们在纷繁复杂的科学实践中发现问题、分析问题、解决问题的思维方式，就可以用这种方式去学习、研究物理知识，从而有利于发展学生的创造性思维。”

五、结束语

在当今的信息化社会，新知识、新技术层出不穷，日新月异，任何人想要在未来职场中谋求发展，立于不败之地，就必须树立终身学习的思想和具备自我学习、提高的能力。任何想通过大学几年所学的专业知识享用终身的想法是极其幼稚的，必将被社会淘汰。因此，高校在制定学生培养目标时，应将科学素质的培养放在中心地位，而不应过分强调学生对专业技能、专业知识的掌握。综上所述，大学物理教学不仅是对学生进行物理知识的传授，它还是培养大学生科学素质的重要手段和重要途径。高校非物理专业的大学物理教学不应被削弱，探索如何提高大学物理教育在培养大学生科学素质和创新能力方面的效果是每一个物理教育工作者义不容辞的责任。