从诺贝尔奖的角度浅谈物理教育改革

论文关键词：诺贝尔奖、物理教育、直觉能力

论文摘要：物理教育教学应加强能力特别是直觉能力的培养。物理教育教学必须进行改革。

根植于中国大地上的物理学研究一直与诺贝尔奖无缘，这一问题曾受到广泛关注。人们从很多方面，很多角度(特别是科研本身)寻找原因，这是正确的，但同时却忽略了一个非常重要的方面—物理教育方面的原因。科学研究水平的落后在很大程度上说明了教育的不足。一个人所受的教育决定了他后来的思维模式、思维素质、创新意识等，我们的物理学研究水平的落后提醒我们必须反思我们的物理教育。

物理教育的目的主要有两方面:一方面是让学生掌握物理学知识本身;另一方面是通过学习，培养强化学生的创新意识，培养独立思考间题的能力，物理直觉能力等等。尽管我们早已意识到了教学的这两个方面，但对这两方面的关系及其重要性，我们并不真正清楚，尤其是对第二方面只是说的多.做的少，并没有摆到其应有的重要位置上，更没有在整个教学过程中注重加强。

掌握物理学知识。既要掌握物理概念、定理、定律的意义精神，更要了解这些概念、定理、定律的重要性及每一个概念的建立、定律的发现过程，对知识体系中的概念、定理、定律有一个价值评判。让学生在掌握了知识体系本身的同时，也弄清其相应的价值体系，才算是掌握了知识，这一点非常重要，不仅对有相当基础的学习者来说是这样，即便对初学者、对高中生也如此。然而我们常常局限于传授概念、规律的表面意义，局限于教授一个逻辑性严密的知识体系本身，好象这个严密的理论体系是一夜之间从天而降的，不去说清楚为什么要建立这些概念，为什么能发现这些规律，学生不知道怎样建立这些概念，发现这些规律，体会不到其中的思维方法，体会不到其中凝结着多少智慧的光辉。这样的结果是学生学到了可以参加考试得高分数的知识，但没有把间题里的基本价值掌握准。

关于物理教育的第二方面的目的，我们仅谈谈物理直觉能力的培养。

从思维得出的结论是否经过明确的思考步骤和主体对其思维过程吸无清晰的意识的角度来加以区分，思维可以分为分析思维和直觉思维。直觉思维简称为直觉。是指人根据有限的数据资料和事实，调动一切已有的知识和经验，对客观事物的本质及其规律性联系作出迅速的识别，敏锐的洞察.直接的理解和整体的判断的思维方式。直觉是人类的一种基本的思维方式，贯穿于人类生活的各个方面。延伸于创造活动的所有领域。它为任何一个正常人所具有，而大少数夭才所独占。但是一个人的直觉往往只在一、二个方面或领域内表现很突出，这是这个人在这个方面或领域内能够做出创造性成果的先决条件之一。所有有建树的物理学家都表现出非凡的物理直觉能力，他们都能迅速而准确地把一个物理现象、一个物理概念或一个理论结构的本质、精髓把握准。甚至凭直觉能迅速地用简明的数学表达出复杂的物理现象的本质。杨振宁教授把直觉能力列为从事创造性研究的首要条件。

爱因斯坦在谈他成为一个物理学家而没有成为一个数学家的原因时说道。“这个原因显然是由于下面的事实，那就是在数学领域内我的直觉能力不够强，因而我不能把那些真正带有根本性的最重要的内容同其余那些多少是可有可无的广博知识可靠地区分开来，此外，我对自然知识的兴趣无疑地比较强;同时我还不清楚，作为一个学生。通向物理学基本原理的更深刻知识的道路。是与最精密的数学方法相联系的。只是在独立进行科学的工作几年之后，我才逐渐懂得了这一点。确实，物理学也分成各个不同的领域，每个领域都能耗尽短短的一生中的全部工作时间。还不能满足求得更深刻知识的渴望。还没有被充分联系起来的实验数据也是大量的，然而，在这个领域里我很快就学会和识别出那些导致本质的内容，而抛弃其余大量充斥人们的头脑而又偏离主要目标的那些东西。”正是因为爱因斯坦具有非凡的物理直觉能力，才使他成为一个物理学家。而没有成为数学家。

尽管多年来，我们也强调了能力的培养，但在物理学的教与学中我们实际上仅仅注意了知识的掌握。无论从教学大纲的制定、教材的编写还是教学的实施，以及教学效果的考核，都是单纯以拿握知认的角度来考虑的。我们过分注意严密知识体系的掌握。其实严密知识体系的重要性，远不像我们所认为的那么重要。美国的物理教育与我国有所不同，即使是优秀的学生。其知识体系的漏洞也非常多，但这并没有影响他们成才，因为这些学生的独立思考能力强，爱因斯坦曾经就学校教育间题说过这样一段话:“发现独立思维和独立判断的一般能力应该放在首位.而不应当把获得专业知识放在首位。”可以说，没有什么比爱因斯坦的成才这个事实更具有说服力了，他对物理学的贡献足以说明物理直觉能力所具有的重要价值。

如何改进我们的物理教育，加强直觉能力的培养呢?我们认为应从以下方面着手:

1.注意按照物理学发展历史教授物理知识，在教学中注意每一个概念、规律的建立、发现、发展的历史，让学生弄清楚概念的来龙去脉。现行的大多数物理教材，都是根据理论体系的逻辑结构来编写的。而这与物理学历史发展井不一致。一般的教材不可能对概念的建立、规律的发现情况叙述的较多，应引导学生阅读《物理学史》著作。

2.要善于创设间题情景，鼓励学生大胆猜侧。要求学生大胆假设，仔细求证。例如。在讲述万有引力定律、库仑定律之前，先要求学生自己猜测万有引力或静电力跟哪些因素有关，这些规律应该是什么形式，然后再讲解。

3.注意引导学生多方面、多角度解决问题，要注意简化和压缩学生的思维过程。例如、许多物理问题可以用多种方法来解决，但是一般来说用守恒定律解决时要简捷、直接。有很多问题不用详细推演，只用量级分析就可解决;很多情况下迅速估计出有关物理量的数量级就能获得答案等等。

4、注意引导学生从具体的物理现象出发去理解把握概念和规律。物理学的目标是对自然现象作出描述，物理学的概念规律是对物理现象的抽象和概括，而大部分物理教材强调了理论推演和逻辑证明、而从现象本身来建立概念、规律相对来说没有受到重视，物理内容没有突出出来，过于数学形式化。要让学生学会从现象中抽象出概念.从现象中归纳出物理规律。

5.引导学生积极阅读物理学家的论著。杰出物理学家的思维方式.处理间题的方法都独具风格，其价值观，对物理学基本问题的看法都非常有个性，他们看向题高屋建瓶，深刻准确，洞察力强，他们的论著极富启发性，从中可以吸取在普通教科书中无法得到的东西。