论科学技术发展与中学物理课程改革，本文主要内容关键词为：技术发展论文,课程改革论文,中学物理论文,科学论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
科学技术的迅猛发展对于科学教育挑战的势头愈来愈强劲。这不仅在我国，而且是一个全球性的教育问题。这种挑战的紧迫性，要求科学教育必须对这种日趋严峻的现实作出不可回避的积极反应。
实践证明：经济的竞争，主要是科技的竞争；科技的竞争，主要是教育的竞争。物理学是现代科学技术的基础科学，作为基础科学教育的物理教育别无选择地被卷入这场竞争的旋涡。①1957年苏联卫星上天，彻底惊醒了美国人，因此，由美国政府出面组织全国一流科学家编写的《PSSC》中学物理教材，正是在这种背景下应运而生的，而且，这场竞争的影响之大、波及面之广，可谓亘古未有。
中学物理教育是青少年接受科学教育的重要组成部分，它对于培养学生具备基本的科学思想和实验素养起着突出作用。因而也在最基本的层次上决定了一个国家中人民的文化素质、人才资源的开发程度和科技发展前景的晴雨表。②
当前，科学技术发展对于中学物理教育的挑战表现在以下几个方面。第一，科学技术迅速发展对于中学生的知识占有程度比以往任何时候都有着更高的要求，这体现在全体受教育者——对于能力较强和有志继续升学的中学生以及高中毕业直接进入社会的中学生，均要求具有一定的基础理论知识和技能，以便尽快适应深造与社会的需要，这就要求中学物理课程现代化——加入新的课题，同时删去古旧和较次要的内容，比如美国在60年代初编写的《PSSC》中学物理教材，突出了他们认为最基本的质点动力学、波动力学这两部分，而把静力学、刚体模型删掉。《PSSC》开始便研究水的波动，而后再研究物理光学、物质波（粒子波）、电学、固体（导体、半导体）等。这样建立一套有联系的知识系统，从而涉及自然界具有实质性的许多领域。③第二，对学生的能力要求普遍提高。为了使学生更好地适应科技发展、适应社会，中学物理教育并不是使学生仅仅局限于掌握多少知识，而是要使学生获得进一步发展所应有的各种能力。恩格斯曾对科学的发展作过定量的描述，“在最普遍的情况下，科学也是按几何级数发展的”。美国科学家德克·普赖斯说：“似乎没有理由怀疑任何正常的日益增长的科学领域内的文献是按指数增加，每间隔大约10年到20年的时间增加一倍，每年增长5%～7%。”这就是说，即使科学家夜以继日地学习，也只能阅览本专业文献的5%，大学生在校学习只能获得今后工作所需知识的10%左右，其余90%要靠今后在工作中自学。④因此，中学物理教育就需要特别注意使学生具备独立获得知识以及解决实际问题的能力。第三，对学生的非智力因素有了更高的要求。中学物理教育除了使学生获得科学知识与方法，培养初步能力以外，还肩负着对学生科学态度和科学精神的培养。要求迎接和应付未来社会提出的各种挑战，培养实事求是的科学态度、合作研究精神，增加环境保护意识，培养社会责任感。
中学物理教育应如何应付科学技术发展的挑战？举措当然是多种多样的。比如，教学方法的改革，强调物理学的应用，提高学生学习物理的兴趣等。然而，归根结底，核心的在东西还是课程的改革，这是我们的一个基本观点，如图1。
中学物理课程的改革必须以一定的课程理论为基础，同时密切联系我国的国情与教育现状。
比如美国30年代的课程改革是在杜威“活动课程”理论的直接指导下进行的。60年代大规模课程改革运动是在布鲁纳的课程结构理论指导下进行的。⑤
在自然科学的课程问题上，始终存在着两大课程观，即学术中心论与经验中心论。比较两种不同的课程观，可以说是“尺有所长，寸有所短”。
钟启泉先生曾经指出：学术中心的课程有以下三个方面的好处。
1.按学科逻辑组织教材，可以有效地发展学生的智力。
2.按由易到难的次序排列，可以有效地发展学生的能力。
3.以传统而成熟的知识为基础，容易组织教学，也容易组织评价。
现行的高、初中物理教材，基本上是按照学术中心论的观点编写的。整体框架比较偏重于物理科学的知识结构，以力、热、电、光、原子的序列体系编排，其特点是逻辑体系比较严密，适于系统讲授。但这种课程往往把物理知识作为教学重点，而忽视科学方法，忽视对学生实用物理知识的获得和实验技能、动手能力的培养，摒弃了学生对社会生活的需要，从而影响了学生创造性思维的发展。
经验中心论也叫活动中心论，它强调课程的目的就是要创设一种学生熟悉的课程情境，主张让学生在解决问题的过程中获得新的经验感受，其特点可用“实用性、综合性、课程性、实践性”来加以归纳。比如苏格兰的标准程度(STANDARD GRADE)物理课程将传统的部分取消，而代之以8个主题：电讯、健康物理学、交通、闲暇、电路、电子学、能量和太空物理学。旨在增加物理学与社会的关联性和提高学生的学习兴趣，但其有关物理知识、概念和原理内容比原来并无减少。⑥
当然，完全按经验课程观去培养学生，不易使他们深入把握各门学科的知识结构，也难以培养出自然科学的专业人才。于是，就自然而然地引出了两种课程观的组合与融合。
所谓组合，是在学校课程中同时设立学术性和经验性的自然科学课程，采用主修与副修、必修与选修、长课程与短课程、课内活动与课外活动等形式，使两大课程观相互补充。吕型伟先生就提出过，上午是学科课程，下午是经验课程，既能使学生达到一定的“基础学力”，又能使他们的个性得到健康的发展。⑦
我国的中学物理课程近年来也出现了这种趋势，甲种本与乙种本、必修本与选修本、课内实验与课外实验等。但由于整个教育体制未变，一切仰高考指挥棒之鼻息，因此在这些学校里，实际上依然只有学术性课程，经验性的课程则形同虚设。
从理论上看，组合式课程保留了两大课程各自的特点，通过不同的组合方式，使学生既获得自然科学的基本结构知识，同时又获得了对自然科学应用与实践的体验，可谓“一箭双雕”。但在我国目前的国情下很难真正落实。
融合，是指设计出兼有两个课程长处的新课程，使它们有机地融为一体。
率先在这方面作出努力的是美国著名的课程专家布鲁纳。布鲁纳倡导的学科结构主义强调以学科的主要原理来建构课程，同时又主张让学生通过自身的体验去认识和“发现”学科的原理。因此可以说结构主义是一种较倾向于学术中心的两大课程的融合体。《PSSC》中学物理教材正是布鲁纳结构主义思想的具体产物。
根据布鲁纳理论编写的《PSSC》教材以及其它自然科学新教材约有十几种。美国的课程改革产生了巨大的冲击波，推动了许多国家进行课程改革。但由于其过分重视理论，忽视联系实际，大多数学生接受有困难，到70年代就消沉下去，出现了否定改革的“回到基础运动”。⑧
应当指出的是：以《PSSC》为代表的课程改革的失败，并不能说明倾向于学术中心的两大课程融合思想的失败，而是这种课程改革中的某些不足造成的。比如，《PSSC》除了上述不足外，还有其它一些问题。其中包括“前进的步伐往往有些过快的倾向，常常使一些教师感到力不从心，因而往往起到相反的作用”。⑨
与之相反，在《PSSC》影响下所产生的其它国家课程改革的命运则与《PSSC》迥然不同。比如英国，原先准备移植，后来决定自行编写而形成《Nuffield 物理学》就取得了相当进展，而斯堪的那维亚国家则采取先移植后增删的适应欧洲中学上三年物理课的教材，更是深入人心。同一种课程观指导下不同教材的命运很值得我们深思。
为了迎接新技术革命对中学物理教育的挑战，必须对现行的中学物理课程进行改革。
我们认为，新的中学物理课程应当是一种“较倾向于学术中心”的两种课程的融合体。换句话说，应当在我国现行中学物理课程结构与体系基本不变的基础上作较大的改进。其理由如下。
1.中学物理课程改革应当符合学生的身心发展规律。
如前所述，《PSSC》失败的原因之一就在于它对学生的认知能力提出了更高的要求，以至于大部分学生难以接受这门高水平的课程。
《Nuffield》教程虽然有所改进，但部分内容仍然偏难。⑩这些经验与教训我们应当引以为戒。
目前我国中学生的物理认知水平处于何种状况呢？有关的调查研究发现，多数高中学生的物理思维没有进入到形式运算阶段，初中学生的物理思维基本上还处在具体运算阶段和前运算阶段。(11)
中学物理课程改革必须面对这个现实。过分地迎合现代物理学的知识，只能使改革重蹈《PSSC》的覆辙。而且《PSSC》“以物理学家认识物理世界的本来面目去编写教材”的指导思想也值得商榷。此外，还有一个教师能否适应新课程的问题。《PSSC》并不只是学生难学，教师难教的问题亦很突出。
2.中学物理课程改革必须适应物理学科的要求。
这一要求体现于新课程应能反映物理学科的特点。如以观察、实验为基础，以概念、规律为主干，以方法、技能为研究手段等。在这方面，中学物理课程改革尤其要加强实验的地位。美国中学生的物理理论水平远不如中国学生，但其动手能力和进行科学实验的能力远远胜过我们。(12)这应当给我们以有益的启示。
3.中学物理课程改革必须反映时代和社会的要求。
现代社会要求科学教育培养出来的人具有求实、进取、严谨、创新、乐观、公正、合作及献身精神。所有这些，都应当作为一种基本要求反映在中学物理课程中去。
除上述三个方面外，尤其应当特别强调的是：中学物理课程改革并不是一个单纯的课程问题，它实质是现实与传统观念的冲突。现代科学技术的高度发展要求中学物理课程必须加以改革，别无选择。另一方面，根深蒂固的传统观念又有着巨大的“惯性”。这就形成了“不改不行，改变太大或太快亦不行”这种两难的境地。留给我们的只剩下一条在传统与现实之间的狭缝。
因此，抛弃传统与坚守传统都等于抛弃自我。以这个观点来看，以活动课程论为主的物理课程设计在我国基本是行不通的。其它，如“综合理科”的课程方案，我们认为在近期内不会在我国的课程设计中有所作为。除了它自身的缺陷外，社会、学校、家长、教师包括学生本身，对于“综合理科”的心理适应能力还实在是太脆弱了。
所以，在中学物理课程改革问题上，我们只能成为一个课程改良主义者。
改良不是保守，也不是权宜之计，而是一种扎扎实实的求实态度与务实方案。因为，到目前为止，我国的物理教材还从未作过像美国那样大胆的由国家提倡和集体努力从事的改革尝试，(13)甚至没有进行多少移植。这样，中学物理课程改革采取改良方案就成为历史的必然了。
中学物理课程改革在现有以学术为中心课程的基础上，应具体从以下几个方面加以改革。
1.突出物理实验的地位与作用
我国的中学物理课程，并没有把实验摆在应有的地位。多年来实验往往被当成附属于理论、服务于理论的手段和工具。实验教学被当作为学生学习物理提供感性材料，为理解疑难概念、规律铺设台阶的一种方式。因此，对于实验的处理就显现这样两个特点，一是学生动手做的实验不够；二是实验类型是单一的验证性实验。与此相对应，在一些发达国家，实验在中学物理课程中的地位已明显得到加强。例如，前西德国民教育初中物理课程共安排了343个实验，其中295个由学生独立完成。这样，实验彻底摆脱了现行传统教材的附属地位，真正给学生打下动手能力和进一步思考的基础，有利于培养学生的科学素质和为升入高一级学校作准备。
因此，中学物理课程改革的第一个具体步骤就是：应以实验为主线。增加学生实验，增加探索性实验。
2.课程设计应突出科学方法
长期以来，我国的中学物理教材，通常对知识点的逻辑联系采用显处理，而对物理知识的内在关系和物理方法，特别对物理方法，采用隐处理，即不在课文中写明，而是让学生在学习过程中自己去领悟。(14)这种情况表明，我国的中学物理课程在相当程度上忽视了科学方法。只重视物理知识而忽略物理方法，是我国中学物理课程的又一弊端。
在第七届全国中学生物理竞赛江西赛区二试实验中，我们对学生(n=49)掌握科学方法的考察结果如下：(15)
这基本说明了我国中学生对物理科学方法掌握的薄弱程度。因此，中学物理课程的改革还要以科学方法为主线，教材编写要显化科学方法，把科学方法提高到与科学知识等同的地位。
3.中学物理课程改革在内容上要吸取现代科学技术的最新发展
我国现行的中学物理教材在内容上重视古典，较少涉及近代物理的物质结构、无线电波等，同时物理知识同现实生活与社会关联较少，理论“脱离”实际。
为了适应科学技术的发展，在中学物理课程中加入新的内容，已成为世界性科学教育的发展趋势。在这方面，“科学——技术——社会”（即STS）课程可以扮演重要的角色。
STS通常理解为在技术和社会环境的可靠范围内教授科学内容，三者的关系为：学生趋向于把他们对自然世界或环境（科学内容）的个人理解跟人造世界或环境（技术）和他们的日常经验（社会）的社会世界或环境二者结合起来。
STS融入中学物理课程中有以下问题需要考虑，①新材料怎样容纳在现行课程中；②如何教授这些课程；③资料从何而来。
在其他国家和地区，STS课程渗入中学物理课程已不是什么新鲜的东西，比如香港的中学物理课程就已加入了不少对物理知识的应用的内容。他们举出的这方面的例子还有：
·汇丰银行大厦外墙的太阳反射镜。
·来往港澳喷射水翼船的夜间红外线导航系统。
·九广铁路公司采用的超声波车轨裂痕侦察器。
·发电厂的静电除尘器。
STS课程渗入到中学物理课程中有以下作用：
1.可以使现代科学技术的发展以一种学生易于接受的形式融入中学物理课程中。
2.可以提高学生学习物理的兴趣，这对于中学物理课程的改革至关重要。因为学生怕学物理的状况已成为一个国际性的问题。ICPE(the International Commission Physics Education)1986年日本东京会议的议题之一就是：如何提高学生学习物理的积极性。
3.可以培养学生的社会责任感，了解物理教育在个人发展中的意义以及在社会发展中的不可缺少。
我国的中学物理课程融入STS应有自己的特色，尤其对中学物理，应更多地与学生所学知识有所联系，我们认为下列课题是比较合适的。
杆秤、高压锅、电饭煲、电冰箱、输液器、自行车转弯、电热毯换挡开关、电灭蚊器、热水为什么比冷水在冰箱中冷却快等。
总之，我们认为，为了适应21世纪科学技术发展对中学物理教育的挑战，必须改革中学物理课程。在保持现有课程结构的前提下，应将原来单一的以知识为主线的课程体系，改为以实验、知识、方法三者为主线的新课程体系，同时融入STS课程，如图2所示。
只有如此，才能使中学物理教育真正适应21世纪的科技挑战。
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