物理教育的人文本质，本文主要内容关键词为：本质论文,人文论文,物理论文，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。
作为自然科学的基础，物理学向来都拥有重要的物质价值，物理教育亦由此而具有举足轻重的地位。传统的物理教育正是受唯科学主义思潮和工具理性的影响，逐渐与教育的本质相背离。培养全体学生科学素养的物理教育被等同于物理知识的教学和物理习题的演练，忽视了物理与学生生活的联系，忽视了学生个性的发展，忽视了物理学自身的爱智传统和发展历程，物理教育的人文教育功能被遮蔽。另一方面，现代科技的高速发展不仅对科技工作者的能力素质提出了更高的要求，而且因科技利用引发的一系列社会问题诸如能源问题、环境问题、核安全问题、高技术犯罪乃至伦理道德问题引起了人们的深刻反思和忧虑。提高公众的科学素养和对科技的利用给予人文关怀和价值导引已得到广泛认同。科学教育的价值问题也引起了学术界的深入研究，科学与人文的整合乃是典型代表。可是“整合论”的困境在于它预设地承认科学没有人文价值，整合只是在科学教育的外部渗透人文精神而忽视了科学本身的人文教育价值。本文通过对科学与人文关系的重新审视，从物理学的人文价值和素质教育的人文本质两个维度，论述物理教育的人文本质。
一、科学与人文关系的重新审视
人文和科学这两个概念在不同的语境中有不同的解释，这里所说的人文并非指狭义的人文道德教化，人文现象“不仅包括专业教育的人文学科与思潮形态的人文主义，而且包括人与自然的关系（生产技术与自然科学）、人与社会的关系（交往及社会科学），亦即全部人生活动的人文意义”[1]。尤其强调的是，人文意义内在地具有信仰性、超越性、关怀性和终极性。质言之，人类所从事的一切活动包括科学探索、文艺创作等一致地具有人文性。在此意义上，并不存在科学与人文的分野。正如马克思所预言的，“自然科学往后将包括关于人的科学，正像关于人的科学包括自然科学一样：这将是一门科学”[2]。
在古希腊时代，科学还没有从哲学中分化出来，哲学的原初本义为“爱智”，“‘爱智’不是一般的学习知识，而是摆脱实际的需要、探求那种非功利的‘超越’的知识，‘爱智’是与世界建立一种自由的关系”[3]。“七艺”中的算术、几何、天文学等并非现代意义上的学科分类，而是自由之艺，它在目标上服从当时社会所倡导的自由人性观，为培养“自由人”而服务。科学精神实际上也是爱智的希腊人所追求的自由精神。近代资本主义工商业的兴起，社会分工的出现，客观上导致社会对专业技术人员的需求，自然科学在这样一种社会背景之下，从哲学中分离出来，逐步形成了以牛顿力学为范型的科学体系，而且科学转化为技术，改变了社会物质生产方式，又进一步促进了科学的进步。美国著名科学史家科恩指出：“新科学的一个革命性的特点是增加了一个实用的目的，即通过科学改善当时的生活。寻求科学真理的一个真正目的是必然对人类的物质生活条件起作用。这种信念在16世纪和17世纪一直在发展，以后越来越强烈并广泛地传播，构成了新科学本身及其特点。”[4]但是，从科学的发展轨迹来看，科学的产生和发展不仅孕育了现代科学精神，比如求真精神、理性精神、探索精神、批判精神、创新精神和合作精神等；而且科学自身的进步“实质有其更大的人文价值论前提”[5]188。现代科学哲学、科学社会学的研究进一步表明，科学不仅是系统化、理论化的知识体系，又是人类在认识世界、改造世界过程中形成的特殊的文化探究活动；既是科学家主动探索的结果，又受社会历史的制约；科学本身就是一种人文事业。
然而，在现阶段亦即“现代化—现代性”矛盾运动之中，科学与人文构成了文化的两翼，处于一种张力系统之中，各自发挥着不同的作用，显示出各自的优越性。但二者并非平行发展的两翼，而是有着深刻关联的对立统一。二者统一于人文精神，即科学精神在本质上是人文精神。二者都是在人的实践活动中形成的，是属人的，因而是完整的、统一的，分化则是人为的。应该看到，科学是在理性指导下的求真，在求真过程中的求善，真善的交融产生美，是真善美的统一。科学家对自然规律的执著探索向来都是以造福人类的理想为信念的，其精神实质是自由的精神。现代人文精神理应是以科学精神为基点，以尊重人的人文主体性，实现自由人性为理想，人与人、自然、社会和谐相处、共利共生的新人文精神。换言之，科学精神以其独特的形态重构了传统的以人文修身为核心的封闭型人文精神。因此，科学教育所弘扬的科学精神是现代人文精神的重要组成部分。
只有从这一层面认识科学与人文的关系，才能不因过分倚靠科学而走向唯科学主义；也不会因过分推崇人文而走向反科学。这一点尤其对既没有现代科学精神滋润又没有现代人文精神关怀的当代中国而言，有着深刻的现实意义。我们不仅需要科技强国，更需要现代人文精神引领和谐社会的构建。
二、物理学的人文价值与物理教育
物理学是一门基础自然科学，它研究的是物质的基本结构，最基本的相互作用，各种运动形式及其基本规律，以及所使用的实验手段和思维方式。物理学是科学文化的重要组成部分，也是人类文明史上最具智慧的结晶。物理学的进步不仅推动了世界物质文明的发展，也彰显出丰富的人文价值。这些人文价值至少包含以下几个方面。
（一）物理学为人类提供了一幅科学的世界图景
（二）物理学的发展深刻地改变着人类的思维方式
物理学史一再证明，凡是革命性的科学发现，既受一定的哲学思想的影响，又将深刻地改变人类的思维模式和哲学基础。在原始社会，原初的先民看到太阳的东升西落，得出天圆地方的结论。古希腊哲学家柏拉图根据球是最完美的形式和圆周运动是最完美的运动的哲学思想提出宇宙是球体的观点。这一思想在托勒密那里变成了“地心说”，基督教则把这一模型禁锢为宗教神学的基础。直到十六世纪，哥白尼这位“叛逆的宇宙设计师”提出了“日心说”。用现代物理学的观点来看，从“地心说”到“日心说”只是参考系的转换使得问题描述简单，而太阳也只不过是宇宙中一颗普通的恒星并非宇宙的中心。但这革命性的思想和对自然的全新认识却导致了一场科学革命，它变革了人类的价值观，变革了人类认识世界的思维模式，使人们冲破了中世纪宗教神学的禁锢，为文艺复兴运动起了推波助澜的作用。牛顿经典力学的建立，给了人类一个绝对的时空观，这一时空观催生了机械决定论和还原论的思维模式。现代物理学尤其是量子力学将几率波函数作为描述微观粒子运动的方式，以及微观粒子具有“波粒二象性”和海森伯的“不确定原理”等彻底打破了还原论和确定论的认识论。现代物理学正在兴起的系统论和随机论的认识论以及科学家对宇宙起源和演化、简单性与复杂性、混沌与分形、耗散结构以及自组织理论等的深入研究将在更高的层次上更新人类的思维模式。“现代物理学正在成为人类发展对自己生存目标的认识（例如，道德、精神和美学价值）的有力手段。”[7]
（三）科学精神是现代人文精神的基础
科学精神是科学发展中在科学共同体内部形成的一系列内化为科学家自身素质结构的共同的规范与价值准则。科学精神主要有求真精神、理性精神、探索精神、批判精神、创新精神和合作精神等。有学者认为：“科学活动以理性为基础，以怀疑为起点，以批判为武器，以求真为指向，以创造为目标，在宽容的氛围中自由地探索，在公平的制度里独立地思考，从而养成求真的意识、质疑的态度、宽容的心态与独立的人格。以求真来消解虚伪，以创造来克服守成，以自由来抑制专制，以宽容来代替独尊，以独立来摆脱依附，以质疑来取代盲从，以公平来化解等级，以理性来平衡非理性，以科学知识来消除愚昧无知。”[8]科学精神促进了科学不断地向前发展，极大地加快了现代文明的进程。尽管这些丰富的精神资源形成于科学共同体内部，但在科学无孔不入的时代，科学精神已不再仅仅逾限于科学自身，它已经成为公众参与现代生活和决策必不可少的精神气质。如前所述，科学精神作为人类宝贵的精神财富，重构了传统的以人文修身为主要价值取向的封闭型人文精神，成为现代人文精神的基础。因此，在物理教育中体现和弘扬以科学精神为基点的现代人文精神必然是物理教育最为核心的价值取向。
（四）物理学中蕴含着丰富的审美因素
科学蕴含着美，凡是著名的科学家都曾体验过科学发现的巨大美感。科学美包括简单美、对称美、统一美、和谐美、结构美和发现美等。早在古希腊，毕达哥拉斯就把数当作世界的本原，认为数具有完全、匀称、和谐的特性。量子力学的创始人之一海森伯认为：“虽然‘美的’（或‘精巧的’）这个表示性质的形容词在这里确实是用来表征艺术的特性的，但美的王国却远远延伸到艺术领域之外。它无疑也包括精神生活的其他领域；自然美也反映在自然科学的美之中”。[9]狄拉克则更加推崇美，并且提出“使一个方程具有美感比使它符合实验更重要”[10]279的观点。杨振宁教授在《美和理论物理学》一文中认为理论物理学具有“现象之美、理论描述之美和理论结构之美”[10]277。比如对称美，每一自然界的对称性可得到一守恒律，反之，每一守恒律均揭示蕴含其中的对称性。在经典力学中，机械能对空间坐标系平移的对称性导出动量守恒；对空间坐标系转动的对称性导出角动量守恒；对时间平移对称性导出机械能守恒。而在量子力学中，李政道和杨振宁发现的弱相互作用中宇称不守恒则意味着对称性的破缺。物理学中的对称及其破缺，恰使科学美、自然美和艺术美统一起来了。
物理学的人文价值隐藏在物理学的研究过程、物理学史和物理学家的精神世界之中。科学理论的形成，既有科学家实验分析，逻辑推理等理性思维，又是科学家根据自己的经验睿智地倚靠直觉、想象、灵感、形象思维等非理性思维的结果，还与科学家自身的信念、内心的自由等人格因素有关。但是，通常的物理学是以知识形态存在的，它追求学科体系的完整性、推理论证的严密性和内容表述的数学符号化，这些人文意蕴并未显现出来。传统的物理教育以学科为本位，过于强调知识的灌输和习题的演练，而没有意识到物理学和物理教育之间的深刻差异，使得学生对物理学知识之外的人文意蕴、物理学发展过程中积累的思想方法、物理学发展的历史和物理学家的精神世界等了解甚少，遮蔽了其人文教育功能。
物理教育尽管是以物理学理论知识为依托的，但物理教育绝不能等同于纯粹的物理知识的教学，20世纪60年代美国科学教育改革的失败正是忽视了物理学与物理教育的深刻差异而造成的。[11]物理教育应当在其过程中教授给学生完整的物理学，这里的完整是指在传授与时代和学生发展相适应的物理学基础知识的过程中，看到学生生活世界同物理世界的密切联系，使物理教育回归学生生活世界，重视物理学发展的历史进程和物理学思想方法，寓人文精神于物理教育之中。
三、素质教育的人文本质与物理教育
知识经济时代的到来和经济全球化的发展，使得世界各国对人才数量和质量的需求迅速加大，各国都将焦点聚集在对下一代的教育上，教育问题已成为一个国际化的议题。1996年，国际21世纪教育委员会向联合国教科文组织提交的报告《教育——财富蕴藏其中》中开宗明义地写道：“面对未来的种种挑战，教育看来是使人类朝着和平、自由和社会正义迈进的一张必不可少的王牌”。报告指出，“委员会从它举行第一次会议开始就坚决地重申了一个基本的原则：教育应当促进每个人的全面发展，即身心、智力、敏感性、审美意识、个人责任感、精神价值等方面的发展”。[12]
1999年，我国颁布了《中共中央国务院关于深化教育改革全面推进素质教育的决定》，以全面发展为目标的素质教育从理论走向实践。然而，针对“素质”的不同理解，教育理论界形成了不同的素质教育观。尤西林教授认为：素质乃“一般指以人的先天遗传为基础，在后天环境条件下主体通过实践所内化的稳定的素养品质”。他将素质“依据与主体关系的密切程度以及相应地依附于外在技术目标的程度区分为不同的层次：（1）拥有操作特定技术程序（包括一切技术性或工具性知识）的能力；（2）拥有基础性技能与原理性知识；（3）作为主体自身的素质即严格本义的素质：a.维持与保证现实活动最基本的能力，包括生理与心理意义的健康身体、直接维持生活特别是技术知识与交往的心理素质如注意力、记忆力、逻辑理性的抽象力、分析、判断与综合力等；b.支持与调控实用型素质的素质如自制力、毅力、直觉、想象力等；c.反思和超越生存现状的品质能力，这是人文主体性更高的层面，与这一层面相应的是反思、信仰、终极关怀与激情等素质，其功能属性是意义性的。”尤先生特别强调：“素质在严格意义上是人文性的，并不存在与人文素质并列的科技素质或者其他素质。后者乃是前者在不同实践情境条件下的变化运用形态。”因此，“素质教育的意义不是要返回前现代社会的封闭型人文修身，而恰恰是应现代化—现代性问题背景的需要，力求内在地结合科技专业教育而发挥人文学科作用：人文素质教育作为包括人工智能在内的科技专业发展创新的主体动力和源泉；人文素质教育为科技专业规范目的与意义。”[5]102-107
素质教育的人文本质内在地要求基础教育阶段各学科教学都必须一致地服务和服从于学生的主体性人文素质的提升。物理教育是人文素质教育不可或缺的重要组成部分。这是因为：第一，物理教育通过各种自然现象和物理情境的展示，可以使学生领悟到自然界的奥秘与和谐，满足学生的好奇心，激发学生的学习兴趣和求知欲，提升他们对美的鉴赏能力。第二，物理学基本概念和规律的教学，可以使学生获得适应时代与自身发展的基础知识和基本原理，培养其原理性思维品质。第三，通过科学探究和学生实验，使学生掌握基本的实验技能，领会最基本的物理思想方法。历经科学探究过程，学习物理学家认识世界的模式和科学思维品质。第四，经过物理课程的系统学习，可以使学生逐步建立科学的情感态度与价值观，使他们得到科学精神的熏陶，并内化为自身的主体性人文素质。
总之，物理教育首先是一个育人的过程，它的立足点和出发点必然是也必须是满足学生终身发展需求，即物理教育只能是以人为本原、以人为目标、面向全体学生、着眼于全面发展的教育；物理教育是使学生获得科学知识，掌握科学方法，领悟科学思想，弘扬科学精神的教育。正如著名物理学家、诺贝尔奖获得者费恩曼在他的《费恩曼物理学讲义》的结束语中提及的：“我教这门课的目的，不是替你为应付某种考试做准备——甚至不是为你参加工业部门或军事部门的工作做准备。我极希望使你对奇妙的世界以及物理学家看待这个世界的方式有所了解，我相信这是真正的现代文化的一个主要部分（或许其他学科的教授会反对这种看法，但我相信他们是完全错误的）。你或许不仅对这种文化有所了解，甚至还可能想加入到人类心智早已开始了的最伟大的探险中来。”[13]对于当今的物理教育者而言，这段话仍然有着深刻的启迪意义。
四、物理教育的人文本质
综上所述，本文认为物理教育的本质是人文的，物理教育作为基础教育的重要组成部分，在目标上与教育的本质是一致的，即它以培养全面发展的人为目标；物理教育的独特意义在于学生通过物理课程的学习，建立对人与自然、社会的科学认识，学会用科学的方法态度“判天地之美，析万物之理”。因此，提出物理教育的人文本质这一命题，不是在构词上的标新立异，而是从物理教育促进学生主体性人文素质提升的不可或缺性这一高度对物理教育的重新审视，其逻辑前提是承认物理学自身蕴含着丰富的人文价值，拥有人文教育功能。只有认识到物理教育内在地具有人文本质，才能为物理教育真正发挥其人文教育功能提供思想理论基础，为教育实践指明方向。
然而，这一论域不论在理论建构还是教育实践中都还没有真正意义上建设起来，是一个亟待进一步深入研究的新的理论问题。要在教育实践中真正体现物理教育的人文本质，从物理教育的外部条件来看，和谐的文化环境、民主协作的教学氛围和师生关系、激励和促进学生发展的评价与考试制度都是必不可少的前提条件。对一线的物理教师而言，则必须“从整体上把握物理学，形成物理知识的完整结构，教师掌握的物理专业知识不仅应包括物理理论知识，而且还应包括物理学史知识、物理学前沿知识、物理美知识、物理方法论知识以及物理学与人文、社会等多方面的知识”。[14]而从物理教育研究本身来看，则需深入探讨和发掘物理学自身所蕴含的人文价值，将其转化为基本的教育资源，并且探索最优化的教学模式促进学生发展。这后一层面的问题将是物理教育研究最薄弱的部分，也是当前科学教育界所缺失和忽视了的。因此，物理教育人文本质问题的研究必然是回到物理学本身，研究物理学自身及其研究过程和发展历程中所体现出来的人文价值。