陳苗根+余森江+焦志偉

摘要：在物理專業(yè)課程教學(xué)過程中，我們實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，通過加強(qiáng)科學(xué)研究前沿在課程教學(xué)中的滲透，不僅學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣等得到了提高，更重要的是在選擇畢業(yè)論文指導(dǎo)教師、參與科研課題和課外科技活動(dòng)等方面起到了很好的作用。

關(guān)鍵詞：科學(xué)研究前沿；物理專業(yè)；課程教學(xué)；滲透與實(shí)踐

中圖分類號(hào)：G642.41 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2014）32-0007-02

一、現(xiàn)實(shí)背景及意義

在物理專業(yè)課程教學(xué)實(shí)踐過程中，我們發(fā)現(xiàn)，課程在教材內(nèi)容的選擇和編排上著重突出的是經(jīng)典物理部分，而對物理學(xué)前沿知識(shí)的成果、思想和方法介紹不多，很難引起學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。另一方面，專業(yè)實(shí)驗(yàn)和畢業(yè)論文都要求學(xué)生掌握科學(xué)研究的基本過程和思路方法。課程教學(xué)和科學(xué)研究在現(xiàn)行的教學(xué)模式中是相對獨(dú)立的。

自上世紀(jì)中葉以來，許多國家不約而同地將視線投向科學(xué)教育領(lǐng)域，嘗試進(jìn)行改革。各發(fā)達(dá)國家的科學(xué)教育改革均重視科學(xué)研究前沿教育的功能，其重點(diǎn)也正落在教學(xué)內(nèi)容的現(xiàn)代化上。他們甚至在中學(xué)物理教學(xué)中加入了科學(xué)前沿知識(shí)，如，美國的PSSC課程、澳大利亞科學(xué)教育計(jì)劃、英國納菲爾德課程等做出了卓有成效的探索，產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。作為對國際科學(xué)教育改革的積極回應(yīng)與推動(dòng)，我國新一輪課程教學(xué)改革也寄希望于加大科學(xué)研究前沿的比重，在確?；A(chǔ)性的前提下，對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了一定的揚(yáng)棄。新增內(nèi)容的教學(xué)要求雖不高，卻有助于彌補(bǔ)物理教學(xué)長期存在的不足。此前的研究表明：將科學(xué)研究前沿知識(shí)滲透于物理教學(xué)中，是一種哲學(xué)教育。物理學(xué)與哲學(xué)存在高度的正相關(guān)性，而且相互構(gòu)成對方發(fā)展的背景，尤其在近現(xiàn)代特別突出。一方面，哲學(xué)觀點(diǎn)促成了某些現(xiàn)代物理理論的創(chuàng)立。譬如相對論的提出具有明顯的唯理論色彩；量子論的成功可歸屬于實(shí)證論。另一方面，物理學(xué)的發(fā)展也大大豐富了當(dāng)代哲學(xué)。相對論、量子論引發(fā)了認(rèn)識(shí)論和哲學(xué)領(lǐng)域的變革；混沌理論所涉及的不確定性、非線性、耗散結(jié)構(gòu)、自組織等概念也形成了相應(yīng)的思潮，并開始改變傳統(tǒng)的哲學(xué)思想。將科學(xué)研究前沿知識(shí)滲透于教學(xué)中，是一種人文教育，還能夠幫助學(xué)生進(jìn)行有意義的學(xué)習(xí)。這個(gè)學(xué)習(xí)，是通過將未知的外部世界與已知的內(nèi)部世界相聯(lián)系，將未知融入已知中的認(rèn)知過程。這種聯(lián)系和融合越清晰，學(xué)習(xí)就越成功?，F(xiàn)代物理尤其是科學(xué)研究前沿是在經(jīng)典物理基礎(chǔ)上的繼承、修正和超越，二者并非絕對對立，在教學(xué)上也不能割裂開來。此前研究還表明，科學(xué)研究前沿在物理專業(yè)課程教學(xué)中能起到以下的作用。

1.激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)其學(xué)習(xí)。

2.在教學(xué)中強(qiáng)調(diào)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)科學(xué)真理的過程，讓學(xué)生了解科學(xué)發(fā)現(xiàn)的本來面目，引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)新。

3.開闊學(xué)生的視野，幫助其形成合適的科學(xué)觀和科學(xué)精神。物理前沿知識(shí)中有大量說明科學(xué)相對性、不確定性的事例，將其滲透于教學(xué)中，能夠開闊學(xué)生視野，鼓勵(lì)他們質(zhì)疑舊的科學(xué)觀，逐漸形成具有現(xiàn)代意蘊(yùn)的科學(xué)觀。

4.開發(fā)物理課程的隱性功能，鼓勵(lì)學(xué)生從求真到求美求善?？茖W(xué)對真理的追求往往也是對美和善的追求。因此，在物理前沿教學(xué)中很明顯，將前沿知識(shí)融入物理課堂中，可使學(xué)生在學(xué)習(xí)具體物理知識(shí)的同時(shí)進(jìn)行求美求善的學(xué)習(xí)。所以，在教學(xué)過程中應(yīng)當(dāng)多考慮在經(jīng)典物理教學(xué)的整體背景中進(jìn)行前沿知識(shí)的教學(xué)，換言之，應(yīng)當(dāng)多考慮科學(xué)前沿研究在經(jīng)典物理教學(xué)中的滲透。

二、現(xiàn)狀與存在的不足

從現(xiàn)在的專業(yè)設(shè)置和具體的物理專業(yè)課程教學(xué)中，現(xiàn)狀和存在的不足，情況如下。

1.在目前的教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)的現(xiàn)狀下，普遍存在學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力和興趣不足的現(xiàn)象，教師往往希望通過“課程設(shè)計(jì)的改革與實(shí)踐研究”來改善或者改變這種現(xiàn)狀，讓學(xué)生敢于學(xué)習(xí)，勇于學(xué)習(xí)。

2.學(xué)生參與科學(xué)研究和課題動(dòng)力不足，有些學(xué)生甚至欠缺完成畢業(yè)論文的原動(dòng)力。而另外一方面，教師卻希望學(xué)生積極參與自己的科學(xué)研究課題，學(xué)以致用。改變學(xué)生對學(xué)習(xí)不敢興趣，總覺得離應(yīng)用還遠(yuǎn)、用不著的態(tài)度。

3.在實(shí)際教學(xué)中，有的教師可能認(rèn)為科學(xué)研究和前沿知識(shí)太難，擔(dān)心學(xué)生不能接受。實(shí)際上，學(xué)生對科學(xué)研究前沿知識(shí)是感興趣的，因?yàn)閷W(xué)生對未知領(lǐng)域是好奇的。另外，專業(yè)實(shí)驗(yàn)和畢業(yè)論文都要求學(xué)生自身需掌握科學(xué)研究的基本過程和思路方法。從我們學(xué)校自身建設(shè)角度來說，科學(xué)研究前沿在專業(yè)課程教學(xué)中的滲透與實(shí)踐是很有必要的，因?yàn)閷W(xué)校努力從教學(xué)型大學(xué)向教學(xué)研究型大學(xué)轉(zhuǎn)變。教學(xué)研究型大學(xué)的轉(zhuǎn)變需要更多的科學(xué)研究人員，其中的科學(xué)研究人員不僅僅包含教師、研究員，還包含了學(xué)生。而利用科學(xué)研究前沿在專業(yè)課程教學(xué)中的滲透，可以進(jìn)一步激發(fā)出學(xué)生的求知和創(chuàng)新能力，從而推動(dòng)學(xué)生參與教師課題或者自己申請課題，參與科學(xué)研究。

三、滲透與實(shí)踐

我們以中國計(jì)量學(xué)院應(yīng)用物理系專業(yè)課程教學(xué)為例，在具體的教學(xué)過程中融入科學(xué)前沿和教師的科學(xué)研究課題來看其在專業(yè)課程教學(xué)中的滲透與實(shí)踐效果。正如前面的研究表明，在激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)其學(xué)習(xí)，讓學(xué)生開闊視野，認(rèn)清科學(xué)研究本身，鼓勵(lì)學(xué)生從求真到求美求善等方面起到了重要的作用。尤其在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣方面起到了顯著的效果。我們認(rèn)為，如果說課堂的物理學(xué)更多地表現(xiàn)為一種控制邏輯的話，那么前沿科學(xué)研究特別是純科學(xué)研究，則還能體現(xiàn)科學(xué)活動(dòng)的反思。將前沿物理知識(shí)滲透于教學(xué)中，讓學(xué)生多了解物理學(xué)日新月異、激動(dòng)人心的變化，而本身科學(xué)的邏輯和反思往往能夠激發(fā)他們更大的認(rèn)知興趣，并引起其內(nèi)心深處的探究欲望，從而促進(jìn)其學(xué)習(xí)。另外，在具體的實(shí)踐中，在《薄膜科學(xué)與技術(shù)》課程中，引入教師自身研究對薄膜物理展開具體的專題前沿講座，我們發(fā)現(xiàn)在以下三個(gè)方面起到了很好的效果。

1.學(xué)生自由選擇畢業(yè)論文導(dǎo)師方面。在學(xué)生了解教師研究領(lǐng)域的基礎(chǔ)上，學(xué)生可以自由選擇專業(yè)實(shí)驗(yàn)和畢業(yè)論文導(dǎo)師，學(xué)生的畢業(yè)論文與教師的科學(xué)研究可以有機(jī)的結(jié)合。近年來，在畢業(yè)論文選題的過程中，就有好多學(xué)生的題目和指導(dǎo)教師近期的科學(xué)研究很好地結(jié)合了起來。讓學(xué)生很早地參與老師的科學(xué)研究項(xiàng)目，一方面可以讓學(xué)生不會(huì)盲目地選擇專業(yè)實(shí)驗(yàn)和畢業(yè)論文導(dǎo)師，另一方面，在做畢業(yè)論文之前，實(shí)際上，學(xué)生已經(jīng)近距離地參與到科學(xué)研究中來，已經(jīng)逐漸地熟悉了科學(xué)研究的各個(gè)環(huán)節(jié)，并養(yǎng)成較好的科學(xué)研究能力。這樣，學(xué)生的科學(xué)研究和創(chuàng)新能力得到了提高，教師也能夠言傳身教，更為具體地指導(dǎo)學(xué)生的畢業(yè)論文寫作進(jìn)一步提高了畢業(yè)論文的質(zhì)量。

2.學(xué)生參與教師的科研項(xiàng)目和自己申報(bào)小課題方面。學(xué)生對學(xué)習(xí)不感興趣，總覺得離應(yīng)用還遠(yuǎn)，用不著，而通過對前沿的講述特別是教師結(jié)合自己的課題科學(xué)研究等在課程中的滲透穿插，使學(xué)生對科學(xué)研究感興趣，想?yún)⑴c科學(xué)研究。參與科學(xué)研究又進(jìn)一步促進(jìn)了學(xué)生的學(xué)習(xí)。在實(shí)踐中，學(xué)生參與教師的科學(xué)研究，這種參與形式是多樣的，既可以是為老師收集科學(xué)研究所需的材料、數(shù)據(jù)和信息，鍛煉學(xué)生獲取有益信息的能力；也可以讓學(xué)生積極主動(dòng)地參與到課題的相關(guān)研究結(jié)構(gòu)、觀點(diǎn)的討論中來，教師和學(xué)生相互學(xué)習(xí)，相互提高。在這個(gè)過程中，學(xué)生的科學(xué)研究能力得到了提高，教師的科學(xué)研究工作也大大受益。一些科研項(xiàng)目，如，大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計(jì)劃等，可以由學(xué)生來主持，教師來具體指導(dǎo)，學(xué)生積極參與或者申報(bào)，真正實(shí)現(xiàn)“學(xué)以致用”。

3.學(xué)生參加課外科技活動(dòng)和科學(xué)實(shí)踐方面，特別是撰寫科技論文的能力等。在課外科技活動(dòng)和科學(xué)實(shí)踐中，我們通過布置一些題目和主旨，利用寒暑假期和周末，作課外調(diào)查，寫調(diào)查報(bào)告，讓學(xué)生把所學(xué)的專業(yè)知識(shí)活學(xué)活用，豐富自己的實(shí)踐，通過實(shí)踐環(huán)節(jié)將理論和專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)引向深處。通過這些活動(dòng)，學(xué)生的參與性、積極性都大大提高了，創(chuàng)新能力也得到了提高。通過實(shí)踐環(huán)節(jié)，對于科技論文寫作，尤其針對學(xué)生寫作不規(guī)范甚至照抄等現(xiàn)象，也能起到很大程度的改善作用。同時(shí)，這樣的實(shí)踐也為學(xué)生完成畢業(yè)論文或者課題奠定了基礎(chǔ)。

總之，通過對科學(xué)前沿在物理專業(yè)課程里的滲透與實(shí)踐表明，科學(xué)前沿地引入，尤其是教師自己的課題科學(xué)研究講述與介紹，為學(xué)生參與科學(xué)研究提供了入門和基礎(chǔ)，不僅使得學(xué)生對科學(xué)研究感興趣而且對參與科學(xué)研究有了積極性，學(xué)以致用。反過來，學(xué)生參與科學(xué)研究的積極性又進(jìn)一步促進(jìn)了其對專業(yè)課程學(xué)習(xí)的興趣與熱情。

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作者簡介：陳苗根（1981-），男，浙江杭州人，博士研究生，副教授，研究方向：磁性物理。