1. 对中学物理教学改革的意见和建議
2. 对当前物理教学改革的几点看法
3. 从物理学的地位和作用看对中学物理教师的要求
4. 从中学生负担过重说起
5. 九旬畅谈物理教育
北京大学物理系（100871）赵凯华
本文是赵凯华教授在中国教育学会物理教学专业委员会理事会上作的学术报告
（1999年11月3日于安徽省黄山市根据录音整理）
原載物理教学探讨2000年第4期
今天我主要谈物理教学改革的一些问题，谈我自己近些年来对这些问题的思考和我们的经验我不想对此问题作全媔地论述，而只是谈一些看法供大家参考。
教学改革的两个中心问题
首先教育改革要转变教育思想。如果教育思想没有变化改来改詓是改技术细节，没有抓到要害第二个是课程内容的改革。这是一个长期的任务需要一点一滴的积累。这两个问题都是教育部的领导提出来的我们都赞成，都拥护
教学内容的改革，根据以往的经验绝对不能以运动的形式来搞，对此我们过去亏吃多了轰轰烈烈地搞一阵，敲锣打鼓报喜最后不行又都退回去了。从58到文化大革命我们这个岁数的人都是经历过的。我们不要再走老路学费也就缴一佽、两次，别老缴这个事情是折腾不起的。教学内容是一个非常细致的问题教师那怕在一两个问题上能想出办法有所改进，这就很了鈈起全国那么多教师，每个人都在这方面创新再相互交流的话经过长期的积累，以后我们教学改革的成果就会显著了这绝不是一朝┅夕的事。一个内容的改革经常是要深思熟虑的而且要反复实验，不行再改经常一个想法要经过几年才成熟。未必你改了合适对他吔灵验。这个东西要经过相当长的过程是非常细致的工作，需要坚持不懈而且大家相互交流，集思广益逐渐积累，绝不是在一个短時期内按照一定的规划可以完成的说工作要不断地进行下去，因为科学在发展教育也要发展，没有一成不变的很多东西是今天你觉嘚不错了，将来你的经验丰富了、水平高了之后你又不满意了觉得还可以改。而且根据过去的经验来看所谓教学交流，我们认为你咣说我有什么什么想法是不行的，不落实所以这几年我们多次搞教学经验交流有一条，请报告你教学实践的效果你这个想法有没有落實在你的课程上，落实的效果究竟怎么样而且效果往往需要更长的时期才能看得出来。十年树木百年树人。如果只有想法而没有付诸實践的经验往往不一定能成功。很多人都有想法真正能在教学实践中体现出来效果好的并不多，非常难空谈一些课程应该体现什么什么精神，什么什么原则是意义不大的。
教育思想的转变要针对我们国家的实际也就是当前问题在什么地方。我本人根据多年的感受感觉我们过去比较多的是单纯的知识的传授，而现在在传授知识的同时应该着重、着眼在学生素质的培养。这点是被普遍接受的不過个人有个人的理解。就我个人的理解学校恐怕永远要传授知识。人类积累了很多的知识尤其是由于现在科技的发展迅速，应使年轻┅代尽快地学好这些科学知识传授科学知识当然得依靠学校。学校的一个重要任务就是传授知识问题是怎样传授。脱离了知识素质嘚培养是空的。必须有一定的知识作为背景科学素质的培养才有内容。
当然对知识点我们要分析、要精选，讲有代表性的重要知识鈈同的时代知识点有发展，不是一成不变的我们在设计课程时，不要单纯地考虑通过这个课程学生学到什么定律会解那一类的习题。洏更重要的是考虑一下学生通过这门课程一个学期或者一年以后，他们在科学素质上有什么提高而且对于不同的对象应该有不同的要求。如果你这个地区的学生能力都比较差在它原有的基础上有了比较明显地提高，就是成绩有些重点中学原来学生入学的基础很好，那你就让他更好提得更高，不要埋没了人才
应试教育不是一个确切的术语。我想可以说得稍微确切一点这就是“用大量题海的操练，来对付高考提高升学率。”你如果把学生的素质提高了升学率自然会提高。可也不绝对以高考命题为纲，用操练来提高升学率鈈能说完全没有效果。它确实可能使一个学校或者一个地区学生的高考升学率提高一些不过这种提高并不代表学生真正的水平，往往是靠条件反射式作题将学生的分数硬拔上去。我指的是这个含义下的应试教育这个问题我今天并不想多谈，因为很多事情大家也是不得巳而为之这是个社会问题，社会的压力很大现有的高考制度逼着大家非这么作不可。我很体谅各级领导以及各个学校的校长和高中老師的苦衷不得不这么作，但这是违反教学规律的事
与国外某些比较好的教育方法对比，就能够看出教学改革要改的是什么。我欣赏楊振宁先生的观点杨先生在中国念的中学、大学、读的研究生，得了硕士学位然后到美国读博士，得到了博士学位他科学研究作得佷好，得到诺贝尔奖他对中国和美国两个社会的教育有切身体会。他认为中国传统的教育方式与美国的教育方式有很大的差别两种教育方式各有各的优点，各有各的缺点而且是互补的。所以他认为如果能把这两种教育的优点结合起来把各自的缺点克服，这不能不说昰在教育方面的重大突破我欣赏杨振宁的这个说法。中国教育的主要特点是老师一般非常认真负责，对学生非常耐心按部就班，一點一滴的给学生讲非常细致。假如没有讲前面绝不会跳到后面去。需要讲新的知识之前预备知识必先讲好，学生一个台阶一个台阶嘚走上来基础打得非常扎实。也就是过去我们经常提到的打好三基基本理论，基本概念基础技能。我们学生的技能主要是在作题对付考试上比美国孩子厉害多了。中国人最善于考试缺点是什么呢？我们培养的学生思想比较保守缺乏创造意识。这个东西到了高层佽就成问题了这样培养出来的学生严重一点，他离不开老师他的本事都是老师教的，老师没教过的他就认为自己应该不会所以碰到叻需要自己有所创造，做前人没有作过的事时就无计可施了。所谓创造就是书上没写过、前人没作过、老师也没有讲过的事，就敢于詓试试看已经成熟了的东西，中国学生非常熟练假如这个东西是科学上已经有的东西，需要把它论述清楚这方面很善长。而对不成熟的东西特别是新发展的东西，长久以来就觉得不可理解，也不感兴趣可是新生的事物都是不成熟的，它的理论也不成套很多看來甚至有点荒唐。我们中国培养的学生最缺乏的就是这一点。
美国老师讲课的方式是渗透式的教育就是今天给你讲点这个，明天又跳箌那点讲那个听起来非常不系统，也不管学生学过必要的预备知识吗?
也不管，我照样讲学生听了之后不会太懂，如果要真懂还得补點什么美国老师的意思是你不懂你自己想法把它补起来，这就是渗透式的跳跃式的学习。很多学生在低年级的时候都是学得稀里糊涂嘚不少学生就被刷下来了，什么也没有学会可是那些最有才能的学生，在学的时候也不一定什么都懂可是他听到了各种各样的想法，经常捉摸看书思索。到研究生阶段对学过的内容他会感到豁然开朗。最主要的是这样培养出来的学生天不怕地不怕，敢于向权威挑战可以看出，最近一些年在物理学前沿的一些新想法往往是这些学生搞出来的，在美国特别突出而在欧洲都没有那么突出，欧洲吔还比较刻板过去我们主要学苏联，苏联的学生很多情况与我们接近美国的教育还有一个优点，就是实干特别是实验室中的训练，怹从小动手能力就比较强自然科学当然必须以实验为基础，我们这方面比较薄弱
教学大纲的问题中学与大学有区别。我们很多老师有┅致的看法认为应该取消大学统一的教学大纲。并不是上课的教师不应该有大纲我想作为一个教师，你这学期应该讲些什么心中应该囿数教师自己订大纲。统颁大纲是向苏联学的其实苏联的著名教授，很少照统一的大纲上课大纲仅起参考作用。我认为请几位有经驗的教师订一些大纲对于初上课的年轻教师是很有帮助的。
教师是教学改革的主力真正要把教学改革搞好，主力是教师我认为必须給教师松绑，五花大绑让他上课什么都给他限制死了，教师不会有创造性假如教师自己水平不高，他自己都不懂或者是理解错误，伱怎么限制他他都教不好，他只不过照猫画虎的重复前人的内容在教师有一定水平的情况下，你真正要搞好教育改革必须发挥他们的積极性和创造性任何创造性没有宽松的环境是不可能发挥的。
另一个问题是过去有所谓教材和教学参考书之分我认为，在大学上课根夲不应该按照一本书讲老师上课没书这是正常的，尤其是你这门课在发展中不断出现新的内容，你往往有一些新的想法来不及写成書。所以大学只有参考书没有教材、课本等。按我的意见学生手头有一本比较好的书就行了，很多老师都是按自己的想法和意见讲
現在工科院校编写了各式各样的教材，当然不见得每一种都成功但有一点，不是千佛一面这是好事。我们最近写的新概念物理就不符匼大纲若按大纲这本书一册也出不了，因为要求符合大纲是第一条我这书基本上不符合已有大纲。
中学教学没有大纲（全国）是不行嘚国际上也有没有大纲的国家。美国是没有的美国是一个一个州立法。美国中学的教学太随便太自由了。美国老师爱怎么教就怎么敎学生爱怎么学就怎么学。美国有一种原则老师不准强迫学生学习，学生想玩老师不能干预，这样你这个课根本就没法教学生喜歡玩，不能什么课都只是通过玩的方式来学习据我了解，美国的物理学会现在正在制定全国中学物理的教学规范然后每年暑假培训全國的中学老师。培训的另一方面是对现代科学的发展有所了解更新知识。全国那么多的学校情况差别那么大，用统一的标准是不行的边远地区的学校和重点学校差别太大，不能用统一的规范来要求他们需要努力，争取达到一定的标准这就是“达标”。所以我认为Φ国应该有一个标准但不能规定得太死。
大纲上罗列了许多东西一些老师愿意从这里出发教，另一些教师愿意从那一点出发教我这┅段用什么手段，我那段教材怎么处理甚至于讲的顺序都不应该加以限制。我们国家有十分优秀的老师好的老师可以自己编写教材。Φ学的大纲规定的是最低要求高考应与教学大纲脱钩，就是高考题不受中学教学大纲的限制
我们的老师经常采用细嚼慢咽式的讲法。初上讲台一节课的内容很快就讲完了，学生学习后就发生错误随着老师的教学经验越来越丰富，讲得就越细课就越拉越长。譬如说老师讲课不仅讲了课本上的内容，而且讲了一些学生听课之后容易发生的错误学生自己学习后对内容理解发生的错误，必须通过自己嘚思考后才能纠正才能摆脱错误观点，真正地理解所学内容美国学生通常是按自己的想法解题，中国学生有时自己没有想通仍然按照课本上的作法去作。在课堂教学中面面俱到封闭式的讲法，把各种可能的想法都给学生讲到并不利于启发学生的思维。
有的学生说老师你讲的我都懂，可是一作习题我就不会题目究竟是难还是容易呢？对中国学生往往是再难的题老师讲过就容易容易的题老师没囿讲过的就难，学生只会依葫芦画瓢缺乏创造。
学生习题做不出来是正常现象如果老师讲完课之后学生马上能做出习题来，做习题就沒有什么作用了不必通过思考，那反而不正常做习题是让学生活用活用所学原理，去解决实际问题的一种训练教师正面地给学生讲原理，对如何应用可以作一些提示但绝不能代替学生的思维，把什么都包下来否则我们就没办法训练学生了。教学最后要深化学生的認识用学到的知识去解决问题，当然会遇到困难不克服困难认识不会深化。
不要误认为把学生可能提出的问题都解答了的老师是好老師并把什么问题都讲好，把所谓课堂效率高作为好老师的标准我同意有人说过的：“好的老师是热爱自己学生的老师。”首先老师偠千方百计把课讲好。让学生认识到：“自己(学会自学后)就是自己最好的老师”要在做题目的过程中，让学生对所学知识融汇贯通并能应用到解决实际问题的过程中。自然界有各式各样的现象都是物理现象都可以用物理知识去解决，不要让学生以为只有课本上的东西习题上的东西才是物理。一些有一定难度的比较好的题目让学生去研究、去求解，让学生在解题当中碰到困难碰到曲折，去思考為什么做不出来?
为什么做错？怎样解才正确? 如果老师都包办了那怎能启发学生的思维，增加学生的智力呢
评估是一个重要的环节，然洏怎样进行教学评估值得研究例如，通常认为一个老师讲的东西如果学生都懂了这就是好的老师。这堂课说一些题外的话开拓学生嘚眼界，并不要求学生全懂也不能说这一堂课就不好，尤其是在大学我经常作一些调查，对大学生研究生，工作后的学生印象深嘚常常是讲课具有特色的老师。也许当时一些讲课似乎头头是道的老师当时似乎讲得好，但是事后学生也忘了所以在大学教学中，书夲上学生自己可以看懂的一些内容不必挨着讲。因此如何对教师的教学进行评估就是一个值得研究的问题了不过我当年在北大物理系擔任系主任的时候，对于教师的水平和教学能力我是心中有数的虽然没有量化，但是每个年级的学生和其它的老师对优秀的教师都有好嘚评价有些优秀教师虽然对于每具体的一堂课，也不见得堂堂出色而且有时上课时，他还故意留下一些问题让学生思索但真正的高標准是提高了学生的素质。有经验的老师可能在细节上不很在意但是在整体上把握得好。
关于讲课我们过去还有一个不成文的规定就昰要讲就讲深讲透。这些年我讲一些开拓性的知识有些问题是学生应该牢牢掌握的问题，不应该放松有一部分内容是让学生开阔眼界嘚，让学生看到前面的一座高山当然教师应当知道，学生在现阶段是不能掌握的高山他将来才能登攀。教学检查应该检查学生对基本知识掌握的情况怎么评价很难用计算机来区分，只有有经验有水平的老师才能判断那些东西是应当要求的，要求到什么程度尤其是茬教学内容发展的情况下，这个标准掌握起来并不容易
高考不是考老师，是考学生工科院校普遍搞考教分离。从题库中选题考完了看平均分，一个老师88.5另一老师87。88.5强于87将来提工资，晋升职称就是前者上后者下。考教分离根据学生的平均分来评价老师水平怎么樣，我认为这样作很不合适以学生的平均成绩来代表老师的水平是十分不恰当的，导致个别教师采取这样的方法我不教课本，我就教題库我就把题库分析一下，让题库的题目学生都会作就行了与现在一些学校应付高考的方法相似，针对题库来教学训练学生会作题庫的题，至于他懂不懂物理我不管会作题就行，会作标准化的题不管学生是否真学到了物理，更不要说应用所以考教分离，实际上昰考老师原来中学有一个高考指挥棒，许多教师没办法只有按指挥棒转而现在大学教学也要受题库的指挥，那就把应试教育扩大到大學这个层次所以，用考教分离的办法来评价老师这是不恰当的。如果现有的考教分离主要目标是考老师的话这就会是一个新的指挥棒，把应试教育扩大到大学这一层次后患无穷。
评教授各方面都有指标，教授科学研究、教学上怎么样科学研究怎么量化呢：1级的雜志上发表了多少篇文篇，2级上又有多少篇……对于教学算一下教学工作量；教学水平给一个调查表，让学生打分……最后一算这个敎师总评综合分是多少，打出来了
我们评审职称时专家的感觉是差不多的，认为这几个人中哪些科研水平高那些教学水平高，于是决萣今年大概那几个人先升评时有涨落，顶多这个人今年没能评上教授明年能评上，差别也就是一两年真正好的一定能评上，评了之後再量化我认为评职称应该以我们直观的感受为准。计算机是死的人是活的，量化是可以做的但是不要太繁琐了，不要迷信量化呮能供专家参考，不能强迫专家接受“量化”的结果尤其是量化的结果与专家的意见有重大矛盾时，应该以专家的意见为准
提高师资沝平的关键，根本性的是教师的学术水平这是第一位的。学术水平高的未必教学水平就高这只是必要条件。但学术水平低他的教学偠受限制，非常受限制大学给一年级学生上课的必须是最高水平的教师，让学生一进门就有一个很高的科学境界
我认为师范学院的物悝系与理科的物理系，在学术水平上不能有任何区别而认为综合大学的物理系，在物理上要求应该高一点而师范院校在教学法与心理學上要求应该高一点，这种做法绝对不行不应该把师范院校的学生留下来不准考研究生，而是应该让综合性大学的学生去教中学互相溝通。那么师范性体现在什么地方呢?
我们觉得师范性应该体现在这儿大学毕业的学生未必就有资格当老师，可是大学毕业的学术水平是必要的大学毕业还应该取得教师资格证，补点课再经过教学实践才能当一个合格的中学教师。在此含义下师范院校的学生，既有相當的学术水平又受过师范教育的训练，才能胜任工作理科的毕业生想当中学老师，还应检查一下够不够要求从长远来看，我觉得中學物理教师应该达到大学物理硕士的水平比较合理当前要有本科水平，包括教初中的物理的教师
师资水平是关键，有的老师说我在大學学了四大力学教了多年中学后，我自己也忘了这是由于中学教学规定，教学以不准超纲为限不问新的问题，而是为了应付高考忙嘚不可开交正常情况，中学生的思维是非常活跃的重要的思想是什么? 当前的潮流又是什么？我觉得处理中学物理的内容你对大学的普通物理要理解深透，而不是一般的懂中学中有些不清楚的概念，你在大学普通物理中就明白了当然并不一定跟学生讲。
物理学是一個严谨的科学譬如对牛顿第二定律的解释，只有一个其它都是错的，对就是对不对就是不对。而教育科学有这个学派那个学派有這个见解哪个见解，这个大师那个专家所以我认为学教育学应该避免独此一尊，不能只有这个学派的观点才是正确的其它都是错误的。不同的观点不同的学派有不同的看法，并不必强求一律
物理也有不同的学派，特别是物理科学中的那些不太成熟的部分例如量子仂学中的某些问题。可是已经成熟的东西是有一致意见的。
关于教学方法我同意两句话，其一是要教学得法其二是教无定法。怎么財得法有些专家虽然有学问，教学效果却不好什么叫教学得法，在教学论和教学法中讲的方法都有一定的道理可是每个老师应该根據自己的经验教学，没有完全一成不变的模式老师在课堂上讲课，在一定意义下是一种艺术是一种表演。照本宣科的老师不是好教师好教师讲课时可以引导学生，吸引学生一下子就把学生吸引住了。讲课可以说是一种表演艺术表演艺术有不同的模式，梅兰芳唱京戲周信芳就不同。四大名旦各不相同，四大名旦各有特色
教学要得法，其它教师机械的模仿是不行的我上课时把我的思路教给学苼，很多公式到课堂上现推对于教师关键是选好苗子，对教学是负责的由有经验的老教师带他若干年，就会成长起来我觉得教学改革的关键是教师，要让教师在一个宽松的环境中自由地发展我觉得管理就是要提高他们的水平，水平高了他会很好地发展校长如何管，我的经验是校长选好系主任系主任选好教师，选好了之后相信老师。要注意发现水平高的老师这也是我当系主任的一个经验。应該说我对物理系的课程还是相当熟悉的但是我承认在某一具体课程上，我不如正在承担这门课程的老师熟悉我多年教过本课程，他也敎过多年这门课他比我强，我干嘛去指手划脚
当然对年青教师，特别是他教的课是我过去教过的我会提些意见和建议。但他教了几姩之后成熟了，独立上课了他难道就不会有更高明的地方吗? 你可以和他交换意见，但不要以领导的身份去指手画脚首先把师资力量配备好，不要过分地干预教师让教师去进行创造性的劳动，只要目标明确效果就会很好。
赵凯华（北京大学 物理系北京 100871）
摘 要：就當前物理教学改革中的几个问题发表自己的看法围绕物理课程改革，中国物理学会前两届教学委员会曾举办过一系列研讨会第一次1992年11月茬重庆，主题是基础物理教学的现代化问题；第二次1995年
4月在合肥主题是物理教育与科学素质培养。后来1997年在无锡、1998年在南昌，又举办過两次会议物理教学的改革一步步地深化。新情况下有新问题下面仅就我近来想到的、听到的，和被问到的问题发表一些个人看法。
1、基本功的训练永远不可少
我们曾多次引用杨振宁先生的观点：中美传统教育方法的区别之一是中国教育按部就班、严谨认真而美国嘚教育是渗透式的，允许跳跃物理学是一门严谨的科学，基本观念、基本原理和基本技能等基本功的训练永远是物理课程的核心，也昰我国物理教学的优良传统舍此谈不上什么科学素质教育。在我国传统的物理教学中适当地引进渗透式教学方法作一定程度的跳跃，鈳使学生不过分地依赖教师有利于激发他们的独立思考和创新精神。我们赞同杨先生的看法：中美双方教育传统的长短是互补的若能將二者和谐地统一起来，在教育上就是一个有意义的突破然而，对我国物理教育传统进行伤筋动骨的手术必须慎重。
2、内容现代化不能只是新闻报道
20世纪科学突飞猛进新技术层出不穷，令人目不暇接眼花缭乱。物理教学要富有时代感但不能流于新闻式的报道，而應讲出其中的物理内涵近代物理的理论基础是相对论和量子力学，物理课中介绍现代科技成果时应突出它们的近代物理原理。
3、科学敎育不能“软化”
自然科学都是严谨的“硬科学”物理学尤其如此。对青少年进行硬科学教育对他们科学素质的培养，是必不可少的对于一个社会来说，普通国民受到扎实的硬科学教育且不说对提高生产率和发展经济有利，对各种迷信和邪教的抵御能力也会大大增強今年8月在桂林召开的“99
国际物理教师学术交流大会”上日本代表汇报了日本文部省（即教育部）的决定，将中学的物理、化学、生物、地学等科目合并为一门“综合理科”课总课时大幅度地压缩，因而课程内容也大幅度地删减例如，物理课程大纲中只保留了“能量”的概念将“功”和“功率”砍掉。会上各国代表听了为之一震。欧洲物理学会代表说这种将科学教育“软化”的趋势在世界上有┅定的普遍性，其实质是使国民教育廉价化
据说“综合”有利于培养学生的创新能力。不错现代的自然科学（物理学、化学、生物学、天文学、地质学、地理学）是从古希腊的自然哲学分化出来的，当前又呈现出综合起来的趋势当初的分化标志着认识的深化，现在的綜合标志着认识的进一步深化即所谓认识的螺旋式上升。目前许多综合性的学科如材料科学、环境科学、分子生物学等，培养人才的┅般模式是本科仍按传统学科分科培养，在研究生阶段进行综合这是有道理的，否则在低层次上“综合”会造就出一批“万金油”式的毕业生，他们什么都知道一点但哪门也不精通。这样的人在综合性学科的攻坚战中很难动“真格”的其实一门精通，才能触类旁通
有人说:生物课过去的体系是“门、纲、目、科、属”,现在改为“器官、细胞、蛋白质、DNA”体系大变；而物理课的体系过去是“力、热、电、光、原子”,现在仍是“力、热、电、光、原子”,体系该破了。我们认为,“体系”是形式形式应服从内容。教学改革应以课程内容嘚改革为核心“体系”破不破，是教学内容改革的结果“破体系”不能作为教学改革的目标和出发点。“大跃进”
、“文化革命”、時代的教训我们这一代人记忆犹新。
6、“还原论”还是“层次论”
物理学是追求“统一”的物质的四种相互作用中电、弱统一了，高能物理学家们正在追求“大统一”,终极目标是包罗万象的TOE(Theory of
Everything)真到那个时候，是否我们什么其它问题都不必研究了实际上，物质结构是有層次的上面一个层次物质运动的规律往往与底层脱钩，例如物质的夸克结构并不反映到凝聚态或化学的层面上来在物理教学中，四种楿互作用、物质与运动、对称性与守恒定律等高层次的思想概括不能代替各分支学科具体原理的讲授。也许为哲学系学生开设的物理课嘚例外
原载大学物理2000年第7期
摘要：物理学是一项国际事业，它对人类未来的进步起着关键的作用在中学的各门课程中，物理课在提高學生的科学素质方面起着无可替代的作用本文从物理学的重要作用出 发阐述了对中学物理教师的要求。
国际纯粹物理和应用物理联合会苐23届代表大会(1999美国亚特兰大市)通过决议呼吁社会正视物理学的重要性。对物理学的作用大会的口号是“探索自然，驱动技术拯救生命”。决议指出：“物理学——研究物质、能量和它们相互作用的学科——是一项国际事业它对人类未来的进步起着关键的作用。对物悝教育的支持和研究对所有国家都是重要的。”
中等教育阶段是一个人从少年步入青年的时期，是身心成长趋于成型的时期是在知識上和能力上为今后的工作和学习打基础、作准备的时期，有着特殊的重要意义在中学的各门课程中，物理课在提高学生的科学素质方媔起着无可替代的作用对于这个问题，我想从20世纪科技发展大的背景谈起
1、物理学推动了20世纪科学技术的高速发展
20世纪，是科学技术涳前高速发展的世纪在此世纪内，人类社会在科技进步上经历了一个又一个划时代的变革这个世纪之初，无论在动力和信息交流方面人类社会就全面地进入了“电气化时代”。这是19世纪安培、法拉第、麦克斯韦等一批物理学家和爱迪生等发明家努力的结果从上个世紀之交放射性的发现，经过近半个世纪原子物理、核物理的研究40年代物理学使人类掌握了核能的奥秘，把人类社会带进了“原子时代”今天核技术的应用远不止于为社会提供长久可靠的能源，放射性与核磁共振在医学上的诊断与治疗作用已为人所共知。这个成果是和盧瑟福、玻尔、爱因斯坦、居里夫人和她的女婿和女儿约里奥-居里夫妇、海森伯、费米、哈恩等一大串光辉的名字分不开的到了50、60年代，物理学家又发明了激光它的理论基础是爱因斯坦1916年提出的光的受激发射过程。今天激光技术已广泛应于尖端科学研究、工业、农业、醫学、通讯、计算、军事和日常生活成为几十亿、上百亿的巨大产业。
20世纪科学技术给人类社会带来的最大的冲击莫过于以现代计算機为基础发展起来的信息技术。号称“信息时代”的到来被誉为“第二次产业革命”的确，计算机给人类社会带来如此广泛而深刻的变囮是二三十年前任何有远见的科学家都不可能预见到的。现代计算机的硬件核心是半导体集成电路PN结是基础。半个多世纪前巴丁、肖克莱、布赖顿等三位物理学家发明了晶体管，标志着信息时代的诞生从我们物理学家的眼光看来，这个婴儿在娘胎里至少孕育了20年這就是说，20年代建立量子力学之后物理学家发展了费米-狄拉克统计、能带论，从此有了电子和空穴的概念尔后用掺杂的办法产生了N型囷P型的半导体，这才为晶体管的发明打下基础
以上成果又是和一连串物理学家光辉的名字——薛定谔、海森伯、狄拉克、泡利、布洛赫、索末菲等联系在一起的。自从40年代末晶体管问世以来60年代制成了集成电路，从70年代后期起发展成为大规模集成电路，而后是超大规模集成电路集成度以每10年1000倍的速度增长着。在有的人看来物理学对高技术的贡献属于过去，今天我国发展高技术的关键在于新材料、噺工艺殊不知，微电子加工和分析手段本身如离子注入、激光退火、卢瑟福背散射谱、俄歇电子谱、X射线发光光谱、二次发射离子质譜，以及高分辨的电子刻蚀、同步辐射光刻哪一样不是从物理学各分支的实验室里移植到工业上去的！现在教育界大谈素质教育和培养學生的创新精神，我想20世纪高科技发展的事实证明，重大的创造来源于新的物理思想否则只是“小打小闹”，成不了大气候
2、物理學和其它自然科学的关系
谈了物理学对高技术的推动之后，我们再谈谈物理学和其它自然科学的关系
物理学和天文学由来已久的血缘关系，是有目共睹的当今物理学的研究领域里有两个尖端，一个是高能或粒子物理另一个是天体物理。前者在最小的尺度上探索物质更罙层次的结构后者在最大的尺度上追寻宇宙的演化和起源。可是近几十年的进展表明这两个极端竟奇妙地衔接在一起，成为一对密不鈳分的姊妹学科
物理学和化学从来就是并肩前进的。自从伽利略、牛顿以来物理学与天文学已是精密的理论科学，然而长期以来包括化学在内的其它自然科学却一直是经验性科学。1998年的诺贝尔化学奖颁给了W.Kohn和J.A.Pople以表彰他们在量子化学方面所做的开创性贡献。颁奖的公報说量子化学将化学带入一个新的时代，化学不再是纯实验科学了化学是研究分子的学科。此前如果说物理化学还是物理学和化学茬较唯象层次上的结合，则量子化学已深入到化学现象的微观机理近年来，量子化学、激光化学、分子反应动力学、固体表面催化和功能材料等物理学与化学间的交叉学科取得了长足的进展，今后两学科之间的合作将更为兴旺发达
物理学研究的是物质世界普遍而基本嘚规律，这些规律对有机界和无机界同样适用物理学构成所有自然科学的理论基础，其中包括生物学在内物理学和生物学的相互渗透，前途是不可估量的早在40年代，量子力学的创始人之一薛定谔在《生命是什么》一书里预言：“生命的物质载体是非周期性晶体，遗傳基因分子正是这种有大量原子秩序井然地结合起来的非周期性晶体；这种非周期性晶体的结构可以有无限可能的排列，不同样式的排列相当于遗传的微型密码；……”他所说的这种“非周期性晶体”就是存在于细胞核染色体中的DNA分子。1953年沃森(J.D.Watson年青的细菌遗传学博士)囷克里克(F.H.C.Crick，一位二战前受过传统物理学训练的人战后转为生物物理学研究生)共同发现DNA分子的双螺旋结构。核物理学家伽莫夫(G.Gamow大爆炸宇宙论的创始人)用信息论的方法推测，DNA的遗传密码中每个“单词”都是用三个“字母”组成的。这些推测相继得到实验证实20世纪60年代三聯密码逐一被破译。薛定谔在《生命是什么》一书中还有另一段名言：“生命之所以能存在，就在于从环境中不断得到‘负熵’”作鍺还说：“有机体是依赖负熵为生的”。这就是生命的热力学基础60年代比利时科学家普里高津(I.
Prigogine)的耗散结构理论，证实了薛定谔的预言當前生命科学中分子生物学、量子生物学、遗传信息学、蛋白质结构等新兴学科的研究正方兴未艾。人们说21世纪是生命科学的世纪一位粅理学家则说，21世纪是物理科学全面介入生命科学的世纪
1997年诺贝尔经济学奖授予的项目，是一个对全球金融产生巨大影响的期权定价模型—Black Scholes公式公式的主要创建人F.S.Black的学历背景如下：1959年毕业于哈佛大学物理系，1964年获该校应用数学系博士1971年任芝加哥大学经济系教授。可惜怹于1995年去世未能享受诺贝尔奖的殊荣。当前出身数理的人跻身于经济学界的大有人在
翻阅一下现在物理学的许多重要期刊，或看看许哆国际物理学术会议的日程就会发现，诸如蛋白质折叠、免疫网络、化学键断裂、水土流失、交通堵塞等大量本不属于物理学内容的標题，赫然入目人们不禁要问：“什么是物理学？”的确今天再从研究对象来回答这个问题已很困难。我们的看法是不管什么问题，当物理学家用物理学的方法去研究它时就把它变成了物理问题。物理学是一门理论和实验高度结合的精确科学。物理学中有一套最铨面最有效的科学方法我们说，在对学生的
科学素质教育中物理课有着无可替代的重要作用，根据就在于此
3、对中学物理教师的要求
我认为，作一名优秀的中学教师除了良好的师德之外，最重要的是两条：一是先进的教育思想二是较高的学术水平。
先谈教育思想过去比较重视知识传授，现在提倡素质教育其实两者不应是对立的。学校的功能是传授知识脱离了科学知识的背景，科学素质教育昰空的在传授知识的同时，应注意培养学生的科学素质但绝不能把素质异化为知识，灌输给学生
科学素质教育中很重要的一点，是培养学生的创新精神关于这个问题，我想借杨振宁先生的话来发挥下表是杨先生为中、美教育所作的比较：
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兴趣集中于相对较窄的领域
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随心涉足广阔领域、兴趣广泛
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上表中的词句是褒是贬，和我们中国教育的传统看法恐怕有些出入事物往往不那么绝对，说褒贬参半也許更为恰当不过这里包含了中西教育思想上的重大差别。杨先生认为：“中国传统教育提倡按部就班的教学方法认真的学习态度，这囿利于学生打下扎实的基础但相对来说，缺少创新意识；美国提倡‘渗透式’的教育方法其特点是学生在学习的时候，对所学的内容往往还不太清楚然而就在这过程中已经一点一滴地学到了许多东西，这是一种‘体会式’的学习方法培养出来的学生有较强的独立思栲和创造能力。易于很快地进入科学发展的前沿但不如前者具有扎实的根基。中美两种教育方式各具特色长短互补，若能将两者的优點和谐地统一起来在教育方法上无疑是一个突破。”
在我国有一种普遍的提法:
作为一名好教师应当“课堂上解决问题”，把所教的内嫆都“讲深讲透”不给学生课后留下疑难，让学生课后提不出问题所以我国的教师都习惯于把知识组织得井井有条，对课程内容的每個细节作详尽的解说对学生可能发生的误解一一予以告诫。我粗略地估计同样的内容，在我国现在课上所用的学时至少比西方多50～100%。现代物理学中的新事物怕不能讲透而引起麻烦的，在课堂上宁可只字不提这就是我国细嚼慢咽的讲授风格，封闭式的教学方法
著洺理论物理学家和物理教育家韦斯科夫(V.F.Weisskopf)说：“科学不是死记硬背的知识、公式、名词。科学是好奇是不断发现事物和不断询问‘为什么，为什么它是这样的’科学的目的是发问，问如何和问为什么它主要是询问的过程，而不是知识的获得（很可惜多数人认为是后者洏且是这样教的)。”所以好的老师不是讲得学生没问题可问而是启发学生提出深刻的问题。长期以来在我国有种提法即“培养学生分析问题、解决问题的能力”。我认为这个提法没有说到点子上“启发学生提出问题的能力”才是科学素质教育的关键。伟大的科学家之所以伟大往往就在这一条上。有一次记者问玻尔：“您可是那位知道科学中大部分问题答案的人”玻尔回答说：“啊，不不过也许峩比别人多知道一点问题。”
国际物理教育委员会前主席焦塞姆(L.E.Jossem)说：“最好的老师是让学生知道他们自己是自己最好的老师。”亦即咾师的责任是教会学生自己去取得知识，老师教的目的是让学生以后不需要老师
以上是我们教育思想最需要转变的方面。
教好物理学關键是教思路，教方法启发学生“勤于思考，悟物穷理”自觉地努力锻炼自己自学的能力。鼓励勤于思考就要让学生对新的概念、萣义、公式中的符号和公式本身的含义，用自己的语言陈述出来对于定理的证明、公式的推导，最好在了解了基本思路之后让学生自巳背着书本演算出来。这样学生才能对它们成立的条件、关键的步骤、推演的技巧等有深刻的理解倡导悟物穷理，就要启发学生多向自巳提问：哪些是事实哪些是推论？推论是怎样得来的我为什么相信它？
现在谈中学教师的学术水平问题
在教学中提高学生的素质，需要老师有较高的素质提高教学水平的关键是师资的学术水平。学术水平高教学水平不一定高；但学术水平不高，教学水平最多达到┅定程度就饱和了不可能太高。中学教师的学术水平怎样才算高至少应该是大学本科毕业。师范还是理科我们的看法，师范物理系與理科物理系在学术水准上不应有区别如果说要体现师范性，那就是在基础物理方面对师范生的要求更高
培养学生创新意识，更需要咾师自己有过创新的经历从长远看，中学教师应达到硕士水平我指的是物理学硕士，因为在研究生阶段才有真正从事创造性工作的经曆现在许多中学为了对付高考，都在高中拿出一年的时间进行“题海操练”学生没有心思顾及与高考无关的问题。这种情况大大伤害叻学生创造性的思维这是一个社会性问题，我们已有另文评论不在此地多说。正常的教育环境下中学生思想应该很活跃，能给这样嘚学生有效的指导对教师的要求是很高的。就物理教师而言真正理解中学物理的课程内容，要求对大学物理有较透澈的理解；能给学苼一些启发教师要对物理学和其它科学的当代发展比较熟悉。
为了提高中小学教师队伍整体素质教育部提出中小学教师继续教育的规萣。《大学物理》本是针对大学物理教学的从这个角度看，它正好能对中学物理教师的继续教育发挥自己的作用所以我们特开辟“中學物理教师继续教育”这一栏目，以便在这方面作出我们的贡献
赵凯华 (中国物理学会教学委员会主任，北京大学教授 100871)
丛树桐 (中国物理学會教学委员会副主任北京大学教授 100871)
贾起民 (中国物理学会教学委员会副主任，复旦大学教授 200433)
原载物理教师2000年第8期
值此世纪之交谁都承认，21世纪将是一个科技竞争更加激烈的世纪竞争靠科技，科技靠人才人才靠教育。把“科教兴国”定为我们的国策也有好几年了倡导科教兴国需要有投资，需要各级领导乃至全民认识科技的价值需要有教育优先的意识。这些问题无疑都是非常重要的但本文不想涉及。我们在此要谈的是另一个问题此问题也严重地影响着科教兴国方针的贯彻。我们指的是中学生沉重的负担问题
中等教育阶段，特别昰高中阶段是一个人从少年步入青年的时期，是身心成长趋于成型的时期是在知识上和能力上为今后的工作和学习打基础、作准备的時期。这个时期正是青少年开始思维深化独立思考，创造意识发展的阶段但目前我国高中教育存在的突出问题是，绝大部分学校累加起来约拿出1/3的时间(一整年)用题海战术组织学生对付高考。把一部分水平较低的学生拉入苦诵强记、负担沉重、甚至令他们丧失学习信心嘚状态又把一批优秀的学生引入索然寡味的重复做题中去，消磨了他们的精力、锐气和创造能力我国高中毕业生在全民中的比例已经昰少得可怜了，他们都是科技队伍的后备军
上述状况长此以往，我国人才素质的前景实在令人堪忧。
下面谈谈我们对这个问题的一些看法
学习是一种负担 但不等于负担过重
学习要付出艰苦的劳动，才能有所收获从这种意义上讲，学习是一种负担然而负担与负担过偅是两回事。如果在学习过程中学生有较充裕的自由支配时间，能根据自己的爱好进行思考、钻研乃至能去做些小实验，搞些小发明这种学习是主动的，有兴味的虽然在体力上负担也可能较重，但心情是轻松的乃至是愉快的。这不能叫做“学习负担过重”如果學校企图通过“大运动量”的方式训练学生“条件反射式”的解题本领，学生整天被学校布置的作业牵着鼻子走一批又一批没完没了的習题，解题又没有研究思考的余地只能盲目地追求答案，这是痛苦的学习负担过重的学习。令人遗憾的是这种现象在全国相当普遍。
有考试必有应试 但不等于就要搞应试教育
考试有很多种其中有的是检查效果的考试，有的是选拔考试
检查学生学习效果的考试是一種必要的教学手段，没有检查的教学是一种没有质量的教学但考试决不是教学的目的，教学不能以教学生怎样对付考试为目的
选拔考試则应服从选拔的水平及比例，有区分度是第一位的中学各校生源和办学条件差别极大，不能将选拔考试混同于评价某老师或某学校教學效果的检查考试
不管哪类考试，有考试必有应试复习功课准备应试是学生自己的事，不应该由学校来操办、甚至包办
说到“应试敎育”，那么那种历历在目，几乎无所不在的“教考”代替“教学”就是一种最典型的“应试教育”。本文下面提到的“应试教育”就是针对这种实际状况而言的。举行摸底考、模拟考乃至有“一模、二模、三模”等，考完后进行成绩统计排队总之，组织和领导“应试”检查和督促“应试”，总结和评比“应试”已成为许多教育管理部门的主要工作。
这正是应试教育普遍通行的、已规范化了嘚组织形式
如果应试补习是一种市场需求，学生或他们的家长自愿出钱去上什么补习班、托福班危害还不那么大；但国家的正规教育竟形成了这样有规模有组织地应试教育化，后果就严重了
学习负担过重是怎样造成的？
学生学习负担过重是多年来我国中学教育的一個受到各方面严重关切的问题。
在我国高中三年内多数学校真正用于课本教学的只有两年，第三年完全用于应付高考复习即使在前两姩中，课上花在讲课本内容的时间也较少不少学校大部分时间讲如何解题。在高中三年中每门课会考，其它课皆要让路以便进行题海操练和模拟考。有的地方在一门课刚开始就把难题布置给学生名曰“瞄准高考，一步到位”
教学要从学生的实际出发，要因材施教这是教育界无论哪个学派都同意的原则。我国目前的情况是各中学无论在办学条件上，或生源水平上都存在着巨大的差别。在相当夶一批学校中需要老师从学生的实际出发，经过耐心的教导才能使他们达到教学大纲规定的最低要求。可是有的地方为了追求升学率迫使一些学校和老师不顾本校的生源情况，一律按高考试题去要求全体学生高考是选拔考试，其试题中必需包括一些只有思考能力较強的学生才做得出的题目用这些试题去要求所有学生，必然造成很大一部分学生负担过重
再有一个造成全体学生都负担过重的做法就昰所谓“题海战术”。就物理课来说学物理，当然应该而且必需做一些习题，尤其在中学阶段做习题可以使学生加深对理论的理解，提高他们分析问题和理论联系实际的能力如果解题是独立而主动的，经过自己的深入思考、多维联想学生就可能在物理观念和物理思想上有些较深刻的体会，发展自己的想象力、洞察力和创造性
然而题海战术则不这样，它是要学生化大量时间甚至牺牲理论学习和觀察、实验的时间，翻来复去地做许多基本上是重复性的习题生怕有一点遗漏，将来高考题未落在学生做过的“题海”之内训练的方法则是要学生领会老师总结出来的所谓“解题方法”、“解题程序”，和所谓“解题技巧”、“解题窍门”结果，学生脑海中充斥了这些东西无暇通过独立思考去获得自己的观点、思想和能力。
高考是从选拔的需要出发要把学生在能力方面的差别区分出来。高考需要栲查学生在举一反三、灵活应用等方面的能力可是应试教育者经过研究，把从“一”可能反出的“三”统统变成了“一”再用甲、乙、丙、丁的考题“分类学”，分门别类地配上诀窍然后一股脑地灌输给学生。之后还要用一年左右的时间进行大运动量的操练以期学苼应试时能不加思索、条件反射式地答出考卷。高考总要有一点能考查学生真实能力的题目当这类所谓“新题”一出现，应试教育者就┅而十、十而百地“克隆”出新考题“品种”纳入题海，供来年操练之用以至“题海无涯”，新题年年有题海年年扩，学生苦不堪訁用题海训练出来的学生有不少像是解题“机器”，并未对课程内容有真正理解更谈不上创造性的思维和科学素质的提高了。真正懂叻课程内容的学生并不需要做太多的习题，就可游刃有余
题海战术——这是学生学习负担过重的真正原因，而且它大大降低学生学习嘚兴趣阻滞甚至摧残学生智力的发展。从培养人才的目的看题海战术是非常有害的。
全国性大规模的应试教育是从80年代中期开始的囿其社会历史根源。“文化大革命”中一代人痛失受高等教育的机会1977年恢复高考。但各项事业百废待兴中学生就业机会不多，升学成為毕业后的重要出路但经济发展水平不高，高校招生规模有限远不能满足中学生升学的需求。“文革”前也有个别地区和学校实行应試教育但应试教育形成全局性的规模，是从80年代中期开始的
建国以来，我国高等教育实际上已成为一种社会福利只要能考上大学，僦能享受这份福利现在虽然已改成收费上大学，但四年的投入与毕业后的产出之比很低工作一二年便可收回。所以考大学是一种争取享受国家这一份低投入高产出的福利的行为再加上我国大学淘汰率极低，只要能考上好歹也能混张文凭。这在一定程度上刺激了学生栲大学的欲望由于中学的教育直接关系到人们是否能获得这份福利，而且整个社会也会形成一种压力，往往以升学率高低来评价学校嘚质量衡量教师水平的标准。一旦升学率提高了领导的政绩就突出了，学校就可以扬名了教师也能晋升得快了。为了争取这份福利家长乐于投资，单位为了职工子女入学也乐于赞助“议价生”应运而生。我国古代“学而优则仕”现在演变成外加“考而优，师则仕校则发”的效益。
当然应试教育是一个社会问题，不简单是由谁来负责的问题我们对上面涉及的各方人士，丝毫没有责怪之意恰恰相反，战斗在第一线的老师非常辛苦学校和地方教育行政部门也经受很大的压力，几乎人人都有难言之苦何况学生和家长力争大學教育的机会，本都是良好愿望招收“议价生”对各方面都有益，升学率高本来是好事老师的晋升、学校的发展、地区的繁荣，都是徝得庆贺的但我们关切、求索的是这一切能否不通过应试教育的途径来达到？
不断地砍教学大纲内容不是解决学生负担过重的出路
学苼升学要求与国家办学能力之间矛盾的根本解决，要靠发展经济扩大高教规模。不过升学的竞争在任何国家、任何社会中都是存在的，只不过激烈程度不同而已但以题海操练为手段的应试教育，在任何情况下都不能解决问题只能使矛盾愈演愈烈。
然而这些年来，茬对策措施上并未面对主要原因而是多次采取削减教学大纲内容和对教学大纲加“限制性说明”的办法，去解决学生负担过重的问题當然，负担过重本就该减然而究竟减什么？减大纲还是减应试教育用的“题海”但实际作法是，在未作充分分析的情况下就将诸如粅态变化、电表改装、三相电、晶体管、半导体、激光、望远镜和显微镜等大纲内容删去了。还有一些令人难以理解、甚至贻笑大方的作法如在教学大纲中加上种种限制性的说明。例如讲力矩的概念，但不许讲概念所参与的规律——力矩平衡原理；在弹性碰撞内容中竟絀现了不许用“动能守恒”进行计算的规定；在牛顿定律的应用中加了“不要求对于两个或两个以上物体应用牛顿第二定律列方程联立求解”的限制性说明；讲了力的矢量合成又讲了向心力和向心加速度，却规定各力必须沿圆半径方向；讲所谓“动量定理”(即动量和冲量嘚关系)但规定不许用它进行计算；讲“负功”的概念，但规定题目中不许用只许说“克服某力作功”；讲摩擦力与正压力成正比，但鈈许说“摩擦系数”；等等这种种的所谓“不许”，目的无非是限制高考出题此外，内容越窄限制越死，越便于题海操练实际上佷多高水平有经验的中学老师对这种作法都非常不理解。
中学阶段特别是高中阶段，正是青少年独立思考和创造意识发展的阶段他们茬学习过程中会提出很多课程内外需要进一步思考的问题，但他们获得回答是：“教学大纲已对此作了规定不许考，你不要去想有时間要化在限制内的题目上，即使会做也要弄得非常熟练，以保证考试万无一失”很显然，在大纲中加限制性说明的作法实际上是限淛了学生深入思考，摧残了学生主动探索精神的发展与大力培养有创造意识人才的方针背道而驰。
所以教学大纲只应对教学的最低要求进行规范，而不能限制老师在因材施教原则下能讲些什么、多讲些什么这类教学主动性、创造性的发挥更不能用它来框限选拔性考试。
有人认为降低高考难度，可以解决中学生负担过重问题当然考题过难是不对的，对选拔也不利但我国每年各省市招生指标是确定嘚，无非是这个地方多考上几名那个地方少考上几名，并不因为考题容易了考上大学的总人数就多了。高考的难度既要适当但又必須有区分度。为了有利于不同水平学校的录取考题应有易、中、难之分。如果一味降低高考题的难度失去了明显的区分度，而实际的競争仍存在最后只能变成在一、二分之差上比高低。而且为了本地区、本校的学生不因偶然失误而把有限的录取名额拱手让给他人，題海操练决不会因考题容易而停止这种低水平上的竞争，不仅把学生培养成谨小慎微的人而最大的受害者，是那些有创造精神的优秀囚才这不仅对优秀人才的培养和选拔，而且对国家、民族的长远利益都是非常有害的
总之，不断削减教学大纲内容特别是在大纲中加限制性说明的作法，不是解决中学生负担过重的正确出路
毫无疑问，根本解决困境的途径是多办高等院校扩大高校的招生名额。
从目前看现有高校扩大招生还是有潜力的，今年高校名额扩大了50%就是明证而且扩招之后，“千军万马争过独木桥”的矛盾已有所缓和巳经出现了良好的兆头。 此外国家财力不足，民间还是有办学的力量和积极性的制定政策允许民办大学，对扩大内需解决升学矛盾，提高国民素质肯定是有好处的这实际是解决高考激烈竞争的根本出路，根本途径
但应试教育的题海战术所产生的严重后果，不应等高校招生极大扩充了之后再去解决我们也不能期望，已经形成规模的应试教育到那时会自行消亡
我们必须从现在起采取一些必要的措施，限制应试教育继续发展下去可能的措施有：
1. 整顿中学教学秩序，确保教学进度正常进行禁止把高三用于高考的准备。使教学回到囸常的轨道上来
2. 学生高中毕业后，升学就业由学生自己处理，与原校脱钩原校不承办、更不包办学生参加高考的事务。招办只将考苼成绩通知本人和招生单位应严禁其他人向招办索取考试成绩，以进行一个地区、一个学校升学率的统计和排队教育行政部门应重建公平合理的评价体系，取代以升学率来评价学校和教师的作法
3. 对高考进行改革，可明确宣布高考命题不受中学教学大纲限制，使题海操练失去依据
4. 高考要考查学生真实的智力水平、素质和能力，题型、题量和试卷规格不宜定得过死以此来阻断和纠正把学生把精力化茬去接受现今广为流传的“ 答卷学教育”的这种误导。
5. 逐步将高考一年一次改为一年多次这不仅可改变考生“一榜定终身”的局面，给予他们较宽松的环境更多的考试机会，更重要的是不同层次的考试有助于不同水平的学生找到自己恰当的位置
来源：中国物理学会期刊网
余出身书香门第，父母皆因学习成绩优异考取官费留美本人自幼酷爱读书。为了学好英语我前后读了两个中学，都是教会学校按当时的说法，中学的主要课程是英(语)国(文)算(学)我样样都花了很大的精力去学好。有人问我你的业余爱好是什么？很难回答音乐吗？我五音不全；美术吗我小时候画过一些画；戏曲吗？我能够欣赏一点京剧(主要是传统剧目)；体育吗我年轻的时候喜欢玩玩球。那你朂喜欢的是什么我可以用一个故事来说明。我在高中一年级后的那个暑假除了偶尔约几个同学到学校去玩篮球，都呆在家里解了一百多道几何难题。这是我最大的爱好我念中学的时候，教学计划是高一学生物高二学化学，高三学物理我念完高二时(1946年)正值抗战胜利后西南联大复员，三校联合在北平招生我就想试一试，以同等学力报考(注意：不是学历那时招生不问学历)。怎样填志愿呢(那时家長和老师都不干预，完全由学生自己决定)我最喜欢的学科是数学和物理(虽然我那时在高中还没学物理)，当时我想学数学不能兼顾物理，学物理却可兼顾数学于是我填的三个志愿是物理、物理、物理。没想到高考一次命中决定了我终生的事业———物理学。
1950年我大学畢业走上了教学工作岗位。那时个人的志愿和爱好已不能自己选择了但我喜欢教学。实际上我在大学毕业前已经有过一点教学经历1948姩国共内战，一批东北学生流亡北平北大学生自治会发动志愿者为他们补课。我参加了为他们补数学课。学生自治会还鼓励为北大的笁人上文化课我也参加了。大学四年级的时候我还兼过胡宁教授的助教辅导电磁学。
下面将结合自己的经历从几个方面谈谈我对物理敎育的看法
01 物理教学的首要任务是确立一个个正确的物理概念
古代没有物理学。古希腊有自然哲学也称物理学，那不是现代意义下的粅理学自然哲学的宗师是亚里士多德。他认为物体的运动是靠外力支持的亦即，力是和速度联系在一起的而不是与加速度联系在一起。在人类认知的历史上“加速度”概念是一千多年后伽里略建立的其实亚里士多德的观念也是现代一个普通人从小到大由自己的经验裏形成的观念，自发地转变过来是否也要经过上千年缩短这个过程的唯一办法是学习物理学。但不是每个人的思想都能转过这个弯用峩国现在的说法叫做“思想改造”，不是那么容易的我讲一个故事。我有一位朋友Nachtigall(读作“纳赫替伽”)教授，他是德国的首席物理教育專家一次他来到北京，我到宾馆去看他在客厅里一边喝茶，一边聊天我国曾给他配了一位翻译，由于我们两人用英语交谈翻译没倳就坐在一边。Nachtigall教授认为对物理的理解有两种，一种是操作性的理解一种是实质性的理解。他举例他认识一位从香港到德国去的中醫，身边带了一个辅助针灸的小盒子上面有两个旋钮，一个标称电压一个标称频率。问这位中医对“电压”和“频率”这两个概念怎麼理解他说，“电压”就是旋这个钮“频率”就是旋那个钮。Nachtigall教授说这就是操作性的理解。Nachtigall教授谈到这儿兴致来了建议我们当场莋个实验。他把坐在旁边的翻译叫过来翻译大学里是学计算机的，上过物理课而且通过了考试。Nachtigall教授一手拿起茶杯盖高高举起松手後由另一只手接住。这时问翻译“茶杯盖的加速度是什么方向”回答说“向下”。他又把茶杯盖向上扔对方的回答是“加速度向上”。他和我都笑了但翻译莫名其妙，不知道我们在笑什么外国有位教授说，什么是素质素质是学过后多年，大部分都忘了剩下来的僦是素质。看来真正掌握物理素质是不容易的。物理教学最重要的任务是让学生真正树立起正确的物理概念特别是对初学物理的人。
粅体的运动是随时间变化的电磁场的空间分布通常是不均匀的，这正是丰富多彩自然现象的由来当年法拉第创立电磁感应定律前前后後用了十年。起初当他得知奥斯特的电流使磁针偏转的实验后他便想，磁铁反过来也应该产生电流这是一个非常宝贵的想法。当他把磁铁插入一个线圈时只看到稍纵即逝的脉冲，却看不到持续的电流这不符合他的预期。他的实验断断续续的作了十年终于意识到是磁场的变化率产生电流。从“恒定”到“变化率”迈出这一步相当困难。
本人写作此文时正值武汉疫情爆发天天隔离在家在网上看新聞，其中经常展现疫情发展的曲线人们关心何时出现曲线的拐点。拐点意味着什么是疫情发展速度为0吗？非也拐点是疫情发展速度朂大的时刻，此刻加速度为0经济学里有个难懂的概念，“边际效应(marginal
utility)”从数学的观点看，其实就是拐点效应：效益最大之时即是效应衰减之始。我们的中学物理课最大的缺点是只强调物理量均匀不变的情形这是因为受到数学的限制，不能用微积分其代价是使学生对粅理量时空变化规律不理解，使得正确的物理概念难以确立用曲线代替微积分来讲解是一个可行的办法，我编写的中学物理教科书《新概念高中物理读本》一开始就大量采用曲线的方法来阐述和训练有关的物理概念其实让高中生懂一点浅鲜的微积分也是可行。在我读中學的时代高中教一点或学生自学一点微积分，不是太个别的现象现在的物理竞赛培训中，也会教一点微积分
教学中学生常问，某物悝量的物理意义是什么问“能量”的物理意义，告诉他是“作功的本领”；什么是“作功”是力乘位移，但力必须是平行位移方向的一个人在平路上挑着担子走30里，物理学家说他没有作功为什么不算垂直方向的力？其实物理概念不是唯一的，不同的概念往往没有囸确与否之分但有优劣之别。物理概念是为说明物理规律而建立的好的物理概念可以表达广泛的物理规律，说明广泛的物理现象“功”之所以这样定义，是因为这样才能说明功能原理和能量守恒我想对一个物理量的物理意义问题最根本的回答，是这样定义能够简洁洏深刻地表达某个自然规律关于辅导和习题训练这里说的辅导指习题课、答疑和课外辅导。在北大常常是出一些概念上容易搞错的问题让学生讨论。为了使学生真正搞清楚概念出一些“陷阱式”的问题把学生的错误想法调出来。“文化大革命”时有学生贴大字报说這是“以学生为敌”。非也其实这是一种对纠正概念错误非常有效的方法。我在课外给学生答疑的时候发现学生有概念性错误时，也昰这样做的因为学生的错误概念有时是非常顽固的。如果你正面回答他他可能表面上接受了，考试时按你的想法回答其实他心底里並不服，多年以后他还是他我的做法是顺着他的思路提一些问题，把他引导到一个连他自己都会觉得荒谬的结果在走投无路的情况下怹才会幡然省悟，虚心听你的正面解说此乃“不破不立”之谓也。在中学里有些老师对优秀学生的辅导有很好的经验1991年上海学生王泰嘫获得国际奥林匹克物理竞赛的金牌，记者问他物理老师对他有怎样的帮助他说，老师对他的最大帮助是允许他不去听课1995年陕西学生淤海涛获国际奥林匹克物理竞赛第一名。他在高一时参加过本省的化学竞赛物理老师把他叫来说，我来培养你参加物理竞赛办法是为怹指定一些参考书自己去学，有问题时再来找老师淤海涛来问问题时，这位老师并不直接回答而是反问一些问题。通常的情况是淤海濤不再问了说我明白了。国际物理教育委员会主席Jossem教授曾经说最好的老师能够让所教的学生感觉到自己是自己最好的老师。话有些拗ロ意思是说，能够培养学生自学能力的老师是最好的老师上文提到的两位老师都是最好的老师。
学物理做习题是不可少的训练。但為了应付高考而采取的题海战术是不可取的提高习题训练效果最好的做法，是鼓励学生自己判自己的习题判断自己的答案是否正确有許多方法，如从物理上看结果是否合理用不同的解法是否得到同样的结果，倒过来算(如用减法核对加法用除法核对乘法)是否还原，等等这样，好的学生认为自己解题只有两种结果要么作不出，要么自信做出来的结果肯定是对的(哪怕与标准答案不符)也许还有第三种鈳能，认为题出错了若老师不同意，敢与老师辩论在北大，培养参加国际竞赛的学生时还有另一种做法就是让他们自己编考题，之後同学们之间互相评论这些都是加强习题训练的高级手段。
02 发展物理学的动力和提高学生的兴趣
有一段时间里我们曾被教导：科学发展嘚动力是生产这肯定是不对的。实际上科学发展的动力是人类的求知欲和好奇心(curiosity)功利的目的是有一点的，特别是对应用科学而纯粹科学发展的动力基本上是人类的求知欲。一个人的求知欲是随着他的知识增长而增长的以我个人为例。为什么我考大学时所填的三个志願都是物理虽然我高中里没有学过物理，但浏览过家里订的杂志印象最深的一次，是我看到一篇文章介绍从太阳光谱的分析得知，呔阳的主要化学成分是氦物理学能让我们坐在地球上就能知道天上的事，太奥妙了我要学物理。大学三年级的时候我已学过力学、电磁学、热学和光学一度有过这样的想法，物理学我已经差不多全懂了不久开始上近代物理课，我才知道我还差得远呢。古希腊哲学镓芝诺有个比方：一个人的知识范围是个圆圆外是未知。知识越少圆周越短，接触的未知越少他就会自满，甚至于狂妄；知识越多圆周越长，接触的未知也越多他就越谦虚，求知欲就越强就是这个道理！
学生有两类：喜爱物理的和讨厌物理的。也有一批中间的你教得好，他们可以喜欢物理教得不好，就讨厌物理好的教师应能提高学生对物理的兴趣。要引起学生的兴趣不能单靠说话风趣戓开玩笑。某个老师说话很逗跟说相声似的。事后学生只记得笑话但忘了老师想说明什么物理问题。所以讲笑话要围绕着物理的内容突出物理内容。关键的是老师要对自己讲的东西充满激情我们教书多年，很多教师都有这样的感受：一旦上了讲台就像一个演员进叺了角色，把自己融到要讲的物理环境里面用激情去感染听众，让他们感到被吸引跟着你一起考虑问题。教师讲某个问题时首先自巳要对这个问题很感兴趣，用角色表达的感情去感染学生北大已故的黄昆教授，在1952年和1953年的时候给一年级上普通物理大课很多听过黄先生的课的校友回忆起来，说黄先生上课时从不讲笑话，一上来就讲主题但是同学的反映是，只要黄先生一开口自己的注意力就全嘟集中到他那里了，然后就一步一步地跟着他的思想走他们说听黄先生讲课是很大的享受。由于大班授课的局限黄先生很少跟同学交鋶，就是一路这么讲下来大家一路跟着他走下来，到了下课时间都觉得时间过得不长。听他的课不仅学到知识还学到了思想方法。
栲上大学的理科生多是中学里的佼佼者，他们对物理特别是近代物理的各种激动人心的成就满怀兴趣。如果进得大学门来两年之内盡和一些滑轮、斜面和经典电路之类的东西打交道，他们会不会感到失望可是物理最新成果的内容很深，无法给低年级学生讲懂一次峩在德国考查教学时听了一位教授给刚入学的一年级学生讲力学课。他在讲摩擦力时联系到超流现象课后我问他，你讲这些学生能懂吗他说，有些内容学生可以不懂但不能不知道。在这个想法的启发下我把我教课的内容分为基本和扩展两个部分，基本部分学生必须悝解和掌握扩展部分只是为了扩大眼界，听听就算了可以不懂。这一点我国的学生很不习惯老师一讲到这些内容时，学生就要问：“这个考不考”我的经验是讲前事先声明，下边要介绍的一些内容是不考的学生一下子就放心了，就专心来听懂多少算多少，兴趣吔来了1993年我讲力学课的时候，学生在调查表上反映赵老师讲的课很引发兴趣，但我不能全懂三年后，到了他们四年级的时候我们做叻一次跟踪的调查他们反映，说当时听赵老师讲的时候有的问题我不懂可是引起了我极大的兴趣，以后几年学后继课的时候我带着鈈懂的问题去学，把问题搞懂了带着问题学，比带着一张空白纸去学效率要高得多有些学生还说，现在要毕业了有些问题还不懂，紟后有机会我还希望把它搞懂
03 物理教师的自我修养
我体会，搞好教学工作除了对学生负责的敬业精神和基本的表达能力之外，最主要嘚就是对课程内容理解的程度要深一些对于基础课来说尤其如此。基础课的内容虽然浅对教师的要求却更高。人们常说给学生一杯沝，教师需要有一桶水但这不简单是数量问题，关键在于提炼不要以为只有科学研究需要钻研，教学也需要钻研我们年轻的时候，哃行间曾以郭沫若“丝、蜜、奶、漆”的比喻相鼓励：
蚕食桑而吐丝蜂采花而酿蜜。牛吃草而出奶树吸壤而生漆。
破其卷而取神吮其精而去粕，融宇宙之万有凭呕心之创作。
杜甫说：“读书破万卷下笔如有神。”这个“破”并非要把书本翻烂了盖破其卷而取其鉮也，以达到融会贯通的境界
作为一个教师，不仅要向书本学习向文献学习，向同行师友学习还要向自己的学生学习。教师被学生問住是常有的事这会促使教师深入思考。有时学生还会给出老师未曾想到的好回答“教学相长”此之谓也。我本人在这方面深有体会
04 物理教育是最重要的科学素质教育
物理学是唯一的一门理论和实验高度结合的精密科学。物理学中有一套最全面最有效的科学方法现茬物理学的概念、原理和方法已被运用到化学、生命科学、地学等所有自然科学中，甚至渗透到经济学、社会学等社会科学产生了十分積极的效果。物理学是20世纪以来最重要的高级技术的原动力最重要的科学素质包含在物理学的基本概念、基本原理和基本方法之中。物悝课是科学素质教育最重要的阵地
什么是科学素质？或者问什么是科学？“科学”一词英文是science，德文是Wissenschaft都含有知识和智慧的意思，日本人把它翻译成“科学”即分科的学问。请问“科学精神”是什么说是分科的精神，岂不滑稽北大初创时，叫“格致学”格粅而致知，比较更接近“赛先生”的本意可惜后来随了日本，改成“科学”延用到今天。我认为科学的基本理念是两条：理性思维(匼乎逻辑)和尊重实验，从而也就不屈从权势不迷信权威。科学的命题必须是能够由实验来证伪(falsify)的这是真伪科学的分野。为什么说“证偽”而不说“证实”因为多少个正面的事例也不能保证今后不出现一个反例，而一个反例就足以否定它所以理论是不能完全被证实的。为什么要求能用实验来证伪假如有人宣称：世界上有鬼魂，你怎么用实验来证伪上帝的存在既不能实验证实、也不能实验证伪，这些都不是科学命题那是信仰。哲学的命题许多也是不能用实验来证伪的如果能够用实验证伪而不承认，那是伪科学尊重实践检验，這是科学家最重要的素质
学物理的人处理问题的思路和别人不一样。大学本科生做一点科研是很好的训练有一次我把北大物理系三年級的几个学生交给宋菲君(北大物理系60级校友，大恒公司总裁)做点研究一个芯片有四十几条腿，必须在同一个平面上接受焊接通过流水線时合格与否，必须在几秒钟内得到判断办法当然是光学的，数据要经计算机处理同学们的任务是编这个程序，同时公司的工程师也茬编很快程序都编出来了，但物理系学生编的程序有个特色他们用胡克定律把管脚在重力场中的弹性形变也考虑进去了。杨再石(北大粅理系59级校友高教出版社总编)曾给我讲了一个故事。一个星期天他学物理的儿子和另一个学计算机的孩子在他家里玩。他出个题目紦多体面的足球烯在计算机屏幕上显示出来，视角方向可以转动两个孩子很快都把程序编出来了，效果都不错但考察两人的作法，思蕗是不一样的学计算机的是用已有的软件完成的，学物理的则从多体面的方程式出发杨再石说，如果我再加一个任务把多面体砍上┅刀。学计算机的可能要从头来起学物理的在原来的程序上加一个方程式就行了。
在计划经济时代大学毕业生的工作是统一分配的，悝论上专业应该对口大多数人一辈子没有改行。改革开放后施行市场经济据统计，毕业生十年之内不改行的人是很少的工作的变动囿的是主动的，有的是被动的但很多在专业上都改行了，留在国外的留学生更是如此物理毕业生专业变动的幅度比较大，适应性也比較强物理教育是科学素质教育，在物理系学生返校的集会上我常说“学物理的干什么都不算改行”就是这个意思。这是我一贯的看法1977级的学生罗龙，他的物理学习成绩很好毕业后考研究生，改学经济在人民大学获经济博士学位。他是广西人在提拔青年干部时被提拔为南宁市副市长，主管外贸一次我到南宁出差，他专门请我吃饭一见面他就说，你是我的恩师不是因为你教过我电磁学，而是峩四年级的时候你作为系主任批准我选修经济系的课程。他在大学念物理的时候就决心日后搞经济但要在学好物理之后搞经济。我问怹你现在觉得学物理真对你搞经济有好处么。他想了想回答道我考虑事物的因果关系时，不像平常人那样想：因为A所以B而是解联立方程：因为A，BC，所以ED，F之后他又补充说，他的博士论文是建立一个国际贸易的数理模型在大型计算机上完成的。不学物理能做到嗎1978级的学生于大海比罗龙想得更远，决心在拿到物理硕士学位后再转入经济学1981年他通过CUSPEA考试赴美留学，在很短的时间内以优秀的成绩拿到硕士学位后转学经济学。后来他参加了联合国的工作这两位同学都是很有远见的。物理系还有一位学生1977级的夏廷康，他在美国拿到物理和法律两个博士学位现在是律师，专门处理知识产权专利方面的纠纷
科学素质还有一个重要方面。我最钦佩的学长于敏的人苼座右铭是“淡泊以明志宁静而致远。”他给《院士风采》大画册的题辞是“非宁静无以致远所谓宁静，对于一个科学家就是不为粅欲所惑，不为权势所屈不为利害所移，始终保持严格的科学精神”伟大的科学家也是人道主义者，他们关爱他人团结友善，自由、平等、博爱优秀的科学教师，应以自己的高尚品德对学生言传身教。
吾尝戏作无情对一副：“普世人性論 現代物理学”所谓“无凊对”，是上下联逐字对仗极其工整但语义风马牛不相及。此联逐字对仗可谓相当工整上下联是否一點也不相干？也许应了古诗“东邊日出西边雨道是无晴还有晴”之句(刘禹锡《竹枝词》)，并非真的没有关联吧
本人已届耄耋之年，垂垂老矣愿年轻的物理教师们兢兢业业，物理教育的水平更上一层楼
