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基礎(chǔ)物理教學內(nèi)容改革的設(shè)想
當代科學技術(shù)的發(fā)展，在理論和思維方式上均取得了革命性進展，其顯著特點是：從絕對走向相對；從線性走向非線性；從精確走向模糊；從因果走向偶然；從確定走向不確定；從可逆走向不可逆；從定域論走向場論；從時空分離走向時空統(tǒng)一；從分析方法走向系統(tǒng)方法。所有這些，都在20世紀的物理學中有著不同程度的體現(xiàn)，使人類對客觀世界的認識更加深化和全面，達到了一個嶄新的階段。
我們的基礎(chǔ)物理教育難道不應(yīng)該在這些方面打下一點基礎(chǔ)嗎？
現(xiàn)在，在多數(shù)較發(fā)達國家中，中學物理教材包括了力學、剛體力學、熱力學和分子物理學、振動和波、電荷和電嘗電流和磁嘗電磁波、量子物理、相對論和物質(zhì)等內(nèi)容。除第一、五、六部分外，我們與一些發(fā)達國家的差距都是很明顯的。有些國家僅是以某一個中學的優(yōu)秀學生組隊參加國際奧林匹克學科競賽，而我們則是在全國范圍內(nèi)選拔后再強化集訓、補課后參加的。所以，盡管我們獲得獎牌很多，但卻不能認為我們就是教育強國了。而且，沒有教育內(nèi)容的現(xiàn)代化，就永遠也不可能成為教育強國。
十多年來，我國基礎(chǔ)物理教育在教學領(lǐng)域中的改革是有成績的。但其弱點往往只是局限于教材的刪刪減減、修修補補，以及教學方法與手段上的一些革新。
說得苛刻一點，這不過是“刪繁就簡三秋樹”，且有向阻力最小的方向前進之嫌。
如果要做到“領(lǐng)異標新二月花”，恐怕就要動一點大手術(shù)，在內(nèi)容現(xiàn)代化上“動土”了。
誠然，教學內(nèi)容的現(xiàn)代化不可能一蹴而就，沒有十年功夫怕是不行的。惟其如此，我們才應(yīng)該盡早認識并行動起來。等到下個世紀再搞，怕是太晚了。
基礎(chǔ)物理教學內(nèi)容改革的探索
受有關(guān)方面委托，在沈克琦先生的主持下，筆者正在參加為北京市重點學校編寫高中物理教材的工作。實際上這是基礎(chǔ)物理教學內(nèi)容改革的一次探索。自然，教學內(nèi)容現(xiàn)代化是這種探索的一個重要方面。因此，新編教材在內(nèi)容的廣度與深度上會有一定程度的擴展和提高。但這并不意味著教材內(nèi)容的超常膨脹和不適當?shù)摹鞍胃摺�。我們力爭做到的是教學內(nèi)容的先進性與基礎(chǔ)性的統(tǒng)一。為此，我們堅持編入高中學生能夠掌握的物理學的核心內(nèi)容，使他們能夠?qū)W到比較有系統(tǒng)的、相互聯(lián)系的、有生命力的知識。同時，對一些雖在高中階段不宜展開或不能完全掌握的，但又是非常根本的、重要的，對開擴學生的科學視野、樹立新的科學觀念和思維方式極有好處的內(nèi)容，也要開一個頭，長一個芽。
基于以上的一些考慮，擬議中的教材在內(nèi)容上與現(xiàn)行教材（甲種本）就有了一些區(qū)別。
1）?在講授經(jīng)典物理學內(nèi)容時不回避它的局限性。例如在講牛頓力學時指出物體的質(zhì)量是可變的，并給出相對論質(zhì)量與運動速度的關(guān)系。在講授慣性力時，也講解引力與加速度的等效性。
2）?在熱學中專辟一章“熱力學定律”。其中講授熱力學第零定律，以便對溫度和溫標進行再討論，使學生對溫度和溫標的概念科學化。也講自然過程的方向和熱力學第二定律，以使學生對不可逆現(xiàn)象及其重要性有所了解，對于熱力學第二定律的微觀解釋及其統(tǒng)計意義和它所反映的偶然與必然、量變到質(zhì)變的辯證唯物主義觀點加深認識。這對于破除學生頭腦中“決定論因果性”是唯一的因果律的觀念，樹立“統(tǒng)計意義上的因果性”的觀念大有好處。
又如，?在講授氣體時，增加了一節(jié)“真實氣體范德瓦耳斯方程”。這不僅能使學生認識真實氣體與理想氣體的區(qū)別，體會從理想氣體模型到較真實的模型的一種修正方法，而且正是因為范德瓦耳斯方程是非線性的，因而氣體的液化即相變才是可能的，而理想氣體無相變可言。這也就為講授物態(tài)變化“長了一個芽”。
3）?在波動光學中，增加了雙縫干涉條紋的分布規(guī)律和夫瑯和費單縫衍射條紋的分布規(guī)律的討論，以使學生通過對實例的分析，體會一下分析光的波動現(xiàn)象的方法，而不是僅僅停留在現(xiàn)象的觀察上。這也算是“開了一個頭”。
4）?“狹義相對論初步”作為一章準備編入教材之中，其目的是使學生的時空觀念有所發(fā)展，并對狹義相對論產(chǎn)生的物理背景、愛因斯坦的思考及其方法論內(nèi)容有所了解和體會，幫助學生增加一點科學發(fā)現(xiàn)的“悟性”。
5）?在講述微觀物理學中專設(shè)“波和粒子”一章。在這一章中，不僅通過黑體輻射規(guī)律的分析提出能量量子化的概念和觀點，通過光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)提出和證實光子的概念和觀點，而且通過光的波粒二象性的分析引出德·布羅意關(guān)于物質(zhì)波的假設(shè)，使學生認識類比方法在科學探索中的作用。同時還在分析微觀粒子可能顯示波動性的條件后，以戴維遜一革末實驗為例，介紹了物質(zhì)波的實驗驗證，并順帶討論一下“宏觀物體是否也具有波動性”的問題。我以為這種講述與討論是非�；镜模☉�(yīng)該指出，基本不等同于淺顯），但又較以往的教材要先進些。
6）?擬議中的這套教材的最后一章是“基本粒子與宇宙”。如所周知，粒子物理學的研究對象是粒子，其尺度范圍小于10的13次方厘米，質(zhì)量小于10的－23次方克。天體物理學的研究對象是星體、星系乃至整個宇宙，其尺度范圍大于10的19次方厘米，質(zhì)量大于10的39次方克。然而，在今天這樣兩門研究對象迥異的學科卻奇跡般地融為一體，成為物理科學體系中的一門新學科。簡要介紹一下宇宙概觀和宇宙的起源與演化，這對于處于花季般的青少年該是何等有益呀！
無庸諱言，這樣的變化無疑會給教與學帶來一些新的難度。事實上，任何現(xiàn)代化的事業(yè)都不可能是“輕松”的代名詞。這是無法回避而只能知難而上的事情。
更為重要的是，教學內(nèi)容的改革絕對不僅是教材編寫的技術(shù)性問題，它必然要涉及到教育思想與觀念的轉(zhuǎn)變和革新。擬議中的這套教材重視科學概念、科學思想和科學素質(zhì)的培養(yǎng)，淡化題海式的大運動量的習題計算，這就要求師生乃至教育行政領(lǐng)導(dǎo)從“應(yīng)試競爭”中解放出來。因此，可以說，教學內(nèi)容的改革呼喚著教育思想、教育制度（如升學考試制度等）的整體改革的全面深化。這一改革的成功之日，就是教育強國的崛起之時。
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