通常可以将物理知识分为经典物理和前沿物理(现代物理)两大块,这两块知识有着各自不同的思维方法和研究思路[1]。经典物理学更多地表现为一种控制逻辑,体现的是“知识即工具”这一理念;而前沿科学研究特别是纯科学研究体现的是对前人的质疑与超越,例如相对论打破了经典力学的绝对时空观,量子力学打破了可控测量过程的梦想,混沌粉碎了拉普拉斯的机械决定论……[2]但长期以来,物理教学尤其中学物理教学中,往往忽略了前沿物理,这导致了物理教育的“片断化”,物理教育成了物理“断代史”的教育,使学生只知物理学的昨天,不知物理学的今天,也不见物理学的明天;而且造成了学生对物理学的许多错误认识,比如认为物理学对科技的贡献只属于过去,物理学科已经趋于完备、已经没有什么发展的余地等等。
　　如果将前沿物理知识渗透于物理教学中,让前沿物理走进大学文科物理课堂,让学生多了解物理学日新月异、激动人心的变化,往往能够激发他们的认知兴趣,引起探究欲望。下面具体探讨一下前沿物理走进大学文科物理课堂的意义,以及如何更好地使前沿物理走进大学文科物理课堂。
　　
　　1 前沿物理走进大学文科物理课堂的意义
　　1.1 激发学习兴趣
　　文科学生在高中开始就实行了文理分科,他们中大部分学生物理基础较差,有些人曾经惧怕物理、讨厌物理,针对这一情况,就要想方设法激发文科学生的学习兴趣。在教学内容设置上引入一些生动有趣的前沿物理知识,例如能源(太阳能、核能、风能、水能等)、武器(核武器、激光武器等)、电磁波(电视、雷达、手机、电磁炉等)等方面的问题,就能很好地激发文科学生的学习兴趣。
　　1.2 有利于学生开阔视野,形成合理的科学观
　　科学教育不能以偏概全,以单维度的实证科学观来代替全面、立体的科学观。物理前沿知识中有大量说明科学相对性、不确定性的事例,如果将其渗透于教学中,能够使学生开阔视野,启迪他们质疑旧的科学观,逐渐形成具有现代意蕴的科学观[3]。
　　例如讲到核能时,要让学生深刻认识到:核能一面是天使;另一面是魔鬼。明智的人类把核能用于和平目的,作为洁净的能源。可以给学生介绍田湾核电站、秦山核电站和大亚湾核电站的发电情况;同时也要让学生意识到日本福岛核电站核泄漏给人类所带来的危害,以及核武器给人类带来的威慑作用。使学生认识事物更全面,分析事物更透彻。
　　1.3 有利于学生追求“真善美”
　　科学求“真”,但科学对真理的追求往往也是对“善”和“美”的追求。因此,物理课程也就有相应的拓展功能,这一点在物理前沿教学中很明显,将物理前沿知识融人物理课堂中,可使学生在学习具体物理知识的同时进行了“善”和“美”的教育[4]。
　　物理前沿对“善”的追求具体体现在科学家的价值追求上。例如,爱因斯坦放弃就任以色列总统的机会而追求科学真理,他曾经说过:“照亮我的道路,并且不断地给我新的勇气去愉快地正视生活的理想,是善、美和真。人们所努力追求的庸俗的目标—财产、虚荣、奢侈的生活——我总觉得都是可鄙的。”著名科学家钱学森放弃国外优越的条件,历经千辛万苦回到祖国的怀抱,投身于中国的科技事业。邓稼先在新中国半个多世纪的科技发展中,“健康生命全不顾,精忠报国重天山”。
　　物理前沿领域既变革了对“美”的传统看法,又蕴含着大量深邃、内在的美。如弱相互作用下宇称不守恒的发现使人们反思以往的审美观,在今天,“对称中存在破缺”已经成为一条基本的美学原则。物理之美可以是抽象的:如狭义相对论的数学基础是四维连续时空概念;广义相对论建立在黎曼几何的基础上;量子力学概念的数学基础是希尔伯特空间。这些数学相当抽象却又非常美丽[5]。物理之美也可以是直观的:通过计算机对微观世界、分形理论的模拟研究形成了大量的绘制图,这些图形本身就具有很高的美学价值。将这些物理之美呈现于教学中,能帮助审美主体去发现美,鉴赏美,进而热爱美,追求美。
　　
　　2 如何使前沿物理更好地走进大学文科物理课堂
　　2.1 巧用多媒体技术,渗透前沿物理知识
　　现代多媒体技术具有丰富的表现力,可以自然逼真地表现多姿多彩的视听世界,使学生有身临其境的感觉。因此可以从网上下载一些视频资料,结合现代科学技术的发展和应用讲解前沿物理知识,学生更感兴趣,也更容易接受。例如讲解“激光”时,首先利用多媒体播放:激光的形成、激光武器、激光键盘、激光舞等视频资料,然后提出问题,让学生思考,接着讲解该节内容。由于有了之前生动的画面,学生的求知欲增强,在讲到枯燥的概念、原理时,学习劲头也很足。
　　2.2 发挥教师的主导作用,瞄准世界科技发展前沿
　　现代科技发展日新月异,这就要求教师要充分发挥自己的主导作用,关心社会、关心世界各地的科技发展,瞄准世界科技发展前沿,在文科物理教学中更好地渗透现代科技知识。
　　例如讲到天体物理时,可以给学生讲解天体物理与宇航工程的关系,将世界各国宇航技术的发展史、中国神州号载人飞船和探月工程、以及各种卫星技术等渗透到文科物理教学中。使学生了解并体会物理学对经济、社会发展的贡献,使他们有意识地关心国内、外宇航事业发展的现状与趋势。
　　2.3 发挥学生的主体作用,让学生参与到教学活动中
　　在文科物理教学过程中渗透前沿物理知识,必须充分发挥学生的主体作用,才能起到较好的教学效果。例如讲到“神奇的太阳能”时,可以让学生上网搜索有关太阳黑子、太阳辐射、太阳能电池等相关的知识,并做成PPT课件。上课时让学生上台讲解,并讨论太阳黑子活动会对地球产生哪些影响？太阳能有哪些应用？太阳能电池的发展现状及应用等。
　　2.4 前沿物理知识与日常生活相结合
　　物理现象和规律大部分来自于生活,又必将服务于生活。人们日常生活的各个方面,以及现代高科技的前沿问题都与基础物理的研究有关。因此,给学生讲解前沿物理知识时应当联系生活实际。例如讲到混沌理论,即“蝴蝶效应”时,可以结合经济、政治、军事以及日常生活讲解,学生就非常感兴趣,还容易接受。(注:“蝴蝶效应”是美国麻省理工学院气象学家洛伦兹提出的著名的混沌理论:一只蝴蝶在巴西扇动翅膀,有可能会在美国的德克萨斯引起一场龙卷风[6]。)
　　再例如讲到“电磁波”时,可以讲解在生活中如何使用手机才能避免电磁辐射。可以有以下几种方法:(1)一般情况下,手机接通瞬间释放的电磁波容易产生不好的影响,所以手机响时,一秒后再接听手机。(2)在使用手机时,可以采用手机专用耳机,实现远距离使用。(3)注意手机的摆放位置。医学专家建议我们,手机不用时最好放在包里,但不要放在胸前的口袋中,也不要直接挂在胸前。(4)休息时不要将手机置于枕头边。
　　
　　3 讲授前沿物理的注意要点
　　对文科学生讲授前沿物理知识,教师必须很好地把握一个准则:在“量”上应遵循“少而精”的原则,以能体现物理学新思想、新方法的内容为主;在“度”上应以介绍和渗透为主,注重的是思想、方法的熏陶而非繁杂的公式推导。教学中应避免大量新现象、新知识的简单罗列,否则,物理就会变得枯燥无味[3]。
　　
　　4 结语
　　前沿物理走进大学文科物理课堂具有重要的意义,不仅有利于激起学生学习物理的兴趣,而且可以开阔学生的视野,使学生形成合理的科学观,还有利于学生追求“真善美”。为了使前沿物理更好地走进大学文科物理课堂,可以巧用多媒体技术,在“量”上遵循“少而精”,在“度”上以介绍和渗透为主。另外要将前沿物理知识与日常生活相结合,使学生能够学以致用。前沿物理走进大学文科物理课堂的过程中要充分发挥教师的主导作用以及学生的主体作用。
　　
　　参考文献
　　[1] 冯爽,李富强.新课改中前沿物理知识教学的问题与反思[J].北京教育学院学报(自然科学版),2008,3(3):34～37.
　　[2] 古乾玉.小议新课程改革中的前沿物理教学[J].新一代,2011(1):93.
　　[3] 陈世鸥,王辉.前沿物理教学与新课程改革[J].中学物理教学参考,2005,34(9):2～6.
　　[4] 欧阳秋云,姜海丽,齐立红,等.文科物理教学过程中的探索研究[J].教育教学论坛,2012(2):119～120.
　　[5] 杨振宁．美和理论物理学[J]．自然辩证法通讯,1988(1):1～7.
　　[6] 苑立波,孙伟民,刘志海,等.“触摸”科学体验发现—— 物理原理展示[M].国防教育出版社,2009:55.