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| 没有强壮的茎干哪能枝繁叶茂（修改） |
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没有强壮的茎干哪能枝繁叶茂
————论物理在高等教育中的地位
内容摘要：
如今是知识经济时代，然而目前许多专业都不学物理，理工专业又大幅度削减物理内容，这能否适应知识经济的发展呢？本文力图说清楚为什么说物理学是科学技术的核心，是科学之树的树干？物理学与各学科的关系如何？以及在教学中应是怎样的地位？如今我们电大的课时安排是否合理？等等，本文分四大部分进行了较详细的论述。
关键词：
系统论耗散结构协同论范式
作者：贾湛单位：扬州电大职务：物理教师职称：讲师
电话：7613452课题来源：自我创作
正文：
科学技术在迅猛发展，人类知识在加速膨胀，这使得本来文化就很落后的地区更难以适应社会的飞速变化了。身为一名教育者，面对如此严峻的形势，不得不认认真真地思索我们教育体系中存在的一系列问题。特别是高等教育的教学问题，因为高等教育直接影响了输入到各企业的人才状况。
当一些发达国家把物理向社科专业伸展时，而我们的高校物理教育却不断地萎缩。最近一些年来，高教界实用主义思想占了主导地位。那些想砍去大学物理的大学领导们的理由之一就是物理中的内容该专业不需要；理由之二是：中学的物理知识与大学物理内容是重复的。这似乎很有道理，要驳斥这些论点的确不容易。因此本文不得不分几个层次简述我的看法。
物理学已成为地地道道的科学之树的树干
物理学（Physics）起源于自然哲学。中世纪以前，自然哲学是对自然现象的高度概括和思辩。自从十六~十七世纪，伽俐略、牛顿等伟大人物把数学和实验引入后，物理学摆脱了纯形而上学的思辩，真正开始建立科学大厦的基础。广义的讲，物理即自然科学，英语中至今把自然科学仍写成PhysicalScience。狭义地讲物理学是自然科学中的一部分，但谁都不得不承认它自然科学中最基础最核心的那部分。由于历史的原因，象化学、生物、医学等学科是独立于物理发展的。但物理学其内在的特性决定了它注定要统一为互相联系的大系统。其野心不仅要统一所有的自然科学，而且要把整个社会科学一齐纳入这个体系。
物理学是理工类专业的基础
显然这是不容置疑的。理工类各专业实际上是物理学中各章节内容的专业化延伸。如：机械和土建专业主要是力学的具体应用，电子和电气专业是电磁学的具体应用。化工和医药专业似乎属于化学的应用与物理无关，然而现代物理实际上已把化学看成物理中分子原子物理部分。正是量子力学的诞生使化学和医药学迈上一个大台阶。
物理学是自然科学的基础
除理工类外，天文、地质、生物、医学等等与物理的关系同样十分密切。构造物质世界的模型本来就是物理学的目标之一。很多著名物理学家又是天文学理论家。爱因斯坦用广义相对论的结果来研究整个宇宙的空间结构。提出宇宙在空间上有限无界的理论，开创了宇宙学。地质学方面，开尔文根据冷却定律研究地球的年龄；地球物理学家魏格纳提出大陆漂移说，等等说明地质学的发展离不开物理学。生物学似乎与物理学不相关，然而生物学的突破性成就——基因的研究成果是在物理学家薛定谔的思想启发下，由生物学家和物理学家合作研究的成果。医学的研究对象是人，但不是主要研究人的精神活动部分，所以一般仍划为自然科学。既然如此，它不能离开物理学而独立发展。近代生理学之父哈维用机械原理来解释人体的血液运动，并与物理学类似的方法观察胎儿的血液流动，计算出人体在半小时内由心脏排出的血液数量相当于全身血液的总量，从而得出血液循环理论，奠定了现代医学的基础。另一方面物理学的发展为医学提供物质条件，X光的发明、超声波的研究等给疾病的疹断和治疗带来巨大的变化。
物理学正在悄悄成为社会科学的基础
社会科学的研究，一直就似乎完全独立于自然科学而发展。数学方法进入该领域可算最迟的。然而时光进入现代，人类开始整体地理解这个由物质和精神组成的世界。各学科相互渗透，相互联系。社会问题归根结底是要解决社会的稳定和发展，而耗散结构、协同论等正是研究任一个大系统怎样从混沌到有序的结构，并不断保持向上发展进化问题，我国的改革开放，打破吃大锅饭，人人完全一模一样万马齐喑死水一潭的局面。这正是基于耗散结构理论。但仅仅是开放系统不一定形成向上发展的系统。开放是进化的必要条件。而不是充分条件。因此要让社会走向发展的正轨，必然要让物理学全面渗透社会科学。
过去经济学也是直接来自对社会经济活动的经验总结。而系统论的出现给经济学宏观上一个理论框架，即经济学要解决的是社会经济的稳定和发展问题。现代系统论为宏观经济控制给出定量研究的方法，掌握这一方法不仅是中央政府机构的事情，地方政府机构也应该懂得怎样运用它来发展地方经济。其他各级领导也应掌握它，可以说一个不懂物理学的领导连社会向什么方向发展都看不清楚，一个决策者如果连哪些是朝阳工业，哪些是夕阳工业都不能预测，则将会造成资金和人才的多大浪费啊！
语言类学科属于科学之树的根
中小学乃至各大专院校，如今，语言类学科往往占了很大部分。这类学科是指语文、数学、外语和计算机等。这类学科的共同特点即它们都属于运用字符、数字等媒体来描述一般性事物，并寻找运用这些媒体来进行一般性推理的规则。这些学科都没有专门的研究对象，因此它们本质上属于工具类学科，即它们为各经验科学（各自然科学和社会科学）的研究工具。每一门经验科学除了要用语言类学科提供的语言规则来对具体事物描述和推理外，还须通过经验的总结和实验来找出该领域的定律。从而构造出该学科的公理体系。语文和外语都是特定生活语言（也称自然语言）的规范化。它们是基础语言，由它们构造一切学科的环境。它们与生活语言的区别在于生活语言已经存在了说话人的现实环境。在这种情况下，不规范的语言甚至仅是个语音信号也能让对方理解。而其文本化的自然语言却往往没有任何语言环境，因而不规范是很难让人们理解的。基础语言对不同的民族不同的地区是不同的。语文是指本民族基础语言，又称母语，母语与外语不仅所选用的字符不同，而且语言规则常常不同。因此母语与外语间的映射关系不是一一对应的。这就是简单地只通过母语来学外语（外语课主要以这样的形式教学）感到困难的原因。
数学语言常说是世界上最美的语言，美在何处？按我的理解就是美在压缩。并且可以说是极限的压缩语言。在计算机语言中，一个常量或变量可有多个字符组成，而数学中任意一个常数和变量一定是一个字符（可带上下标等），因为两个字符在一起常看成是两个变量的乘积。数学与语文的不同在于语文注重事物的描述，涵义的表达，而数学则注重推理。正是为了方便推理，数学把每个概念都压缩到用一个字符表示。人脑的内存不大，这就需要将事物抽象为一定的模型。抓住主要的因素分析，并在推理中排开一切暂时不参与推理的量的干扰。数学之所以在众多科学领域中获得成功正是适应了人脑的这一特点。但数学仍属于语言类，只不过它不属于基础语言，它属于十分精巧的人工语言，它需要基础语言的支持。比方说：A=-ΔW表示什么意思？需要用基础语言说明A的涵义（如：电场力做功）、W的涵义（如电势能）这样才能明确该数学表达式的涵义（即电场力做功等于电势能的减少量）。可见数学的确是一种精巧的语言。但数学本身并不注重其语言要说什么，而是注重于推理，即数学表达式的形式上的变形，以完成一种表达方式到另一种表达方式的转换。如：对A=-ΔW，根据数学规则可变为ΔW=-A。
从表中看，基础课课时略大于专业课课时数，这似乎很突出基础教育，然而细致分析，其中的物理课这门科学的核心内容却占了所有基础课的八分之一多点。物理的总课时不如思想品德、不如高数、不如英语，更不如计算机。我想小草、灌木长不高，是因为没有强壮的茎干，乔木能枝繁叶茂，其粗壮的树干起着重要的作用。我观察大多数乔木其根、茎和枝叶的关系近乎2:2:3的比例关系。为什么作为科学之树的主茎——物理却在高等教学所占比例那么悬殊呢？
物理学从哲学中获取思想，从语文数学等语言类学科中获取方法和工具；从经验和实验中获得定律，通过推理得到定理和公式；将它们具体应用则分支出各专业。物理教学也是对学生思维能力的第一次综合性训练。语文、外语练习几乎只与字符打交道，无须图形分析，没有定量运算；许多专业课作业中所用的数学知识较少，综合能力训练远不如物理；而数学练习侧重在数学形式的变换，常常忽略其具体涵义。相对而言，物理既要一定的语言理解力来读懂题意，想象具体实物（常需画出实物图来帮助想象和分析）又要大量运用数学知识来推理计算，实物图、函数图、表格和公式随时要用到。这就是学生普遍感到物理难学的原因。然而不进行这样的综合训练，又怎样让学生毕业后走上工作岗位更加综合地运用所学的知识呢？
有人说中学学物理四五年够多的了，然而如今的高科技时代，对科学的核心知识只限于高中水平则很难适应时代的发展了。中学物理不用微积分，因此概念之间没有有机的联系。这些知识大都以命令的形式灌输的形成不了系统的知识，不可能有较强的推理能力。比方说：动能定理A=ΔEk，d推算任意两点匀强电场中的电势差，但不是匀强电场就无能为力了。大学物理虽运用数学并不太多，但由于微积分知识的运用，推理能力相对中学来说却是一个飞跃。对现代高科技时代而言，这种跃变多重要啊！大学物理几乎是以公理系统的方式教学的。一本好的物理教材，不仅能让学生了解整个科学体系的全貌，而且能让学生综合能力上一个大台阶，并使学生对整个世界形成正确的认识，形成正确的世界观。
一点建议
高等教育注重基础和注重应用这是一对矛盾。协调这对矛盾的唯一办法就是恰当的掌握好专业课和基础课的比例，无论时代如何发展，知识如何更新，教育的比例结构应该是变化不大的。只有专业知识，不同的人们则无法沟通，也无法综合各种知识创造力必然很低。只有基础知识，则社会分工合作的效力就差。然而教育的比例结构以什么原则来确定，需不停地探讨，本文提出根据科学之树的根茎叶关系来参考确定。
无论学什么专业不能只限于学专业知识。这不是说社会分工合作的时代已经过去了，而是说知识总是互相联系的，搞一个新产品往往要用到多方面的知识，干领导工作需要知道高科技的动向。物理课的确有许多与专业课内容相重复，但不应该过分压缩物理，相反应砍去那部分与物理内容相同的专业课内容，从而确保物理这棵科技主干的系统性。另一方面物理课与专业课的不同在于物理教学注重解决问题的方法，而专业课教学则注重掌握该专业详细的具体结论。因此专业课和物理课是不能互相取代的。
由于物理是科学的核心内容，因此它在基础课中应占较大的比例。思想品德作为一门课来上实际上认同了道德与理性是有关的，即存在道德知识。道德行为的规范需要在具体的各种活动中培养，理论的作用只是让学生内心接受这种规范而不产生抵触。显然道德知识是社会科学的一部分。如果物理教学中增加了系统论知识，并通过它把社会科学的最基本的知识内容简要地概括进去，那么道德知识不再是由生硬的命令组成的了，学生对道德知识的理解使他们更容易接受道德规范。
引进外国科学技术对改变我国落后面貌至关重要。特别是为了适应全球经济，必须加强外语学习。任何语言只有在其对应的语言环境中才被透彻理解。如果大量专业词汇放在该专业教材中顺带学也许比在外语课上专门学更容易掌握。同样计算机也只是科学研究的工具，若能把部分内容放在具体课程中学更能显示其作用。
综上所述，我们完全可能通过压缩其他课程的课时来增加物理课时，而不增加甚至减少总课时。从而协调各学科的正常比例，物理教学没有足够的课时,不能完成其重任。高科技时代数学思维越来越重要，然而数学思维的训练不主要在数学课上，而是主要在物理课上完成。数学主要训练其下一半，即公式的推演，而物理则要训练其上一半，即把具体问题用数学语言表示出来。如：一个积分，其积分变量是什么？被积函数怎样确定？积分上下限是什么？积分变元与被积函数中的变量怎样化为一致？显然学生感到最困难的是这部分。当一个积分表示式完全给出时，下面的工作已是很轻松的了。数学对大专和本科的要求是不同的，因而物理的要求也不同，但对大专，最起码的要求该熟练掌握矢量运算和单变量微积分的应用，否则不可能让学生真正了解整个科学体系，且大学与中学物理没区别了，大学物理真正成了多余的了。要达到这个最起码的要求，按我个人十多年的教学经验看，需要约300课时。
最后要说的是：要突出物理教学的地位还须物理学界自身的努力。时代变了，新知识增加了很多，根据库恩的范式理论，应该根据新的变化对物理学建立新的范式了。删去一些现代看来并不十分基础的理论，如：分子的平均自由程、双折射现象等，增加一些新内容，特别是各学科的最基本原理，并把它们新老知识有机的组织起来，而不是零散地作为专题讲座附在后面，通过每一章节向各具体科学过渡，完成其分枝结构。只要我们一致认为编写这样一本新教材很有必要，那么是不难成功的。在新世纪到来之际，让一棵完整的科学之树显现在学生面前，这是一个十分光荣的使命。
作者：扬州电大教师贾湛
参考文献
1．沈小峰，胡岗，姜璐，《耗散结构论》第1版上海人民出版社1987年12月
2．J．M．鲍亨斯基《当代思维方法》第1版上海人民出版社1987年10月
英文标题（title）：Withoutthestrongstalkwithoutbranchesandleaves
副标题：HowpositionisPhysicsincollegesanduniversities
英文作者名(author)：JiaZhan
Sheet1
基础课
专业课
课程名称
课时
学分
思想品德
中国革命史
哲学
高数
大英
物理
微机原理与应用
计算机应用基础
计算机绘图
体育
画几
应用力学
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机床夹具设计
机械设计
机械制造学
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