面向21世纪，急待重建我国的工科物理教育

编辑人语

5月5日星期天的下午，王青主编带我参加了一个很小范围的学术讨论。除了我，参加讨论一共六位物理大佬，四位清华教授两位北大教授，两位是科学院院士。讨论的问题很小－－高压超临界状态气体分子运动的相关问题。大佬们思考问题的方式让我印象深刻：比如他们在物理用词上是很严慬的，什么是低温，什么情况下可以称为对称性，对偶性又指哪些情况；比如他们在思考新东西的时候不仅涉猎广泛，更注重从最基本的问题出发。这就是典型的物理思维吧！学物理到底学到了什么？当我们忘记克劳修斯不等式、忘记范德瓦尔斯方程的时候，是什么留在记忆里、固化在思维中？

学术讨论后在从清华园去蓝旗营小区的路上，陈难先先生、赵凯华先生、王青主编还有我同行，大家谈论的话题离不开物理、离不开当前我们国家的发展。陈先生说物理是基础是先导，要想原创就必须重视基础科学。他还讲了二个小例子幽默地说出如何在大学物理课上把基本的理论与实际联系起来。赵先生讲了1949年以后我国大学物理课的发展，讲美国的大学物理学时比我们多。

新工科新医科新农科新医科，新时代新形势下作为科学基础的物理教育究竟有怎样的作用？到底该如何开展？这个问题过于庞大，或许重读一篇1999年发表的文章会让我们有更多的思考－－面向21世纪，急待重建我国的工科物理教育，这篇文章的作者是陈佳洱先生、赵凯华先生和王殖东先生，原文发表在《科技导报》上，同期《物理与工程》也作了转载。在赵先生的允许下，我们重新录入了该文并在本期微信公众号上发布，与大家分享。欢迎大家讨论这个＂大＂题目，感谢您的关注和支持！

面向21世纪，急待重建我国的工科物理教育

Physics Education of the Engineering Course in China towards the 21st Century Needs Prompt Reestablishment

陈佳洱  赵凯华  王殖东

本文作者之一：陈佳洱院士

本文作者之一：赵凯华教授

在高等院校里除物理类专业外，理、工、医、农、林等各类非物理专业的基础课程表里普遍设有“普通物理”课，70年代后期以来有的改称为《大学物理》课。我国工科物理课总学时的“标准值”只有200，实际执行的还要少得多，180就算很好了，在不少院系中是140、110，而且还在继续下降，甚至已取消物理课。我国40余年来的现实状况是，每当教学改革的呼声高涨时，非物理专业就要求砍杀物理课程的学时。这个问题长期以来困扰着广大的物理教育工作者，常使他们处在迷惘、焦急、挣扎、无奈、消沉的复杂心态之中。

关起门来习以为常的事情，打开国门一看，会使我们大吃一惊。美国著名大学理工科一、二年级的课程是不分系、不分专业的，数学和物理课的学时与数学系和物理系一样。例如，加州理工大学所有各系一、二年级的公共物理课总学时约为540(包括实验课、习题课)；德国的情况也大体如此，理工科一、二年级不分系，且设有每学习周学时为4的两年公共物理课，以及相应的实验课；在法国，除一般的大学外，还有4所特殊的“高等学校”，如巴黎高师和理工大学，系专门为培养政府的高级官员、军队的高级将领和高级工程师设置的。法国中学毕业生经过竞争性很强的选拔考试进入两年预科，在预科里理工课只分物理科学和生命科学两个方向，物理科学的课程设置大体上与德国大学理工科一、二年级水平相当；进入本科后(大体上相当于我国大学的三、四年级)仍不分系。我国物理系的主要课程(如量子力学)在他们本科的两年内都是公共课。学生进入第三年时(相当于我国的硕士生阶段)开始分专业，决定学习物理还是电子工程或机械工程。总之，在发达国家，工科的基础物理课学时基本上同物理专业一样，在各科中属最高档次，一般都在400~500以上。我国的情况与国际上恰恰形成强烈的反差，这一状况难道不值得我们为中国教育的前途而焦虑、而深思吗?

我国目前出现这种情况源于1952年的院系调整。那时全面搬用了前苏联的教育模式，即以计划经济为基础的模式。学校由行业部门领导，专业设置按工种划分，组成一个个小而全的自我封闭体系，分工细腻狭窄，界线壁垒森严。从理论上讲，这样培养出来的人才，可按国家计划的需要，分配到特定的工作岗位上，一辈子也不要改行。然而与市场经济相适应的人才是另一种模式，是以供求关系与个人爱好双向选择而定的。据媒体报道：当前美国人才平均每人一生工作岗位流动12次，在参加“经济合作与发展组织”的国家里，每人平均5年改换一次职业。因此，宽口径专业、高素质人才具有广阔的适应性，这一点在世界上已成定论。

1952年前，我国大体上采用美国当时的做法，理工医农都开设1年的物理课。1952年全面采用苏联的学制后，为不同专业开设物理课的学时数大幅度地拉开了。学时多的如物理类型专业，普通物理课长到2年或2.5年，共600余学时；少的则不足80学时。如上所述，与许多国家不同的特点是，我国工科院校物理课的平均学时反倒特别少，远不如师范专科学校。据说是源于1949年前夕，苏联专家在哈尔滨为我们制订了一个工科的普通物理课程大纲，并由杜伯夫撰写了一部“样板教材”风行全国。当时该教材考虑到东北老解放区的条件，其水平大体上相当于苏联的大专课程。然而这一大纲竟成了我国几十年来制定教学内容的范本。此后，历经教学改革，一再强调“专业对口”，否定岗位培训，结果工科物理课程的学时越改越少。

说起物理课在工科教育中应有的地位，我们想从大的背景谈起。

本世纪以来科学技术以前所未有的速度发展着，物理学为社会贡献了核反应堆、晶体管、激光器，还有各式各样分析用的“谱仪”，以及医学上用的超声、核磁共振和正电子湮没技术，等等。从这个意义上说，物理学对本世纪的科学技术发展起了一定的推动作用。一个时期有的用人单位只要半导体专业、激光专业的毕业生，却不要物理专业的毕业生。这就是说，他们认为半导体、激光不是物理。现在情况可能好些了。其实，上面列举的那些物理学的贡献是有形的，而更可贵的是导致这些贡献的物理思想和物理原理，它们的得来都是源远流长的。下面给出几个时间表。

从上列大事记我们可以看出本世纪由物理思想和物理学原理转化为技术力量的明显脉络。正是一代接一代杰出的物理学家(他们之中许多是诺贝尔奖金获得者)和普通的物理学工作者执着的追求和长期不懈的努力，为本世纪科技的辉煌奠定了基础。在物理学的带动下发展了原子能、电子、激光、计算机等一个又一个崭新的产业部门，其影响遍及生产、科研、国防、医学，乃至进入家庭，大大改变了当代社会的结构和面貌，以及人们的思维方式。

在有些人看来，今天发展高技术的关键在于新材料、新工艺。如果我们今天培养跨世纪的高技术人才时，把上面所述的物理原理通通看成是“学院式的理论”而从课程表里排除掉，我们的“高技术”岂不成了无源之水、无本之木!何况微电子技术中所用的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射线发光谱、二次发射离子质谱，以及高分辨的电子刻蚀、离子刻蚀、同步辐射光刻，哪一个不是从各个分支的物理实验室里移植到工业上的!正是这些技术手段推动了微电子学的迅猛发展，从晶体管到集成电路，从大规模集成电路到超大规模集成电路，使集成度迅猛地增长。没有较为深厚的物理基础，却侈谈什么跨世纪的技术人才，多半只能是空话。但是，在我国的大多数工科院校中，连有关半导体的内容都不在物理课程计划里出现，更何谈其它。这样培养出来的工程师，很难在工程技术上有世界水平的创新。

非物理专业的学生为什么要学习物理?在我国现行的教育体制中占支配地位的看法是，为专业课服务。于是，专业课需要的内容就讲，不需要的内容就不讲或少讲。专业课排下来剩出的时间多就多讲，剩得少就少讲。著名理论物理学家、诺贝尔奖金获得者理查得·费曼说：“科学是一种方法，它教导人们：一些事物是怎样被了解的，什么事情是已知的，现在了解到什么程度(因为没有事情是绝对已知的)，如何对待疑问和不确定性，证据服从什么法则，如何去思考事物，做出判断，如何区别真伪和表面现象。”所以，大学里的物理课绝不仅仅是物理知识的教育，更不是主要为专业课服务的。我们认为，物理学是整个自然科学和现代工程技术的基础；对于任何专业，大学基础物理课的目的，都是使学生对物理学的内容和方法、工作语言、概念和物理图像，其历史、现状和前沿等方面，从整体上有个全面的了解；这是一门培养和提高学生科学素质、科学思维方法和科学研究能力的重要基础课。

小平同志为教育题词：教育要面向现代化、面向世界、面向未来。他指出了世界科技发展的潮流。“科教兴国”是我们的国策，而我国现行的工科物理教育体制，与知识经济的兴起和发展对人才竞争的高素质要求，将变得越来越不适应。为此，我们建议：

1．大学工科前2年不分系，不安排专业课，主要学数理化等自然科学和其它一些基础课。工科物理课不少于300学时。

2．以上改革不易一次到位。可在一些重点工科院校基地班试点，总结经验后逐步推广。

引文格式：陈佳洱,赵凯华,王殖东.面向21世纪,急待重建我国的工科物理教育[J].工科物理,1999(5):1-3.

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