传统人文文化在大学物理中的融入与实践

摘  要：物理学既是一门科学，也兼具文化元素。人文与物理并不是毫不相干，将生动有趣的人文文化元素诸如中国传统文化、古诗词、历史背景与人文故事、古典小说作为大学物理教学的桥梁与纽带，渗透到大学物理教学中，以获得学生的共鸣及启发式思考，能使得教学风格深刻却不沉重，对于增强学生的文化修养和民族自豪感，实现学业和素养的双重提高会是一个有益尝试。

关键词：大学物理；物理教学；人文文化；传统文化；教学手段

一、引言

英国科学家斯诺1959年在剑桥大学作了著名演讲《两种文化及科学革命》（Two Cultures and the Scientific Revolution），指出现代社会存在两种文化，人文文化与科学文化，两者之间在处理问题上存在着互不理解的鸿沟。而在当今时代，以生命科学、计算机科学和通信技术为主导的新科技迅猛发展，促使人文学科与科学技术的融合成为社会发展的必然走向。

物理学既是科学，也是文化。物理学研究“物”之“理”，即为研究物质的基本结构、相互作用和运动规律的科学。物理学的发展过程是人们自然观和宇宙观形成的过程[1]，物理学的每一次革命，都给人类社会生产和生活带来了重大变革。著名华裔物理学家李政道在演讲中道，“科学和艺术是不可分割的，就像一枚硬币的两面，它们共同的基础是人类的创造力，它们追求的目标都是真理的普遍性。”由实验事实、唯象理论和理论架构组成的物理学体系拥有整体的结构美，作为物理学语言的数学的严谨性则赋予了物理学严格的逻辑美，自然界的对称性则反映了物理规律的对称美。物理学蕴含着丰富的文化理念，包括对机械性的理解、对时间和空间的认识、因果关系的观念、对称性原则、和谐性追求、对永恒性的看法，以及绝对性与相对性、无序与有序之间的辩证关系，具备文化传承属性[2]。

著名物理学家吴健雄曾指出：“为了避免出现社会可持续发展的危机，当前一个刻不容缓的问题是消除现代文化中的两种文化——科学文化和人文文化之间的隔阂，而为加强这两方面的交流和联系，没有比大学更合适的场所了。”大学物理是自然科学的基础，其内核在于逻辑自洽的科学知识体系，主张分析、逻辑和实证性，求真精神贯穿始终。人文文化则主张整体性、综合性和思辨性[3]。科学精神和人文素养是当代人不可或缺的两大核心价值。科学与人文有所差异，却又密不可分。如何找到契合点，使二者有机融合，将对大学物理课程教学产生积极作用。

中华文化历史悠久、内涵丰富，体现了中华文明的深厚智慧和精神财富。2022年7月16日习近平总书记在《求是》杂志上发表了重要文章《把中国文明历史研究引向深入，增强历史自觉坚定文化自信》[4]。在古诗词、古典著作中不乏对自然现象的形象描述及对自然现象的深刻描述。中国深厚的传统文化对于思想政治教育具有不可忽视的作用，几乎所有学生都不同程度地接触并沉浸在这一文化氛围中。在物理学科的教学过程中，融入一些广为人知的传统文化元素，能够有效地引起学生的情感共鸣和心理认同。鉴于此，我们将中国传统文化视作连接科学学科与思想政治教育的中介，精心设计了一种深度融合文学、科学和道德教育的课程内容，并配备了切实有效的教学策略，将思想政治教育融入知识的传播、文化的浸润和课程的交织之中，使得思政的精髓在教学过程中悄然渗透。这样，知识教育、文化继承和价值观塑造三者得以和谐统一，相互融合，共同促进。

二、中华传统文化思政元素构建

物理学兼具科学与文化双重功能，而传播物理学的重要途径之一便是大学物理教学。物理学在学生们心中是属于“理工科”学科的存在，但每位学生都具备一定的文化素养。学生们自小耳濡目染，对中国传统文化则是熟悉又亲切，在物理学中加入中国传统文化元素，当给物理学的“严肃”外表添上了一道柔和的色彩。将富有活力和趣味性的传统文化元素融入大学物理课程，常常能够带来意想不到的教育成效。

（一）大力弘扬以爱国主义为核心的民族精神

在讲述机械能时，引入苏轼名句“会挽雕弓如满月，西北望，射天狼”，则是弹性势能转换为动能。此句勾勒了一个挽弓劲射的英雄形象，英武豪迈，气概非凡，词人保家卫国的豪迈之情融入其中，表达了词人壮志满怀的赤子之心。

再例如“风声雨声读书声，声声入耳”，说明声音的传播不会互相干扰；声音可绕过障碍物传播。诗词的下一句是“家事国事天下事事事关心”，此对联可用以鼓励学生时刻关怀国家民族前途，人民大众疾苦，以天下为己任的胸怀和抱负。

“坐井观天，所见甚小”表明了光的直线传播现象，也可以用来鼓励学生志向远大，心怀天下。

（二）培养学生自强不息的奋斗精神

唐代诗人李白在《春夜宴桃李园序》中写道：“夫天地者，万物之逆旅；光阴者，百代之过客。”天地是万物的旅舍，时间是百代的过客。这首诗通过其内容传达了与牛顿经典力学中相似的时空观念，即物体的运动虽然在时间和空间中展开，但时间和空间本身被视作独立于物质运动的绝对存在。该诗形容人一生的时光极其短促，督促每位学生要珍惜光阴。

如在讲述电磁学引入时，通过囊萤映雪、凿壁偷光的故事一来可以显示古代与现代生活有无电的对比，二来可以借古代勤奋苦学的故事来激发学生珍惜读书的机会。再如位置矢量指的是从坐标原点指向质点的有向线段，我们说“有的放矢”，就一下清晰了起来。“有的放矢”放箭要对准靶子，比喻说话做事有针对性。在讲述热力学中的熵增原理时，引入 “黑发不知勤学早，白首方悔读书迟”[5]，劝诫学生珍惜光阴。

（三）中华民族共同体意识教育

在讲述角动量时以陀螺为例，陀螺是我国各民族的共同喜爱的一项运动。打陀螺在彝族、佤族、瑶族、哈尼族、苗族、壮族流传已久，是逢年过节的一项传统娱乐活动。全国少数民族传统体育运动会已将打陀螺列为竞赛项目。

在讲述力的矢量分解与合成时，引用“人心齐泰山移”。只要大家一心，就能发挥出极大的力量。我国是一个统一的多民族国家，56个民族人民始终团结一心。《大学物理》课堂往往是近百人，其中不乏少数民族学生。在课堂中讲好中华传统文化故事，鼓励学生学习和了解不同文化背景下的物理学成就，促进学生对多元文化的理解和尊重，不断增强学生对中华民族、中华文化、中国特色社会主义的高度认同。

（四）培养学生唯物辩证思维及科学精神

单田芳评书里说“左脚一踩右脚尖，噌，右脚又一踩左脚脚尖，噌噌噌，这叫燕子三抄水，轻功提纵术”在讲述动量定理时，人没有外力作用，这个“轻功”是不存在的。

《韩非子·观行篇》中最早提出了力不能自举的思想：“有乌获之劲，而不得人助，不能自举。”乌获能举千钧之重，但如果没有人帮助的话，他也不能把自己举离地面。一个人本事再大，也有无法克服自身的弱点，所以要学会团结协作。《论衡．效力篇》中也有相关记载：“古之多力者，身能负荷千钓，手能决角引钩，使之自举，不能离地”。

质点运动学中，描述物体运动选用的参考系时，运动本身是绝对的，描述运动是相对的。地球有自转，所谓“坐地日行八万里”。“刻舟求剑”这个故事里船、河岸和水三者之间既涉及参考坐标系的选择，也与相对运动问题相关。在讲述光的折射时，引入“潭清疑水浅，荷动知鱼散”，告诉学生们学会透过现象看本质。

“四两拨千斤”在讲述力矩时则是与力臂相关，即利用了杠杆原理。“四两拨千斤”这一术语最初源自王宗岳所著的《太极拳论》，其含义在于太极拳的实战技巧中蕴含着深厚的功力和精湛的技艺，强调的是通过技巧而非单纯的蛮力来战胜对手。课堂上提出传统武术内容，学生兴趣大增。

（五）提升文化自信

诗词的美是多维度的，它不仅体现在语言的精炼和韵律的和谐上，还蕴含在深邃的情感和丰富的意象中。“人间四月芳菲尽，山寺桃花始盛开”讲述了温度梯度，“遥知不是雪，为有暗香来”则属于分子的热运动。在讲述万有引力时，“春江潮水连海平，海上明月共潮生。早潮才落晚潮来，一月周流六十回”中描绘了潮汐时，夜晚春江宁静而明丽的景致。

古人的智慧是跨越时代的财富。在探讨摩擦起电时，我国西汉末年记载有“碡瑁吸偌”，意为玳瑁能吸引轻小物体；晋朝时也有文献记载“今人梳头，解著衣时，有随梳解结有光者，亦有咤声”。这些记载反映了古人对摩擦起电现象的早期观察和理解。

在讨论磁学时，引入四大发明之一“指南针”。在战国时期，就出现了司南。沈括在《梦溪笔谈》记载了指南针的制造方法及磁偏角的阐述。清初刘献庭在《广阳杂记》中最早记述了磁屏蔽现象。

在讲述热学时，《考工记》中记载：“凡铸金之状，金与锡，黑浊之气竭，黄白次之，黄白之气竭，青白次之，青白之气竭，青气次之，然后可铸也。”工人通过观察火焰的颜色变化来判断冶炼过程中的温度变化。在讲述热胀冷缩时，引入《华阳国志》中记载李冰开凿都江堰利用的原理。

在讲述相对论时，提出我国文学小说中的“长生不老”，真的可以实现吗？是可能的，当你的运动速度超过光速。当然，这是在地球人这么看来是这样，那如果高速运动的人来看呢？这会是一个很好的启发式教学问题。

三、传统文化在大学物理教学中的渗透与实践

人文文化在大学物理教学中的渗透，最为直接的便是通过教师本人的言传身教。相较于高中物理，大学物理理论逐渐抽象，数学工具的应用逐渐复杂化，学生深感物理深奥、枯燥[6]。教师作为知识传授的领路人，对学生的影响是直接且深刻的。“教书者必先强己，育人者必先律己”，“强己”需要教师充分掌握大学物理本身所具备的文化内涵，明晰物理学家们的不断探索与追求的人文精神，发挥物理学科本身优势吸引学生。“律己”则是通过教师本人的言传身教进行人文文化的教育与渗透，教师需怀抱敬畏之心，拥有良好的人文修养及道德品质，激发学生对科学的求真精神。物理学的知识是客观的，而教师传授知识的途径却是主观的。不论是中国传统文化元素，还是历史背景与人文故事，从物理知识入手，通过合理的教学手段，教学效果往往能事半功倍。人文文化元素可以通过教师用现代多媒体技术展现，更可以通过学生自主式探索。

课堂起始，采用“猜字谜”的方式唤醒课堂。如“景德镇的作坊”打一物理名词“磁场”，“尺子”打一物理名词“能量”，“待到朱颜改”打一物理名词“等容变化”。学生们往往放下手机，注意力瞬间回到课堂。也可通过提出一句古诗词或者古代器物，让学生解释其中所蕴含的物理现象及物理解释，如讲述驻波时，先放出鱼洗的图片或视频，甚至可将鱼洗搬至课堂，留下悬念。

课堂之间，则是将优秀传统文化元素融入大学物理课堂。不仅教师可以引入相关元素，也可以学生为主角，改变教师讲、学生听这种单向被动的教学模式。例如通过小组合作的形式，在相应单元节点布置一些物理教学研讨活动，根据学生兴趣自主选择物理中的中华传统文化、先进技术与物理、生活中的物理等内容，让学生作为报告人，悟科学与知识，增强学生的文化修养和民族自豪感，实现学业和素养的双重提高。

在课后，读书报告部分，则可布置传统文化相关读书报告，如笔者布置了“大学物理与传统文化”、“生活中的物理”、“文物中的物理”等相关主题内容。

四、结论

物理学既是一门科学，也兼具文化元素。人文与物理并不是毫不相干，将生动有趣的传统文化元素渗透到大学物理教学中，能使得教学风格深刻却不沉重，教学内容更加生动有趣，还能减轻学生的认知负担。通过这种跨学科的教学方法，学生能够在学习物理学的基本概念和原理的同时，也能感受到文化的魅力和智慧，对于培养“文理相通”全面发展的大学生会是一个有益尝试。

参考文献：

[1] 谢东，王祖源.人文物理[M].北京：清华大学出版社，2006：06-23.

[2] 李丽. 大学物理教育中物理文化建设之研究[D].山东师范大学，2010.

[3] 张沁源.传统文化和现代物理学[J].科学新闻，2001（35）.

[4]习近平.把中国文明历史研究引向深入 增强历史自觉坚定文化自信[J]，求是，2022（14）.

[5]徐初东，熊万杰，谭穗妍.大学物理“课程思政”的探索与实践——融入中华传统文化[J].文化创新比较研究，2021，5（31）.

[6]张琴. 大学物理教学中渗透人文教育的研究[D].华中师范大学，2006.

作者简介：陈琴（1992-），女，江西丰城人，黑龙江大学物理科学与技术学院讲师，博士，主要从事微纳尺度光热转换研究。