中國大學物理教育差在哪兒？

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撰文 | 黃慶橋（上海交通大學科學史與科學文化研究院副研究員）

責編 | 葉水送

從1979年到1988年，由諾貝爾獎獲得者、著名美籍華裔物理學家李政道倡導、中國政府舉辦的「中美聯合招考物理研究生項目」（China-U.S. Physics Examination and Application，以下簡稱「CUSPEA」），是改革開放初期的一項重大決策，在中國科技和教育史上具有深遠影響，特別是對中國大學物理教育的影響，持續至今。

CUSPEA是扇窗：暴露中國大學物理教育教學問題

除英語筆試之外，CUSPEA只考物理課程，包括經典物理、近代物理、普通物理，試題水平與美國研究生入學考試的難度相當，有些考題的深度相當於美國研究生為取得攻讀博士學位資格必須通過的資格考試的水平。CUSPEA考試主要暴露出我國大學物理教育存在如下問題。

第一，在物理教育教學的方式方法上，中國課堂重視數學推演，而對原始的物理問題不夠重視。CUSPEA考試物理試卷批改組負責人、北京大學物理系主任趙凱華教授就此談到：「美國教授感覺到相當難的題，我們的學生答的相當不錯，美國教授感覺到比較容易的題呢，我們的學生答的很糟，或比較糟，正好反過來。因為在這裡頭出的一些題目是我們傳統的教學裡邊非常欠缺的一部分，一個是我們比較重數學推演，而這個推演的過程裡邊，整個的物理圖像不是太清楚，所以有一些學生在答題的時候，明明這個題目根據物理的圖像可以很簡單地給出答案來，可是他卻用了長篇的數學推導。」趙凱華的話一針見血，戳中了我國大學物理「教」與「學」兩方面的問題。

在為《我國赴美物理研究生考試歷屆試題集解》所寫的序里，趙凱華更為明確地從「教」和「學」兩個角度指出：「我國學生往往有個習慣，喜歡用系統的理論工具去處理問題，儘管有的問題本可以通過簡單的物理思考就能得出結論。這是否與我們平時教學中的訓練方法有關？」 「在我們的教學中，同一問題，既可以把原始的物理問題提給學生，也可以由教師把物理問題分解或抽象成一定的數學模型後再提交給學生。習慣於解後一類問題的學生，在遇到前一類問題時，往往不知所措。」

第二，在物理教育教學的內容上，中國課堂缺乏聯繫物理學的最新進展，對物理學發展前沿的關注很不夠。從CUSPEA考題來看，美國教授出題有個特點，就是每年考題都有若干那一年或前幾年物理學進展的前沿問題。從答題來看，「我們的學生最大的困難就是這個題目的背景不知道。這一兩年國際上的物理前沿上面究竟發生了什麼重大的事情，幾乎不知道，所以在解這些題目的時候就發生很大的困難。」原因在哪裡呢？主要還是出在教學上，「我們的學生從課堂上或課後念書本就沒聽到沒見到過，因為老師從來不講，好像跟我們本科的課程沒有什麼關係。」教育教學上的這個問題，就造成「我們的學生的知識面比較窄，除了課本上，或者我們課程大綱所要求的那些內容之外，幾乎其他方面有聯繫的，或者是有直接或者間接聯繫的內容幾乎不知道。」

第三，在物理教育教學思想、課程設計與整體安排上，中國課堂重視理論教學而輕視物理實驗。從參加CUSPEA考試的學生反映和答題情況來看，中國學生最怕實驗題目。這主要是因為，「我們的實驗的訓練是比較弱的，因此對國際上、歷史上非常重大的，包括得諾貝爾獎的重大的物理實驗，知識就很少。哪個實驗怎麼做的，哪個實驗裡邊有很好的思想，都不太知道，也不注意這些事情。」 不僅如此，我國學生「對一些重要的常見實驗也不恨熟悉。」究其原因，「這裡有教學上需要加強的地方，也有一些學生甚至教師存在著重理論輕實驗的傾向，需要認真克服。」

大學物理教育教學上的這些問題，還反映在通過CUSPEA考試正在美國攻讀博士學位的研究生的適應性和後勁上。據復旦大學教授周沒我在美國的實地調研，CUSPEA學生普遍認為，我國研究生與美國研究生相比，考試分數往往我國研究生高，但若要在科研上有較大的成績，有所創造發明，我國研究生還有不少方面不如美國的研究生。「第一，學術交流、學術活動能力差，有的人不善於甚至不喜歡與人交往，常常埋頭讀書，這樣學術思想就不易活躍，長遠來講，是會影響出成果的；第二，遇到困難，勇往直前的拼搏精神不夠，缺少克服困難解決問題的辦法，不太適應競爭環境，這樣也會影響出成果；第三，寫學術論文、做學術報告、答辯等方面的能力不夠。有時實驗工作很出色，但總結、分析、歸納、答辯等能力欠佳。」

CUSPEA是契機：推動中國大學物理教育教學改革

1980年代，正值改革開放的起步階段，各領域改革熱情迸發，高等教育教學改革就走在了教育改革的前列。就物理教育而言，面對CUSPEA考試暴露出的諸多問題，各高校尤其是重點大學，紛紛加大物理教育教學改革力度，提高教學水平。

在CUSPEA考試中，中國科技大學表現最為突出，可謂一枝獨秀，把北大、清華都甩在後面。中科大「每年約有20-30餘位學生被錄取，而且前十名中總要佔有五到六個席位」，中科大的學生一路領先。究其原因，就在於中科大對CUSPEA的高度重視與有效投入上。「中國科技大學把CUSPEA看作是立足國內，走向世界的渠道之一，是總結自己經驗，吸取外國長處，提高物理教學水平，培養有國際競爭能力的高水平大學生的一個契機。」具體的措施，就是組織舉辦了「科大物理輔導班」，其實就是CUSPEA輔導班。

中科大CUSPEA輔導班的生源由物理學科高年級學生組成，目的是通過強化訓練，使學生的物理水平在短期內得到顯著提高。在中科大的高度重視下，CUSPEA輔導班有嚴密的組織管理，由有豐富教學經驗和較高科研水平的教師擔任主講，他們改進教學方法，改革教材內容，廣泛吸收國內外一流大學的先進經驗，總結出了理科高年級物理強化教學的一整套經驗，對於科大的發展，產生了廣泛深遠的影響。

首先，中科大CUSPEA輔導班大大提高了科大的物理教學水平，並促進了其他學科的教學改革。「參加物理輔導班的教師把輔導班裡積累的教學方法、內容等帶回各個物理課堂，大大提高了學校的正常物理教學水平。而其他學科也從CUSPEA中得到刺激和啟發，促進了改革。一石激起千層浪，CUSPEA促進了科大教育質量的全面提高。」其次，通過CUSPEA輔導班的探索，積累了如何強化理科大學高年級物理教學的整套經驗。此外，培養一大批傑出的物理人才當然是最為顯著的成績。目前，CUSPEA中科大畢業生在國際物理學界發揮著重要影響。

中科大CUSPEA輔導班的經驗還擴散到全國，許多高校都紛紛慕名而來，到中科大考察調研，向中科大學習，搞CUSPEA輔導班，並在此基礎上進行教育教學改革。比如，北京大學負責CUSPEA培訓班的老師就曾到中科大做調研，學習中科大的經驗。正因為中科大CUSPEA輔導班的成功及其帶動效應，「科大CUSPEA輔導班」獲得了安徽省省級優秀教學成果獎一等獎。

蘭州大學是另一所借CUSPEA推動物理教育教學改革並取得顯著成效的重點高校。在1980年首屆CUSPEA考試中，蘭州大學物理系學生胡青的物理科目考試總分位列全國第一，引起了國內外普遍關注，「蘭州大學也因此名聲大震」 。蘭州大學學生之所以在CUSPEA考試中能有優異的表現，與該校的重視以及大學物理教學名師錢伯初教授密切相關。

與中科大一樣，蘭州大學也成立了專門的CUSPEA輔導班，以講授量子力學而聞名蘭大的錢伯初教授是輔導班主講教師之一。據介紹，「在指導期間，錢伯初曾先後於1980年、1981年兩年擔任班主任並對考生講課400多學時。他廣泛地收集到了包括美國哥倫比亞大學在內的多所國外大學的習題，經過『加工』讓它變成適合國內學生自己的東西。正是錢伯初的這一創舉，讓蘭州大學在考試中獲得很大的成功。」蘭大的CUSPEA經驗，特別是錢伯初在輔導班獨創的量子力學課程講座隨後也傳播到了全國各大重點高校。據錢伯初回憶，「在CUSPEA的帶動下，國內許多重點大學邀請筆者去做量子力學方面的短期講學（一般是一個月左右）。從吉林大學到武漢大學、廈門大學，講學旅程幾乎遍及全國，蘭大的量子力學課程建設經驗，筆者的許多教學研究成果，許多獨創性的講法，迅速交流到兄弟院校，為提高我國的量子力學教學水平做出了貢獻。」在應邀赴全國講課的同時，錢伯初還與北大的曾謹言教授合作編寫了《量子力學習題精選與剖析》一書，1988年由科學出版社出版後，在全國備受歡迎。蘭州大學以CUSPEA為突破口，推動物理教學改革並取得顯著成效，得到了教育主管部門的充分認可，錢伯初領銜的「量子力學教學研究及教材建設」獲得1989年首屆國家級教學成果獎。

CUSPEA的知識遺產：促進中國大學物理教材建設

1980年代初，我國大學物理教材的發展比較滯後，不僅教材內容大大滯後於物理科學的發展，而且在教材結構與風格、教育教學法等諸多方面都打有很深的蘇聯教材模式的烙印，大學物理教材亟需改革突破。在此背景下，CUSPEA考試成為中國大學物理教材改革的觸發點和突破口。

在CUSPEA考試的十年里，在教材改革與建設上，中國科學技術大學取得的成就最大。中科大CUSPEA輔導班的教師先後編寫了三套系列教材，最先形成《美國物理試題與解答》（七卷），然後在此基礎上形成了《高等物理精編》（五卷），最後是將這些成果應用於大學物理教學形成《普通物理》、《理論物理》。

以尹鴻鈞教授為代表的CUSPEA輔導班教學組，從一開始就系統地搜集了大量美國及其他西方國家大學物理教育教學方面的材料，研究了他們的教學計劃、教學方法、課程設置、教材教學法、試題安排等，並在此基礎上重點分析研究了美國主要院校的研究生入學試題，彙集成冊，從1986年起在中國科學技術大學出版社陸續出版了七卷本的《美國物理試題與解答》。這套叢書不僅成為當時報考CUSPEA學生的必讀書，而且在之後我國大學物理教育教學中都有較大影響，成為我國大學物理教材建設的重要素材來源。

在上述紮實工作的基礎上，中科大物理學科進一步開展了大學本科物理教材的改革，重新編寫教材。他們的做法是，先集中鑽研了美國及其他西方國家的流行教材，結合自己的實際，編寫了新的講義。新講義並不首先在正常課堂上使用，而是「首先在輔導班中使用，通過對使用結果的分析，又促進教材的更新修定，一位教師寫了新教材，其他教師加以補充、發展，就這樣，一屆CUSPEA輔導班促進一次教材的更新和完善，十屆CUSPEA輔導班，培育出一整套新型物理教材，它就是尹鴻鈞教授主編的《高等物理精編》叢書」。該叢書一經出版，就受到我國物理教育界的高度評價，被譽為是「大學物理教材改革的成功之作」，為我國大學物理教育的改革發展，做出了特殊貢獻。

作為1980年代我國大學物理教材改革建設的重要成果，中科大《美國物理試題與解答》與《高等物理精編》廣受歡迎，講授大學物理的一線教師認為，這兩套叢書「所體現的美國大學物理學的風格是重視物理、重視新穎、重視綜合，這和蘇聯大學物理教學重視基礎、重視基本功的訓練、重視演繹的風格頗不相同。我們認為，這兩套叢書中的許多材料是值得吸收進普通物理教材中去的。」

北京大學的趙凱華教授也因為受CUSPEA考題的啟發而編寫《定性與半定量物理學》，並在國內大學物理教學界產生了很大影響。CUSPEA每年的考題，都有一些所謂的定性的或者半定量的問題，需要做一些數量級的估計，而我國考生碰到這樣的題目往往束手無策，因為從來沒有見過。趙凱華敏銳地發現了這一問題，並有針對性地去加以研究解決。據他回憶，「當時我在北大在1986年到1989年開了一個選修課，叫做『定性與半定量物理學』，也就是CUSPEA這一方面的考題，以及我自己再搜集一下這一類的問題，給學生做一個選修課。」趙凱華還將這門選修課的內容在《大學物理》雜誌上連載發表，從1988年10月起到1990年12月，共刊出27期，非常受歡迎。隨後又結集成書，定名為《定性與半定量物理學》，於1991年出版。這部教材「對我國的教學改革功不可沒，使我國物理教學改變了比較單一而古板的模式，逐漸融入當代國際的先進教學模式中」。

有了《定性與半定量物理學》的成功基礎和經驗，趙凱華還決定向普通大學物理教材延伸，編寫《新概念物理教程》。趙凱華說，《定性與半定量物理學》實際上是 「後來編寫《新概念物理教程》的思想和素材的基礎。當時我編這本書只是為了給一些學生做選修課，後來覺得是不是我們有很多問題，不僅僅是開一個選修課的問題，應該在我們正規的課程裡邊，應該把這樣的一些精神容納到我們的教材裡邊，所以需要編一套新的教材，思想應該是《定性與半定量物理學》以及當時有關的一些感觸而引起的。」《新概念物理教程》（5卷本）由高等教育出版社出版，從1995年到2004年，歷時十年出齊，被全國諸多高校廣泛採用，至今仍是我國大學物理教學的主力教材之一。

CUSPEA歷史的經驗與啟示

CUSPEA是改革開放之初特殊歷史時期的產物，為推動我國科技和教育事業的發展，做出了獨特的貢獻。CUSPEA在特定的歷史時期契合了我國大學物理亟待改革的強烈現實需求，使我國大學物理教學有機會與國際先進水平直接對話，暴露了我國大學物理教學中存在的問題，促進了我國大學物理教育工作者的思考與行動，加快了我國大學物理教育教學的改革步伐。就此而論，CUSPEA不僅在中國大學物理教育發展史上具有特殊價值，至今仍具有強烈的啟發意義。

重視國際交流、善於在國際比較中促進我國大學教育教學改革尤其是理工科教育教學改革，是CUSPEA留下的一條基本經驗。只有在國際交流與比較中，才能更加清晰地看到我們的優勢在哪裡、存在的問題有多少、差距有多大，進而才能對自我有比較清醒的認識和定位，結合我國實際積極借鑒吸收國際先進理念、經驗和做法，教育教學改革才會更有針對性並取得實效。

系統推進教育教學改革，是在CUSPEA實施的十年中，我國教育工作者摸索總結出來的另外一條基本經驗。教育教學是一項系統工作，既涉及學生，又涉及教師；既涉及教材，又涉及教法；既涉及教育教學過程，又涉及結果的評價；既涉及基本制度安排，又涉及時代的進一步發展；既涉及國際一般趨勢，又涉及我國特殊國情。這些若干方面，忽略其中的任何一個，教育教學都會有缺憾，效果都會打折扣。因此，教育教學改革需要頂層設計、系統謀劃、整體推進、深入實施、注重反饋，唯有如此，才會達到更為理想的效果。

製版編輯：葉水送丨

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