第五節(jié) 中學(xué)物理教材的編寫與使用

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一、壬子學(xué)制前后的情況
    民國初建,我國學(xué)校中開始有了物理課程,但那時在教育方面,主要是廢除封建的舊制度,建立適合民主共和國的新制度,對學(xué)校課程,還來不及作全面考慮。南京臨時政府教育部頒發(fā)的《普通教育暫行辦法》規(guī)定,“凡各種教科書務(wù)必合乎共和國宗旨,禁用清學(xué)部頒行的教科書?!彼赃@時物理教科書的使用相當(dāng)混亂,有的學(xué)校由教師自編講義使用的,有的由私人編寫而由書商發(fā)行的,有的從日本教科書翻譯的,內(nèi)容極不統(tǒng)一,程度參差不齊。商務(wù)印書館雖然已于1897年成立,1902年增設(shè)編譯所,但首先編寫的是文科科目的教科書,理科主要是小學(xué)程度的“西算”,民國初年的壬子學(xué)制(1912年)中,中學(xué)只有四年,沒有劃分初中和高中,所以理化教科書,只有程度較淺的簡易讀本,主要是翻譯日本的教材,有些譯本,中西雜糅,或措辭不當(dāng),或過于日本化,甚至“書名費(fèi)解,文圖不符,內(nèi)容異想天開”,不能作為課本。后來自英美留學(xué)回國者漸多,有些學(xué)校采用英美教科書的譯本,教會學(xué)校用外文課本。為了改變這種混亂狀況,教育部于總務(wù)廳之下,特設(shè)編纂、審查兩處,負(fù)責(zé)管理教科書的工作,公布《審定教科用圖書規(guī)程》。允許私人可以自行編寫教科書,但必須經(jīng)過教育部審定,才能發(fā)行。商務(wù)印書館早出版的物理教科書有民國元年王季烈編的《物理學(xué)》和民國二年嚴(yán)葆誠編的《物理學(xué)》各一冊,而以民國二年王兼善編的《民國新教科書·物理學(xué)》使用的學(xué)校居多(《民國新教科書·物理學(xué)》封面見插頁圖14)。同年十月,即再版,至民國十年,此書共再版17次之多。當(dāng)時還沒有課程標(biāo)準(zhǔn),所以教科書的內(nèi)容、程度都沒有規(guī)定,一般是編者在“編輯大意”中把這本書的使用對象、程度、適用范圍、主要內(nèi)容及特點(diǎn)等加以說明。王兼善在“編輯大意”中提出了以下幾點(diǎn)(其中句逗號,均照原文):
    1.是書系依照教育新法令編輯。專為中等學(xué)校女子中學(xué)校及師范學(xué)校女子師范學(xué)校之用。其要旨在授以重要現(xiàn)象及定律。器械構(gòu)造之要理。并兼課實(shí)驗(yàn)。使學(xué)者習(xí)得自然現(xiàn)象之知識。領(lǐng)悟其中法則及對于人生之關(guān)系。
    2.本書約供一學(xué)年之用。約計一學(xué)年為40周。每周合4小時。如各校時間有伸縮。則教授事項亦不能不隨之增減。故本書排印。用4號字及5號字。其普通知識所不可少者則用4號字。若時間充裕則可全行講授。若時間稍促。則4號字各段照常講授外。其5號字各段可酌量擇用。不必全授。
    3.是書次序務(wù)求明晰。文字務(wù)求簡單。講述務(wù)求詳明。自首至尾一線貫通。由淺入深循序漸進(jìn),以啟讀者之心思而引起其進(jìn)取之興味。均以合乎新教授法之原理也。又書中每節(jié)上角均附有本節(jié)之要略。以便提綱挈領(lǐng)使教者學(xué)者易于領(lǐng)會。
    4.書中試驗(yàn)與理論常相輔而行。理論常由試驗(yàn)引出或以試驗(yàn)講之。俾學(xué)者知識試驗(yàn)之要用而養(yǎng)成其崇尚試驗(yàn)之心。又此等試驗(yàn)均為人所屢經(jīng)試驗(yàn)而知其確實(shí)可恃者。然獨(dú)恐學(xué)生易之差誤。故所有試驗(yàn)。仍一一為之詳細(xì)解釋。
    5.書中所用術(shù)語均取其通用者。每一術(shù)語之旁。必附注西文以便參考。
    6.按教育部新法令。以8月1日為學(xué)年之始。7月31日為學(xué)年之終。故當(dāng)教到本書末章磁電學(xué)時。約為夏季六七月之間。或不便試驗(yàn)。然磁電學(xué)若不試驗(yàn)殊難理解。故教員可到時將此章提前講授以便試驗(yàn)。
    王兼善編的《物理學(xué)》,與今天的物理教科書相比,體系不同。(詳見附錄四)它在第一章緒論之后分為六章,其次序?yàn)槁?、光、力(二章)、熱、電、磁。即依次為聲學(xué)、光學(xué)、固體力學(xué)、流體力學(xué)、熱學(xué)及磁電學(xué)。此書對物理現(xiàn)象的討論,從聲、光開始,大概認(rèn)為學(xué)習(xí)物理現(xiàn)象,應(yīng)該首先從“聽得到,看得見”開始,然后再及其它。這與今天認(rèn)為物理學(xué)是以力學(xué)為基礎(chǔ)不同。所以這本書的討論中并沒有把“力的概念”放在中心位置,而各章內(nèi)容基本上是獨(dú)立的。在第一章緒論之后的六章概要為:
    第二章聲學(xué),首先闡述了振動和波的基本知識,接著較詳細(xì)地討論各種樂器的原理。
    第三章光學(xué),重點(diǎn)是幾何光學(xué)。值得指出的是,其中有一節(jié)“成光之理”,似乎與聲學(xué)中“成聲之理”相對應(yīng),以致錯誤認(rèn)為“以太”是光浪(光波)傳播的媒介。
    第四章固體力學(xué),包括了現(xiàn)在教材中的運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)和靜力學(xué)的基本內(nèi)容。因此這一章幾乎占了全書的1/4篇幅,但要求比現(xiàn)在低。
    第五章流體力學(xué),內(nèi)容也不少,提到了分子力、表面張力、凝聚力、毛細(xì)現(xiàn)象等。又提到帕斯卡定律、阿基米德定律和波意耳定律等內(nèi)容。
    第六章熱學(xué),對熱與物體漲縮的關(guān)系,討論得比較詳細(xì),也提到熱與工作(功)的關(guān)系和熱功當(dāng)量的概念。但是對“熱機(jī)”的問題則沒有作進(jìn)一步的討論。
    第七章磁電學(xué),講述了磁之要性、電之要性,數(shù)種起電之方法。但是對電在工業(yè)上的應(yīng)用只提到電鈴、電報、電燈、電話。至于“電機(jī)”,也正象“熱機(jī)”一樣,沒有作較詳細(xì)的討論。
    總之,該書聯(lián)系到生活實(shí)際的較多,聯(lián)系到生產(chǎn)實(shí)際的較少,定性的多,定量的少。原因是該書出版于民國初年,當(dāng)時工業(yè)生產(chǎn)水平和生活的需要與今天有較大的差別,因此反映到教材內(nèi)容的輕重詳略就有所不同了。
    該書的敘述法,正如“編輯大意”中所說的,“理論常由試驗(yàn)引出或以試驗(yàn)講之”,所以對實(shí)驗(yàn)相當(dāng)重視。粗略統(tǒng)計,全書有實(shí)驗(yàn)117個(包括教師和學(xué)生實(shí)驗(yàn)),有些實(shí)驗(yàn)是簡單易行的,目的是使學(xué)生知道,物理學(xué)上的規(guī)律是由實(shí)驗(yàn)得出的,而不要把物理定律一條一條死記。下面摘錄“關(guān)于流體浮力之研究”的實(shí)驗(yàn),以為示例。
    實(shí)驗(yàn)題目:關(guān)于流體浮力之研究
    凡流體不但有向下之壓力(此向下之壓力,已于前研究之),且有向上之壓力,謂之浮力??勺C之如下:(又學(xué)者當(dāng)注意以下所得之要理,亦適用于氣體,蓋氣體及液體二者,均系流動之物也。)
    試驗(yàn):取一有底之玻璃管,以手執(zhí)之,使壓入一筒之水中,如圖所示(圖略)。放手后,其管立即上升,顯明液體有向上之浮力。
    又如取一簧秤,其下懸一重物,而記明秤上指針?biāo)谥葦?shù)。今若使此重物入于水中,則見秤上指針?biāo)谥?,較前為少。一若此重物變?yōu)檩^輕也者。是亦因液體有向上之浮力故也。
    由上可知流體之有浮力明矣。然則此浮力之大小,須視何者而定乎??梢韵率鲈囼?yàn)法考求之。
    試驗(yàn):如圖所示(圖略),取一金屬所制之圓筒。長3.5厘米,直徑為1.9厘米,故其體積共合10立方厘米。以一細(xì)線系之,而懸于天平之左邊之皿底。天平之右邊皿中,則加以重物使天平之兩邊平衡。乃以一杯之清水,置之圓筒之下,使圓筒全體盡行浸入水中,則見天平失其平衡,而左邊向上。顯見圓筒入水后,失其重量。然若以10克之砝碼,置于左邊之皿中,則復(fù)其平衡。則可知左邊所失之重為10克也。然圓筒之體積為10立方厘米,則浸入水后,被其擠去之水之體積亦為10立方厘米。按法國度量衡,則10立方厘米之清水,共重10克,可知圓筒入水后所失之重,適等于被其擠去之水之重也。
    由上試驗(yàn),可知一物體浸入流體中,則所受流體之浮力,其大小適等于被擠去之流體之重,是之謂亞幾默德氏之定律。蓋此律系由此人所發(fā)明也。
    王兼善《物理學(xué)》中,有很多類似上述的簡單實(shí)驗(yàn),所以當(dāng)時許多學(xué)校都樂于采用。民國元年,中華書局成立,民國三年,出版黃際遇編的《中華中學(xué)物理教科書》一冊,又有孫志道,李義均編的《中學(xué)適用物理學(xué)》一冊。此后,商務(wù)、中華兩家競爭頗為劇烈,但中華書局出版的理科教材,總不及商務(wù)。民國五年,教育部批準(zhǔn),凡是商務(wù)出版的教科書,一律稱為新體制教科書,可供各校使用。因此,在壬子學(xué)制頒布后,我國編寫出版的教科書逐漸增多,都仿照商務(wù)體例。但由于民國初年,政局不穩(wěn)定,影響到學(xué)校的發(fā)展,商務(wù)出版的教科書,曾一度出現(xiàn)低潮。至1918年,才開始有所好轉(zhuǎn)。其它書局,也陸續(xù)有物理教科書出版了。
    二、《壬戌學(xué)制》后的發(fā)展
    民國十一年(1922年)頒布了《壬戍學(xué)制》。依照《壬戍學(xué)制》,初中采用混合制,自然科學(xué)為一門課。這時,自然科學(xué)的教學(xué)有兩種形式。一種是三門理科教材──物理、化學(xué)、生物仍分別編寫,另一種是三門科目,混合成一門理科,合編為一本教材。
    前者有:
    賈豐臻,賈觀仁:《初中實(shí)用物理學(xué)》,1923商務(wù)。
    周昌壽:物理學(xué)現(xiàn)代初中教科書1923商務(wù)
    陳文:《物理》1924商務(wù)
    周昌壽:《新撰初級中學(xué)物理教科書》1926商務(wù)
    鐘衡臧:《物理學(xué)》1925中華
    后者有:
    杜亞泉等:《自然科學(xué)教科書》1923商務(wù)
    鄭貞文:《實(shí)用自然科學(xué)》1923商務(wù)
    高铦:《實(shí)用自然科學(xué)教科書》1924商務(wù)
    徐鏡江:《初級中學(xué)混合理化教科書》1924北平文化學(xué)社
    鐘衡臧:《新中學(xué)初級混合理科教科書》1924中華
    有礦物、氣象、地質(zhì)等內(nèi)容。混合編寫的優(yōu)點(diǎn)是知識面可以拓寬,便于學(xué)生可以對各門知識融會起來理解,但每一學(xué)科的內(nèi)容分散,系統(tǒng)性較差。好在作為初中教科書,不需要對某一學(xué)科作系統(tǒng)的了解。因而用來作為一門自然科學(xué)的初中教學(xué)是比較合適的。例如高铦編的《實(shí)用自然科學(xué)教科書》(鄭貞文、周昌壽校),全書分四冊,計24章,涉及物理或主要是物理內(nèi)容的有九章(有關(guān)的這幾章的目錄見附錄五)。篇幅上約為全書的23%,在卷首的“編輯大意”中,說明了本書的使用對象、程度和特點(diǎn)等?!熬庉嫶笠狻庇衅邨l,主要是開頭的四條。原文如下。
    1.本書按照新學(xué)制初級中學(xué)自然課程綱要規(guī)定,采取混合教授法編輯,包括動物、植物、礦物、物理、化學(xué)、天文、氣象、地質(zhì)等項,分為四冊,供四學(xué)期教授之用。
    2.取材之標(biāo)準(zhǔn)如下:
    (1)自然界常見的事物
    (2)日常生活中的必須知識
    (3)自然的利用方法
    (4)自然科學(xué)的重要原理
    3.編列方法,一改以前偏重系統(tǒng)的弊病,以實(shí)用為主,以理論為輔。先從自然界普遍事物入手,漸及于應(yīng)用方法和基本原理,既可增進(jìn)學(xué)生的生活常識,又可引起其研究自然科學(xué)的興趣。
    4.本書所列實(shí)驗(yàn)皆簡而易舉,如能另定時間,由教員指導(dǎo)學(xué)生自行練習(xí)尤佳。
    (余略)
    這本書的特點(diǎn)是各科知識融合得較好,體現(xiàn)在編寫上并不是“混而不合”。從每章的分節(jié)上可以看出,大體上有兩種寫法,一種是對各科的有關(guān)內(nèi)容合成一章,另一種是單純的或主要屬于某一科目的內(nèi)容列為一章,多數(shù)是屬于第一種。以第二章“水”為例。這一章共四節(jié),第一節(jié)是以日常生活為主的“自然水”;第二節(jié)是以生物、化學(xué)為主的“水之凈制”;第三節(jié)是以物理知識為主的“水之壓力”;第四節(jié)是以化學(xué)為主的“水之成分”。這書中有五章單純屬于物理的或基本上是物理知識的,如第三章“溫度、壓力和物質(zhì)三態(tài)”,其中的四節(jié)是:
    (1)溫度和溫度計
    (2)物態(tài)的變化
    (3)物態(tài)變化與溫度的關(guān)系
    (4)物態(tài)變化與壓力的關(guān)系。
    又如第七章“力和物性”,其中有三節(jié):
    (1)重力,其中講述了重力、重心、穩(wěn)度、密度、比重,又講述了落下現(xiàn)象、拋上現(xiàn)象、運(yùn)動、惰性,以及速度的合成、力的合成等
    (2)物質(zhì)的組織,其中講述了分子運(yùn)動、分子力、彈性、表面張力、毛細(xì)現(xiàn)象等
    (3)簡單機(jī)械,其中講述了“功”的概念、效率和摩擦等等
    這一章內(nèi)容相當(dāng)多,有些象王兼善《物理學(xué)》第四章“固體力學(xué)”一樣,包括著靜力學(xué)、運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)的主要內(nèi)容??梢?,當(dāng)時對這些內(nèi)容的要求不高,或者說,內(nèi)容定性的多,定量的少,所以只要知其大意就夠了。又如第八章“自然的利用”、第九章“電磁和能”、第十九章“音和光”。這幾章講的基本上都是物理知識??偟闹v,本書在實(shí)用方面,比十年前王兼善《物理學(xué)》中講得多了。例如在第九章“電磁和能”中,對電的應(yīng)用,講到電鍍和電鑄、室內(nèi)用電裝置等。但是對于電機(jī)和熱機(jī),講得仍極簡略,這顯然是由于當(dāng)時工業(yè)生產(chǎn)水平低的緣故。另外,對于音和光連在一起,大概認(rèn)為這兩種現(xiàn)象有很多相似之處,而不象后來那樣的把聲和機(jī)械振動連在一起,把光和電磁振動連在一起的情況了。
    這本書突出的一點(diǎn)是后一章“自然科學(xué)的研究方法”,其中主要是通過全書許多知識的學(xué)習(xí),總結(jié)出科學(xué)研究的方法。這個內(nèi)容是把自然科學(xué)分為各分支以后所不能涉及的。因?yàn)榘迅鏖T學(xué)科分散了以后缺少了橫向聯(lián)系,就不容易綜合起來了。這一章共有五節(jié):
    (1)科學(xué)的分類
    (2)觀察與實(shí)驗(yàn)
    (3)分類和概括
    (4)科學(xué)的推理
    (5)定律和假設(shè)
    這樣總結(jié)性的內(nèi)容是分散為各門單科教學(xué)中無法完成的。
    從以上的初步分析看,混合制教材與實(shí)際生活的聯(lián)系比較密切,因?yàn)閷?shí)際生活本來是涉及到各門學(xué)科的知識的。但各科知識,比較分散,系統(tǒng)性不強(qiáng),在教材的編寫上,顯然聯(lián)系面寬、內(nèi)容多,對教師的教學(xué)要求也就高。這也可能是后來不再使用這種混合教材的一個主要原因。
    三、二三十年代的物理教材概況
    20年代中期前后,又有一批新的中學(xué)物理教材問世,高中用得比較普遍的是王季烈編的《共和國物理教科書》(1924年,商務(wù)版),王兼善編的《民國新教科書·物理學(xué)》(1925年,商務(wù)版),還有周昌壽、高铦翻譯的美國密立根著的《物理學(xué)》。到這時,教材的編寫工作比較成熟,開始向深度、難度方面發(fā)展,基礎(chǔ)有所提高,應(yīng)用數(shù)學(xué)的內(nèi)容也比較多了。例如周昌壽、張開圻、仲光然、尚達(dá)等所編寫的書都有上、下兩冊。1931年夏佩白編的《高中普通物理學(xué)》(大東書局出版),全書有676頁,因?yàn)榇藭窃凇段锢碚n程標(biāo)準(zhǔn)》頒布之后開始編寫的,所以內(nèi)容有了依據(jù)。它的特點(diǎn)是:
    (1)內(nèi)容充實(shí),加強(qiáng)了力學(xué)、電磁學(xué)知識。例如補(bǔ)充了王兼善書中所沒有講的楞次定律、電磁感應(yīng)等重要的電學(xué)內(nèi)容
    (2)深度有所提高,反映在數(shù)學(xué)的運(yùn)用上、習(xí)題的數(shù)量和難度方面
    (3)教材形成了一定的體系。在緒論之后,依照物性、力,聲、熱、電、光的次序排列。此后編寫的教材,大都采用這個體系
    (4)教材的敘述方法,已經(jīng)不完全采用從定理、定律出發(fā)、而后加以證明和應(yīng)用的方法,而開始用觀察現(xiàn)象或舉例分析,總結(jié)得出結(jié)論的歸納方法了。
    1929年商務(wù)編印了一本《中等物理學(xué)講義》,是周昌壽從日文翻譯的(作者為日人田丸卓郎),該書內(nèi)容極為豐富。但由于出版發(fā)行后不久,上海發(fā)生了淞滬杭戰(zhàn),即1932年一·二八事變,日軍炸毀了商務(wù)印書館的編譯所,貨棧以及附設(shè)的涵芬樓東方圖書館等處,使辛苦經(jīng)營35載的商務(wù)印書館隳于一旦。所以此書直至三年后才改版發(fā)行,書名改為《物理學(xué)精義》,(目錄詳見附錄六)。該書分10篇,52章,有830頁。全書雖然基本上按照力、熱、聲、光、電的體系,但各篇詳略不同。第一篇“物性”,分三章;第二、三、四篇為“力學(xué)(上)、(中)、(下)”,分別為“剛體之平衡”、“流體之平衡”和“運(yùn)動”,共17章;第五編為“熱學(xué)”,分6章;第六篇為“音學(xué)”,分5章;第七篇為“光學(xué)”,分8章;第八、九、十為“電磁學(xué)”,分別為“磁”、“靜電”和“電流”。因?yàn)榇藭皇前凑铡墩n程標(biāo)準(zhǔn)》編寫的,內(nèi)容又太多,書末還附有該國的入學(xué)試題,所以不適宜作為中國的教科書。
    商務(wù)印書館被炸毀后,受到很大的損失,一時不易恢復(fù),所以1932年以后,我國的教科書出版工作,不得不延緩下來。
    教會學(xué)校大都用英文教材,許多都是在各地影印出版的。當(dāng)時用得多的是20世紀(jì)初美國勃拉克、臺維斯編著的《新實(shí)用物理學(xué)》(Black&Davis:NewPracticalPhysics)(勃·臺物理學(xué)封面、封里見插頁圖15、16)。不久有陳寶珊的中譯本,后來又有他人按原著的新版翻譯。此書的特點(diǎn)是在照顧到物理學(xué)的系統(tǒng)知識的前提下,重視實(shí)際知識。書名的副標(biāo)題是“日常生活中的基本原理及應(yīng)用”,也就說明此書的特點(diǎn)。作者在序言中指出,本書在解釋自然現(xiàn)象時,不討論一些理論方面的抽象知識,而把學(xué)生常見的機(jī)器中所涉及的物理原理加以組織,使學(xué)生對所學(xué)的物理知識覺得很熟悉,有親切感,愿意去弄懂它。如封面里那張福特牌三發(fā)動機(jī)運(yùn)輸飛機(jī)的照片,照片說明了機(jī)翼的長寬尺寸、空載滿載的重量、汽油容量、航行速度、座位多少以及價格等等。由于這種飛機(jī)是當(dāng)時比較新型的,這樣會引起學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。現(xiàn)在我國出版的物理教科書,也注意到有這種需要。此書在“引言”中,首先提到了學(xué)習(xí)物理有三個“h”,即“what(是什么)”、“why(為什么)”和“howmuch(有多少)”。從主次上講,此書定性的多,定量的少,這是解放前一般中學(xué)教材的普遍情況。從總體上,此書仍舊按照力、熱、電磁、聲、光的系統(tǒng),每一部分,把實(shí)際知識由簡到繁地穿插進(jìn)去,或從有關(guān)的實(shí)際例子引出所需講解的物理知識,即貫徹此書引言中所提出what和why的原則。例如,在力學(xué)部分,首先在“重量及量度”之后,接著就講“簡單機(jī)械”,再接著講“功和功率”這些實(shí)際問題,不象有些教材,要把“力的概念”講到一定的深透程度,再轉(zhuǎn)入這些內(nèi)容。因此,這種寫法,多少避免了“力學(xué)難學(xué)”的問題。對于習(xí)題,也著重解釋簡單的現(xiàn)象,僅有少量的計算,例如在力矩原理的應(yīng)用中,有一題是關(guān)于蒸汽鍋上安全閥的應(yīng)用,只要從附圖上一看,問題就可以解決。但是在我國,有許多工業(yè)上的應(yīng)用知識還不普及。例如差動滑輪,當(dāng)時學(xué)生還缺乏這方面的感性知識,學(xué)習(xí)起來,就有些困難,也就不能充分發(fā)揮這本書的特色了。
    這時,教育部為了保證教科書能達(dá)到《中學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》的要求起見,提出了教科書送審制度。凡未經(jīng)審定或失去審定時效者,不得發(fā)行或采用。后來,為了保證教科書的質(zhì)量起見,進(jìn)一步提出中小學(xué)教科書應(yīng)由教育部組織專家編輯。同時又為了保證課文內(nèi)容的正確性,提出在一課或一節(jié)中與某機(jī)關(guān)團(tuán)體有關(guān)時,必須分別抄送有關(guān)單位審閱,以期無誤。這樣,自從《課程標(biāo)準(zhǔn)》頒布以后,曾一度促進(jìn)的編輯出版工作,又受到了一些壓縮。然而部編教材,又由于種種原因,未能實(shí)行。所以到了30年代后期,新編的教科書也就不多了。