第五节　中学物理教材的编写与使用

一、壬子学制前后的情况
民国初建，我国学校中开始有了物理课程，但那时在教育方面，主要是废除封建的旧制度，建立适合民主共和国的新制度，对学校课程，还来不及作全面考虑。南京临时政府教育部颁发的《普通教育暂行办法》规定，“凡各种教科书务必合乎共和国宗旨，禁用清学部颁行的教科书。”所以这时物理教科书的使用相当混乱，有的学校由教师自编讲义使用的，有的由私人编写而由书商发行的，有的从日本教科书翻译的，内容极不统一，程度参差不齐。商务印书馆虽然已于1897年成立，1902年增设编译所，但首先编写的是文科科目的教科书，理科主要是小学程度的“西算”，民国初年的壬子学制（1912年）中，中学只有四年，没有划分初中和高中，所以理化教科书，只有程度较浅的简易读本，主要是翻译日本的教材，有些译本，中西杂糅，或措辞不当，或过于日本化，甚至“书名费解，文图不符，内容异想天开”，不能作为课本。后来自英美留学回国者渐多，有些学校采用英美教科书的译本，教会学校用外文课本。为了改变这种混乱状况，教育部于总务厅之下，特设编纂、审查两处，负责管理教科书的工作，公布《审定教科用图书规程》。允许私人可以自行编写教科书，但必须经过教育部审定，才能发行。商务印书馆最早出版的物理教科书有民国元年王季烈编的《物理学》和民国二年严葆诚编的《物理学》各一册，而以民国二年王兼善编的《民国新教科书·物理学》使用的学校居多（《民国新教科书·物理学》封面见插页图14）。同年十月，即再版，至民国十年，此书共再版17次之多。当时还没有课程标准，所以教科书的内容、程度都没有规定，一般是编者在“我大意”中把这本书的使用对象、程度、适用范围、主要内容及特点等加以说明。王兼善在“我大意”中提出了以下几点（其中句逗号，均照原文）：
1是书系依照教育新法令我。专为中等学校女子中学校及师范学校女子师范学校之用。其要旨在授以重要现象及定律。器械构造之要理。并兼课实验。使学者习得自然现象之知识。领悟其中法则及对于人生之关系。
2本书约供一学年之用。约计一学年为40周。每周合4小时。如各校时间有伸缩。则教授事项亦不能不随之增减。故本书排印。用4号字及5号字。其普通知识所不可少者则用4号字。若时间充裕则可全行讲授。若时间稍促。则4号字各段照常讲授外。其5号字各段可酌量择用。不必全授。
3是书次序务求明晰。文字务求简单。讲述务求详明。自首至尾一线贯通。由浅入深循序渐进，以启读者之心思而引起其进取之兴味。均以合乎新教授法之原理也。又书中每节上角均附有本节之要略。以便提纲挈领使教者学者易于领会。
4书中试验与理论常相辅而行。理论常由试验引出或以试验讲之。俾学者知识试验之要用而养成其崇尚试验之心。又此等试验均为人所屡经试验而知其确实可恃者。然独恐学生易之差误。故所有试验。仍一一为之详细解释。
5书中所用术语均取其最通用者。每一术语之旁。必附注西文以便参考。
6按教育部新法令。以8月1日为学年之始。7月31日为学年之终。故当教到本书末章磁电学时。约为夏季六七月之间。或不便试验。然磁电学若不试验殊难理解。故教员可到时将此章提前讲授以便试验。
王兼善编的《物理学》，与今天的物理教科书相比，体系不同。（详见附录四）它在第一章绪论之后分为六章，其次序为声、光、力（二章）、热、电、磁。即依次为声学、光学、固体力学、流体力学、热学及磁电学。此书对物理现象的讨论，从声、光开始，大概认为学习物理现象，应该首先从“听得到，看得见”开始，然后再及其它。这与今天认为物理学是以力学为基础不同。所以这本书的讨论中并没有把“力的概念”放在中心位置，而各章内容基本上是独立的。在第一章绪论之后的六章概要为：
第二章声学，首先阐述了振动和波的基本知识，接着较详细地讨论各种乐器的原理。
第三章光学，重点是几何光学。值得指出的是，其中有一节“成光之理”，似乎与声学中“成声之理”相对应，以致错误认为“以太”是光浪（光波）传播的媒介。
第四章固体力学，包括了现在教材中的运动学、动力学和静力学的基本内容。因此这一章几乎占了全书的1/4篇幅，但要求比现在低。
第五章流体力学，内容也不少，提到了分子力、表面张力、凝聚力、毛细现象等。又提到帕斯卡定律、阿基米德定律和波意耳定律等内容。
第六章热学，对热与物体涨缩的关系，讨论得比较详细，也提到热与工作（功）的关系和热功当量的概念。但是对“热机”的问题则没有作进一步的讨论。
第七章磁电学，讲述了磁之要性、电之要性，数种起电之方法。但是对电在工业上的应用只提到电铃、电报、电灯、电话。至于“电机”，也正象“热机”一样，没有作较详细的讨论。
总之，该书联系到生活实际的较多，联系到生产实际的较少，定性的多，定量的少。原因是该书出版于民国初年，当时工业生产水平和生活的需要与今天有较大的差别，因此反映到教材内容的轻重详略就有所不同了。
该书的叙述法，正如“我大意”中所说的，“理论常由试验引出或以试验讲之”，所以对实验相当重视。粗略统计，全书有实验117个（包括教师和学生实验），有些实验是简单易行的，目的是使学生知道，物理学上的规律是由实验得出的，而不要把物理定律一条一条死记。下面摘录“关于流体浮力之研究”的实验，以为示例。
实验题目：关于流体浮力之研究
凡流体不但有向下之压力（此向下之压力，已于前研究之），且有向上之压力，谓之浮力。可证之如下：（又学者当注意以下所得之要理，亦适用于气体，盖气体及液体二者，均系流动之物也。）
试验：取一有底之玻璃管，以手执之，使压入一筒之水中，如图所示（图略）。放手后，其管立即上升，显明液体有向上之浮力。
又如取一簧秤，其下悬一重物，而记明秤上指针所在之度数。今若使此重物入于水中，则见秤上指针所在之度，较前为少。一若此重物变为较轻也者。是亦因液体有向上之浮力故也。
由上可知流体之有浮力明矣。然则此浮力之大小，须视何者而定乎。可以下述试验法考求之。
试验：如图所示（图略），取一金属所制之圆筒。长35厘米，直径为19厘米，故其体积共合10立方厘米。以一细线系之，而悬于天平之左边之皿底。天平之右边皿中，则加以重物使天平之两边平衡。乃以一杯之清水，置之圆筒之下，使圆筒全体尽行浸入水中，则见天平失其平衡，而左边向上。显见圆筒入水后，失其重量。然若以10克之砝码，置于左边之皿中，则复其平衡。则可知左边所失之重为10克也。然圆筒之体积为10立方厘米，则浸入水后，被其挤去之水之体积亦为10立方厘米。按法国度量衡，则10立方厘米之清水，共重10克，可知圆筒入水后所失之重，适等于被其挤去之水之重也。
由上试验，可知一物体浸入流体中，则所受流体之浮力，其大小适等于被挤去之流体之重，是之谓亚几默德氏之定律。盖此律系由此人所发明也。
王兼善《物理学》中，有很多类似上述的简单实验，所以当时许多学校都乐于采用。民国元年，中华书局成立，民国三年，出版黄际遇编的《中华中学物理教科书》一册，又有孙志道，李义均编的《中学适用物理学》一册。此后，商务、中华两家竞争颇为剧烈，但中华书局出版的理科教材，总不及商务。民国五年，教育部批准，凡是商务出版的教科书，一律称为新体制教科书，可供各校使用。因此，在壬子学制颁布后，我国编写出版的教科书逐渐增多，都仿照商务体例。但由于民国初年，政局不稳定，影响到学校的发展，商务出版的教科书，曾一度出现低潮。至1918年，才开始有所好转。其它书局，也陆续有物理教科书出版了。
二、《壬戌学制》后的发展
民国十一年（1922年）颁布了《壬戍学制》。依照《壬戍学制》，初中采用混合制，自然科学为一门课。这时，自然科学的教学有两种形式。一种是三门理科教材──物理、化学、生物仍分别编写，另一种是三门科目，混合成一门理科，合编为一本教材。
前者有：
贾丰臻，贾观仁：《初中实用物理学》，1923商务。
周昌寿：物理学现代初中教科书1923商务
陈文：《物理》1924商务
周昌寿：《新撰初级中学物理教科书》1926商务
钟衡臧：《物理学》1925中华
后者有：
杜亚泉等：《自然科学教科书》1923商务
郑贞文：《实用自然科学》1923商务
高铦：《实用自然科学教科书》1924商务
徐镜江：《初级中学混合理化教科书》1924北平文化学社
钟衡臧：《新中学初级混合理科教科书》1924中华
有矿物、气象、地质等内容。混合编写的优点是知识面可以拓宽，便于学生可以对各门知识融会起来理解，但每一学科的内容分散，系统性较差。好在作为初中教科书，不需要对某一学科作系统的了解。因而用来作为一门自然科学的初中教学是比较合适的。例如高铦编的《实用自然科学教科书》（郑贞文、周昌寿校），全书分四册，计24章，涉及物理或主要是物理内容的有九章（有关的这几章的目录见附录五）。篇幅上约为全书的23%，在卷首的“我大意”中，说明了本书的使用对象、程度和特点等。“我大意”有七条，主要是开头的四条。原文如下。
1．本书按照新学制初级中学自然课程纲要规定，采取混合教授法我，包括动物、植物、矿物、物理、化学、天文、气象、地质等项，分为四册，供四学期教授之用。
2．取材之标准如下：
(1)自然界常见的事物
(2)日常生活中的必须知识
(3)自然的利用方法
(4)自然科学的重要原理
3．编列方法，一改以前偏重系统的弊病，以实用为主，以理论为辅。先从自然界普遍事物入手，渐及于应用方法和基本原理，既可增进学生的生活常识，又可引起其研究自然科学的兴趣。
4．本书所列实验皆简而易举，如能另定时间，由教员指导学生自行练习尤佳。
（余略）
这本书的特点是各科知识融合得较好，体现在编写上并不是“混而不合”。从每章的分节上可以看出，大体上有两种写法，一种是对各科的有关内容合成一章，另一种是单纯的或主要属于某一科目的内容列为一章，多数是属于第一种。以第二章“水”为例。这一章共四节，第一节是以日常生活为主的“自然水”；第二节是以生物、化学为主的“水之净制”；第三节是以物理知识为主的“水之压力”；第四节是以化学为主的“水之成分”。这书中有五章单纯属于物理的或基本上是物理知识的，如第三章“温度、压力和物质三态”，其中的四节是：
(1)温度和温度计
(2)物态的变化
(3)物态变化与温度的关系
(4)物态变化与压力的关系。
又如第七章“力和物性”，其中有三节：
(1)重力，其中讲述了重力、重心、稳度、密度、比重，又讲述了落下现象、抛上现象、运动、惰性，以及速度的合成、力的合成等
(2)物质的组织，其中讲述了分子运动、分子力、d性、表面张力、毛细现象等
(3)简单机械，其中讲述了“功”的概念、效率和摩擦等等
这一章内容相当多，有些象王兼善《物理学》第四章“固体力学”一样，包括着静力学、运动学和动力学的主要内容。可见，当时对这些内容的要求不高，或者说，内容定性的多，定量的少，所以只要知其大意就够了。又如第八章“自然的利用”、第九章“电磁和能”、第十九章“音和光”。这几章讲的基本上都是物理知识。总的讲，本书在实用方面，比十年前王兼善《物理学》中讲得多了。例如在第九章“电磁和能”中，对电的应用，讲到电镀和电铸、室内用电装置等。但是对于电机和热机，讲得仍极简略，这显然是由于当时工业生产水平低的缘故。另外，对于音和光连在一起，大概认为这两种现象有很多相似之处，而不象后来那样的把声和机械振动连在一起，把光和电磁振动连在一起的情况了。
这本书突出的一点是最后一章“自然科学的研究方法”，其中主要是通过全书许多知识的学习，总结出科学研究的方法。这个内容是把自然科学分为各分支以后所不能涉及的。因为把各门学科分散了以后缺少了横向联系，就不容易综合起来了。这一章共有五节：
(1)科学的分类
(2)观察与实验
(3)分类和概括
(4)科学的推理
(5)定律和假设
这样总结性的内容是分散为各门单科教学中无法完成的。
从以上的初步分析看，混合制教材与实际生活的联系比较密切，因为实际生活本来是涉及到各门学科的知识的。但各科知识，比较分散，系统性不强，在教材的编写上，显然联系面宽、内容多，对教师的教学要求也就高。这也可能是后来不再使用这种混合教材的一个主要原因。
三、二三十年代的物理教材概况
20年代中期前后，又有一批新的中学物理教材问世，高中用得比较普遍的是王季烈编的《共和国物理教科书》（1924年，商务版），王兼善编的《民国新教科书·物理学》（1925年，商务版），还有周昌寿、高铦翻译的美国密立根著的《物理学》。到这时，教材的编写工作比较成熟，开始向深度、难度方面发展，基础有所提高，应用数学的内容也比较多了。例如周昌寿、张开圻、仲光然、尚达等所编写的书都有上、下两册。1931年夏佩白编的《高中普通物理学》（大东书局出版），全书有676页，因为此书是在《物理课程标准》颁布之后开始编写的，所以内容有了依据。它的特点是：
(1)内容充实，加强了力学、电磁学知识。例如补充了王兼善书中所没有讲的楞次定律、电磁感应等重要的电学内容
(2)深度有所提高，反映在数学的运用上、习题的数量和难度方面
(3)教材形成了一定的体系。在绪论之后，依照物性、力，声、热、电、光的次序排列。此后编写的教材，大都采用这个体系
(4)教材的叙述方法，已经不完全采用从定理、定律出发、而后加以证明和应用的方法，而开始用观察现象或举例分析，总结得出结论的归纳方法了。
1929年商务编印了一本《中等物理学讲义》，是周昌寿从日文翻译的（作者为日人田丸卓郎），该书内容极为丰富。但由于出版发行后不久，上海发生了淞沪杭战，即1932年一·二八事变，日军炸毁了商务印书馆的编译所，货栈以及附设的涵芬楼东方图书馆等处，使辛苦经营35载的商务印书馆隳于一旦。所以此书直至三年后才改版发行，书名改为《物理学精义》，（目录详见附录六）。该书分10篇，52章，有830页。全书虽然基本上按照力、热、声、光、电的体系，但各篇详略不同。第一篇“物性”，分三章；第二、三、四篇为“力学（上）、（中）、（下）”，分别为“刚体之平衡”、“流体之平衡”和“运动”，共17章；第五编为“热学”，分6章；第六篇为“音学”，分5章；第七篇为“光学”，分8章；第八、九、十为“电磁学”，分别为“磁”、“静电”和“电流”。因为此书不是按照《课程标准》编写的，内容又太多，书末还附有该国的入学试题，所以不适宜作为中国的教科书。
商务印书馆被炸毁后，受到很大的损失，一时不易恢复，所以1932年以后，我国的教科书出版工作，不得不延缓下来。
教会学校大都用英文教材，许多都是在各地影印出版的。当时用得最多的是20世纪初美国勃拉克、台维斯编著的《最新实用物理学》(Black＆Davis：NewPracticalPhysics)（勃·台物理学封面、封里见插页图15、16）。不久有陈宝珊的中译本，后来又有他人按原著的新版翻译。此书的特点是在照顾到物理学的系统知识的前提下，重视实际知识。书名的副标题是“日常生活中的基本原理及应用”，也就说明此书的特点。作者在序言中指出，本书在解释自然现象时，不讨论一些理论方面的抽象知识，而把学生常见的机器中所涉及的物理原理加以组织，使学生对所学的物理知识觉得很熟悉，有亲切感，愿意去弄懂它。如封面里那张福特牌三发动机运输飞机的照片，照片说明了机翼的长宽尺寸、空载满载的重量、汽油容量、航行速度、座位多少以及价格等等。由于这种飞机是当时比较新型的，这样会引起学生学习的兴趣。现在我国出版的物理教科书，也注意到有这种需要。此书在“引言”中，首先提到了学习物理有三个“h”，即“what（是什么）”、“why（为什么）”和“howmuch（有多少）”。从主次上讲，此书定性的多，定量的少，这是解放前一般中学教材的普遍情况。从总体上，此书仍旧按照力、热、电磁、声、光的系统，每一部分，把实际知识由简到繁地穿插进去，或从有关的实际例子引出所需讲解的物理知识，即贯彻此书引言中所提出what和why的原则。例如，在力学部分，首先在“重量及量度”之后，接着就讲“简单机械”，再接着讲“功和功率”这些实际问题，不象有些教材，要把“力的概念”讲到一定的深透程度，再转入这些内容。因此，这种写法，多少避免了“力学难学”的问题。对于习题，也着重解释简单的现象，仅有少量的计算，例如在力矩原理的应用中，有一题是关于蒸汽锅上安全阀的应用，只要从附图上一看，问题就可以解决。但是在我国，有许多工业上的应用知识还不普及。例如差动滑轮，当时学生还缺乏这方面的感性知识，学习起来，就有些困难，也就不能充分发挥这本书的特色了。
这时，教育部为了保证教科书能达到《中学课程标准》的要求起见，提出了教科书送审制度。凡未经审定或失去审定时效者，不得发行或采用。后来，为了保证教科书的质量起见，进一步提出中小学教科书应由教育部组织专家我。同时又为了保证课文内容的正确性，提出在一课或一节中与某机关团体有关时，必须分别抄送有关单位审阅，以期无误。这样，自从《课程标准》颁布以后，曾一度促进的我出版工作，又受到了一些压缩。然而部编教材，又由于种种原因，未能实行。所以到了30年代后期，新编的教科书也就不多了。

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