（2）了解科学建立者们的原始资料、动机及研究方法，阐明隐藏在纯粹抽象背后人类的胜利；
（3）把科学作为对知识的伟大探求的一个侧面展示给读者。
G·霍尔顿还强调：学生学完这类课程之后，将会知道主要定律和重要概念体系的演变；作为有责任感的公民，将理解判定科学思想正误的标准和促进科学繁荣昌盛的条件，以及使他们的教师留恋于科学职业的那种喜悦心情。在《PPC物理学》中，通过一套课本和手册，还有一套学生读物，并且还编有教师参考书、程序教学指导书、补充读物、幻灯片、电影片、实验用具等，来达到上述目的。
1985年在美国参加“第十七届国际科学史大会”时，曾与G·霍尔顿交谈，有人问G·霍尔顿教授，《PPC物理学》是否是想突出物理学是人类文化的一部分，突出物理学的思想性。G·霍尔顿教授作了肯定的回答。
文化模式包含有丰富的内容，作为物理教学，当然离不开使用实验模式。作为基础物理教材，以及文科大学生的课程，它不着重于学术模式，这是合理的。对自然科学课程采用人文主义的精神讲述，这是新颖的，有特色的。虽然，在突出自然科学的历史演变时，他们宣称绝非有意给实际材料涂上人文主义的色彩。所以，我们不称这种教育模式为人文模式，而称之为文化模式。
文化模式丰富了教育模式，它使我们认识到，将科学主义与人文主义统一起来的必要。在使用文化模式时，同样应遵从教育模式三原理，才能更好地发挥了文化模式的功能。
四、系统模式
《控制论、信息论、系统论与教育科学》（1986年）（1992年再版时改为《系统科学与教育》）以及《大教育论》（1990年）中作者的提倡应用系统科学研究教育。同时，还在《牛顿力学的横向研究》（1987年）和《牛顿力学与星际航行》（1991年）中，试图体现出应用系统科学改造物理学的教学。作者在指导大学物理系研究生的硕士论文时，具体地探讨了以系统模式为特点的物理学的纲要，准备继续努力，编写出《系统模式物理学》，简称《SMP物理学》。《SMP物理学》应当包容实验模式、学术模式、文化模式的长处，既体现科学主义内容，又体现人文主义的精神。《SMP物理学》应是以系统科学为中心的课程。
《SMP物理学》的特点是：应用系统科学三原理（反馈原理、有序原理、整体原理）指导教材编写与教学实施，改变20世纪物理教材的五大相对独立的“板块模式”。20世纪上半叶，大学普通物理教材的基本结构是：（1）力学；（2）声学；（3）热学；（4）电学；（5）光学。这五个部分的顺序，不同的教材略有差异。
20世纪下半叶，大学普通物理教材的基本结构是：（1）力学；（2）热学；（3）电学；（4）光学；（5）原子物理学。多数物理教材是按此结构与顺序。毫无疑问，大学普通物理的教材结构，直接影响和制约着中学基础教育和物理学的教材结构。《SMP物理学》要突破这种“板块结构”，建立以系统、信息、控制、有序、演化等为特色的“有机结构”，加强原有五大“板块”的内在有机联系。
回顾20世纪普通物理教材的发展，我们可以看到，教育价值观深刻地影响着教材建设。科学主义的教育价值观，可分为两种：一种是“理论至上”，在这种教育价值观指导下编写的教材，便是“重视理论，学术中心”，它所采用的教育模式，即“学术模式”；另一种是“技术至上”，在这种教育价值观指导下编写的教材，便是“重视应用，技术中心”，它所采用的教育模式，即“实验模式”。
人文主义的教育价值观，也可分为两种：一种是“个人本位”，在这种教育价值观指导下编写的教材，便是“发展个性，素质中心”，它所采用的教育模式，即“人格模式”。由于物理学的固有特点，体现“人格模式”的物理学教材极少。以“物”为中心的物理学，有没有可能演化为以“人”为中心的物理学呢？这是有可能的。在21世纪，“见物不见人”的物理学，有可能发展为“见物又见人”的物理学。另一种人文主义的教育价值观是“社会本位”。在它的指导下编写的教材，便是“面向社会，文化中心”。它所采用的教育模式的，即“文化模式”。有人预测：在21世纪，从世界范围看，大学普通物理教材以及中学基础物理教材，仍将会有偏向于上述四种模式的教材。所提倡的“系统模式”则是上述四种教育模式的“有机综合模式”，它体现出科学主义与人文主义的统一。
突出系统科学的教育模式，简称为系统模式（表为K4型）。它的特点是：系统中心，联系地学。
系统模式的基本教育过程是：实验→原理→问题→结构→应用
物理学是建立在实验基础上的科学。物理教学理当重视实验与应用。系统模式要包容实验模式。从认识的发生和发展进行研究，得出由低级到高级演化的八个教育模式：感知模式（A1），游戏模式（A2）、具体模式（A3）、形式模式（A4）、直觉模式（A5）、结构模式（A6）、综合模式（A7）、体系模式（A8）。在教育过程中，如果学生对所学对象毫无所知，则教育应从A1开始；如果学生对所学对象有所感知，但缺乏兴趣，则教育应从A2开始；如果学生对所学对象有所感知又有所认识，则教育可从A3开始；如果学生对所学对象既有感知和初步认识，且还了解一些具体事例，则教育可从A4开始；如此类推。当然，选择较高级的教育模式时，同样要适当包容低级教育模式；更重要的是还应自觉孕育更高级的教育模式。由此可见，系统模式并不是无条件地应用实验模式，对初学者，物理内容必须从实验讲起，而对较高程度的学生授课，当然不必事事都要从感知入手。
系统模式在具体教育过程中，同样要重视原理、问题、结构。这应当将学术模式和文化模式结合起来。这具体表现在，要将系统科学原理贯穿于教材之中，渗透于教学过程的始终。正是深入地研究了牛顿力学定律、热力学三定律、相对论原理等之后，才进一步认识到系统科学三原理的普适性。牛顿第一定律与整体原理有对应性。马赫原理告诉我们：任何一个给定物体的惯性依赖于宇宙中其他质量的存在和分布。由此可认识惯性定律与整体原理对应。牛顿第二定律与有序原理有对应性。因为动力学方程描述了力学系统的规律（有序）。牛顿第三定律与反馈原理有对应性，这是容易理解的。两者都可用符号表示为AB，其中的箭头，在力学系统中是指力；在一般系统中还可理解为信息。不难理解，热力学第一定律与整体原理对应；热力学第二定律与有序原理对应；热力学第三定律与反馈原理对应。应用系统科学原理来认识物理学原理，将有可能更新物理教学的结构。例如，着重从控制论的观点来讲授力学、电学；着重从信息论的观点来讲授声学、光学；着重从系统论的观点来讲授热力学、统计物理学和量子力学。这就可能形成一个不同于五个板块的新的物理教材结构。
系统科学三原理，它是辩证唯物主义三大规律在具体学科中的深入发展。对立统一规律包容反馈原理；量变质变规律包容有序原理；否定之否定规律包容整体原理。同时，它对我们更深入地理解中国古代科学的原理也大有好处。普遍认为，中国古代科学有三大原理：
（1）阴阳互补原理；
（2）五行生克原理；
（3）天人合一原理。
这三个原理可以很好地成为反馈原理、有序原理、整体原理的古代原型的一种表述。
在经典物理学中，为了研究和改进热机总结出热力学三定律。大家知道，热力学第一定律可简单地表述为：第一种永动机不可能；热力学第二定律可简单地表述为：第二种永动机不可能；热力学第三定律可简单地表述为：达到绝对零度不可能。由此三个否定表述的原理，已建立起热力学的理论体系。它不仅成功地促进了热机的发展，而且也成为西医的重要基础。在中国古代科学中，为了研究人的“长生不老”，做了许多实验，形成了不同于西医的具有东方特色的保健医学体系：中医保健学。有人认为，这实际形成了保健学三定律。保健学第一定律可简单地表述为：第一种长生不老不可能。即要通过炼外丹、吃外丹达到长生不老是不可能的；保健学第二定律可简单地表述为：第二种长生不老不可能。即要通过炼内丹、做气功达到长生不老是不可能的；保健学第三定律可简单表述为：达到绝对不长不可能。即要通过不生长、不发育而达到不老、不死是不可能的。很明显，保健学三定律与热力学三定律极为相似，同样分别对应着系统科学的整体原理、有序原理、反馈原理。有人认为，物理学中不仅应当研究“机”，而且应当研究“人”。应当实质性地拓展物理学的内容。这就具体地表现出要在物理学中，将科学主义与人文主义统一起来，形成既有物，又有人的物理学。
系统模式不仅要更新物理学的内容和结构，还应为物理教学的科学化提供理论基础和实际操作。《系统科学与教育》、《大教育论》的作者从系统科学三原理出发，进行探索性演绎，得出了一系列更加具体化的原理。例如：
（1）从系统科学三原理出发，演绎出教育技术三原理：需要可行原理、经济有效原理、简单可靠原理；
（2）从系统科学三原理出发，演绎出教育美学三原理：情感转移原理、和谐奇异原理、多样统一原理；
（3）从系统科学三原理出发，演绎出教育经济三原理（微观经济）：供需制约原理、价值变化原理、最大效用原理；
（4）从系统科学三原理出发，演绎出教育管理三原理：情感沟通原理、层次递进原理、组合优化原理；
（5）从系统科学三原理出发，演绎出教育心理三原理：同化顺应原理、阶段发展原理、结构转换原理等等。
这充分显示出，系统科学原理可以成为教育的科学基础。当然，也可成为物理教学的科学基础。这无论是对于物理教育学的理论基础，还是对于实际操作，都有一定意义。
必须指出，系统模式仅仅是多种多样的教育模式中的一种，它不能“包打天下”，而且，只有在遵从教育模式三原理的基础上来应用系统模式，才可能取得较好的效果。
（第三节 ）导学—讨论模式
导学—讨论模式就是在教师的指导下，学生通过自学（主要是自己阅读物理课本，操作实验等）、相互讨论等积极主动地进行学习的一种教学模式。
一、模式的实验基础
概括模式依据的教改实验、教学实践经验有：成都市教育局中学教研室及成都市物理学会教学委员会教改试验组的“自学指导教学法”试验；天津市塘沽四中宋瀛铎的“实验学导法”教学法改革实验；山东省黄省县中村镇范作相的“启发诱导法”教学改革试验；大港油田教育培训中心教研室周延臣的“实验探求单元结构教学法”改革实验；辽宁省鞍山市第一中学李传成的“讨论式教学法”八年物理教学改革实践；李春霖的“四环节”教学法实践探索；成都市中学教研室与成都市物理学会教改试验组的“问题讨论”教学方式教改实验；陕西文峰中学杨新民的“五程序循环教学法”教学改革实践；山西绛县教育局教研室卢尚仁和绛县卫庄初中马占山的“自学讨论式教法”实践；湖北通城一中余拱焰的“四步启发式”教学方法实践；浙江兰溪市教研室的“六环节教学法”试验；广东省韶关市云顶中学卢秋云的“循环教学法”教学实践；辽宁省庄河高中王有山的“自学辅导法”经验；陕西省潼关县城关初中贾国华的“五环节单元导学法”教学试验；重庆市几所学校的“启发式单元教学法”试验；广东省教育科学研究所许铿泉、高凌飙，华南师大附中徐旭昭的“单元导学法”试验等。
二、模式的操作程序
1设疑激趣
这是该模式操作程序的基础环节，该环节教师可通过生动有趣的演示实验或是设计简单的学生实验、讲述生动的物理学史、列举学生生活中常见的物理现象等多种方式设疑，激发学生的学习兴趣，引起他们解释物理现象、探索新问题的求知欲。当学生产生了疑问，有了解问题的需要，再让他们自学教材，他们才能专心研读，使自学获得好的效果。比如，一位教师在讲“大气压”一节时，先做了一个“用玻璃管吸水”的演示。把玻璃管插入广口瓶水中，用嘴一吸，水便沿着管进入嘴里。然后，把广口瓶装满水，用塞子把瓶口塞紧，瓶塞中间插入一根玻璃管，让前排学生吸，结果都没有吸上水。学生此时七嘴八舌，有的埋怨前排的同学不会吸，有的跃跃欲试，而有善于观察的学生则指出：瓶口塞了塞子就吸不上来。当教师追问为什么加上塞子就吸不上来了，学生答不出来。接着教师指出：要了解现象的原因，请阅读“大气压强”一节。这样教师通过实验设置了疑问，激发了学生的学习兴趣，自然而然地导入了下一环节。
2指导自学
教师分发自学提纲，提供实验器材，由学生按自学提纲个体独自阅读教材，进行实验操作，观察实验现象。同时，亦可向教师提问。教师作巡回点拨，对自学中出现的问题，诱导启发，但不能包办代替，主要在于了解自学情况。
关于自学内容，起初，宜选择难度不大的，或是学生已有一定程度了解的教材作为自学内容。如初中的“船闸”，高中的“牛顿第一定律”、“功率”等。随着学生自学能力的不断提高，应逐渐加大自学内容的难度。
关于自学提纲，教师可事先刻印好，提纲要紧扣教材。应包括：要求学生掌握的基础知识和基本技能；有关旧知识的提示；引导学生实验、观察现象、记录数据进行分析得出结论的指导性材料等。至于自学提纲的详略应以教材的详略情况、学生自学能力的强弱等为转移，初二起始年级宜详细些，高中年级可适当简略些，但都应易读、明了，能起到应有的作用。
3讨论答辩
教师组织全班学生，针对普遍性的问题，结合教材的重点、难点（因为通常重点、难点是不能完全依靠自学解决的）以及学生自学中存在的问题，归纳整理出讨论题目进行讨论，相互答辩，以加深理解。这一环节需要注意以下几点：
（1）关于讨论的题目。讨论的题目要具有启发性。题目既不能过于简单，学生不假思索就能回答，也不能超出学生的实际水平太多，以至于学生茫然不解，不知所措。讨论的题目，估计经学生反复动脑思考，能“跳一跳，摘得到”为宜。讨论的题目最好具有程序性，题目的安排顺序要与学生思维发展的顺序相一致，问题层层深入，一环扣一环，这样更有利于学生思维的发展。
（2）关于讨论的方式可采取分组讨论、全班集体议论或是二者相结合。讨论中应注意充分调动学生积极思考，尤其要特别重视中、下等学生的心理特点，他们常有自愧不如上等生的想法，因而发言总是有顾虑，不像上等生那样有自信心，发言比较主动，所以，应优先让他们发言和提出解答，鼓励他们，打消他们怕错的思想顾虑，动员他们发表自己的看法，只有把中、下等学生的积极性都调动起来，才能大面积地取得良好效果。
