大學(xué)物理思想政治中育人作用淺析

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［摘要］課堂中及時(shí)推送相關(guān)重大科技成果，可在潛移默化中獲得學(xué)生的情感認(rèn)同，起到價(jià)值引領(lǐng)和提升學(xué)生創(chuàng)新能力的作用。在科技發(fā)展過(guò)程中，科學(xué)普及與科技創(chuàng)新具有同等重要的地位，把科技前沿引入大學(xué)物理課堂是推進(jìn)科學(xué)普及的有效途徑。文中列舉了部分實(shí)踐案例，并探討了科技前沿進(jìn)課堂過(guò)程中對(duì)教師提出的要求。教師堅(jiān)持深度學(xué)習(xí)、團(tuán)隊(duì)協(xié)作可以使科技前沿有機(jī)滲透于課程體系，最終與思想政治育人相得益彰，實(shí)現(xiàn)大學(xué)物理課程與思想政治兩者同向而行，同頻共振。

［關(guān)鍵詞］課程思政；大學(xué)物理；科技前沿；價(jià)值引領(lǐng)

物理學(xué)于19世紀(jì)建立了系統(tǒng)的經(jīng)典物理框架，于20世紀(jì)上半葉建立起相對(duì)論、量子力學(xué)、量子場(chǎng)論等現(xiàn)代物理理論。近現(xiàn)代的100年間，物理學(xué)依然顯示出勃勃生機(jī)，在理論和工程技術(shù)領(lǐng)域均有重大發(fā)現(xiàn)和突破，引力波、鈣鈦礦電池、石墨烯、拓?fù)浣^緣體、量子通信等研究成果在全球范圍內(nèi)掀起了巨大波瀾。物理學(xué)科因科技發(fā)展而細(xì)分，又與其他學(xué)科大規(guī)模地融合產(chǎn)生了眾多新生分支學(xué)科、交叉學(xué)科和技術(shù)學(xué)科，所以物理學(xué)科作為一門(mén)基礎(chǔ)學(xué)科，是其他相關(guān)學(xué)科發(fā)展的基石，更是高新技術(shù)開(kāi)發(fā)和創(chuàng)新的土壤。結(jié)合上述講話精神，將科技前沿引入大學(xué)物理課堂，既可以推進(jìn)科學(xué)普及，又可以提升學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的認(rèn)同感，把大學(xué)物理課堂打造的更有溫度、深度和廣度，為培養(yǎng)創(chuàng)新型人才打下了基礎(chǔ)。

一、科技前沿引入物理思想政治課堂的意義和現(xiàn)狀

根據(jù)高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要中對(duì)公共基礎(chǔ)課程的要求，“大學(xué)物理”課程作為理工科院校一門(mén)重要的通識(shí)性必修課程，肩負(fù)著提高大學(xué)生的科學(xué)精神和認(rèn)知能力，并在潛移默化中堅(jiān)定學(xué)生的理想信念，厚植愛(ài)國(guó)主義情懷。其中科學(xué)精神的培養(yǎng)是“大學(xué)物理”課程思政的主要目的之一［2］。首先，物理學(xué)作為自然科學(xué)的基礎(chǔ)，概括了更多的科學(xué)思維方式和科學(xué)研究方法，對(duì)實(shí)事求是的科學(xué)精神的傳播及科技引領(lǐng)有著重要的基礎(chǔ)性貢獻(xiàn)，為科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)提供了豐富的教育資源，這是大學(xué)物理開(kāi)展思想政治教育的優(yōu)勢(shì)。其次，物理學(xué)有深邃厚重的歷史底蘊(yùn)，物理規(guī)律背后隱藏著深厚的人文情懷和豐富的人文價(jià)值，人文元素的引入有助于學(xué)生情感目標(biāo)的培養(yǎng)［3］。最后，物理學(xué)對(duì)物質(zhì)世界的探索遵循“觀察—提出假設(shè)—邏輯推導(dǎo)—實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證—反復(fù)驗(yàn)證”的規(guī)律，符合馬克思主義世界觀和辯證唯物主義價(jià)值觀，有利于學(xué)生哲學(xué)思想的培養(yǎng)［4］。為了杜絕課程教學(xué)與思想政治教育、教書(shū)與育人“兩張皮”的現(xiàn)象，讓課程思政在育人方面達(dá)到潤(rùn)物無(wú)聲的效果，必須有好的課堂設(shè)計(jì)。強(qiáng)制性的灌輸、毫無(wú)熱情地被動(dòng)式求學(xué)過(guò)程難以使學(xué)生獲得受益終生的知識(shí)，調(diào)動(dòng)學(xué)生對(duì)所學(xué)課程的興趣，進(jìn)而激發(fā)學(xué)習(xí)內(nèi)動(dòng)力，這正是探究式教學(xué)方法的核心。在介紹教材相關(guān)理論發(fā)展線索時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生了解物理科學(xué)發(fā)展現(xiàn)狀，適當(dāng)?shù)匾肽承┪锢矶上嚓P(guān)的最新科研成果，這是進(jìn)行探究式教學(xué)的較為有效的手段。

二、科技前沿引入物理課程思政的效果

（一）引入科技前沿以實(shí)現(xiàn)情感認(rèn)同

大部分非物理專業(yè)的學(xué)生對(duì)物理缺乏專業(yè)認(rèn)同感。大學(xué)物理學(xué)本身具有理論性強(qiáng)、內(nèi)容抽象、公式繁多等特點(diǎn)，對(duì)學(xué)生的高等數(shù)學(xué)和基礎(chǔ)物理知識(shí)有一定的要求；物理基礎(chǔ)薄弱，考研和就業(yè)壓力使學(xué)生把更多的精力放在相關(guān)專業(yè)課的學(xué)習(xí)上，這些因素都嚴(yán)重影響了學(xué)習(xí)大學(xué)物理的積極性。同時(shí)，大學(xué)物理教材內(nèi)容更新速度落后于科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，內(nèi)容與時(shí)代發(fā)展的脫節(jié)讓學(xué)生難以對(duì)其科學(xué)精神產(chǎn)生情感共鳴，不利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和科學(xué)研究能力。我們從本校工科類專業(yè)兩個(gè)班抽樣共200名本科生進(jìn)行調(diào)查，如圖1所示，絕大部分學(xué)生傾向于在“大學(xué)物理”課程思政中引入科技前沿成果，其中一個(gè)班級(jí)中持有此觀點(diǎn)的學(xué)生達(dá)到93%，表明學(xué)生對(duì)于大學(xué)物理中引入科技前沿知識(shí)的認(rèn)同和渴望。前沿物理站在社會(huì)發(fā)展的前端，用發(fā)展的眼光和新的高度去審視基礎(chǔ)的東西。前沿物理不僅可以開(kāi)闊學(xué)生的眼界，提高學(xué)習(xí)興趣，而且能為學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)前沿知識(shí)作鋪墊。為了獲得更多的情感認(rèn)同，可以選擇與社會(huì)熱點(diǎn)相關(guān)的科技前沿，用講故事的方式，把課本中枯燥的定理定律和煩瑣的物理公式，用貼近生活的實(shí)例引入，以增加知識(shí)的帶入感。比如，在講到光學(xué)儀器分辨本領(lǐng)時(shí)，以阿雷西博射電望遠(yuǎn)鏡崩塌的事件為切入點(diǎn)。2020年12月2日，由于缺乏美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)的持續(xù)經(jīng)濟(jì)資助，阿雷西博射電望遠(yuǎn)鏡上方900噸的接收器墜落，以悲壯的方式緊緊擁抱了在其下方的球形鏡面。直徑350米的阿雷西博曾經(jīng)是地球上最大的“天眼”，它在57年的光輝歲月中，為人類天文學(xué)做出了卓越的貢獻(xiàn)。通過(guò)它的觀測(cè)數(shù)據(jù)，科學(xué)家計(jì)算出水星的自轉(zhuǎn)周期是59天，證實(shí)了中子星的存在，檢測(cè)到第一個(gè)毫秒脈沖星。失去阿雷西博，人類就缺失了觀察宇宙的眼睛，所以我國(guó)的“天眼”擔(dān)當(dāng)起了此重任。現(xiàn)在，我國(guó)擁有了直徑500米的世界最大射電望遠(yuǎn)鏡“中國(guó)天眼”（FAST），更大的直徑使它擁有更高的分辨本領(lǐng)，它將在尋找暗物質(zhì)、暗能量方面為人類做出更大的貢獻(xiàn)。在測(cè)試和早期科學(xué)運(yùn)行期間，F(xiàn)AST已開(kāi)始進(jìn)行天文發(fā)現(xiàn)，尤其是各種脈沖星，包括毫秒脈沖星、雙星等?，F(xiàn)今多個(gè)國(guó)家的頂尖科研團(tuán)隊(duì)正在開(kāi)展FAST有關(guān)的天文學(xué)研究?？梢宰院赖卣f(shuō)，這一技術(shù)在未來(lái)20多年的時(shí)間里將一直處于世界領(lǐng)先水平，這體現(xiàn)了中國(guó)在基礎(chǔ)科研領(lǐng)域的突破，大國(guó)需要重器，只有國(guó)力強(qiáng)大，才可以為人類發(fā)展做出更長(zhǎng)遠(yuǎn)的貢獻(xiàn)，以此樹(shù)立學(xué)生的民族自豪感，以及對(duì)物理的情感認(rèn)同。在講解電磁學(xué)內(nèi)容時(shí)，可以從現(xiàn)在流行的跑步軟件作為切入點(diǎn)，測(cè)量運(yùn)動(dòng)軌跡的精確度非常高，這取決于衛(wèi)星定位系統(tǒng)的精確度，世界上現(xiàn)有的三個(gè)成熟的衛(wèi)星定位系統(tǒng)包括美國(guó)的GPS、俄羅斯的GLONASS和中國(guó)的北斗。為了避免受制于人，介紹我國(guó)北斗導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)的必要性，讓學(xué)生明白科技興國(guó)的重要性，增強(qiáng)學(xué)生的責(zé)任感和使命感。對(duì)于某些我國(guó)處于領(lǐng)先地位的科技，定會(huì)讓學(xué)生深感自豪，國(guó)家榮譽(yù)感油然而生，而對(duì)于某些我國(guó)處于劣勢(shì)的科技，比如芯片、光刻機(jī)等技術(shù)的落后，通過(guò)剖析科技層面的差距和不足，鼓勵(lì)學(xué)生努力學(xué)習(xí)、奮起直追、迎頭趕上，讓“科技強(qiáng)國(guó)、創(chuàng)新興邦”的理念在這種春風(fēng)化雨的科技氛圍中根植于學(xué)生心中。

（二）引入科技前沿以實(shí)現(xiàn)價(jià)值引領(lǐng)

價(jià)值引領(lǐng)是教育的一個(gè)重要培養(yǎng)目標(biāo)，也是思想政治教育效果評(píng)價(jià)的重要標(biāo)準(zhǔn)。教師應(yīng)肩負(fù)育人職責(zé)，注重在價(jià)值傳播中凝聚知識(shí)底蘊(yùn)，在知識(shí)傳播中強(qiáng)調(diào)價(jià)值引領(lǐng)。價(jià)值觀決定學(xué)生的自我認(rèn)識(shí)，它直接影響和決定學(xué)生的理想、信念、生活目標(biāo)和職業(yè)追求。隨著現(xiàn)代信息渠道的多元化，學(xué)生價(jià)值觀念也出現(xiàn)了多元化，其獨(dú)立意識(shí)、民主意識(shí)、自我意識(shí)不斷增強(qiáng)，這些都給思想政治教育帶來(lái)了挑戰(zhàn)。課程思政可以從學(xué)生關(guān)心的問(wèn)題出發(fā)，使得知識(shí)傳授和價(jià)值引領(lǐng)產(chǎn)生同頻共振。例如，以諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)為例，2017年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予引力波探測(cè)計(jì)劃的三位關(guān)鍵科學(xué)家，獎(jiǎng)勵(lì)他們?cè)凇癓IGO探測(cè)器、引力波探測(cè)方面的決定性貢獻(xiàn)”。通過(guò)數(shù)代物理學(xué)家堅(jiān)持不懈的努力，在廣義相對(duì)論發(fā)表百年后，人類終于直接驗(yàn)證了愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論的正確性，也為了解雙黑洞系統(tǒng)的成因提供了線索，結(jié)果有助于對(duì)宇宙起源的理解。其中，引力波探測(cè)儀L1GO的核心部分正是大學(xué)物理中介紹的邁克爾遜干涉儀。邁克爾遜干涉儀是光學(xué)領(lǐng)域里最常見(jiàn)的干涉儀，是近代物理學(xué)的重要實(shí)驗(yàn)儀器之一。不但可以用來(lái)測(cè)定微小長(zhǎng)度、折射率和光波波長(zhǎng)，還是傅立葉光譜儀等現(xiàn)代光學(xué)儀器的重要組成部分。歷史上，邁克爾遜以及隨后多人利用該干涉儀測(cè)試條紋移動(dòng)，用以尋找絕對(duì)參考系以太的存在，歷時(shí)50年之久，最終實(shí)驗(yàn)的零結(jié)果暴露了以太理論的缺陷，愛(ài)因斯坦在邁克爾遜和莫雷實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上建立了著名的狹義相對(duì)論。邁克爾遜雖然因此獲得1907年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，但他始終保持謹(jǐn)慎、勤奮的態(tài)度，在1926年又精確地測(cè)出了光的速度。與邁克爾遜干涉儀相關(guān)的每一項(xiàng)重大發(fā)現(xiàn)，都是科學(xué)精神的集中表現(xiàn)：以定性分析和定量分析作為科學(xué)認(rèn)識(shí)的方法，用實(shí)踐來(lái)檢驗(yàn)科學(xué)認(rèn)識(shí)的真理性，并作為認(rèn)識(shí)發(fā)展的動(dòng)力；主張科學(xué)的自由探索，科學(xué)是不斷發(fā)展的開(kāi)放體系，不承認(rèn)終極真理；提倡懷疑、批判、不斷創(chuàng)新進(jìn)取的精神。對(duì)比部分學(xué)術(shù)造假事件產(chǎn)生的不良影響和后果，使學(xué)生領(lǐng)悟到“心有所信，方能行遠(yuǎn)”的含義，在未來(lái)的職業(yè)道路和學(xué)術(shù)道路上更加堅(jiān)定自己的政治方向，更加積極致力于中國(guó)的社會(huì)主義建設(shè)事業(yè)，踐行愛(ài)國(guó)、敬業(yè)、誠(chéng)信、友善的社會(huì)主義核心價(jià)值觀。

（三）引入科技前沿以提升創(chuàng)新能力

以學(xué)生關(guān)注的科技前沿問(wèn)題為主線，通過(guò)向?qū)W生介紹科技前沿成果獲得的物理邏輯，引導(dǎo)學(xué)生按照科學(xué)家的思維方式開(kāi)發(fā)自己的創(chuàng)新思維，總結(jié)傳承與創(chuàng)新探索相統(tǒng)一，為培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新能力奠定基礎(chǔ)。例如在能源和環(huán)境問(wèn)題日益嚴(yán)重的背景下，現(xiàn)階段哪些綠色能源有望代替?zhèn)鹘y(tǒng)能源、哪些新型材料有望實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排呢？以2020年12月中國(guó)環(huán)流器二號(hào)M裝置（HL-2M）正式建成并實(shí)現(xiàn)首次放電為例，這是繼中科院核聚變裝置EAST之后，我國(guó)自主研發(fā)的第二個(gè)全超導(dǎo)托卡馬克裝置，這是中國(guó)的驕傲！為什么要建造這樣的實(shí)驗(yàn)裝置呢？目的是模仿太陽(yáng)上所發(fā)生的氫核聚變，通過(guò)制造“人造太陽(yáng)”獲得源源不斷的清潔能源。產(chǎn)生輕核聚變的條件是什么呢？又怎么實(shí)現(xiàn)的呢？通過(guò)這些問(wèn)題的深入探究，逐漸清晰了托卡馬克裝置的基本原理是利用電磁場(chǎng)實(shí)現(xiàn)對(duì)等離子體的約束和加速，最終在超高溫條件下實(shí)現(xiàn)短暫核聚變。但是要達(dá)到工業(yè)化生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)，還有哪些困難要逐步解決呢？通過(guò)一系列問(wèn)題的提出，既加深了學(xué)生對(duì)物理課程的理解，又鍛煉了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。講到熱機(jī)效率時(shí)，發(fā)現(xiàn)熱機(jī)效率大多低于50%，剩余的沒(méi)有轉(zhuǎn)化為功的熱量怎樣利用才可以更有效地保護(hù)環(huán)境呢？由此提到熱電材料的發(fā)展，它可將熱量直接轉(zhuǎn)換為電能而不產(chǎn)生碳排放，如外太空環(huán)境下的放射性同位素?zé)犭姲l(fā)電器（RTG）等。柔性可穿戴熱電器件（WTEG）也是當(dāng)下的研究熱點(diǎn)，《NatureCommunications》在2020年刊登了東華大學(xué)江莞教授的成果，其巧妙利用彎曲纖維彈性力關(guān)系實(shí)現(xiàn)了熱電模塊自支撐，構(gòu)筑了三維可拉伸熱電織物。通過(guò)了解以上清潔能源的開(kāi)發(fā)過(guò)程，能夠有效地激勵(lì)學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)動(dòng)力，培養(yǎng)學(xué)生探索未知、追求真理、勇攀科學(xué)高峰的責(zé)任感和使命感，激發(fā)他們科學(xué)研究的激情，鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新、協(xié)作、動(dòng)手和研究能力。

三、科技前沿的引入對(duì)教師的要求

做好大學(xué)物理課程思政，利用探究式教學(xué)模式把科技前沿引入課堂，教師首先要做到科研與教學(xué)并重、個(gè)人與團(tuán)隊(duì)結(jié)合，建設(shè)多學(xué)科交叉的創(chuàng)新型教學(xué)團(tuán)隊(duì)，充分了解物理學(xué)科的發(fā)展前沿和最新研究進(jìn)展。教師要做到理論與調(diào)查相結(jié)合、線上與線下相結(jié)合，深度挖掘蘊(yùn)含于課程內(nèi)容中的顯性和隱性思政點(diǎn)，使思想政治映射點(diǎn)有機(jī)滲透于課程體系且兩者相得益彰，最終實(shí)現(xiàn)“大學(xué)物理”課程與思想政治兩者同向而行、同頻共振。思想政治教育的評(píng)價(jià)體系相對(duì)復(fù)雜，不可急功近利，通過(guò)一門(mén)課甚至一節(jié)課很難立竿見(jiàn)影地達(dá)到價(jià)值塑造的目的，長(zhǎng)期的正確引導(dǎo)才能實(shí)現(xiàn)厚積薄發(fā)。只要用心設(shè)計(jì)課程思政教學(xué)環(huán)節(jié)，就會(huì)收到良好的育人效果。

參考文獻(xiàn)

［2］教育部關(guān)于印發(fā)《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》的通知：教高〔2020〕3號(hào)［A/OL］.(2020-05-28)［2021-07-21］.

［3］倪涌舟,郭中富.大學(xué)物理課程融入人文思政教育的探索［J］.教育教學(xué)論壇,2020(35):2.

［4］王小力.大學(xué)物理課程思政研究與實(shí)踐［J］.中國(guó)大學(xué)教學(xué),2020(10):54-57.

作者:陳靖 代海洋 劉德偉 單位:鄭州輕工業(yè)大學(xué)物理與電子工程學(xué)院