大學物理思想政治中育人作用淺析

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［摘要］課堂中及時推送相關(guān)重大科技成果，可在潛移默化中獲得學生的情感認同，起到價值引領(lǐng)和提升學生創(chuàng)新能力的作用。在科技發(fā)展過程中，科學普及與科技創(chuàng)新具有同等重要的地位，把科技前沿引入大學物理課堂是推進科學普及的有效途徑。文中列舉了部分實踐案例，并探討了科技前沿進課堂過程中對教師提出的要求。教師堅持深度學習、團隊協(xié)作可以使科技前沿有機滲透于課程體系，最終與思想政治育人相得益彰，實現(xiàn)大學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；大學物理；科技前沿；價值引領(lǐng)

物理學于19世紀建立了系統(tǒng)的經(jīng)典物理框架，于20世紀上半葉建立起相對論、量子力學、量子場論等現(xiàn)代物理理論。近現(xiàn)代的100年間，物理學依然顯示出勃勃生機，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、拓撲絕緣體、量子通信等研究成果在全球范圍內(nèi)掀起了巨大波瀾。物理學科因科技發(fā)展而細分，又與其他學科大規(guī)模地融合產(chǎn)生了眾多新生分支學科、交叉學科和技術(shù)學科，所以物理學科作為一門基礎(chǔ)學科，是其他相關(guān)學科發(fā)展的基石，更是高新技術(shù)開發(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物理課堂，既可以推進科學普及，又可以提升學生對所學知識的認同感，把大學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)高等學校課程思政建設指導綱要中對公共基礎(chǔ)課程的要求，“大學物理”課程作為理工科院校一門重要的通識性必修課程，肩負著提高大學生的科學精神和認知能力，并在潛移默化中堅定學生的理想信念，厚植愛國主義情懷。其中科學精神的培養(yǎng)是“大學物理”課程思政的主要目的之一［2］。首先，物理學作為自然科學的基礎(chǔ)，概括了更多的科學思維方式和科學研究方法，對實事求是的科學精神的傳播及科技引領(lǐng)有著重要的基礎(chǔ)性貢獻，為科學素養(yǎng)的培養(yǎng)提供了豐富的教育資源，這是大學物理開展思想政治教育的優(yōu)勢。其次，物理學有深邃厚重的歷史底蘊，物理規(guī)律背后隱藏著深厚的人文情懷和豐富的人文價值，人文元素的引入有助于學生情感目標的培養(yǎng)［3］。最后，物理學對物質(zhì)世界的探索遵循“觀察—提出假設—邏輯推導—實驗驗證—反復驗證”的規(guī)律，符合馬克思主義世界觀和辯證唯物主義價值觀，有利于學生哲學思想的培養(yǎng)［4］。為了杜絕課程教學與思想政治教育、教書與育人“兩張皮”的現(xiàn)象，讓課程思政在育人方面達到潤物無聲的效果，必須有好的課堂設計。強制性的灌輸、毫無熱情地被動式求學過程難以使學生獲得受益終生的知識，調(diào)動學生對所學課程的興趣，進而激發(fā)學習內(nèi)動力，這正是探究式教學方法的核心。在介紹教材相關(guān)理論發(fā)展線索時，引導學生了解物理科學發(fā)展現(xiàn)狀，適當?shù)匾肽承┪锢矶上嚓P(guān)的最新科研成果，這是進行探究式教學的較為有效的手段。

二、科技前沿引入物理課程思政的效果

（一）引入科技前沿以實現(xiàn)情感認同

大部分非物理專業(yè)的學生對物理缺乏專業(yè)認同感。大學物理學本身具有理論性強、內(nèi)容抽象、公式繁多等特點，對學生的高等數(shù)學和基礎(chǔ)物理知識有一定的要求；物理基礎(chǔ)薄弱，考研和就業(yè)壓力使學生把更多的精力放在相關(guān)專業(yè)課的學習上，這些因素都嚴重影響了學習大學物理的積極性。同時，大學物理教材內(nèi)容更新速度落后于科學技術(shù)的飛速發(fā)展，內(nèi)容與時代發(fā)展的脫節(jié)讓學生難以對其科學精神產(chǎn)生情感共鳴，不利于培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)和科學研究能力。我們從本校工科類專業(yè)兩個班抽樣共200名本科生進行調(diào)查，如圖1所示，絕大部分學生傾向于在“大學物理”課程思政中引入科技前沿成果，其中一個班級中持有此觀點的學生達到93%，表明學生對于大學物理中引入科技前沿知識的認同和渴望。前沿物理站在社會發(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闊學生的眼界，提高學習興趣，而且能為學生進一步學習前沿知識作鋪墊。為了獲得更多的情感認同，可以選擇與社會熱點相關(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，用貼近生活的實例引入，以增加知識的帶入感。比如，在講到光學儀器分辨本領(lǐng)時，以阿雷西博射電望遠鏡崩塌的事件為切入點。2020年12月2日，由于缺乏美國國家科學基金會的持續(xù)經(jīng)濟資助，阿雷西博射電望遠鏡上方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，為人類天文學做出了卓越的貢獻。通過它的觀測數(shù)據(jù)，科學家計算出水星的自轉(zhuǎn)周期是59天，證實了中子星的存在，檢測到第一個毫秒脈沖星。失去阿雷西博，人類就缺失了觀察宇宙的眼睛，所以我國的“天眼”擔當起了此重任?，F(xiàn)在，我國擁有了直徑500米的世界最大射電望遠鏡“中國天眼”（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。在測試和早期科學運行期間，F(xiàn)AST已開始進行天文發(fā)現(xiàn)，尤其是各種脈沖星，包括毫秒脈沖星、雙星等?，F(xiàn)今多個國家的頂尖科研團隊正在開展FAST有關(guān)的天文學研究。可以自豪地說，這一技術(shù)在未來20多年的時間里將一直處于世界領(lǐng)先水平，這體現(xiàn)了中國在基礎(chǔ)科研領(lǐng)域的突破，大國需要重器，只有國力強大，才可以為人類發(fā)展做出更長遠的貢獻，以此樹立學生的民族自豪感，以及對物理的情感認同。在講解電磁學內(nèi)容時，可以從現(xiàn)在流行的跑步軟件作為切入點，測量運動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)有的三個成熟的衛(wèi)星定位系統(tǒng)包括美國的GPS、俄羅斯的GLONASS和中國的北斗。為了避免受制于人，介紹我國北斗導航系統(tǒng)建設的必要性，讓學生明白科技興國的重要性，增強學生的責任感和使命感。對于某些我國處于領(lǐng)先地位的科技，定會讓學生深感自豪，國家榮譽感油然而生，而對于某些我國處于劣勢的科技，比如芯片、光刻機等技術(shù)的落后，通過剖析科技層面的差距和不足，鼓勵學生努力學習、奮起直追、迎頭趕上，讓“科技強國、創(chuàng)新興邦”的理念在這種春風化雨的科技氛圍中根植于學生心中。

（二）引入科技前沿以實現(xiàn)價值引領(lǐng)

價值引領(lǐng)是教育的一個重要培養(yǎng)目標，也是思想政治教育效果評價的重要標準。教師應肩負育人職責，注重在價值傳播中凝聚知識底蘊，在知識傳播中強調(diào)價值引領(lǐng)。價值觀決定學生的自我認識，它直接影響和決定學生的理想、信念、生活目標和職業(yè)追求。隨著現(xiàn)代信息渠道的多元化，學生價值觀念也出現(xiàn)了多元化，其獨立意識、民主意識、自我意識不斷增強，這些都給思想政治教育帶來了挑戰(zhàn)。課程思政可以從學生關(guān)心的問題出發(fā)，使得知識傳授和價值引領(lǐng)產(chǎn)生同頻共振。例如，以諾貝爾物理學獎為例，2017年諾貝爾物理學獎授予引力波探測計劃的三位關(guān)鍵科學家，獎勵他們在“LIGO探測器、引力波探測方面的決定性貢獻”。通過數(shù)代物理學家堅持不懈的努力，在廣義相對論發(fā)表百年后，人類終于直接驗證了愛因斯坦的廣義相對論的正確性，也為了解雙黑洞系統(tǒng)的成因提供了線索，結(jié)果有助于對宇宙起源的理解。其中，引力波探測儀L1GO的核心部分正是大學物理中介紹的邁克爾遜干涉儀。邁克爾遜干涉儀是光學領(lǐng)域里最常見的干涉儀，是近代物理學的重要實驗儀器之一。不但可以用來測定微小長度、折射率和光波波長，還是傅立葉光譜儀等現(xiàn)代光學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試條紋移動，用以尋找絕對參考系以太的存在，歷時50年之久，最終實驗的零結(jié)果暴露了以太理論的缺陷，愛因斯坦在邁克爾遜和莫雷實驗的基礎(chǔ)上建立了著名的狹義相對論。邁克爾遜雖然因此獲得1907年諾貝爾物理學獎，但他始終保持謹慎、勤奮的態(tài)度，在1926年又精確地測出了光的速度。與邁克爾遜干涉儀相關(guān)的每一項重大發(fā)現(xiàn)，都是科學精神的集中表現(xiàn)：以定性分析和定量分析作為科學認識的方法，用實踐來檢驗科學認識的真理性，并作為認識發(fā)展的動力；主張科學的自由探索，科學是不斷發(fā)展的開放體系，不承認終極真理；提倡懷疑、批判、不斷創(chuàng)新進取的精神。對比部分學術(shù)造假事件產(chǎn)生的不良影響和后果，使學生領(lǐng)悟到“心有所信，方能行遠”的含義，在未來的職業(yè)道路和學術(shù)道路上更加堅定自己的政治方向，更加積極致力于中國的社會主義建設事業(yè)，踐行愛國、敬業(yè)、誠信、友善的社會主義核心價值觀。

（三）引入科技前沿以提升創(chuàng)新能力

以學生關(guān)注的科技前沿問題為主線，通過向?qū)W生介紹科技前沿成果獲得的物理邏輯，引導學生按照科學家的思維方式開發(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)大學生創(chuàng)新能力奠定基礎(chǔ)。例如在能源和環(huán)境問題日益嚴重的背景下，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現(xiàn)節(jié)能減排呢？以2020年12月中國環(huán)流器二號M裝置（HL-2M）正式建成并實現(xiàn)首次放電為例，這是繼中科院核聚變裝置EAST之后，我國自主研發(fā)的第二個全超導托卡馬克裝置，這是中國的驕傲！為什么要建造這樣的實驗裝置呢？目的是模仿太陽上所發(fā)生的氫核聚變，通過制造“人造太陽”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？又怎么實現(xiàn)的呢？通過這些問題的深入探究，逐漸清晰了托卡馬克裝置的基本原理是利用電磁場實現(xiàn)對等離子體的約束和加速，最終在超高溫條件下實現(xiàn)短暫核聚變。但是要達到工業(yè)化生產(chǎn)的標準，還有哪些困難要逐步解決呢？通過一系列問題的提出，既加深了學生對物理課程的理解，又鍛煉了學生的創(chuàng)新意識。講到熱機效率時，發(fā)現(xiàn)熱機效率大多低于50%，剩余的沒有轉(zhuǎn)化為功的熱量怎樣利用才可以更有效地保護環(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熱電發(fā)電器（RTG）等。柔性可穿戴熱電器件（WTEG）也是當下的研究熱點，《NatureCommunications》在2020年刊登了東華大學江莞教授的成果，其巧妙利用彎曲纖維彈性力關(guān)系實現(xiàn)了熱電模塊自支撐，構(gòu)筑了三維可拉伸熱電織物。通過了解以上清潔能源的開發(fā)過程，能夠有效地激勵學生的學習內(nèi)動力，培養(yǎng)學生探索未知、追求真理、勇攀科學高峰的責任感和使命感，激發(fā)他們科學研究的激情，鍛煉學生的創(chuàng)新、協(xié)作、動手和研究能力。

三、科技前沿的引入對教師的要求

做好大學物理課程思政，利用探究式教學模式把科技前沿引入課堂，教師首先要做到科研與教學并重、個人與團隊結(jié)合，建設多學科交叉的創(chuàng)新型教學團隊，充分了解物理學科的發(fā)展前沿和最新研究進展。教師要做到理論與調(diào)查相結(jié)合、線上與線下相結(jié)合，深度挖掘蘊含于課程內(nèi)容中的顯性和隱性思政點，使思想政治映射點有機滲透于課程體系且兩者相得益彰，最終實現(xiàn)“大學物理”課程與思想政治兩者同向而行、同頻共振。思想政治教育的評價體系相對復雜，不可急功近利，通過一門課甚至一節(jié)課很難立竿見影地達到價值塑造的目的，長期的正確引導才能實現(xiàn)厚積薄發(fā)。只要用心設計課程思政教學環(huán)節(jié)，就會收到良好的育人效果。

參考文獻

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

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

［4］王小力.大學物理課程思政研究與實踐［J］.中國大學教學,2020(10):54-57.

作者:陳靖 代海洋 劉德偉 單位:鄭州輕工業(yè)大學物理與電子工程學院