物理通識(shí)選修課在物理教學(xué)中的作用*

趙慧芳 段美玲 張永梅 靳晶晶

(中北大學(xué)理學(xué)院 山西 太原 030051)

1 引言

大學(xué)物理作為一門基礎(chǔ)必修課，一般在大一或大二開設(shè)，且相較于其他學(xué)科具有嚴(yán)密的邏輯性和較強(qiáng)的抽象性，導(dǎo)致很多學(xué)生對(duì)大學(xué)物理的認(rèn)識(shí)存在 “偏見”且產(chǎn)生了“恐懼”和“厭倦”心理.據(jù)統(tǒng)計(jì)，從首屆諾貝爾獎(jiǎng)?lì)C發(fā)算起，到2008年授予的諾貝爾自然科學(xué)獎(jiǎng)項(xiàng)一共356項(xiàng)，其中交叉研究成果有185項(xiàng)，占52.0%.2008年，華人圖靈獎(jiǎng)得主姚期智在諾貝爾獎(jiǎng)獲得者北京論壇上指出：多學(xué)科交叉融合是信息技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵，當(dāng)不同的學(xué)科、理論相互交叉結(jié)合，同時(shí)一種新技術(shù)達(dá)到成熟的時(shí)候，往往就會(huì)出現(xiàn)理論上的突破和技術(shù)上的創(chuàng)新.在這樣的背景下，讓非物理專業(yè)的學(xué)生消除“偏見”重新認(rèn)識(shí)大學(xué)物理課程，掌握物理學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)與科學(xué)思想，將極大促進(jìn)各交叉學(xué)科在高校中的發(fā)展.

習(xí)近平總書記在2016年全國高校思想政治工作會(huì)議、北京大學(xué)師生座談會(huì)、全國教育大會(huì)等會(huì)議上，多次強(qiáng)調(diào)要加強(qiáng)新時(shí)代的課程思政建設(shè)且把“立德樹人”作為教育的根本任務(wù).通識(shí)物理學(xué)選修課將從物理學(xué)家的生平經(jīng)歷出發(fā)以講故事的形式激發(fā)學(xué)生們探究未知、追求真理的熱情，增強(qiáng)學(xué)生們的愛國主義情懷，引導(dǎo)學(xué)生們樹立正確的價(jià)值觀[1～3].

2 物理通識(shí)選修課包含的內(nèi)容

2.1 物理學(xué)的發(fā)展史

法國著名物理學(xué)家朗之萬曾說過：“在科學(xué)教育中，加入歷史的觀點(diǎn)有百利而無一弊”.物理學(xué)作為一門歷史悠久的自然學(xué)科，從大約4萬年前穴居人對(duì)于熱現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)開始，到古希臘的地心說到電磁場(chǎng)理論再到現(xiàn)在的量子力學(xué)，人們都在不斷地探究物理學(xué)的發(fā)展.物理學(xué)史從零碎且分散的歷史材料和科學(xué)著作中，整理出物理各學(xué)科從起源到現(xiàn)在的發(fā)展概貌，概括出每個(gè)學(xué)科涉及的基本概念、基本定律、基本理論的提出和發(fā)展.以經(jīng)典力學(xué)部分為例，首先介紹古希臘地心說成型的原因以及后人的完善過程，再由地心說存在的問題引入哥白尼的日心說以及開普勒的三大行星運(yùn)動(dòng)定律，以及為了詮釋日心說，伽利略提出“慣性”的概念，慣性思想后由笛卡爾完善并最終被牛頓力學(xué)所統(tǒng)一.

物理學(xué)發(fā)展史使學(xué)生們對(duì)物理學(xué)的認(rèn)識(shí)不再局限于單個(gè)定律的理解或某個(gè)公式的應(yīng)用，而是從整體上對(duì)物理學(xué)的產(chǎn)生、發(fā)展以及變化有一個(gè)全面且重新的認(rèn)識(shí)和了解，有利于學(xué)生們更深刻地理解基本概念和物理學(xué)規(guī)律.

2.2 物理學(xué)家的生平經(jīng)歷

從經(jīng)典物理到近現(xiàn)代物理，從亞里士多德到牛頓到麥克斯韋到愛因斯坦，這些偉大人物不斷探索物質(zhì)世界的規(guī)律，一次又一次革新人類對(duì)世界的認(rèn)知.如果將物理學(xué)比喻成一座巍峨大廈的話，那每一位物理學(xué)家都是為這座大廈添磚加瓦的工程師，正因?yàn)橛辛怂麄儾粩嗟馁|(zhì)疑、努力和堅(jiān)持，我們才得以不斷接近事物的本質(zhì).當(dāng)然除了物理學(xué)家們重大的研究和發(fā)現(xiàn)值得我們敬仰之外，更重要的是他們忘我的科研精神、高尚的道德情操以及他們對(duì)社會(huì)所作的貢獻(xiàn)，正如愛因斯坦說過的一句話“一個(gè)人的價(jià)值，應(yīng)該看他貢獻(xiàn)什么，而不應(yīng)當(dāng)看他取得什么”[4].首屆諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者威廉·康拉德·倫琴成功探測(cè)到的X射線，不僅給物理學(xué)，同時(shí)也給化學(xué)、醫(yī)學(xué)等各個(gè)領(lǐng)域帶來革命性的發(fā)展，同時(shí)也開辟了巨大的商業(yè)前景.但倫琴毅然放棄申請(qǐng)專利，他說如果這項(xiàng)技術(shù)被大公司獨(dú)占，那窮人就出不起錢去拍X光片，他只希望X光片能在全世界迅速普及且造福更多的人.毋庸置疑，相較他的科學(xué)研究成果，其高尚的品格更值得人們稱贊.

物理通識(shí)選修課中物理學(xué)家生平經(jīng)歷的引入使學(xué)生們領(lǐng)悟他們的研究思想和方法，激發(fā)學(xué)習(xí)物理的興趣和探究自然的熱情；感受他們的科學(xué)信念和為科學(xué)而獻(xiàn)身的高尚品質(zhì)，樹立正確的價(jià)值觀和世界觀.

2.3 物理學(xué)在日常生活中的應(yīng)用

物理學(xué)對(duì)于人類文明和社會(huì)進(jìn)步起到了巨大的推動(dòng)作用.熱力學(xué)的研究導(dǎo)致蒸汽機(jī)的出現(xiàn)，從而有了第一次工業(yè)革命，使人類從農(nóng)耕社會(huì)進(jìn)入工業(yè)社會(huì)；電磁學(xué)的研究導(dǎo)致電力系統(tǒng)、設(shè)備和各類電器的出現(xiàn)，進(jìn)而有了第二次工業(yè)革命；光學(xué)和電磁學(xué)的融合導(dǎo)致通信系統(tǒng)的出現(xiàn)，使人類進(jìn)入了信息時(shí)代，進(jìn)而有了第三次工業(yè)革命.

物理學(xué)已滲透到生活的方方面面，照明的電燈、制冷的冰箱、煮飯的電磁爐、通信的移動(dòng)電話、出行的汽車，再到進(jìn)入太空的航天器和人造衛(wèi)星，沒有物理學(xué)的發(fā)展，就沒有今天的人類文明，也就沒有我們今天的生活.物理通識(shí)選修課中物理學(xué)在日常生活中應(yīng)用的引入使學(xué)生們知曉一些生活中日常用品和設(shè)備設(shè)施中包含的物理原理，達(dá)到學(xué)以致用、用以促學(xué)、學(xué)用相長的目的.

3 物理通識(shí)選修課在大學(xué)物理教學(xué)中的作用

3.1 消除已有的“偏見” 促進(jìn)學(xué)科交叉融合

大學(xué)物理是學(xué)科交叉的基礎(chǔ)學(xué)科，譬如物理與化學(xué)的交叉促進(jìn)了納米材料、半導(dǎo)體材料等學(xué)科的飛速發(fā)展；物理與生物的融合催生了熒光標(biāo)記、重金屬離子檢驗(yàn)技術(shù)以及X射線、近紅外以及電子顯微鏡等的出現(xiàn)；物理與計(jì)算機(jī)科學(xué)的結(jié)合使得量子信息、量子通訊、量子保密等新型產(chǎn)業(yè)的出現(xiàn).然而，各大高校在大學(xué)物理教授工作中存在一些普遍的問題，由于課程內(nèi)容和教學(xué)時(shí)長的限制，老師們只能集中講授教學(xué)大綱中規(guī)定的內(nèi)容，導(dǎo)致大部分學(xué)生為了應(yīng)付考試而學(xué)習(xí)，同時(shí)學(xué)生們?cè)诖髮W(xué)物理上學(xué)習(xí)的獨(dú)立性和自主性較差，導(dǎo)致總體上的學(xué)習(xí)效果不能達(dá)到滿意的程度.

對(duì)于物理的認(rèn)識(shí)可以從兩大知識(shí)體系入手，物理學(xué)的研究成果和取得這些成果的研究過程，分別被定義為靜態(tài)和動(dòng)態(tài)知識(shí)體系[5].教科書上給出的主要是物理學(xué)的研究成果及其應(yīng)用，屬于靜態(tài)知識(shí)體系范疇，掌握固然重要.但物理學(xué)本身有其歷史發(fā)展過程，這種動(dòng)態(tài)知識(shí)體系不僅涉及物理學(xué)的研究思想和方法論，還包含物理學(xué)家們的質(zhì)疑精神和創(chuàng)新能力.物理通識(shí)選修課課時(shí)安排寬松且對(duì)授課年級(jí)和專業(yè)沒有限制，其中物理學(xué)史部分主要介紹理論成果的發(fā)展過程，相比那些晦澀難懂的公式，研究過程用時(shí)間給出了發(fā)現(xiàn)的起源和探究的層層遞進(jìn)，激發(fā)學(xué)生們學(xué)習(xí)物理的興趣和提出科學(xué)問題的質(zhì)疑精神，消除他們普遍認(rèn)為物理學(xué)枯燥無味的“偏見”，改變他們從一開始難以接受到后來樂意主動(dòng)探究的學(xué)習(xí)態(tài)度，從而促進(jìn)物理學(xué)與其他學(xué)科的交叉融合.

3.2 推廣課程思政教育 提高人文素養(yǎng)

課程思政教育是當(dāng)今國家對(duì)學(xué)生全方位進(jìn)行思想政治教育的新要求,也是新時(shí)代中國高校在開展教學(xué)過程中面臨的重要任務(wù)之一.

2019年3月，中央召開學(xué)校思想政治理論課教師座談會(huì)，習(xí)總書記再次重點(diǎn)指出：解決好培養(yǎng)什么人，怎樣培養(yǎng)人，為誰培養(yǎng)人是當(dāng)前我國教育的根本問題，要將“立德樹人”貫徹到高校課堂教學(xué)全過程、全方位、全員中，堅(jiān)持顯性教育和隱性教育相統(tǒng)一，推動(dòng)思政課程與課程思政協(xié)同前行、相得益彰，構(gòu)筑“立德樹人”大格局.大學(xué)物理作為一門重要的基礎(chǔ)理論課，有著授課專業(yè)廣且學(xué)習(xí)人數(shù)多的特點(diǎn)，所以大學(xué)物理和“課程思政”的有機(jī)結(jié)合有助于在傳授物理知識(shí)的同時(shí)對(duì)學(xué)生們進(jìn)行價(jià)值引導(dǎo).讓學(xué)生懂得科學(xué)技術(shù)固然重要，但得有正確的人文去統(tǒng)領(lǐng)，要不然猶如盲人瞎馬，甚至還會(huì)誤入歧途.物理通識(shí)選修課中分別以物理學(xué)家們的成長故事、愛國奉獻(xiàn)精神作為切入點(diǎn)給當(dāng)代大學(xué)生樹立勇于追求真理、發(fā)奮圖強(qiáng)、熱愛祖國的啟示，有助于激發(fā)學(xué)生們的愛國主義熱情，提高自身的人文素養(yǎng)，為實(shí)現(xiàn)中國夢(mèng)而努力奮斗.

4 結(jié)束語

物理通識(shí)選修課既沒有專業(yè)限制，也沒有年級(jí)限制，既可給未上過大學(xué)物理的同學(xué)們打下良好的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，消除學(xué)生們對(duì)物理難理解、公式繁多的“偏見”，激發(fā)學(xué)生們學(xué)習(xí)物理的興趣；又可讓修過大學(xué)物理的同學(xué)重新認(rèn)識(shí)物理這門基礎(chǔ)學(xué)科，使其更好地應(yīng)用于不同學(xué)科，促進(jìn)物理與不同學(xué)科之間的交叉和融合.物理通識(shí)選修課主要通過物理學(xué)的發(fā)展史、物理學(xué)家的生平經(jīng)歷、物理學(xué)在生活日常中的應(yīng)用等內(nèi)容的講解和討論，拓寬學(xué)生們的視野、避免偏狹，幫助學(xué)生們建立遠(yuǎn)大理想和抱負(fù)；鍛煉學(xué)生們獨(dú)立思考和判斷的能力，有效解決學(xué)習(xí)、生活以及今后工作中遇到的各種難題；推廣課程思政教育，提高人文素養(yǎng)，培養(yǎng)健全人格和具有社會(huì)責(zé)任感的人才，最終實(shí)現(xiàn)通識(shí)教育目標(biāo)和理念的滲透.