大學(xué)物理中的思政元素梳理和應(yīng)用

潘欣榮 吳 凡

引 言

物理學(xué)是理工科最重要的兩大基石之一，物理概念和物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)與發(fā)展過程能夠啟迪大學(xué)生的觀察能力與分析能力，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新潛力，使其樹立辯證唯物主義世界觀和科學(xué)方法論。在強(qiáng)調(diào)教育和教學(xué)相結(jié)合的當(dāng)下，梳理和應(yīng)用大學(xué)物理的思政元素具有不可替代的優(yōu)勢。

大學(xué)物理課程思政設(shè)計研究現(xiàn)狀

各高校學(xué)者通過對大學(xué)物理課程思政的研究和大學(xué)物理教學(xué)中的實(shí)踐檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，不斷探索思政教育融入大學(xué)物理教學(xué)的有效途徑和實(shí)踐，非常符合全面保障大學(xué)物理課程思政建設(shè)的需求。所以，如何依托大學(xué)物理深化課程教育內(nèi)涵，構(gòu)建德育與智育的協(xié)同育人模式，是開展大學(xué)物理課程思政教學(xué)的關(guān)鍵問題。

針對大學(xué)物理課程思政的模式，一些高校已經(jīng)根據(jù)本校的實(shí)際情況進(jìn)行了探索和教學(xué)改革，涌現(xiàn)了多方面、多角度的理論探索和實(shí)踐成果。如，李輝等重點(diǎn)研討了大學(xué)物理與思政元素相互融合的教學(xué)問題；賀夢冬等針對高校物課程中思政教育內(nèi)容的關(guān)鍵著力點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)探究；陳真英對大學(xué)物理課程中實(shí)施學(xué)科思政的特色優(yōu)勢進(jìn)行了論證；梅山孩對在大學(xué)物理教學(xué)中滲透課程思政的途徑，開展了深入研究；宋淑梅研究了大學(xué)物理課程思政的實(shí)施策略；倪涌舟對大學(xué)物理課堂滲透人文教育進(jìn)行了深入研究。當(dāng)前，有關(guān)高校物理課程思政教學(xué)實(shí)踐探索的論文仍在不斷涌現(xiàn)。

實(shí)操中，一些大學(xué)物理教師因?qū)λ颊逃谌胝n程教學(xué)的意識與經(jīng)驗(yàn)不足，不能夠準(zhǔn)確把握大學(xué)物理課程思政的切入點(diǎn)，還有一些教師在講授過程中只是按照大學(xué)物理史和物理學(xué)家的事跡進(jìn)行課程思政教學(xué)，而從學(xué)生的視角來看，這樣的教學(xué)方法較為枯燥，不能取得良好的教學(xué)效果。

大學(xué)物理中課程思政元素的挖掘與梳理

大學(xué)物理的課程思政建設(shè)，可以看作是將物理知識教學(xué)和思政教育有機(jī)融合的一門全新課程。在設(shè)計大學(xué)物理課程思政時，應(yīng)當(dāng)從教學(xué)大綱開始進(jìn)行整體規(guī)劃，以教學(xué)大綱為主線，結(jié)合課程教學(xué)目標(biāo)將大學(xué)物理中豐富的思政元素與知識點(diǎn)有機(jī)融合，制訂科學(xué)合理的課程思政教育目標(biāo)。同時，還要精心設(shè)計“課堂思政”教學(xué)案例，不僅要讓學(xué)生掌握大學(xué)物理的知識要點(diǎn)，還要達(dá)到潤物無聲的育人效果。

為了減少教師在課程思政要點(diǎn)和案例搜集方面的重復(fù)投入，準(zhǔn)確挖掘、梳理和豐富大學(xué)物理課堂中的思政元素是思政教育有效進(jìn)行的前提和基石。大學(xué)物理課程的知識系統(tǒng)中蘊(yùn)藏了大量的思政元素。例如，可以追尋物理學(xué)家從生活實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律的生動場面，致敬其精神品質(zhì)，從品德培養(yǎng)、價值取向等方面實(shí)施思政教育；梳理物理學(xué)原理、技術(shù)在我國科研、國防等領(lǐng)域的優(yōu)秀成果，通過“四個自信”培養(yǎng)學(xué)生的愛國護(hù)國意識；拓展物理定律、定理的人文內(nèi)涵，用物理規(guī)則啟迪學(xué)生的思想；提煉物理知識的哲學(xué)內(nèi)涵，如離散物質(zhì)觀、概率因果觀等，用其對學(xué)生進(jìn)行正確引導(dǎo)。

1.物理發(fā)展史中的思政教育元素

物理學(xué)史是一個巨大的寶庫，充分挖掘相關(guān)內(nèi)容必能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，幫助學(xué)生深化所學(xué)的課程知識。在大學(xué)物理體系中，許多重要定律、定理、原理和實(shí)驗(yàn)都源于物理學(xué)家的貢獻(xiàn)，其中無不浸潤著他們懷疑、執(zhí)著、勤奮、創(chuàng)新、專注、求精等方面的精神品質(zhì)。故，結(jié)合有關(guān)史料，進(jìn)一步發(fā)掘物理體系中的歷史人物事跡，是很好的思政育人素材。

在教授力學(xué)時，穿插、引入有關(guān)領(lǐng)域內(nèi)我國科學(xué)家的事跡或時事熱點(diǎn)信息，可引發(fā)學(xué)生產(chǎn)生情感共鳴。例如，概述中國航天事業(yè)的發(fā)展，介紹航天科技奠基人錢學(xué)森先生的故事。錢先生于1955 年決然從美國回國，次年擬定了《建立我國國防航空工業(yè)的意見書》，率領(lǐng)中國航天事業(yè)加速發(fā)展。錢先生識人善用，舉薦孫家棟擔(dān)綱衛(wèi)星研制工作，這才有了1970 年我國首顆衛(wèi)星“東方紅一號”的發(fā)射。再后來，“神州五號”在2003 年實(shí)現(xiàn)載人航天，“嫦娥一號”于2007 年繞月探測，“嫦娥五號”在2020 年帶回月壤樣品，“祝融號”在2021 年開始了火星探索。

在講到帶電粒子在電磁場中的運(yùn)動時，國際上有很多大科學(xué)裝置大顯神威，如歐洲利用強(qiáng)子對撞機(jī)發(fā)現(xiàn)了黑格斯粒子，解釋了質(zhì)量的起源，對人類認(rèn)識宇宙起到了巨大的推動作用。中國亦有許多國之重器，如北京正負(fù)電子對撞機(jī)、上海同步輻射光源和蘭州重離子加速器等，在國際上也占有重要地位。教師可通過介紹這些大科學(xué)裝置，激發(fā)學(xué)生探索未知的興趣，培養(yǎng)學(xué)生的民族自豪感和自信心。

又如，洛倫茲實(shí)際上早于愛因斯坦提出了洛倫茲變換公式，但他拘泥于已有概念，無法突破觀念上的束縛，而愛因斯坦卻能夠另辟蹊徑，提出對時空觀念的重新認(rèn)識，建立了狹義相對論。教師可通過愛因斯坦和洛倫茲對待同一個公式理解的對比，培養(yǎng)學(xué)生的非常規(guī)思維能力、洞察力和創(chuàng)新精神。

2.大學(xué)物理工程應(yīng)用中的思政教育元素

從蒸汽機(jī)、發(fā)電機(jī)、激光器，到原子能反應(yīng)堆的發(fā)明，產(chǎn)業(yè)技術(shù)的每一個進(jìn)步都與物理學(xué)的發(fā)展密切相關(guān)，物理學(xué)的每一次重大突破均帶來了產(chǎn)業(yè)技術(shù)的革命。分析大學(xué)物理知識圖譜，能整理出物理知識點(diǎn)與具體技術(shù)應(yīng)用之間的關(guān)聯(lián)，理清物理知識與我國科研、國防、工農(nóng)業(yè)、商業(yè)等領(lǐng)域取得優(yōu)秀成果之間的因果關(guān)系，有利于對大學(xué)生進(jìn)行“四個自信”的培養(yǎng)及愛國教育。

（1）聯(lián)系重大經(jīng)濟(jì)建設(shè)工程。例如，在“勢能的應(yīng)用”環(huán)節(jié)援引三峽大壩水電工程；在“核能的應(yīng)用”環(huán)節(jié)援引30萬千瓦秦山核電站、400萬千瓦嶺澳核電站；在“動能的應(yīng)用”環(huán)節(jié)援引我國大容量的酒泉風(fēng)力發(fā)電基地。

（2）聯(lián)系重大技術(shù)成就。比如，就“電磁力的應(yīng)用”引述我國先進(jìn)的艦?zāi)鸽姶艔椛淦骷夹g(shù)、高能電磁炮；就“激光的應(yīng)用”引述我國武器級高能激光技術(shù)；就“電磁波的應(yīng)用”引述華為公司的5G通信技術(shù)等。

（3）聯(lián)系重大科研項目。比如，介紹“量子物理的應(yīng)用”時，可簡介中科院“墨子號”量子衛(wèi)星通信實(shí)驗(yàn)；在“電磁波的應(yīng)用”簡介中，可引入我國500m大口徑“天眼”。

3.大學(xué)物理中的人文思政教育元素

物理學(xué)首先是科學(xué)，同時也是更深層次、高品位的科學(xué)文化。由于物理學(xué)與社會之間的互動和滲透關(guān)系越來越加強(qiáng)，社會學(xué)范疇的問題往往也能夠用物理的概念和方式來解決。Christine 認(rèn)為物理不僅僅是知識，還是科學(xué)的人生模型。這些定律既規(guī)范了物質(zhì)的運(yùn)動，又規(guī)范著我們?nèi)松械男袨?。所以，通過對大學(xué)物理課程知識系統(tǒng)中的物理現(xiàn)象、定義、法則與基本原理進(jìn)行對比剖析，就可以發(fā)現(xiàn)并豐富物理知識中的人文內(nèi)容，從而挖掘出一些可以教育、指導(dǎo)大學(xué)生的思政素材。這些方法的實(shí)質(zhì)就是在物質(zhì)世界與人、自然界與社會、科學(xué)技術(shù)與人類社會之間搭建一個橋梁，用物理說明人或社會科學(xué)中的有關(guān)問題，從而擴(kuò)展了大學(xué)物理的思政教育功能。

例如，重力勢能是取決于物體相對位置的能量，表達(dá)式為EP＝mgh。要增加重力勢能，必須做正功，使物體高度獲得正的增量，較大的重力勢能經(jīng)過轉(zhuǎn)變會釋放出較大的動能。人的潛能是指一個人已經(jīng)儲備但尚未表現(xiàn)出來的知識、經(jīng)驗(yàn)、體力和智力，潛能的釋放就如同勢能轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽?。在成長過程中，我們必須不懈努力，才能克服困難。正確方向下，付出得越多，潛力儲存就越大；站的平臺越高，成就的事業(yè)就越輝煌。再舉一個例子，“壓強(qiáng)作用原理”的人文內(nèi)涵拓展具有兩個指導(dǎo)意義：其一，從力的作用視角來看，力作用的點(diǎn)和方向越集中，壓強(qiáng)就越大。這一點(diǎn)可以啟發(fā)學(xué)生傾全力干一事，才容易有突破性成果，同時教導(dǎo)學(xué)生理解“集中力量辦大事”的政策也是我國制度優(yōu)越性之一。其二，從受力面積的角度來看，受力面積越大，壓力越小。該拓展可作為同舟共濟(jì)、團(tuán)結(jié)互助等方面的育人引領(lǐng)，在面臨危險和嚴(yán)重危害時，需要大家共同面對，相互援手、同心合力。

4.大學(xué)物理中的哲學(xué)思政教育元素

作為牛頓的代表作，《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)基本原理》確立了現(xiàn)代古典流體力學(xué)的理論研究基礎(chǔ)。它不僅僅是“現(xiàn)代哲學(xué)”的重大成就，更是現(xiàn)代物理學(xué)的不朽之作。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，“自然哲學(xué)”的成果不斷豐富，而科學(xué)研究的重點(diǎn)內(nèi)容與科學(xué)研究的方式又在逐步分離，物理也開始逐漸與哲學(xué)分離。當(dāng)學(xué)科進(jìn)一步分化以后，物理的進(jìn)展將繼續(xù)為新哲學(xué)觀點(diǎn)的建立提供依據(jù)，推進(jìn)哲學(xué)向前發(fā)展，同時哲學(xué)反過來對物理的進(jìn)步有指導(dǎo)意義。馬克思辯證唯物主義哲學(xué)的蓬勃發(fā)展，同現(xiàn)代物理的蓬勃發(fā)展相輔相成。也正因?yàn)檫@樣，物理學(xué)中天然蘊(yùn)含了豐富的馬克思主義哲學(xué)原理。

將物理學(xué)知識點(diǎn)和有關(guān)科學(xué)技術(shù)資料相結(jié)合，強(qiáng)調(diào)物理學(xué)知識點(diǎn)生成的流程與方式，學(xué)生能夠從中獲取一系列與辯證唯物主義認(rèn)識論、方法論有關(guān)的科學(xué)思政材料，可對學(xué)生的學(xué)習(xí)和探究活動進(jìn)行點(diǎn)撥，從而培養(yǎng)學(xué)生的興趣創(chuàng)造力。因此，“經(jīng)驗(yàn)—認(rèn)知—再經(jīng)驗(yàn)—再認(rèn)知”的科學(xué)研究方法論，集中體現(xiàn)在人類對光的本質(zhì)認(rèn)知與實(shí)踐過程中；重復(fù)試驗(yàn)的方法充分體現(xiàn)在熱功當(dāng)量的精確測量上；海王星的發(fā)現(xiàn)展示了“理論預(yù)測+演繹推理+實(shí)際觀察”的方法；受奧斯特“電生磁”效應(yīng)的啟示，法拉第堅忍不拔，從而發(fā)現(xiàn)“動磁生電”的過程，演繹了“對偶思維+實(shí)驗(yàn)”的模式；庫侖受牛頓萬有引力定律的啟發(fā)，通過多次實(shí)驗(yàn)，最終建立庫侖定律，驗(yàn)證了“類比思維+實(shí)驗(yàn)”的方法；伽利略基于對物體在雙傾斜上運(yùn)動的研究和科學(xué)的邏輯推導(dǎo)，提出了“慣性原理”所采用的“理想實(shí)驗(yàn)方法”，等等。在許多物理學(xué)問題的科學(xué)研究中，研究對象往往被簡化。因此，“理念模式”有點(diǎn)電荷、粒子和理想氣體，以及準(zhǔn)靜止過程、勻速直線運(yùn)動等“理想過程”都體現(xiàn)了忽視次級原因、強(qiáng)調(diào)主要原因的“理想化方法”。

5.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中的思政教育元素

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)作為大學(xué)物理的配套課程，其蘊(yùn)含的思政元素非常豐富。大學(xué)生通過親自操作，可以體會實(shí)驗(yàn)的樂趣、技能，以及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)要求。

“嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)”應(yīng)從實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備和實(shí)驗(yàn)條件的細(xì)化開始。牛頓讓一束太陽光通過狹縫，發(fā)現(xiàn)了太陽的七彩色散；夫瑯禾費(fèi)使太陽光通過圓孔，發(fā)現(xiàn)了太陽的吸收譜線。康普頓衍射發(fā)表后，引起了一些學(xué)者質(zhì)疑，康普頓委派自己的學(xué)生在那些人的實(shí)驗(yàn)室用他們自己的裝置進(jìn)行復(fù)現(xiàn)，原因是那些人使用的射線波長太短，擊穿了實(shí)驗(yàn)材料。這些例子鮮明生動，能夠給學(xué)生留下深刻印象。

在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，應(yīng)營造舒適穩(wěn)定的操作環(huán)境，教師條陳實(shí)驗(yàn)原理、技術(shù)及其由試驗(yàn)向?qū)嶒?yàn)的演變，鼓勵學(xué)生帶著疑問的思維思考實(shí)驗(yàn)原理和過程，讓學(xué)生體會實(shí)驗(yàn)的樂趣和成就感，激勵學(xué)生產(chǎn)生進(jìn)行實(shí)操的動力，培植其創(chuàng)新精神。比如，德布羅意波的大膽預(yù)言和證實(shí)、泊松亮斑的推測和證實(shí)、原子模型在不斷試錯過程中的逐步確立，無不體現(xiàn)著物理學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)难芯糠椒ê涂茖W(xué)的創(chuàng)新精神。

另外，教師也可以結(jié)合國情展開思政教育。比如，“長度的測量”是力學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，主要教學(xué)目標(biāo)是掌握游標(biāo)卡尺、螺旋測微器的構(gòu)造及測量原理，在講解游標(biāo)卡尺和螺旋測微器的用途及其精度時，可以穿插介紹“大國工匠”尹鵬輝，他經(jīng)過十年的苦心孤詣，借助一把游標(biāo)卡尺控制了多種儀器零配件的精密尺寸。大學(xué)生作為祖國的棟梁之材，做任何事情都不能好高騖遠(yuǎn)，必須秉承“工匠精神”，依靠刻苦扎實(shí)的努力和嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實(shí)的工作作風(fēng)不斷努力。

大學(xué)物理教學(xué)中的思政元素應(yīng)用

物理學(xué)的發(fā)展始終遵循科學(xué)發(fā)展的規(guī)律，其中蘊(yùn)含著大量的思政元素。在大學(xué)物理教學(xué)中，融入課程思政的重點(diǎn)在“融”，要采取靈活的措施在課程中進(jìn)行潛移默化的融合。雖然每一個教學(xué)節(jié)點(diǎn)的物理知識相對固定，但融入課堂的物理思政知識卻可以是多變的，在實(shí)際講授中教師需要根據(jù)學(xué)生的課堂反饋靈活調(diào)整。

1.創(chuàng)新呈現(xiàn)方式

課程思政的呈現(xiàn)方式十分重要，要充分利用互聯(lián)網(wǎng)優(yōu)勢，將教學(xué)知識點(diǎn)和教學(xué)資源立體化、信息化。例如，在課堂中展示三維動畫、實(shí)操視頻、模擬仿真等進(jìn)行增值服務(wù)，生動的展示便于學(xué)生理解知識點(diǎn)；或者在教材中呈現(xiàn)二維碼鏈接、提供微課視頻鏈接等，以便于學(xué)生課下觀看學(xué)習(xí)。

2.完善評價方式

課程思政本質(zhì)上是個教育學(xué)問題，目標(biāo)是在知識傳遞過程中實(shí)現(xiàn)觀念塑造。大學(xué)物理的課程思政要想做好，就需要一個科學(xué)的評價體系。這個評價體系可參照大學(xué)物理對工程教育認(rèn)證畢業(yè)要求的支撐體系。一般，大學(xué)物理支撐工程知識、問題解析、研究等三項指標(biāo)。以“問題解析”為例，對應(yīng)的內(nèi)容是：利用現(xiàn)代數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程技術(shù)的基本原理，結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)的理論研究，去分析、識別和表達(dá)復(fù)雜的工程技術(shù)問題，并得出合理結(jié)果。需注意，學(xué)生有沒有問題分析的觀念、能不能對一些問題有正確的分類預(yù)判，能不能識別、表達(dá)有關(guān)原理并做出分析等。對問題分析觀念的評價，也是對課程思政的評價，恰好發(fā)揮了工程教育認(rèn)證體系可量化考核、可跟蹤、能反饋的優(yōu)勢。

3.大學(xué)物理思政素材庫的信息化建設(shè)

當(dāng)前，專業(yè)課程教學(xué)與思政教育融合亟待解決的主要問題是：教師缺乏挖掘素材的能力和思政教育資源不足。對此，咸陽師范學(xué)院精心設(shè)計了大學(xué)物理課程思政教學(xué)案例，并建設(shè)了優(yōu)質(zhì)的“大學(xué)物理課程思政”教學(xué)案例共享資源庫。

挖掘、搜集、整合大學(xué)物理中的思政元素的工程量很大。在建立課程教學(xué)與思政教育融合的系統(tǒng)時，需要每個教師都投入大量的時間與精力，去積極主動發(fā)掘思政元素。學(xué)校還有計劃、有組織地安排專人從事素材庫建設(shè)和相關(guān)資源的有效整合，這樣不僅可以避免重復(fù)投入師資，而且還能加強(qiáng)課程思政元素與專業(yè)知識的融合，從而有效提升大學(xué)物理課程教學(xué)與思想政治教育的協(xié)同育人功能。

結(jié) 語

大學(xué)物理課程思政的建設(shè)是一個攻堅克難的過程，其中既包括大學(xué)物理知識本身的難度，也有教師課程思政實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)不足的困難。高校物理學(xué)教學(xué)的道路自信、理論自信、體制自信和人文自信是做好思政工作的重要前提條件，可通過回溯物理學(xué)歷史、挖掘物理知識中的人文與哲學(xué)等方法，開展大學(xué)物理課程思政素材的挖掘和研究。同時，在大學(xué)物理課堂教學(xué)中，教師要對教學(xué)內(nèi)容的呈現(xiàn)方式進(jìn)行革新，不斷活躍課堂氣氛，提高學(xué)生掌握知識的能力，引領(lǐng)廣大青年學(xué)子形成正確的價值觀，養(yǎng)成認(rèn)真務(wù)實(shí)的工作作風(fēng)。學(xué)校要持續(xù)加強(qiáng)大學(xué)物理課程思政素材庫信息化建設(shè)，以解決課程思政建設(shè)中素材較少的問題。

在教育教學(xué)過程中，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步認(rèn)識我國經(jīng)濟(jì)社會出現(xiàn)的天翻地覆的變化，使其勇?lián)ㄔO(shè)新時代的重?fù)?dān)，在中國共產(chǎn)黨的帶領(lǐng)下堅定中國特色社會主義道路，以崇高的志向磨礪奮斗精神，在人生道路上奮發(fā)向上、自強(qiáng)不息。