思政元素融入原子物理學(xué)課程教學(xué)策略探究*

楊寧選 王 銳 范 婷 張巖文

(石河子大學(xué)理學(xué)院 新疆 石河子 832000)

1 引言

“課程思政”的育人理念是2016年全國高校思想政治工作會議之后形成的[1-2].2017年,國務(wù)院印發(fā)《關(guān)于加強(qiáng)和改進(jìn)新形勢下高校思想政治工作的意見》文件、教育部印發(fā)《高校思想政治工作質(zhì)量提升工程實施綱要》文件,明確教育“立德樹人”的根本任務(wù)[1-4].2020年教育部頒發(fā)的《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》要求把專業(yè)課程作為課程思政建設(shè)的有機(jī)載體,要把思想政治工作貫穿教育教學(xué)全過程,充分發(fā)揮各門課程的育人功能[1-6].原子物理學(xué)是研究原子的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、應(yīng)用以及電磁相互作用規(guī)律的,是物理學(xué)、應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)最核心的專業(yè)基礎(chǔ)課程之一.原子物理學(xué)打開了學(xué)生認(rèn)識微觀世界的大門,它不僅是整個近代物理的基礎(chǔ),也是光譜學(xué)、材料學(xué)、能源科學(xué)、信息科學(xué)、激光物理等許多技術(shù)和應(yīng)用學(xué)科的基礎(chǔ)[7-9].本文以原子物理學(xué)課程為載體,深入挖掘課程中的思政元素,將課程知識點與思政元素有機(jī)契合,把知識傳授、能力培養(yǎng)與學(xué)生價值塑造緊密結(jié)合,以實現(xiàn)課程目標(biāo)與立德樹人目標(biāo)一脈相承,推進(jìn)專業(yè)課程學(xué)習(xí)與思想政治理論教育同向同行.

2 原子物理學(xué)“課程思政”元素的挖掘

2.1 培養(yǎng)學(xué)生實事求是的科學(xué)精神和科學(xué)態(tài)度

原子物理學(xué)是關(guān)于物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的一門科學(xué),它的基本圖像、基本概念、基本方法是建立在科學(xué)基礎(chǔ)之上的,它的發(fā)展也經(jīng)歷了實踐-理論-再實踐,從不完善到完善,去偽存真的過程.在原子物理學(xué)課程中,對物理圖像和物理思想的教學(xué)過程,例如電子的發(fā)現(xiàn)、中子的發(fā)現(xiàn)、X射線發(fā)現(xiàn),應(yīng)增加物理學(xué)史的相關(guān)內(nèi)容,解釋電子、中子、X射線發(fā)現(xiàn)的歷史背景及相關(guān)物理學(xué)家的探究過程,在學(xué)生體驗先輩科學(xué)探索經(jīng)歷的過程中,塑造其勇于探究和創(chuàng)新的科學(xué)精神與實事求是的科學(xué)態(tài)度,養(yǎng)成批判性思維學(xué)習(xí)習(xí)慣.

2.2 培養(yǎng)學(xué)生求真務(wù)實的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新智慧

原子物理學(xué)建立在大量的實驗基礎(chǔ)上,在實踐與理論相互推動下螺旋式前進(jìn).從生產(chǎn)實踐或科學(xué)實驗到理論,再把理論用于生產(chǎn)實踐或?qū)嶒炦M(jìn)行驗證.例如在原子物理學(xué)課程中,對原子模型建立的過程,遵循類似的探究規(guī)律:由現(xiàn)象到本質(zhì)、從特殊到一般、假象實驗→理想實驗→真實實驗遞進(jìn)……、現(xiàn)象→概念→理論(模型)→實驗→應(yīng)用……,讓學(xué)生逐步理解如何從分析α粒子散射實驗結(jié)果推翻湯姆孫的“西瓜”原子模型,建立盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型,到最終建立玻爾的原子理論體系的過程,在此過程引導(dǎo)學(xué)生科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃伎紗栴},潛移默化中塑造學(xué)生創(chuàng)新思維和創(chuàng)新精神.

2.3 培養(yǎng)學(xué)生心懷天下的愛國情懷和社會擔(dān)當(dāng)

近代物理和3次工業(yè)革命都起源于西方,大量的實驗都是國外物理學(xué)家杰出的成果,比如α粒子散射實驗、弗蘭克-赫茲實驗、史特恩-蓋拉赫實驗、康普頓效應(yīng)等實驗,我們一方面要分析我國在近代物理研究中落后的原因,另一方面,我們也要看到我國科學(xué)家做出的杰出工作,比如:在1925—1926年,中國物理學(xué)家吳有訓(xùn)改進(jìn)X射線管,測量了7種不同物質(zhì)的X射線散射曲線,對康普頓效應(yīng)的確定做出了杰出貢獻(xiàn);在1932—1934年,中國物理學(xué)家謝玉銘開展氫原子光譜的巴爾末系精細(xì)結(jié)構(gòu)研究,測定了精細(xì)結(jié)構(gòu)常數(shù);在1946—1947年,中國物理學(xué)家錢三強(qiáng)與何澤慧發(fā)現(xiàn)了核裂變的三分裂、四分裂現(xiàn)象等[7].尤其在新中國建設(shè)時期,不乏涌現(xiàn)出許多優(yōu)秀的科學(xué)家.在原子物理學(xué)教學(xué)內(nèi)容中,要將我國優(yōu)秀科學(xué)家的愛國情懷、感人事跡穿插其中,將熱愛祖國、無私奉獻(xiàn)的“兩彈一星”精神、艱苦奮斗、開拓進(jìn)取的“兵團(tuán)精神”和自強(qiáng)不息、甘于奉獻(xiàn)的“胡楊精神”有機(jī)融入課堂教學(xué),增強(qiáng)學(xué)生的民族自豪感,激勵學(xué)生將愛國熱情自覺融入社會主義現(xiàn)代化建設(shè)中,實現(xiàn)中華民族的偉大復(fù)興.

2.4 原子物理學(xué)“課程思政”融入中國元素

毛澤東哲學(xué)思想與物質(zhì)結(jié)構(gòu)——“世界是物質(zhì)的,物質(zhì)是可分的”,這是毛澤東哲學(xué)思想,它與原子物理學(xué)物質(zhì)可分高度契合.毛主席從馬克思唯物史觀“一分為二,對立統(tǒng)一”的觀點提出物質(zhì)(包括原子、質(zhì)子、中子、電子)是無限可分的,這在1955年,毛主席與錢三強(qiáng)談話中可以體現(xiàn)出來[7-8].后來毛主席看見日本物理學(xué)家發(fā)表的《基本粒子的新概念》的文章,提出基本粒子并非最后不可分,對這個觀點極為贊賞.

中國古代哲學(xué)思想與物質(zhì)結(jié)構(gòu)——探索中國古代物理學(xué)的哲學(xué)思想對物質(zhì)結(jié)構(gòu)的認(rèn)識,既讓學(xué)生了解我國古代璀璨的文化,也增強(qiáng)學(xué)生的民族自豪感.比如對物質(zhì)結(jié)構(gòu)的認(rèn)識,春秋戰(zhàn)國墨家學(xué)派代表人物墨子在公元前5世紀(jì)就提出“端”是組成物質(zhì)的最小成分.對物質(zhì)可分的認(rèn)識,春秋戰(zhàn)國時期的思想家莊周提出“一尺之棰,日取其半,萬世不竭”(《莊子·天下篇》)[8-9].

3 原子物理學(xué)“課程思政”融入的措施

3.1 整合和優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

秉承以學(xué)生為中心的教學(xué)理念,按照原子結(jié)構(gòu)層次、原子物理學(xué)發(fā)展脈絡(luò),由簡單到復(fù)雜的邏輯學(xué)習(xí)順序(簡單原子到復(fù)雜原子;孤立原子到外場中原子;原子核外電子到原子核),優(yōu)化和調(diào)整原子物理學(xué)課程內(nèi)容.將教學(xué)內(nèi)容分為7個模塊[緒論、原子基本結(jié)構(gòu)、量子力學(xué)初步、孤立多電子原子中電子的運動規(guī)律和力學(xué)規(guī)律、外場(磁場、電場、等離子環(huán)境)中原子、原子內(nèi)殼層電子的規(guī)律和性質(zhì)、原子核],每個模塊中,將增加物理科學(xué)史教育,增加諾貝爾物理學(xué)獎的物理工作,增加相關(guān)的科技前沿專題,恰當(dāng)融入思政元素教育,將實事求是的科學(xué)精神、科學(xué)態(tài)度和求真務(wù)實的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力融入課程教學(xué)中.此外,要注重理論的實際應(yīng)用和前沿研究,講述目前我國科技領(lǐng)域面臨的困境問題,以激發(fā)學(xué)生的求知欲和社會擔(dān)當(dāng).表1列舉了不同教學(xué)模塊中,從科學(xué)精神、創(chuàng)新意識、社會擔(dān)當(dāng)、愛國情懷、唯物史觀、民族精神等方面對課程思政元素的挖掘.

表1 原子物理學(xué)課程思政融入點設(shè)計

續(xù)表1

3.2 修訂課程思政教學(xué)資料

修訂教學(xué)大綱、教案、教學(xué)課件等,教學(xué)大綱明確課程的性質(zhì)及其在專業(yè)教學(xué)中的地位與作用,闡明課程的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)要求、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)重難點等[10].在教學(xué)大綱修訂中,做到課程能力培養(yǎng)目標(biāo)與德育目標(biāo)有機(jī)的契合,課程思政的“隱形融入”和“顯性融入”交相呼應(yīng)[11].針對原子物理學(xué)課程思政元素的挖掘與融入,制定了表2的課程目標(biāo).

表2 原子物理學(xué)課程目標(biāo)

3.3 拓展課程思政教學(xué)方法

在教學(xué)方法上,以O(shè)BE理念為核心,突出學(xué)生的主體意識.倡導(dǎo)探究式、互動式、案例式和混合式線上線下結(jié)合的教學(xué)方法.教學(xué)方法設(shè)計中穿插相關(guān)物理學(xué)家生平簡介、軼聞趣事和科學(xué)探究經(jīng)歷,讓學(xué)生掌握原子物理學(xué)基本概念,總結(jié)原子物理圖像中的物理規(guī)律,從而培養(yǎng)其歸納法、演繹法、類比法和邏輯推理法等思維方法.表3展示了部分教學(xué)內(nèi)容實施課程思政的教學(xué)設(shè)計及教學(xué)方法的應(yīng)用.

此外,原子物理學(xué)課程還可以通過第二課堂(學(xué)術(shù)講座、課程小論文)引導(dǎo)學(xué)生積極參與和主動思考,利用啟發(fā)式、探討式、質(zhì)疑式、互動式等教學(xué)模式,吸引學(xué)生對原子物理學(xué)課程相關(guān)知識進(jìn)行研究,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動力.

3.4 豐富課程思政教學(xué)案例建設(shè)

開展原子物理學(xué)“課程思政”教學(xué)案列建設(shè),在教學(xué)案例中要充分體現(xiàn)課程目標(biāo)與“立德樹人”育人目標(biāo)的結(jié)合,將思政元素有機(jī)融入課程知識點,做到知識傳授、能力培養(yǎng)與價值塑造相輔相成,同向而行.目前對于原子物理學(xué)課程,已經(jīng)完成了原子核式結(jié)構(gòu)模型教學(xué)案例、玻爾氫原子理論教學(xué)案例、塞曼效應(yīng)教學(xué)案例、原子殼層結(jié)構(gòu)教學(xué)案例等.這些教學(xué)案例采用“問題探究(教師為主導(dǎo))+課堂講授(學(xué)生為主體)”的教學(xué)模型,取得良好的教學(xué)效果.

表3 實施課程思政的教學(xué)方法

3.5 完善課程過程性考核管理機(jī)制模式

改革舊有的考核方式,形成多維度、不同層次的過程性評價機(jī)制,有助于促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性.過程性評價機(jī)制突出過程性考核管理,過程性評價包括過程性考核成績和課程學(xué)習(xí)成績,過程性考核成績中包括專題研討、第二課堂和小論文寫作.期末考試得到課程學(xué)習(xí)成績,考查學(xué)生對課程基本概念、基本方法和基本技能的掌握.表4展示了我們對原子物理學(xué)課程過程性考核的設(shè)計.

表4 過程性考核管理機(jī)制模式

4 結(jié)束語

總之,原子物理學(xué)是學(xué)習(xí)近代物理的基礎(chǔ),它的建立和發(fā)展是眾多物理學(xué)家集體智慧的結(jié)晶,從1901年開始的諾貝爾物理學(xué)獎有一半反映了在原子和粒子物理領(lǐng)域取得的開創(chuàng)性成果.原子物理學(xué)也蘊涵了豐富的物理文化內(nèi)涵,前輩物理學(xué)家在相關(guān)領(lǐng)域發(fā)展的關(guān)鍵時刻的重大突破,閃爍著物理大師創(chuàng)新精神的光芒.基于原子物理學(xué)課程特點,深入挖掘課程所蘊涵的思政元素,將課程能力培養(yǎng)目標(biāo)與德育培養(yǎng)目標(biāo)有機(jī)融合,通過恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)設(shè)計和有效的教學(xué)方法,將思政元素“春風(fēng)化雨、潤物無聲”融入課堂教學(xué)中,學(xué)生在認(rèn)識自然世界規(guī)律的同時,科學(xué)精神、科學(xué)態(tài)度與創(chuàng)新能力也得到合理地培養(yǎng)與塑造.建立知識傳授、能力培養(yǎng)和價值引領(lǐng)人才培養(yǎng)模式,達(dá)到立德樹人的根本目標(biāo).