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摘要:本文基于“三全育人”体制机制,提出大学物理课程团队如何在大学物理教学中进行思政、德育渗透是课程团队教师探讨和研究的永久课题。大学物理课程蕴含着丰富的物理学思想、辩证唯物主义课程内容、科学家的爱国主义情怀、科学精神和美育要素。在大学物理课程教学中,教师不仅仅是知识的传授者,更重要的是大学生主动获取知识、积极实践、培养高尚情操的引领者。因此,课程团队需要充分挖掘大学物理教学内容中的思政要素,从德育渗透的理论价值、教育价值、能力价值等方面去仔细挖掘、用心开发,积极做到思政融于教学之中,使传授知识、培养能力和课程育人有机结合在一起。只有充分发挥大学物理课程育人功能,积极开展课程德育教育的主阵地,才能真正达到教书育人的和谐统一。
关键词:大学物理;课程思政;教学团队;实践研究
本文引用格式:张景川,等.大学物理“课程思政”教学团队建设及实践研究[J].教育现代化,2019,6(88):162-165,179.
Research on the Construction and Practice of the Teaching Team of College Physics"Course Ideological and Political"
ZHANG Jing-chuan,CHu He-ying,KONG De-guo,LIu Jin-xiu
(College of Mechanical and Electrical Engineering,Tarim university,Alar,Xinjiang)
Abstract:Based on the system mechanism of“three-round education”,this paper proposes how the university physics curriculum team can carry out ideological and political education and moral education in university physics teaching.It is a permanent topic for the discussion and research of curriculum team teachers.The university physics curriculum contains rich physics thoughts,dialectical materialism curriculum content,scientists’patriotism,scientific spirit and aesthetic education elements.In the teaching of university physics courses,teachers are not only the imparters of knowledge,but more importantly,the students actively acquire knowledge,actively practice,and cultivate leaders of noble sentiments.Therefore,the curriculum team needs to fully explore the ideological and political elements in the physics teaching content of the university,carefully explore and develop carefully from the theoretical value,educational value and ability value of moral education infiltration,and actively achieve the integration of thinking and politics into teaching.The combination of imparting knowledge,cultivating skills and curriculum education is organic.Only by giving full play to the university physics curriculum education function and actively carrying out the main position of the curriculum moral education,can we truly achieve the harmonious unity of teaching and educating people.
Key words:University physics;Curriculum ideological;Teaching team;Practical research
一 引言
2017年,在中共教育部党组关于印发《高校思想政治工作质量提升工程实施纲要》的通知,教党〔2017〕62号文件中明确指出:“健全全员育人、全过程育人、全方位育人的体制机制,充分发掘各门课程中的德育内涵,加强德育课程,思政课程,注重学科德育,课程思政。”[1]这是第一次将“课程思政”写入中央文件。大力推动以“课程思政”为目标的课堂教学改革,梳理各门专业课程所蕴含的思想政治教育元素和所承载的思想政治教育功能,融入课堂教学各环节,实现思想政治教育与知识体系教育的有效统一[2,3]。“课程思政”是相对于思政课程,即思想政治理论课来讲的,“课程思政”是指高校所有课程都有思想政治教育的功能,要求发掘高校各门课程所蕴含的思想政治教育元素和所承载的思想政治教育功能,有效融入课堂教学各环节,实现思想政治教育与知识体系教育的有机统一[4]。
把思想政治教育有效融入课程教学,并不改变课程教学的性质。而是在课程教学中注意挖掘专业知识体系本身所蕴含的思想政治教育元素,有效融入课程教学,提升学生的职业精神和社会责任感,激发学生的内生学习动力,提高教学质量[5]。大学物理是一门以实验为基础的自然学科,知识体系严谨,结构十分完整,科学性极强。物理学内容蕴含着浓厚的爱国主义情怀教育、辩证唯物主义教育和崇高的道德品质教育及美学内容[6]。本课程团队在大学物理“课程思政”教学内容、教学方法改革创新中,要把做人做事的道理、社会主义核心价值观的要求、实现中华民族复兴的伟大理想和重大责任融入大学物理课程教学之中。坚持全员、全过程、全方位育人。把思想政治教育融入到大学物理学习的各个环节,以良好的思想、道德、品质和人格给学生以潜移默化的影响[7,8]。为此,如何充分调动团队力量,利用教学资源,寓道德教育于课程教学之中,使知识传授与道德教育相得益彰,应成为大学物理“课程思政”教学团队探索的重要课题,长期坚持。
二 大学物理“课程思政”要把物理学思想贯穿始终
什么是物理学思想?它是物理学中的一个常见概念,然而,对物理思想概念,仁者见仁,不同学者有不同的认识和理解。笔者认为,物理学思想与具体的物理概念、规律及方法是有所区别的,也和一般的哲学和科学思想有不同,在物理科学发展史上,一般把对物理现象的一种新的认识看作一种物理思想,而在物理教育当中,把物理学思想理解为对物理基本概念、规律和方法的概括。
本课程团队在大学物理教学中要凸显“课程思政”内容,首先就要把物理思想贯穿始终,因为物理学的灵魂就是物理思想。贯穿物理学思想就是要深刻把握物理学史,要遵循自然的发展规律。物理,在希腊语中是“自然”地意思,物质的运动形式、基本结构等物理发展变化必须服从某种特定的规律。这就要求在教学过程中让学生深知只有认识和掌握了物理规律,才能更好地认识自然界,才能更好地为社会、为人类服务的道理。其次,贯穿物理学思想,就是要学习物理学家对科学的挚爱和追求科学真理的严谨态度;学习科学家不怕失败、敢于胜利的执着精神;学习科学家不怕艰辛、勇于拼搏的作风;学习科学家对物理学认识的独创见解、勇气和胆略。具体而言,物理学思想主要有:观察、实验;图象、数据处理;概念、规律形成;建立物理模型、科学设想;建立数理方程、“时空观”;求微与求真;变量与控制;简洁、和谐与对立统一;对称与守恒等。
物理学思想是科学家在创立和发展物理科学理论的过程中,对物理知识和方法进行整理而形成的科学认识,在理论创新和解决问题上具有导向性作用。笔者概括,物理学思想具有以下几个特征:思维的创造性、内容的科学性、观念的指导性和层次性。
思维的创造性特征。它具有启迪人类智慧、发展创造性思维的功效。当认识前人的物理思想时会发现,这些思想并不是公式化推导出来的,而是经过缜密的思考,通过科学想象而创造形成。在教学过程中要形成物理思想,大学生必须对知识或方法进行充分的理解,并且通过自己的想象和创造性的思维才能得到。形成物理思想的过程,就是开阔大学生的思维,培养大学生的科学创造力的过程。
内容的科学性特征。它具有促进大学生深刻理解并掌握物理知识和方法的功效。所有物理思想都以物理知识和方法为基础,物理思想的形成过程就是对物理知识和方法的反复认识和思考的过程。这个过程需要不断深入、细致的理解和概括。物理思想,有助于对科学理论的深刻掌握。大学生形成物理思想就是学习物理知识和物理方法的更高目标。
观念的指导性特征。它具有激发大学生的理论创新意识与运用物理知识解决实际问题功效。物理思想可以指导大学生在认识在物理学发展过程中不断涌现出的新问题。比如:在科学审美思想的熏陶下,爱因斯坦才创造性提出了伟大的相对论。纵观物理学史,一种新的物理学思想的出现,需要与政教合一下的宗教迷信、腐朽观念作斗争,需要冲破某些哲学思想或者学术思想的束缚。比如,哥白尼的日心说,打破了红衣主教神学权威的重重禁锢,为揭示自然界机械运动的普遍规律开辟了一条新的途径;近代量子论和相对论思想,改变了科学家的机械决定论和绝对时空观思想,开创了物理学发展的新时代。
层次性特征。物理学思想包含简单与复杂之分,取决于物理学思想所概括的内容的深度与广度之分,同时,物理学思想的形成过程,也要经历由简单到复杂,由不成熟到成熟的过程。
三 大学物理“课程思政”要凸显物理学思想的育人功能
本课程团队在物理教学中就是要把物理思想的育人功能贯穿始终。物理思想具备多种育人功能,在物理学教育中,重视培养大学生物理思想的形成是十分有必要的,但凡对物理基本概念、基本规律、基本方法、基本理论进行充分的思考,得到超越教材中有关定义和表述方法的高度概括就属于物理学思想。根据物理学思想的层次性特征,物理学思想的形成需要一个渐进的过程。综合物理思想需要由许多简单的创造思维而逐步形成。主要可以培养大学生的创造意识,发展大学生的创造思维能力,促进大学生对物理科学理论灵活应用。
物理思想培养首先要求课程团队教师自身具备较高的专业素质。物理思想的培养是比知识教育和能力教育更高层次的物理教育,教师要以培养学生的创造性思维和创造精神与意识为目的,因此,要求团队教师要有较高的物理专业知识水平和课堂教学艺术水平。教师要有不断挖掘物理思想的培养因素,用适当的教学方法启发大学生的创造性思维能力。
物理思想培养要求课程团队务必抓住创造性思维这个关键。一般情况下,教师在教学中往往重点强调物理概念、理论、及其规律的科学性,但忽略了主观能动性、创造性的培养。实际上,物理概念、理论、规律更多的是创造意识的渗透,如果大学物理教学中回避那些假设、直觉、猜想等思维方式,就相当于失去了创造性的培养。团队教师应该让学生知道,要进行物理思想培养,就必须首先重视思维引导,教师可以让学生就某些问题展开发散性思维,培养学生的创造能力。
团队教师要以高度负责的态度,率先垂范、言传身教。物理思想的培养依赖于基本知识、基本技能,要结合物理学史,物理学家的科学活动开展,要使学生了解重大物理思想的演变过程,以及物理学家在思想认识上的重大突破或失败的经历,有助于大学生创造精神的培养。
四 大学物理“课程思政”深刻渗透着德育教育内容
物理学科的德育教育,主要应包括爱国主义情怀教育、辩证唯物主义教育、科学方法及科学态度教育、审美素质教育等方面。
(一) 课程团队要把爱国主义情怀教育融入教学内容中
爱国主义教育是提高民族自尊心和自信力,是对大学生进行思想道德品质教育的重要内容,是大学物理课程扮演的重要角色之一。
课程团队要用古代物理学方面的一些巨大成就教育学生。我国是一个历史悠久的文明古国,有着丰富的灿烂文化,对人类文明做出过十分巨大的贡献。比如:宋代沈括提出的地磁场偏角论述要比西方提前400多年;在春秋末期的《考工记》中记载了惯性现象的描述;在《墨经》中有着“力形之所以奋也”的论述。说明了力与运动的关系;在公元3世纪的三国时代古书中,已经出现了火箭一词,距今已长达1700多年的历史。我国“地动仪”的发明、哈雷彗星的发现早于西方几百年。中国古代的造纸术、火药、指南针、印刷术;发明于春秋战国时期的杠杆,秦朝时期的天平等,通过介绍这些成就,使大学生深知中国人民对人类文明做出了卓越的历史贡献,以此激发大学生的民族自豪感和自信力。
课程团队要用物理学家的爱国事迹和取得的伟大成就教育学生。新中国成立以来,我国广大的科技工作者奋发图强,勇攀科学的高峰,取得了世界瞩目的伟大成就。但是,我们应清醒地认识到,由于帝国主义的侵略与封建统治,我国的科技水平与发达国家相比较,在许多领域还比较落后。因此,本课程团队在授课时,务必以此激发大学生的爱国主义热情,励志为科学献身的拼搏精神。要鼓励大学生努力学习科学家的这种奋斗精神,为中华的振兴而努力学习。比如:在讲核能时,可以引入我国物理学家钱学森、钱三强放弃国外优厚待遇和工作条件,不图荣华、不畏艰辛、毅然返回祖国,报效国家的故事。介绍两弹元勋邓稼先,从原子弹到中子弹巨大突破。在讲解原子与分子物理时,可以向学生介绍诺贝尔奖获得者丁肇中在瑞典斯德哥尔摩领奖时用汉语演讲的豪情壮志,打破了长时间在受奖大厅没有汉语的历史。这些科学家都有着热爱祖国和人民、为祖国的繁荣昌盛不懈努力的崇高理想和为科学而献身爱国情怀。在讲授“万有引力定律、宇宙速度、人造卫星”时,向学生介绍我国航天事业的发展史,我国通讯卫星发射情况、神州载人飞船发射情况、中国天眼、“悟空”、“墨子号”、空间实验室等成就。在讲“超导体”时,介绍我国超导磁悬浮的研究进展及磁悬浮列车的运行情况。这些领域我国处在世界领先地位,取得了辉煌的成就。通过科学家的真实事迹和我国新时代科技取得的伟大成就,激发大学生的爱国热情和报国的之志,使大学生以主人翁的姿态担负起时代赋予的使命,更加明确学习目的,端正了学习态度,更进一步坚定自己的理想信念。
课程团队要用中外物理学家格言教育学生。在课堂上,当学生感觉物理太难,不求上进时,就可以举一些科学家的格言来进行励志。比如:著名数学家华罗庚就有这样一段名言:“科学上没有平坦的大道,真理长河中有无数礁石险滩。”在物理学中,讲到某些章节时,一定要把相关物理学家在探索本讲物理规律时的故事分享学生。比如:在讲授牛顿三大定律时,可将牛顿的名言分享给同学们,“如果说我比别人看得远一些,那是因为站在巨人肩上的缘故。”通过科学家的名言、故事,教育大学生感受到科学家的巨大的精神力量,在学习上永远要不骄不躁、谦虚谨慎。
(二)课程团队要把唯物主义世界观教育融入教学内容
物理学充满着辩证唯物主义的生动内容。由于物理来源于客观世界,课程团队可以让学生认知“存在决定意识”的唯物主义观点。物理学中大量的内容是对立统一的,充满着由量变到质变的辨证关系,在教学中要有针对性的渗透,物理学课程在培养学生的科学世界观和方法论中有着不可替代性作用。
比如:在讲解“电场”时,学习电场的力的属性时,引出电荷间的相互作用是通过“电场”而发生作用的。虽然电场看不见、摸不着,但它是一种客观存在生物物质,不依人的意识而客观存在。在讲述机械运动、分子热运动时,强调物质与运动不可分割,运动是物质的存在形式,机械运动和分子运动说明运动的绝对性,而静止是相对而言的。静摩擦向滑动摩擦转变、摩擦生热、动量定理、质能守恒、功能原理、熵变等物理学规律蕴含了量变会引起质变的道理。电流的形成条件、内力可以改变系统的动能等说明外因要通过内因起作用。惯性和摩擦力存在着利弊,教育学生要用一分为二思想看问题。由光具有波粒二象性到电子具有波粒二象性,再到物质波。说明了人们对物质世界认识具有统一性。质点、光滑面、弹簧振子、单摆、理想气体、点电荷等概念都是理想化的模型,教学中要让大学生学会构建物理模型,培养学生处理实际问题时要抓住主要矛盾,忽略次要因素,要用矛盾的观点认识和处理问题。以及具体问题具体分析的辨证唯物主义思想。只有让大学生树立辩证唯物主义的观点,才会以辩证的眼光看待科学与技术,科学技术是一把“双刃剑”,人类在发展科学、改造自然同时,也在无形破坏着自己赖以生存的环境。所以,要把科学技术是第一生产力、科学发展观、生态文明建设等党和国家领导人治国理政观点自然地融入课程教学中,使学生深深感悟物理课程蕴含的哲学魅力。
五大学物理“课程思政”要充分展现物理学蕴含的科学精神与物理之美的育人功能
物理学是一门以实验为基础的自然科学,这就决定了物理学必须正视和充分尊重客观事实,寻求系列探索未知世界的科学方法,课程团队在物理教学中深刻渗透“实践是检验真理的唯一标准”的思想,培养大学生尊重事实、严肃认真和按科学规律办事的科学态度和孜孜以求的科学精神。
课程教学中同样可以举出很多国内外科学家奉献科学的感人事迹和科学精神教育学生。例如,正值二战结束时期,在质条件十分困难的情况下,我国核物理学家何泽慧在国外留学期间,坚持用简陋的仪器设备发现了重核的三分裂结论,填补了核物理的空白。法拉第用了十年的时间,通过实验研究电磁感应及其规律,在“线圈”中浸透了辛勤的汗水,提出了伟大的法拉第电磁感应定律,揭示了磁能生电的重要结论。焦耳、迈耳、亥姆霍兹等在不同的领域,花费了尽四十年时间,通过做大量实验,终于发现了伟大的能量转化和守恒定律。爱迪生通过上千次实验才找到了灯丝钨。卡文迪许用了近五十年的时间测定出了万有引力常量。物理学家孜孜不倦,求真求实的工作作风,为了真理敬业奉献的探索精神,一定能够在激发大学生学习科学知识,塑造完美人生的典范起到积极作用。
科学美是大学生审美观念和审美素质教育的重要组成部分。课程团队要不断发掘物理学中的美育资源,使学生感受物理科学的美,会对学生起到愉悦激励的作用。物理学家杨振宁说过“科学中存在美,所有科学家都有这种感受。”中国古代思想家庄子说过一句话,叫做判天地之美,析万物之理。说明“天地之美”是世间最美的东西,而“万物之理”是在“美”的背后,总有一个规律性的东西在推进它。德国物理学家、量子力学的主要创始人海森堡说过“科学的探索者们最初往往是在美的光辉的照耀下,去认识和发现真理。”奥地利数学家邦迪说过“美是探求物理学中重要结果的一个指导原则”。看来,人们认识自然的过程,不仅是一种科学认知活动,也是一种审美感知过程。
物理学(physics)一词起源于古希腊,拉丁文中是自然的意思。说起物理,很多人可能第一印象就是枯燥、抽象、难理解,物理复杂难懂是学生中最常听见的感叹。但是事实并非如此,物理具有其独特的美感,只是我们缺少发现美的眼睛。物理学是至善至美的科学。物理科学的美是完全建立在“真”的基础上的。物理科学的美是真和美的统一,由美见真,由真见美。物理学之美主要是反映在理性之美,反映在内容与形式美的相结合中。这种美主要表现为对自然界或者反映自然运动规律的科学理论、科学成果在结构上的理解和欣赏。物理学蕴含着丰富的美的内容,简单、和谐、对称及统一是物理美的主要形式。
牛顿有一段名言:“将简单的事情考虑复杂,可以发现新领域;把复杂的现象看得简单,可以发现新规律。”这句话描述了牛顿在做物理、数学的基本思想方法。牛顿第二定律将力、加速度、惯性质量三者之间的关系,总结统一在一个简单的数学公式F=ma中,迈出了将运动学发展为动力学的关键性一步。牛顿力学用万有引力定律这个简单的表达式把牛顿三定律和开普勒三定律统一起来,将地面运动与天体运动统一了起来。奥斯特实验证实电可以生磁,法拉第电磁感应定律证实磁可以生电,麦克斯韦成功地用一组简洁的方程解决了电与磁的统一,并且预言电磁波的存在。爱因斯坦的质能方程形式非常简洁,但揭示出三个重大意义,一是即使是静止的物体也有其固有的能量;二是质量可以转化成纯能量;三是能量可以从虚无中产生质量。质能守恒的事实也使爱因斯坦取得了他最伟大的成就广义相对论。因此,简单的质能方程具有十分深远的意义。简单的薛定谔方程是将物质波的概念和波动方程相结合建立的二阶偏微分方程,可描述微观粒子的运动,每个微观系统都有一个相应的薛定谔方程式,通过解方程可得到波函数的具体形式以及对应的能量,从而了解微观系统的性质。
物理规律的某一种对称性(不变性)通常都属于一种守恒定律,由分析力学、量子力学严格证明:空间平移不变性对着应动量守恒定律;空间转动不变性对应着角动量守恒定律;时间平移不变性对应着能量守恒定律。空间平移的对称性的意义是物理定律的平移对称性揭示了空间均匀性。空间旋转对称的意义是物理定律的旋转对称性揭示了空间的各向同性。即空间各方向对物理定律等价,没有哪一个方向具有特别优越的地位。时间平移对称性的意义是物理定律不随时间变化即为物理定律具有时间平移对称性。物理实验可以在不同时间重复,但其遵循的规律不变。一旦大学生领悟到物理内在的美,就会在学习物理和解决物理问题中,主动地去探索、去发现,并在此过程中品味和享受物理之美,学习的内在动力、探索精神就会被瞬间激发,而且潜力是无穷无尽的。
六结束语
在大学物理课程教学中,教师不仅仅是知识的传授者,更是大学生主动获取知识、参与学习、动手实践、培养高尚情操的引领者。因此我们课程团队要充分发挥物理课程育人的使命担当,充分挖掘物理教学内容中的思政要素,积极开展课程德育教育工作的主阵地,在大学物理教学中如何进行德育渗透,是课程团队教师探讨和研究的永久课题,需要课程团队中每一位物理教师,从德育融入的教育价值,理论价值、能力价值等方面出发,仔细挖掘、用心开发,积极做到思政融于教学之中,使传授知识、培养能力和课程育人有机结合在一起,只有这样,才能真正达到教书和育人的和谐统一。
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