“新工科”背景下大學物理課程中融入課程思政的實踐與探索

曹海霞

(蘇州大學東吳學院 江蘇 蘇州 215006)

2020年5月28日，為了深入貫徹落實習近平總書記關于高等教育的重要論述及全國教育大會精神[1]，教育部頒發了《高等學校課程思政建設指導綱要》.明確指出：“全面推進課程思政建設是落實立德樹人根本任務的戰略舉措；課程思政建設是全面提高人才培養質量的重要任務”.當今時代國際高科技的競爭，關鍵在于卓越人才的競爭.而“新工科”正是基于國家戰略發展新需求、國際競爭新形式、立德樹人新要求而提出的我國工程教育改革方向.“新工科”人才培養目標是指“培養多樣化、創新型卓越工程科技人才”[2].作為綜合院校理工科非物理專業學生公共基礎課的大學物理課程，承載著傳授知識、培養學生科研創新能力、提高學生科學素養的重要使命.在大學物理課程教學中思政教育思想的融入與“新工科”理念的實施是相輔相成的.在傳授物理專業知識的過程中潛移默化地融入思政元素，注重學生科學觀和價值觀的引導，努力培養具有嚴密邏輯思維能力、科研創新精神、家國情懷和職業使命感的未來卓越工程技術人員.在教學過程中真正實現全過程和全方位育人，將立德樹人落到實處[3].

筆者多年來一直承擔“電氣工程及其自動化”等工科專業大學物理課程的教學，在教學過程中對融入思政教育進行了一些探索與實踐.本文首先闡述了大學物理教學中融入思政教育的必要性和可行性，然后介紹了大學物理教學中融入思政教育的有效途徑，最后對教學中如何有效地融入課程思政提出一些思考.

1 大學物理教學中融入思政教育的必要性和可行性

首先，大學物理課程是高等院校非物理專業理工科的公共基礎課程，授課學時長、受益面廣.大學物理是現代自然科學與工程物理科學的基礎，其課程目的是培養學生的物理素養、科學思維方法和科研創新能力，為后續專業課程的學習打下扎實的基礎.物理學中的基本概念、物理定理和定律、物理學家與物理學史、物理實驗等都是思想政治教育的切入點.這些都為大學物理與思政元素有機融合教育墊定了堅實基礎[4～6].其次，“新工科”是新時期為適應新經濟發展,高等院校所推行的高等工程教育改革建設的具有新時代特色的高等教育科類，其人才培養目標是培養具有數字化思維、創新創業意識和跨界整合能力的復合型卓越工程技術人才.近幾年不同工程學科間，工程學科與其他學科的交叉融合產生了一些新興學科、新興產業，如新能源材料與器件、人工智能等.支撐企業發展和社會進步的卓越工程師必須具備崇高的心靈和卓越的能力.培養學生的終身學習能力、銳意進取的創新精神和強烈的民族使命感，不僅是“新工科”人才培養的必要條件，也是工科大學物理教學必需具備的新理念.因此，大學物理教師要科學安排教學內容，改革創新教學模式及多元化的課程考核方式，將思政元素“潤物細無聲”地融入其中，為培養具有探索精神和創新意識、具有家國情懷和社會責任感的綜合型創新人才服務.

2 大學物理教學中融入思政教育的實施途徑

(1)首要任務是激發工科大學生的求知欲.通過介紹我國科學家在與物理課程相關的學科領域的杰出貢獻，培養學生嚴謹治學的科學態度、鍥而不舍的創新精神，激發學生熱愛科學事業的熱情.例如，在講授光學時，筆者給學生介紹了現任我校著名應用光學專家、工程院院士潘君驊院士潛心治學、淡泊名利的崇高品德.潘院士將60多年的光陰全部奉獻給了我國光學非球面系統的研究工作.為了表彰潘院士在應用光學研究領域做出的杰出貢獻，2019年一顆國際編號為216331的小行星，被批準命名為“潘君驊星”.90歲高齡的潘院士依然堅持進實驗室工作，幫助、指導年輕研究人員解決技術問題.去年五月份潘院士為我校本科生開設講座，分享了個人的成長成才經歷.他告誡年輕大學生：“不要攀比錢財享受”“只要是國家需要的，都要盡責去做”.光電科學與工程學院的學生聽完報告，表示自己也會在今后的學業道路上奮發努力，不忘潘院士的教誨，攻堅克難，爭取為祖國的光電領域貢獻一份力量.通過傾聽身邊的科學家的求學科研經歷，激勵學生熱愛自己所學專業、熱愛就讀的蘇州大學；培養學生勇于創新，敢于挑戰，仰望星空，腳踏實地的科研品質.

(2)從內心深處激發學生科技報國的家國情懷和使命擔當.以物理知識在最新科學技術中的應用實例對學生進行科技國情教育，激發學生的愛國之心，從而實現大學物理課程教學的育人功能.例如在講授“現代宇宙學”時，可結合我國在航空航天技術方面的重大進展，帶領學生開啟太空探索之旅.2020年7月23日“天問一號”火星探測器在海南文昌發射成功.這是中國首次執行火星探測任務.再如，在講授“原子核與基本粒子”時，可介紹2020年7月28日國際熱核聚變實驗堆(ITER)計劃重大工程安裝啟動儀式在法國舉行，本次啟動的是國際熱核聚變實驗堆托卡馬克裝置安裝工程.該計劃承載著人類和平利用核聚變能的美好愿望，對于從根本上解決人類共同面臨的環境問題、能源問題和社會可持續發展問題具有重大意義.我國自2006年開始參與ITER計劃，ITER組織總干事貝爾納·比戈在啟動儀式發布會上提到，中國以快速的工程反應和科研進步，成為各合作方中兌現國際承諾的典范.課堂教學過程中和學生分享我國最新工程科技成果，我國在國際科研合作項目中的巨大貢獻，自然會喚起學生內心強烈的自豪感、職業責任感和使命感.我們要讓學生深刻意識到：卓越工程師是人類進步和技術革新的主力軍，他們的工作影響著中華民族的未來，甚至影響著世界人民的未來；只要他們執著地追求，鍥而不舍地攀登，著力突破核心關鍵技術，打造響亮的民族品牌，我國必將迎來科技創新的新時代.真正達到傳播知識的同時，實現價值引領，培養“新工科”學生工程倫理素養，精益求精的大國工匠精神.

(3)通過滲透物理學家與物理學史教育，培養學生的科學態度和創新意識.卓越工程人才只有思想開放，善于接受“意料之外的新現象、新信息”，才能有助于創新.教學中盡量還原物理學家探索物理原理、物理規律的過程，展現物理學家在研究思考物理問題時的批判性思維和科學研究素養，從而將科學探究精神通過課堂教學內化于學生內心.例如，在講授X射線在晶體上的衍射時，筆者讓學生通過查閱相關文獻資料了解1895年德國實驗物理學家倫琴發現了這種奇特的新射線——X射線[7].他在暗室中采用帶勒納德窗的陰極射線管實驗時，為了消除外界可見光的干擾因素，他用黑紙將陰極射線管包起來.一個奇怪的實驗現象引起了他的注意.在一片漆黑的房間里，他偶然發現有一塊熒光屏發出熒光.這種熒光在磁場中不偏轉，還可使照相底片感光，具有很強的穿透性.X射線的發現，將人類首次帶入了微觀世界.1901年瑞典皇家科學院將歷史上第一個諾貝爾物理學獎授予了他.事實上在這之前英國克魯克斯、美國古茨彼德等科學家曾發現過與倫琴所見的類似的實驗現象，但可惜沒有引起他們的足夠關注.他們沒有抓住這些異常現象，追根究底地去研究，而倫琴卻抓住了這一機遇，機遇偏愛有準備的頭腦.X射線的發現對倫琴來說是偶然的，也是必然的，偶然中有其必然性.這正是他長期堅持對實驗探索工作的專注和執著才獲得的必然成果.此外，倫琴淡泊名利的崇高品德值得稱頌.他將諾貝爾獎金捐獻給了維爾茨堡大學用于資助科學研究.他將科研成果全部無私地奉獻給了人類.當今時代X射線依然在醫學診斷和治療、生命科學、國防、材料結構探測等方面有著廣泛的應用.通過一些有趣的物理學家的故事不斷提高學生認識問題、分析和解決問題的綜合能力，幫助學生樹立正確的科學觀.

(4)注重滲透物理學思想方法的啟發性，培養學生的科學思維方法和社會主義核心價值觀.只有發揮物理知識的理性思維力量和培養高尚人格的育人功能，學生才能從知識學習過程中感悟思想和智慧的啟迪、獲得人格的熏陶.物理學思想方法是蘊含于物理教學過程中呈現物理教學多元價值的重要教學內容[8].例如在講授“熱力學第二定律”一章時，判斷一個熱力學過程是可逆與不可逆過程，關鍵看過程對環境的影響在系統返回原態時能否全部被消除.熱力學第二定律揭示了各種運動形式的能量在宏觀過程中互相轉化時在方向上受到“單向性”限制的規律.自然界有不少現象表現出過去發生的事情是不可能重現的，正如我國有句成語“覆水難收”.當一個孤立系統經歷了不可逆過程，系統的熵總是增加的.熵的引入和熵增原理的物理學思想在物理學中占有重要地位.熵理論日益廣泛地應用到各個領域.熵增帶來的能源問題、環境污染問題都是值得大家關注的問題.通過闡述物理定律中蘊含的物理思想方法提高學生保護生態自然環境的意識，倡導尊重自然、愛護自然的綠色價值觀念，有效利用能源減少熵的產生，讓生態環保思想成為社會生活中的主流文化.這樣真正達到傳授知識的同時，實現了能力提升及價值引領，讓無形的“課程思政”浸潤學生的心靈.

3 對大學物理教學的啟示

挖掘大學物理課程中蘊含的豐富多彩的思想價值和精神內涵，是開展“課程思政”的基礎和前提，而如何利用好這些思政素材，充分發揮它們的思想政治教育功能，則需要教師在教學過程中進行不斷實踐和思考.由于課堂教學時間有限，教師應發揮引導作用，采用將專業培養與立德樹人相得益彰的教學形式和教學策略，在講授知識同時春風化雨般地融入思政教育.課程思政不能僅局限于課堂教學環節，更需要延伸到課前和課后，實現全程育人.可充分利用線上優質的MOOC教學資源，采用線上線下、翻轉課堂混合式教學模式進行教學[9].課堂教學中以學生為中心，以問題為導向，通過課堂小組討論、辯論等環節，將思政教育融入大學物理教學，即寓“道”于教，寓“德”于教.集物理基礎知識、高科技發展成果、物理學家與物理學史、物理學思想方法于一體的大學物理課堂，既能激發學生的求知欲，又能引導學生樹立正確的科學觀、社會主義核心價值觀.

另一方面，“新工科”背景下大學物理課程的思政教育對大學物理教師提出了新的要求.首先，教師不僅要掌握扎實的專業知識，還要不斷提高對物理學的人文認知，提升自己政治理論修養，立己才能立人.教師自身的德育知識和德育能力直接影響了課程思政的教學質量和效果.其次，教師要注重物理的專業應用性，強調物理在科技發展中的支撐及引領作用.要主動地、有意識地關注所教專業的最新技術發展動態，緊跟世界科技發展的步伐.及時將我國的科技研究成果在課堂上呈現，向學生介紹與課程相關的工程技術新成果，培養學生的工程思維.

綜上所述，將思政元素融入大學物理教學，激勵學生學習物理、立志樹德，是每個物理教育工作者應該長期堅持的工作.我們應充分發揮大學物理課程在實施課程思政中存在的特色優勢，不斷挖掘積累物理課程中的思政素材，以“潤物細無聲”的方式融入課程思政元素，優化多樣化的教學模式和考核方式，探索出一條適合“新工科”培養目標的課程思政新途徑.真正實現傳授物理知識的同時，實現能力提升和價值引領，將立德樹人落到實處.