醫(yī)工融合專業(yè)大學(xué)物理課程思政教學(xué)改革實(shí)踐
——以“量子物理第一節(jié)”為例

吳琴

(廣東醫(yī)科大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院 廣東 東莞 523808)

1 引言

在新工科和新醫(yī)科的建設(shè)背景下，醫(yī)工融合的理念應(yīng)運(yùn)而生[1～3].國務(wù)院2015年發(fā)布的《中國制造2025》綱領(lǐng)文件，明確將生物醫(yī)藥及高性能醫(yī)療器械視為我國制造業(yè)發(fā)展的十大重點(diǎn)領(lǐng)域之一[4].為順應(yīng)國家對醫(yī)療器械的重點(diǎn)發(fā)展趨勢，實(shí)現(xiàn)健康中國的需求，我校在原有的生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)基礎(chǔ)上，成功申報(bào)了另一醫(yī)工融合新興專業(yè)——智能醫(yī)學(xué)工程.這兩個典型的醫(yī)工融合專業(yè)涵蓋醫(yī)學(xué)、工程學(xué)、物理學(xué)、生物學(xué)、人工智能等多個學(xué)科領(lǐng)域，不僅要求學(xué)生理論知識扎實(shí)， 而且要求學(xué)生具有很強(qiáng)的實(shí)踐動手能力和自主創(chuàng)新能力.作為醫(yī)學(xué)院校，在生物醫(yī)學(xué)工程和智能醫(yī)學(xué)工程人才培養(yǎng)上有自身的獨(dú)特優(yōu)勢，能為學(xué)生提供較為系統(tǒng)的醫(yī)學(xué)類課程教育，完善學(xué)生臨床知識體系，但是工程基礎(chǔ)相對薄弱，科研投入不足，在創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力培養(yǎng)上受到很大制約.為適應(yīng)新工科人才培養(yǎng)需求和未來科技發(fā)展，推進(jìn)醫(yī)工融合專業(yè)人才培養(yǎng)的課程思政教學(xué)改革創(chuàng)新尤為重要.

大學(xué)物理是我校生物醫(yī)學(xué)工程和智能醫(yī)學(xué)工程專業(yè)本科生的一門核心基礎(chǔ)必修課程，其知識體系涉及自然科學(xué)的所有領(lǐng)域，具有基礎(chǔ)性強(qiáng)、相關(guān)知識應(yīng)用性廣的特點(diǎn)，而且無論是教學(xué)內(nèi)容還是教學(xué)目標(biāo)，都非常適合進(jìn)行思想政治教育[5～8].比如，物理知識體系中的每個定理、定律和理論的發(fā)現(xiàn)、形成、修正和完善等過程都是辯證唯物主義認(rèn)識論的生動展示；而大學(xué)物理課程教學(xué)旨在培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用所學(xué)物理知識來解決實(shí)際問題的能力，具有科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新精神，這些也恰是思想政治教育的目標(biāo)之一.此外，越來越多的物理學(xué)發(fā)展推動科技進(jìn)步的具體案例，特別是中華兒女在該領(lǐng)域取得的驕人成績，又給大學(xué)物理課程提供了豐富的思想政治資源.因此，大學(xué)物理課程是實(shí)施課程思政的有效載體和平臺.在醫(yī)工融合背景下，如何推動專業(yè)知識教育與思想政治教育深度融合，構(gòu)建課程思政強(qiáng)磁場，讓大學(xué)物理課程思政成為真正意義上有情有義、有滋有味的教育，仍需每一位大學(xué)物理教師積極探索和實(shí)踐.

2 大學(xué)物理課程思政建設(shè)現(xiàn)狀分析和反思

從2020年開始，我校物理授課教師有意識地開展課程思政教學(xué)活動，經(jīng)過兩年多的努力，大學(xué)物理課程思政建設(shè)已獲得校級和省級立項(xiàng)達(dá)3項(xiàng)，并制作成具有自身特色的省級大學(xué)物理課程思政示范課堂.然而，在課程思政實(shí)施過程中，仍然存在一些亟待解決的問題和不足.

2.1 大學(xué)物理課程思政目標(biāo)不明確

目前在我校大學(xué)物理的課程中，對融入思政教育沒有明確的規(guī)定，缺乏對該門課程中思政教育系統(tǒng)的長遠(yuǎn)規(guī)劃和明確目標(biāo)，缺少詳細(xì)的思政教育目標(biāo).而教學(xué)大綱是指引教師實(shí)施教學(xué)過程的方向標(biāo)，因此，我們首要任務(wù)是對原來的教學(xué)大綱進(jìn)行修改，并根據(jù)專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)要求，既要有文化知識目標(biāo)和能力目標(biāo)，又要有思政目標(biāo)，充分挖掘物理知識中的思政元素.

2.2 大學(xué)物理授課教師的思政意識和能力有待提高

課程思政最終要通過授課教師這一關(guān)鍵主體發(fā)揮橋梁紐帶作用，但理科教師普遍對開展課程思政的思想認(rèn)識存在束縛，視野不夠開闊，缺乏挖掘思政素材的能力和科學(xué)系統(tǒng)的思政教育切入，“不知怎么融入、什么時候融入思政元素”，也很少關(guān)注學(xué)生的思想動態(tài).如何把思政元素潛移默化地融入教學(xué)過程的每一個環(huán)節(jié)，這就需要授課教師在平時多方位進(jìn)行思政素材的積累，切實(shí)提高授課教師的思想政治教育素養(yǎng)和課程思政意識的責(zé)任擔(dān)當(dāng).

2.3 大學(xué)物理課程思政元素融入形式過于單一

多數(shù)教師在實(shí)際課堂課程思政教學(xué)中，仍采用講授型單向教學(xué)模式，忽略了學(xué)生的主體作用，學(xué)生全程屬于被動思政狀態(tài)，從而導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)思政積極性不高，難以觸動學(xué)生的內(nèi)心深處.因此，為了充分調(diào)動學(xué)生主動思政的積極性，授課教師在教學(xué)實(shí)踐中可利用網(wǎng)絡(luò)把線上與線下、課堂內(nèi)與課堂外教學(xué)結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)全方位育人.比如，教師可在課前和課后把與授課內(nèi)容相關(guān)的思政素材發(fā)布到超星學(xué)習(xí)通平臺或班級學(xué)習(xí)群，讓學(xué)生總結(jié)其精髓，并通過多種渠道各種方式(讀后感、PPT或短視頻等)反饋；在傳統(tǒng)課堂的教學(xué)中，根據(jù)授課內(nèi)容和授課要求，以案例穿插式、專題嵌入式、隱性滲透式、討論辨析式等多種形式將思政元素融入.這不僅改變了傳統(tǒng)的單一說教模式，使課程思政教學(xué)過程變得更立體生動，也更能充分地調(diào)動學(xué)生主動思政的積極性.

3 量子物理第一節(jié)課程思政教學(xué)設(shè)計(jì)

量子物理是大學(xué)物理近現(xiàn)代物理部分的兩大基礎(chǔ)理論之一，很多技術(shù)方面的創(chuàng)新都離不開量子理論的發(fā)展，量子物理與人們的日常生活也日益接近，極大地改變了我們的生活，如激光技術(shù)、核磁共振成像技術(shù)、晶體管與信息技術(shù)、掃描隧道顯微鏡等等.作為新時代背景下醫(yī)工融合的新興專業(yè)，更要學(xué)好量子物理這一章內(nèi)容.下面我們就量子物理第一節(jié)“黑體輻射普朗克量子假設(shè)”的教學(xué)作如下設(shè)計(jì).

3.1 課堂教學(xué)目標(biāo)和思政育人目標(biāo)

3.1.1 教學(xué)目標(biāo)

(1)知識目標(biāo)：了解量子理論產(chǎn)生的背景和發(fā)展簡史，以及經(jīng)典理論的局限性；掌握黑體、熱輻射的概念、黑體輻射規(guī)律，以及普朗克的量子假設(shè).

(2)技能目標(biāo)：理解量子理論的重要性，通過了解量子理論在量子保密通訊和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用，認(rèn)識到量子理論在科技發(fā)展中的巨大潛力，初步具備解釋高新技術(shù)產(chǎn)品中(無接觸體溫測量儀、熱像儀、電子顯微鏡等)如何運(yùn)用量子理論的能力.

3.1.2 思政育人目標(biāo)

(1)明確量子理論的建立是許多物理學(xué)家共同努力的結(jié)晶，了解量子理論建立過程中的歷史故事(以愛因斯坦、普朗克為例)，培養(yǎng)學(xué)生辯證唯物主義思想和大膽假設(shè)、小心求證的科學(xué)精神.

(2)了解我國在量子技術(shù)特別是量子保密通訊領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀、所處國際地位，了解國內(nèi)量子領(lǐng)域知名科學(xué)家(以潘建偉院士為例)的故事，提升學(xué)生的民族自信，堅(jiān)定學(xué)生的四個自信(特別是文化自信)，培養(yǎng)學(xué)生通過努力學(xué)習(xí)為實(shí)現(xiàn)中國夢不斷奮斗的愛國主義精神.

3.2 專業(yè)教學(xué)與思政教育的融合設(shè)計(jì)

3.2.1 課前思政

在超星學(xué)習(xí)通平臺發(fā)布全球首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星 “墨子號”以及網(wǎng)上熱賣的“量子”產(chǎn)品的簡介，并發(fā)帖展開討論：(1)墨子號的命名由來和主要用途是什么？(2) “量子” 概念產(chǎn)品真的用上了量子科技嗎？到底什么是量子科技？采用案例穿插的方式，融入中華優(yōu)秀歷史文化、科學(xué)精神(創(chuàng)新精神)類型、四個自信(特別是文化自信)的思政元素；提高學(xué)生辨別真?zhèn)胃呖萍嫉哪芰?

3.2.2 課中思政

(1)通過圖片、視頻等簡單介紹量子理論在電子顯微鏡和核磁共振成像等先進(jìn)技術(shù)中的重要應(yīng)用.采用隱性融入的方式，結(jié)合新時代我國在量子計(jì)算和量子信息等領(lǐng)域取得的重大突破，大力增強(qiáng)學(xué)生的民族自豪感.

(2)量子論誕生的歷史背景和發(fā)展史充滿了創(chuàng)新思維和哲理，列舉物理學(xué)家為量子論的誕生各自作出的偉大貢獻(xiàn).采用隱性和案例結(jié)合的方式融入思政元素，引導(dǎo)學(xué)生樹立學(xué)無止境的辯證唯物主義觀點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是、嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的科學(xué)態(tài)度.以愛因斯坦為例，通過展現(xiàn)物理學(xué)家偉大的人文精神，告訴莘莘學(xué)子，成功離不開奮斗和創(chuàng)新；當(dāng)然，通過介紹量子理論的建立過程中許多科學(xué)巨匠的貢獻(xiàn)，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作和堅(jiān)持不懈的科學(xué)精神.

(3)通過視頻介紹19世紀(jì)中后期西方國家根據(jù)觀察鋼水的顏色估算出鋼水的溫度，從而引出本堂課的重點(diǎn)內(nèi)容之一：熱輻射.并提出問題引發(fā)學(xué)生討論并得出結(jié)論：鐵塊在加熱時顏色如何變化？輻射能量與溫度、發(fā)光顏色的精確數(shù)學(xué)關(guān)系是什么？夏天穿深色衣服涼快還是淺色衣服涼快些？為什么？黑體一定是黑色的嗎？引出黑體模型的物理意義是什么？ 通過黑體這種理想化模型向?qū)W生隱性滲透自然辯證法的物理思想方法，讓學(xué)生理解主要矛盾和次要矛盾的辯證關(guān)系.

(4)通過呈現(xiàn)不同溫度下輻出度隨波長的變化曲線，引導(dǎo)學(xué)生通過對比的方法得出黑體輻射實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn).設(shè)置問題：測溫計(jì)的原理是什么？ 結(jié)合疫情當(dāng)下普遍采用的無接觸式體溫測量儀，介紹黑體輻射實(shí)驗(yàn)定律在實(shí)際生活中的應(yīng)用.采用案例穿插的方式，結(jié)合偉大的抗疫精神(尊重科學(xué))，融入創(chuàng)新精神，以及學(xué)以致用、增強(qiáng)解決實(shí)際問題能力等內(nèi)涵的思政元素.

(5)在介紹普朗克的量子假設(shè)時，以討論辨析和案例穿插結(jié)合的方式融入思政元素，培養(yǎng)學(xué)生探索未知、追求真理、永攀科學(xué)高峰的責(zé)任感和使命感；培養(yǎng)學(xué)生在科學(xué)的基礎(chǔ)上大膽假設(shè)，小心求證的科學(xué)精神.并設(shè)置課后思考題：既然能量是量子化的，為什么在宏觀世界中觀察不到能量分立的現(xiàn)象呢？問題的關(guān)鍵在哪？激發(fā)學(xué)生進(jìn)一步深入學(xué)習(xí)探索的興趣，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力.

3.2.3 課后思政

教師在超星學(xué)習(xí)通平臺發(fā)布我國量子領(lǐng)域知名科學(xué)家潘建偉院士的故事以及在量子通訊領(lǐng)域取得的成績等素材，并讓學(xué)生以文檔、短視頻等形式提交觀后感.以案例和隱性的滲透方式，提升學(xué)生的民族自信，堅(jiān)定學(xué)生的四個自信(特別是文化自信)，培養(yǎng)學(xué)生通過努力學(xué)習(xí)為實(shí)現(xiàn)中國夢不斷奮斗的愛國主義精神.

3.3 教學(xué)反思

量子物理的突出特點(diǎn)是緊扣近現(xiàn)代史和當(dāng)今科技發(fā)展前沿.我們在教學(xué)過程中擺脫教材的束縛，本著突出基礎(chǔ)保持教學(xué)內(nèi)容的先進(jìn)性和前沿性，同時融入思政元素把德育與科學(xué)知識有機(jī)地融合，寓教于無形的原則.該課堂教學(xué)設(shè)計(jì)中，充分利用量子物理概述部分知識點(diǎn)內(nèi)容新穎，其理論和實(shí)驗(yàn)成果是近現(xiàn)代物理學(xué)巨匠智慧的結(jié)晶，在當(dāng)今生活中也有著廣泛應(yīng)用的特色.將專業(yè)知識等教學(xué)內(nèi)容與思政元素有機(jī)結(jié)合，選擇當(dāng)前量子物理的前沿研究熱點(diǎn)為案例，讓學(xué)生更有代入感；采用隱性滲透、案例講授、討論辨析等形式巧妙融入諸多思政元素，啟發(fā)學(xué)生對科學(xué)素養(yǎng)的思考，力求起到“潤物細(xì)無聲”的效果.

4 結(jié)論

大學(xué)物理作為醫(yī)工融合專業(yè)的核心基礎(chǔ)課程，在推進(jìn)“新工科”建設(shè)、培養(yǎng)“醫(yī)工融合”所需的創(chuàng)新型復(fù)合型人才方面具有不可替代的作用.本文通過分析我校大學(xué)物理課程思政的教學(xué)現(xiàn)狀，根據(jù)醫(yī)工融合專業(yè)特色和大學(xué)物理課程特色，對醫(yī)工融合專業(yè)的大學(xué)物理課程思政教學(xué)改革進(jìn)行了研究和實(shí)踐，探索以學(xué)生為中心的課程思政教學(xué)方法和教育模式，有效提升了課程的教學(xué)效果.