基于HPS理念的高校物理學(xué)科課程思政*

李 政 丁益民 楊翔宇 向 倩(湖北大學(xué)物理與電子科學(xué)學(xué)院 湖北 武漢 430062)

1 引言

思想政治教育是古今中外普遍存在的統(tǒng)領(lǐng)社會(huì)、凝聚人心的一項(xiàng)特殊實(shí)踐活動(dòng)，隨著我國(guó)走近世界舞臺(tái)中央，國(guó)際形勢(shì)與意識(shí)形態(tài)領(lǐng)域競(jìng)爭(zhēng)日益嚴(yán)峻，思想政治教育工作的難度也逐漸增大.高校思想政治理論課是對(duì)大學(xué)生進(jìn)行思想政治教育的主渠道和主陣地，但同時(shí)也造成了一種狹隘的思想：“思想政治教育只能由思想政治理論課來(lái)完成.”基于此情形，2016年習(xí)近平主席在高校思想政治工作會(huì)議上專(zhuān)門(mén)講到：“把立德樹(shù)人作為中心環(huán)節(jié)，把思想政治工作貫穿教育教學(xué)全過(guò)程，實(shí)現(xiàn)全程育人、全方位育人，努力開(kāi)創(chuàng)我國(guó)高等教育事業(yè)發(fā)展新局面.”[1]即本文講的“課程思政”，意為從各專(zhuān)業(yè)學(xué)科課程中進(jìn)行思想政治教育.

目前各高校物理教師為探索實(shí)踐課程思政做出了不可磨滅的貢獻(xiàn)，研究?jī)?nèi)容大多集中在大學(xué)物理思政資源的挖掘，如物理中的哲學(xué)、物理學(xué)家的故事、詩(shī)詞中的物理，亦或是中國(guó)傳統(tǒng)文化中的物理等.但隨著物理課程思政的逐步深入，通過(guò)碎片化式的思政資源進(jìn)行“蜻蜓點(diǎn)水”般的思政引申并不利于建設(shè)體系化的課程思政模式.

筆者認(rèn)為，應(yīng)以一種“一以貫之”的整體思路去挖掘物理思政資源，整合這些資源形成一種結(jié)構(gòu)化的大學(xué)物理系統(tǒng)的課程思政模式.HPS教育是“科學(xué)史(History of Science)、科學(xué)哲學(xué)(Philosophy of Science)和科學(xué)社會(huì)學(xué)(Sociology of Science)”的簡(jiǎn)稱(chēng)，基于HPS理念的課程思政，融入了物理學(xué)史、物理哲學(xué)和物理在實(shí)踐中的應(yīng)用3個(gè)維度，不僅給教師提供一種全局化的視角尋找、整合思政資源，同時(shí)也提供了一種物理思政的教學(xué)模式.因此本文嘗試以HPS的視角進(jìn)行大學(xué)物理課程思政的探索.

2 從《綱要》分析HPS視角進(jìn)行課程思政的可行性

20世紀(jì)末科學(xué)史和科學(xué)哲學(xué)對(duì)科學(xué)本質(zhì)的研究形成了一體化格局，國(guó)際科學(xué)教育界高度重視科學(xué)史、科學(xué)哲學(xué)和科學(xué)社會(huì)學(xué)的作用，提出了HPS概念，倡導(dǎo)以HPS的形式融入科學(xué)課程[2].HPS的核心是對(duì)于科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識(shí)，讓公眾在歷史、哲學(xué)和社會(huì)學(xué)語(yǔ)境中重新理解科學(xué)，形成對(duì)科學(xué)本質(zhì)的多維透視，以此促進(jìn)科學(xué)教育、推動(dòng)科學(xué)知識(shí)的傳播、提高公眾的科學(xué)素養(yǎng)[3].

科學(xué)史在物理學(xué)中就是物理學(xué)史.但物理學(xué)史教育絕不是簡(jiǎn)單闡述特定時(shí)間、特定人物發(fā)生的事件，更重要的是認(rèn)識(shí)到物理學(xué)家探索科學(xué)真理過(guò)程中遇到的矛盾及解決的物理方法，物理學(xué)家對(duì)物理規(guī)律的爭(zhēng)論和物理學(xué)家探索自然科學(xué)的態(tài)度及精神.從物理學(xué)史的角度來(lái)看，其符合《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)《綱要》)中“從專(zhuān)業(yè)課程的文化、歷史等角度，增加課程的知識(shí)性、人文性”和“要注重科學(xué)思維方法的訓(xùn)練和科學(xué)倫理的教育，培養(yǎng)學(xué)生探索未知、追求真理、勇攀科學(xué)高峰的責(zé)任感和使命感”的精神[4].

科學(xué)哲學(xué)即物理學(xué)蘊(yùn)含的哲學(xué)思辨.自然科學(xué)應(yīng)用實(shí)證手段進(jìn)行研究后即從哲學(xué)中分化出來(lái)，可以說(shuō)物理學(xué)起源于哲學(xué).而哲學(xué)又為物理研究者提供了科學(xué)信念和方法論的引導(dǎo)[5]，如堅(jiān)信存在著一個(gè)可以認(rèn)識(shí)的普遍聯(lián)系的客觀世界，如哲學(xué)有關(guān)局部和整體、現(xiàn)象與本質(zhì)、特殊與一般等范疇和概念.馬克思主義哲學(xué)中的辯證唯物主義是唯物論和辯證法有機(jī)融合，唯物論承認(rèn)世界是可知的，并提供了一種世界觀，辯證法認(rèn)為物質(zhì)世界是普遍聯(lián)系和不斷運(yùn)動(dòng)變化的統(tǒng)一整體，它提供了一種方法論.可以發(fā)現(xiàn)馬克思主義哲學(xué)提供的世界觀和方法論與哲學(xué)本身對(duì)物理的思辨不謀而合，符合《綱要》中“要在課程教學(xué)中把馬克思主義立場(chǎng)觀點(diǎn)方法的教育與科學(xué)精神的培養(yǎng)結(jié)合起來(lái)”的精神理念.

科學(xué)社會(huì)學(xué)有兩層含義，從物理角度理解，即物理與社會(huì)的相互促進(jìn)性和物理學(xué)家在探索物理規(guī)律時(shí)所處時(shí)代由于生產(chǎn)工具和價(jià)值理念帶來(lái)的制約性.思政教育是黨領(lǐng)導(dǎo)廣大人民群眾進(jìn)行社會(huì)革命的重要成果和經(jīng)驗(yàn)，思政教育要立足于每個(gè)時(shí)代的國(guó)情、世情、黨情、民情.物理學(xué)與思政教育的社會(huì)性、時(shí)代性是共通的.

如圖1所示，歷史、哲學(xué)、社會(huì)并不是割裂開(kāi)來(lái)的，三者作為一個(gè)整體的概念，循序漸進(jìn)地進(jìn)行思政育人達(dá)到“潤(rùn)物細(xì)無(wú)聲”的效果.

圖1 HPS三要素關(guān)系

3 基于HPS的物理課程思政模式

課程思政需要以潤(rùn)物細(xì)無(wú)聲的形式達(dá)到育人目的，若過(guò)多地引入其他模式，難免會(huì)使物理課堂本末倒置浪費(fèi)大學(xué)物理有限的課時(shí)，同時(shí)增加教師的反感和壓力.以HPS的核心要素為基礎(chǔ)，通過(guò)“明史—慎思—實(shí)踐”3個(gè)環(huán)節(jié)，不僅可以直接應(yīng)用于課堂，同時(shí)也可以成為尋找思政資源的整體思路.

了解人物所處歷史的時(shí)代背景、他人已經(jīng)做過(guò)的貢獻(xiàn)、物理學(xué)家探索物理規(guī)律的歷程、科學(xué)家遇到的矛盾和應(yīng)用的物理方法是明史的基本要素.理解時(shí)代的哲學(xué)背景及物理學(xué)家所具有的哲學(xué)信仰，物理概念及物理規(guī)律中的哲學(xué)韻味是慎思的關(guān)鍵所在.深入分析物理學(xué)對(duì)社會(huì)的促進(jìn)作用和物理學(xué)的時(shí)代意義，逐漸形成科學(xué)態(tài)度和責(zé)任，是實(shí)踐的最終目的.因此基于HPS的課程模式包含以下要素，如圖2所示.

圖2 HPS課程模式的基本要素

4 基于HPS的大學(xué)物理課程思政建構(gòu)——以“帶電粒子在磁場(chǎng)中的應(yīng)用”為例

4.1 明史

以“帶電粒子在磁場(chǎng)中的應(yīng)用”為例，教學(xué)過(guò)程中教師講述洛倫茲力的歷史，如表1所示.將歷史知識(shí)介紹給學(xué)生，可以增強(qiáng)教學(xué)內(nèi)容的邏輯性，讓學(xué)生更加清楚教學(xué)內(nèi)容之間的前因后果與聯(lián)系[7]，學(xué)生可以切實(shí)明白規(guī)律的建成并非某個(gè)人一朝一夕完成的，從而形成學(xué)生不斷學(xué)習(xí)的價(jià)值觀.規(guī)律建成過(guò)程中涉及到的科學(xué)家的理論缺失或者被歷史遺忘的錯(cuò)誤結(jié)論，又可以間接培養(yǎng)學(xué)生的批判思維：科學(xué)家并不一定都是正確的，教材只是收錄了正確結(jié)論，而目前教材中的內(nèi)容在百年之后也可能被證偽.

表1 洛倫茲力的歷史

4.2 慎思

理工科類(lèi)課程教學(xué)中要把馬克思主義立場(chǎng)觀點(diǎn)方法與科學(xué)精神的培養(yǎng)結(jié)合起來(lái)，可以很容易聯(lián)想到馬克思主義哲學(xué)中的唯物辯證法.

矛盾的觀點(diǎn)是唯物辯證法的核心，它反映了事物之間相互作用、相互影響的一種特殊的狀態(tài).F=qE+qv×B，這個(gè)公式本身就含有“矛盾”的屬性，它即“簡(jiǎn)單”又“復(fù)雜”.簡(jiǎn)單在于，在均勻電場(chǎng)和恒定磁場(chǎng)中，作用在帶電粒子上的力就是庫(kù)侖力和洛倫茲力的簡(jiǎn)單疊加.難在它的實(shí)際情況極其復(fù)雜：

其一，帶電粒子在外電場(chǎng)作用下運(yùn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生附加的感應(yīng)電磁場(chǎng)，意為外加電磁場(chǎng)與帶電粒子自身的運(yùn)動(dòng)是相互影響、相互耦合的.

其二外加電磁場(chǎng)實(shí)際上并非均勻恒定.

其三，粒子速度較大時(shí)，需要考慮相對(duì)論效應(yīng)[8].

講解矛盾的目的在于使學(xué)生深入了解物理規(guī)律的條件，考慮實(shí)際情況和特殊情況，進(jìn)一步理解物理中理想狀態(tài)、物理模型的深刻內(nèi)涵.

唯物主義承認(rèn)世界是可知的，否認(rèn)有全知者(神)存在，馬克思主義哲學(xué)唯物論指出物質(zhì)的唯一特性即客觀存在.在Lorentz創(chuàng)立經(jīng)典電子論后的5年，J.J.Thomsom即發(fā)現(xiàn)了電子的存在，宣告了源派超距作用以失敗告終，場(chǎng)論派最終勝利.場(chǎng)作為一種客觀存在的物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)了電磁作用的近距機(jī)制，能夠讓學(xué)生更加實(shí)際地理解世界是物質(zhì)的，同時(shí)用歷史事實(shí)告訴學(xué)生們世界是可以認(rèn)識(shí)的，需要靠實(shí)踐實(shí)現(xiàn).

辯證法的總特征是聯(lián)系和發(fā)展，事物與事物之間、事物內(nèi)部各要素都存在聯(lián)系，事物的發(fā)展即是新事物戰(zhàn)勝舊事物.縱觀整個(gè)電磁學(xué)發(fā)展的19世紀(jì)，就是在尋找聯(lián)系、不斷發(fā)展、追求統(tǒng)一的過(guò)程.從Coulomb時(shí)期的靜電到Ampère的動(dòng)電，從?rsted的電流磁效應(yīng)到Faraday的電生磁的逆效應(yīng)，從均勻恒定的特殊情況到變化的普遍情況，最后到Maxwell提出渦旋電場(chǎng)和位移電流統(tǒng)一電磁場(chǎng)理論，Lorentz創(chuàng)立經(jīng)典電子論將經(jīng)典物理推上了最高峰.用歷史的邏輯塑造學(xué)生世界不斷發(fā)展、新事物必將戰(zhàn)勝舊事物的馬克思主義的世界觀.

4.3 實(shí)踐

質(zhì)譜儀是通過(guò)利用不同離子具有不同質(zhì)量來(lái)分離和檢測(cè)不同同位素的儀器.如今，質(zhì)譜分析的應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣泛，如在航天領(lǐng)域可以進(jìn)行艙內(nèi)空氣監(jiān)控和醫(yī)學(xué)氣體監(jiān)測(cè)，刑事科技領(lǐng)域中通過(guò)識(shí)別不同元素和化合物進(jìn)行物證檢驗(yàn)[9].

回旋加速器是高能物理中利用帶電粒子在磁場(chǎng)中的回旋運(yùn)動(dòng)研究原子核結(jié)構(gòu)的重要儀器.加速器的發(fā)明揭開(kāi)了核物理學(xué)的序幕，也標(biāo)志著人類(lèi)對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)進(jìn)入了一個(gè)更深、更微觀的層次[10].

磁約束技術(shù),即帶電粒子初速度與磁場(chǎng)存在任意夾角時(shí)，帶電粒子沿螺旋線(xiàn)向前運(yùn)動(dòng)，即粒子被約束在一根磁力線(xiàn)上.此時(shí)，帶電粒子回旋中心(引導(dǎo)中心)只能沿磁感應(yīng)線(xiàn)做縱向運(yùn)動(dòng)，不能橫越，如圖3(a)所示.應(yīng)用此理論基礎(chǔ)將高溫等離子體約束在特定的磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)中，如圖3(b)所示磁鏡，使其充分聚變.磁約束技術(shù)為受控?zé)岷朔磻?yīng)提供了理論和技術(shù)支持，而受控?zé)岷思夹g(shù)的成功，又會(huì)使得人類(lèi)獲得幾乎取之不盡的能源.

5 結(jié)束語(yǔ)

基于HPS理念進(jìn)行課程思政目的在于探索一種整體而非碎片、深入育人而非淺顯引申的思政模式.“明史、慎思、實(shí)踐”既是整合大學(xué)物理思政資源的思路，也是進(jìn)行思政育人的課程模式，物理學(xué)史增加了課程的人文性、邏輯性，其中涉及人物的事跡及他們秉持的信仰有效浸染了學(xué)生的人生觀，物理哲學(xué)以馬克思主義立場(chǎng)觀點(diǎn)方法塑造了學(xué)生的世界觀，物理社會(huì)學(xué)從應(yīng)用實(shí)踐的實(shí)例中形成學(xué)生的價(jià)值觀和為社會(huì)主義建設(shè)的責(zé)任感使命感.基于HPS的高校物理課程思政是值得應(yīng)用推廣的.