大學(xué)物理課程思政的探索和實踐

陳靜 高玲玲 張娥 劉鳳鳳

摘要：為實現(xiàn)大學(xué)物理課程思政，應(yīng)充分挖掘大學(xué)課程中的思政元素，通過精心策劃的教學(xué)過程引起大學(xué)生情感共鳴，讓思政元素內(nèi)化為大學(xué)生的理想信念，外化為大學(xué)生的行為實踐。如大學(xué)物理課程中“圓孔衍射光學(xué)儀器的分辨本領(lǐng)”這一節(jié)，通過介紹中國天眼的偉大成就提高自信心和民族自豪感;介紹天眼之父南仁東的事跡，感受工匠精神，實現(xiàn)大學(xué)物理課程顯性思政。將天眼類比為地球的眼睛，通過層層遞進的探討視力問題，引導(dǎo)學(xué)生從生活現(xiàn)象走向物理，走向科技前沿，體驗“質(zhì)疑—實驗及理論驗證—創(chuàng)新應(yīng)用”的科學(xué)研究方法，實現(xiàn)大學(xué)物理課程隱性思政。

關(guān)鍵詞：課程思政;大學(xué)物理;圓孔衍射

物理研究的是物質(zhì)結(jié)構(gòu)及其運動規(guī)律和相互作用規(guī)律，學(xué)習(xí)物理對學(xué)生物質(zhì)觀，世界觀和運動觀的培養(yǎng)具有促進作用，在進行課程思政方面有其獨特的優(yōu)勢。

1.大學(xué)物理課程思政的建設(shè)思路

大學(xué)物理作為軍校本科學(xué)員的科學(xué)文化必修課，課程教學(xué)大綱對其教學(xué)目標的界定為培養(yǎng)學(xué)員科學(xué)精神，物理素養(yǎng)，培養(yǎng)用物理知識解決問題的能力。這與大學(xué)物理的課程思政目標不謀而合，都是培養(yǎng)學(xué)員的物理思維，運用物理方法解決未來可能面對的各種未知問題。大學(xué)物理“課程思政”的基本建設(shè)思路：（1）根據(jù)“大學(xué)物理”課程內(nèi)容積極挖掘教學(xué)內(nèi)容，尋找思政教育與“大學(xué)物理”課程的結(jié)合點，積累大學(xué)物理課程的思政素材。（2）將課程思政素材融入大學(xué)物理教學(xué)設(shè)計，充分利用大學(xué)物理演示實驗、多媒體課件、教材、視頻、動畫、參考文獻：等多種教育載體，采用講解、課堂討論、微課等多種方式來實現(xiàn)大學(xué)物理課程思政。通過考核和學(xué)生自評、互評方式來評價大學(xué)物理思政學(xué)習(xí)效果。

2.大學(xué)物理課程思政的教學(xué)實踐——《圓孔衍射光學(xué)儀器的分辨本領(lǐng)》

以中國天眼（FAST）宣傳片導(dǎo)入新課，提出問題：天眼為什么具有如此高的分辨本領(lǐng)？將天眼類比為地球的眼睛，分辨本領(lǐng)其實就是視力好壞。組織互動實驗，邀請兩位同學(xué)進行視力PK：從遠至近觀察課件中是兩條線還是一條線？引出中學(xué)幾何光學(xué)分析問題帶來的困難，提出質(zhì)疑一個物點經(jīng)過很小的圓孔成像后真的是一個“點”嗎？

大學(xué)物理演示實驗：一個物點經(jīng)過小圓孔成像后中央是一個較亮的圓斑，并將花樣放大投影到墻上，方便全班同學(xué)觀察。從實驗過渡到理論分析，定量研究艾里斑的半角寬度（角半徑）為：

定性解釋互動實驗現(xiàn)象：由于光的衍射作用，物點的像并不是一個幾何點，而是有一定大小的艾里斑，周圍還有一些模糊斑紋。如果兩個物點距離太近，它們的斑會相互重疊以至于不能分辨出究竟是一個物點還是兩個物點。可見，光的衍射限制了光學(xué)儀器的分辨本領(lǐng)。

根據(jù)瑞利判據(jù)，定量計算出恰能分辨時，兩物點對圓孔中心的角距離即最小分辨角為：恰好等于艾里斑的角半徑。對于光學(xué)儀器而言，最小分辨角越小越好，分辨本領(lǐng)越高。那如何提高光學(xué)儀器的分辨本領(lǐng)呢？從公式中不難看出發(fā)現(xiàn)兩種途徑，一是減小波長，另一個是增大孔徑。其中減小波長主要用于顯微方面，比如電子顯微鏡的分辨本領(lǐng)就比光學(xué)顯微鏡高很多。

對于望遠鏡而言，波長不可選擇，可用大口徑的物鏡來提高分辨本領(lǐng)。對比小口徑望遠鏡拍攝的畫面和大口徑望遠鏡拍攝的畫面，直觀感知大口徑望遠鏡的高分辨本領(lǐng)。介紹世界上已有的大口徑望遠鏡及其直徑，包括德國的艾斯伯格孔徑110m和美國的阿雷西博孔徑350m，而目前世界上最大的單口射電望遠鏡就是中國貴州的天眼，孔徑達500m。帶入射電的波長，引導(dǎo)學(xué)生估算天眼的分辨本領(lǐng)。根據(jù)前面的結(jié)論，分辨本領(lǐng)越高，可以看得更遠，看得更細微。天眼可以看多遠呢？130億光年，宇宙誕生也才130億年，所以130億光年就是宇宙的邊界。天眼可以看多細微呢？宇宙中有一種中子星它時刻不停地掃射，像燈塔一樣為人類探索宇宙指明方向，它就是脈沖星，雖然質(zhì)量很大，但體積很小，及其難以發(fā)現(xiàn)。借助于天眼的高分辨本領(lǐng)，在調(diào)試階段天眼就已經(jīng)成功發(fā)現(xiàn)了240余顆脈沖星，比同時期其他射電望遠鏡發(fā)現(xiàn)數(shù)量的總和還多，且最小的脈沖星在毫秒級。中性氫俗稱宇宙的第一束光，至今尚未發(fā)現(xiàn)，天眼有望能尋找到，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)將促進基礎(chǔ)學(xué)科的發(fā)展。天眼使我國在天文學(xué)領(lǐng)域的研究在未來20--30年都將處于世界領(lǐng)先水平。介紹天眼的偉大成就，增強民族自豪感，認同感和歸屬感，厚植愛國主義情懷。介紹FAST項目首席科學(xué)家兼總工程師南仁東先生建設(shè)FAST的經(jīng)歷，感悟“工匠精神”，啟發(fā)同學(xué)們思考人生如何度過才有意義，形成積極向上的世界觀，人生觀和價值觀。

3.結(jié)語

本文以《圓孔衍射光學(xué)儀器的分辨本領(lǐng)》這一節(jié)為例，探討了如何實施課程思政。通過介紹中國天眼的偉大成就提高自信心和民族自豪感;介紹天眼之父南仁東的事跡，感受工匠精神，實現(xiàn)大學(xué)物理課程顯性思政。將天眼類比為地球的眼睛，通過層層遞進的探討視力問題，引導(dǎo)學(xué)生從生活現(xiàn)象走向物理，走向科技前沿，體驗“質(zhì)疑—實驗及理論驗證—創(chuàng)新應(yīng)用”的科學(xué)研究方法，實現(xiàn)大學(xué)物理課程隱性思政。在教學(xué)中還可以結(jié)合物理學(xué)發(fā)展史、物理學(xué)重大理論的形成、學(xué)科前沿及應(yīng)用和物理學(xué)家的事跡，提煉挖掘思政元素，融入到課堂教學(xué)設(shè)計中，形成大學(xué)物理課程思政案例庫。

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基金項目：

教育部高等學(xué)校大學(xué)物理課程教指委教學(xué)研究項目（DWJZW202016xn）;

西南地區(qū)物理學(xué)術(shù)競賽類教育教學(xué)改革研究項目（SWPTJG2010）;

武警警官學(xué)院教學(xué)成果培育課題資助。00DF6191-6E82-4751-BB7C-5D75539E6FF9