物理通識選修課在物理教學中的作用*

趙慧芳 段美玲 張永梅 靳晶晶

(中北大學理學院 山西 太原 030051)

1 引言

大學物理作為一門基礎必修課，一般在大一或大二開設，且相較于其他學科具有嚴密的邏輯性和較強的抽象性，導致很多學生對大學物理的認識存在 “偏見”且產生了“恐懼”和“厭倦”心理.據統計，從首屆諾貝爾獎頒發算起，到2008年授予的諾貝爾自然科學獎項一共356項，其中交叉研究成果有185項，占52.0%.2008年，華人圖靈獎得主姚期智在諾貝爾獎獲得者北京論壇上指出：多學科交叉融合是信息技術發展的關鍵，當不同的學科、理論相互交叉結合，同時一種新技術達到成熟的時候，往往就會出現理論上的突破和技術上的創新.在這樣的背景下，讓非物理專業的學生消除“偏見”重新認識大學物理課程，掌握物理學基礎知識與科學思想，將極大促進各交叉學科在高校中的發展.

習近平總書記在2016年全國高校思想政治工作會議、北京大學師生座談會、全國教育大會等會議上，多次強調要加強新時代的課程思政建設且把“立德樹人”作為教育的根本任務.通識物理學選修課將從物理學家的生平經歷出發以講故事的形式激發學生們探究未知、追求真理的熱情，增強學生們的愛國主義情懷，引導學生們樹立正確的價值觀[1～3].

2 物理通識選修課包含的內容

2.1 物理學的發展史

法國著名物理學家朗之萬曾說過：“在科學教育中，加入歷史的觀點有百利而無一弊”.物理學作為一門歷史悠久的自然學科，從大約4萬年前穴居人對于熱現象的認識開始，到古希臘的地心說到電磁場理論再到現在的量子力學，人們都在不斷地探究物理學的發展.物理學史從零碎且分散的歷史材料和科學著作中，整理出物理各學科從起源到現在的發展概貌，概括出每個學科涉及的基本概念、基本定律、基本理論的提出和發展.以經典力學部分為例，首先介紹古希臘地心說成型的原因以及后人的完善過程，再由地心說存在的問題引入哥白尼的日心說以及開普勒的三大行星運動定律，以及為了詮釋日心說，伽利略提出“慣性”的概念，慣性思想后由笛卡爾完善并最終被牛頓力學所統一.

物理學發展史使學生們對物理學的認識不再局限于單個定律的理解或某個公式的應用，而是從整體上對物理學的產生、發展以及變化有一個全面且重新的認識和了解，有利于學生們更深刻地理解基本概念和物理學規律.

2.2 物理學家的生平經歷

從經典物理到近現代物理，從亞里士多德到牛頓到麥克斯韋到愛因斯坦，這些偉大人物不斷探索物質世界的規律，一次又一次革新人類對世界的認知.如果將物理學比喻成一座巍峨大廈的話，那每一位物理學家都是為這座大廈添磚加瓦的工程師，正因為有了他們不斷的質疑、努力和堅持，我們才得以不斷接近事物的本質.當然除了物理學家們重大的研究和發現值得我們敬仰之外，更重要的是他們忘我的科研精神、高尚的道德情操以及他們對社會所作的貢獻，正如愛因斯坦說過的一句話“一個人的價值，應該看他貢獻什么，而不應當看他取得什么”[4].首屆諾貝爾物理學獎獲得者威廉·康拉德·倫琴成功探測到的X射線，不僅給物理學，同時也給化學、醫學等各個領域帶來革命性的發展，同時也開辟了巨大的商業前景.但倫琴毅然放棄申請專利，他說如果這項技術被大公司獨占，那窮人就出不起錢去拍X光片，他只希望X光片能在全世界迅速普及且造福更多的人.毋庸置疑，相較他的科學研究成果，其高尚的品格更值得人們稱贊.

物理通識選修課中物理學家生平經歷的引入使學生們領悟他們的研究思想和方法，激發學習物理的興趣和探究自然的熱情；感受他們的科學信念和為科學而獻身的高尚品質，樹立正確的價值觀和世界觀.

2.3 物理學在日常生活中的應用

物理學對于人類文明和社會進步起到了巨大的推動作用.熱力學的研究導致蒸汽機的出現，從而有了第一次工業革命，使人類從農耕社會進入工業社會；電磁學的研究導致電力系統、設備和各類電器的出現，進而有了第二次工業革命；光學和電磁學的融合導致通信系統的出現，使人類進入了信息時代，進而有了第三次工業革命.

物理學已滲透到生活的方方面面，照明的電燈、制冷的冰箱、煮飯的電磁爐、通信的移動電話、出行的汽車，再到進入太空的航天器和人造衛星，沒有物理學的發展，就沒有今天的人類文明，也就沒有我們今天的生活.物理通識選修課中物理學在日常生活中應用的引入使學生們知曉一些生活中日常用品和設備設施中包含的物理原理，達到學以致用、用以促學、學用相長的目的.

3 物理通識選修課在大學物理教學中的作用

3.1 消除已有的“偏見” 促進學科交叉融合

大學物理是學科交叉的基礎學科，譬如物理與化學的交叉促進了納米材料、半導體材料等學科的飛速發展；物理與生物的融合催生了熒光標記、重金屬離子檢驗技術以及X射線、近紅外以及電子顯微鏡等的出現；物理與計算機科學的結合使得量子信息、量子通訊、量子保密等新型產業的出現.然而，各大高校在大學物理教授工作中存在一些普遍的問題，由于課程內容和教學時長的限制，老師們只能集中講授教學大綱中規定的內容，導致大部分學生為了應付考試而學習，同時學生們在大學物理上學習的獨立性和自主性較差，導致總體上的學習效果不能達到滿意的程度.

對于物理的認識可以從兩大知識體系入手，物理學的研究成果和取得這些成果的研究過程，分別被定義為靜態和動態知識體系[5].教科書上給出的主要是物理學的研究成果及其應用，屬于靜態知識體系范疇，掌握固然重要.但物理學本身有其歷史發展過程，這種動態知識體系不僅涉及物理學的研究思想和方法論，還包含物理學家們的質疑精神和創新能力.物理通識選修課課時安排寬松且對授課年級和專業沒有限制，其中物理學史部分主要介紹理論成果的發展過程，相比那些晦澀難懂的公式，研究過程用時間給出了發現的起源和探究的層層遞進，激發學生們學習物理的興趣和提出科學問題的質疑精神，消除他們普遍認為物理學枯燥無味的“偏見”，改變他們從一開始難以接受到后來樂意主動探究的學習態度，從而促進物理學與其他學科的交叉融合.

3.2 推廣課程思政教育 提高人文素養

課程思政教育是當今國家對學生全方位進行思想政治教育的新要求,也是新時代中國高校在開展教學過程中面臨的重要任務之一.

2019年3月，中央召開學校思想政治理論課教師座談會，習總書記再次重點指出：解決好培養什么人，怎樣培養人，為誰培養人是當前我國教育的根本問題，要將“立德樹人”貫徹到高校課堂教學全過程、全方位、全員中，堅持顯性教育和隱性教育相統一，推動思政課程與課程思政協同前行、相得益彰，構筑“立德樹人”大格局.大學物理作為一門重要的基礎理論課，有著授課專業廣且學習人數多的特點，所以大學物理和“課程思政”的有機結合有助于在傳授物理知識的同時對學生們進行價值引導.讓學生懂得科學技術固然重要，但得有正確的人文去統領，要不然猶如盲人瞎馬，甚至還會誤入歧途.物理通識選修課中分別以物理學家們的成長故事、愛國奉獻精神作為切入點給當代大學生樹立勇于追求真理、發奮圖強、熱愛祖國的啟示，有助于激發學生們的愛國主義熱情，提高自身的人文素養，為實現中國夢而努力奮斗.

4 結束語

物理通識選修課既沒有專業限制，也沒有年級限制，既可給未上過大學物理的同學們打下良好的學習基礎，消除學生們對物理難理解、公式繁多的“偏見”，激發學生們學習物理的興趣；又可讓修過大學物理的同學重新認識物理這門基礎學科，使其更好地應用于不同學科，促進物理與不同學科之間的交叉和融合.物理通識選修課主要通過物理學的發展史、物理學家的生平經歷、物理學在生活日常中的應用等內容的講解和討論，拓寬學生們的視野、避免偏狹，幫助學生們建立遠大理想和抱負；鍛煉學生們獨立思考和判斷的能力，有效解決學習、生活以及今后工作中遇到的各種難題；推廣課程思政教育，提高人文素養，培養健全人格和具有社會責任感的人才，最終實現通識教育目標和理念的滲透.