基于《熱學》教學實踐對物理課程思政的幾點思考

冷 偉

(上海師范大學數理學院 上海 200234)

方 偉

(上海師范大學數理學院 上海 200234；上海市星系和宇宙學半解析研究重點實驗室 上海 200234)

2017年版2020 年修訂的《普通高中物理課程標準》[1]指出：落實立德樹人根本任務、發展素質教育的獨特育人價值.2022年版《義務教育物理課程標準》[2]指出：注重落實物理課程的育人價值，培養學生適應個人終身發展和社會發展需要的正確價值觀、必備品格和關鍵能力.2020年5月教育部印發的《高等學校課程思政建設指導綱要》[3]中指出，全面推進高校課程思政建設，發揮好每門課程的育人作用，寓價值觀引導于知識傳授和能力培養之中，幫助學生塑造正確的人生觀、世界觀、價值觀.2021年4月教育部印發的《中學教育專業師范生教師職業能力標準(試行)》[4]中明確將實施課程育人作為教師職業能力標準，要求在教育實踐中，中學教師能結合課程特點，挖掘課程思想政治教育資源，將知識學習、能力發展與品德養成相結合，合理設計育人目標、主題和內容，有機開展養成教育，進行綜合素質評價，體現教書與育人的統一.

可見處在新時代的新一輪教育改革下，從義務教育到高中再到高等教育，要求每門課程都要具有思政育人功能，每個教師都要承擔思政育人責任.但是對于理科類特別是物理課程的思政，還是有一些教師持有保留意見.其本質原因是曲解了課程思政與思政課程的概念和內涵，認為課程思政是要將專業課程講成思政課程，或者在專業課程中加入大量的思政課程內容，這顯然是對課程思政的誤解.在《高等學校課程思政建設指導綱要》中明確指出，理學類專業課程的課程思政是要注重科學思維方法的訓練和科學倫理的教育，培養學生探索未知、追求真理、勇攀科學高峰的責任感和使命感[3]，并不是要在專業課程中涉及思政課程的內容.

課程思政是教學的一部分，需要教學設計.思政過程要符合學生心理和認知特點，遵循教育規律.要避免廣告式的硬植入，要有“隨風潛入夜”的自然，要注重以結果為導向，從學生端以學習者的角度來展開課程思政.筆者將結合從事普通物理課程熱學的教學實踐，結合教育研究心得和親歷案例，給出對物理課程思政的5點思考和建議.這些思考和建議盡管基于大學物理課程，但同樣適用于包括中學物理教學在內的其他課程教學.

1 隱性思政

最好的教學效果也許是學生意識不到自己在學，課程思政也是如此.應避免課程思政的顯性化，讓學生有沉浸式的代入感，課程思政實施時要營造浸潤、熏陶、感染、如沐春風般的氛圍，對學生的情緒情感、認知方式、價值理念、行為方式等產生潛移默化的影響，不能直接以說教、宣講的形式進行.

如在講解麥克斯韋速率分布時，一般都會提及我國物理學家葛正權在1934年做的測定鉍蒸汽分子束的速率分布實驗.葛正權也是因此工作獲得了哲學博士學位[5]，這在當時是國際領先的成果，一般課程講到此即止.但若仔細研究葛正權生平，會發現他是一位非常有愛國情懷、有大局觀、樂于奉獻的知識分子.課堂上完全可以通過介紹葛正權的生平來實現“潤物細無聲”的課程思政.縱觀葛正權先生一生，是為國為民為教育的一生，表現如下.

(1)求學海外，矢志救國，懷抱工業救國之志

在深感國家落后幾無工業后，萌生了救國之志，于1929年辭去國內大學教職，自費赴美國洛杉磯南加州大學，后又入伯克利加州大學，取得了包括測定鉍蒸汽分子束速率分布在內的科研成果，獲得博士學位，并毅然回國.

(2)棄筆從戎，抗日救亡，奠定中國制氧工業之基礎

學成歸國的葛正權任教武漢大學，但在1938年日軍戰火燒到湖北時，他毅然投筆從戎，奔赴抗日一線.當時我國沒有制氧工業，所需氧氣常得不到及時供應，致使我空軍受挫，葛正權便向政府請纓制氧.當時軍餉有限，從軍收入遠比大學教授少，且更危險，但葛正權毅然表示：“我是來參加抗日戰爭的，不是為了錢，在國家的生死關頭只顧個人的安危、只求個人安逸是可恥的！”他因此換上軍裝，就任航空委員會第一氣體制造所所長.

(3)率部起義，愛國愛黨，開拓新中國雷達研究之路[6]

抗日戰爭結束后，葛正權潛心國防科研，利用美軍殘留的雷達器材，先后在南京辦起了雷達修理所和中國第一個雷達研究所.葛正權廉潔自愛、奉公守法，但看不慣國民黨的腐敗統治，后在中共地下黨組織的影響下，于1949年3月團結研究所100余名技術人員光榮起義，把全部雷達及器材留在了大陸.

(4)不忘初心，回歸育人，開創物理課程思政之先河[7]

由于身體原因葛正權于1950年辭去雷達研究所所長職務，赴上海第二軍醫大學附屬醫院休養治療.病愈后于1951年受聘為第二軍醫大學一級教授兼數理教研室主任，直到1988年去世.在這30多年的歲月里，他積極投入醫學專業的大學物理教學和科研.他于1959年在《物理》期刊上發表名為《在醫學院校的物理教學中怎樣貫徹黨的教育方針》的教研文章，對大學物理的課程思政進行過積極思考和探索，可謂是開創物理課程思政之先河[7].

葛正權教授的一生忠于祖國、忠于人民，高風亮節，嚴謹治學.在國家積貧積弱之際，懷抱教育救國、工業救國之心，出國求學；在民族存亡之際，堅持民族大義，棄筆從戎，國家的需要就是他的專業；在解放戰爭的歲月里，痛惡國民黨的腐敗，站在人民一邊，為國家留下重要軍事科研物資；在建國后的和平年代，重回教書育人一線，甘于平凡，為醫學專業的大學物理教育奉獻余生[8].對葛正權教授的生平介紹是一種隱性思政，相信學習之后的學生們會有所觸動，達到課程思政的效果.

2 及時思政

及時思政是指沒有經過預先設計與備課，利用或抓住瞬時出現的課堂情境，與當時講的課程專業知識巧妙結合而進行的課程思政.學記[9]有云：“禁于未發之謂豫，當其可之謂時，不陵節而施之謂孫，相觀而善之謂摩”，“當其可之謂時”就是指教學過程中要把握機會，否則“時過然后學，則勤苦而難成”.及時思政可遇不可求，稍縱即逝，但思政效果一般會比較好.

熱學課程中絕對溫度是平衡態系統的微觀粒子熱運動劇烈程度的量度，絕對溫度與無規則運動平均平動動能成正比，但這個平動動能不考慮系統整體定向運動動能.但如果整體定向運動經過頻繁碰撞而變成無規則熱運動時，則定向運動動能轉變成無規則熱運動的平均平動動能，因而會增加系統的絕對溫度.此處是合理推導，但若有生活實例支持，則能增加學生對溫度微觀意義的理解，體現從生活走向物理的理念.

筆者曾在講此部分知識的課前，在洗手間碰到幾個男生抽煙，盡管抽煙有害健康，對于求學無收入階段的大學生而言更是不應該，但大學教師碰到此種情況似乎不方便介入.回到教室后，上課鈴響，開始上課.講授到相關知識時，教師在課堂上以一輛30～50 m/s超速運動的氣罐車突然靜止為例題，讓學生計算氣體溫度增量，體會危化車輛限速原因.然后舉出另一生活實例，將幾乎用完的打火機砸向墻壁，打火機會炸開，其原因在于打火機宏觀定向運動動能會在其與墻壁碰撞過程中轉變成無規則熱運動，因而會增加打火機內氣體的溫度和壓強，引發打火機炸裂.

在講解過程中，筆者發現坐在前排的一位學生面熟應該就是在廁所抽煙的同學，猜測他應該帶有打火機，因而產生了砸掉其抽煙用打火機展示定向運動動能轉為無規則運動動能的及時思政的想法.此時筆者走上前去果然向其借到了打火機，并走向空蕩的教室后排，出其不意地將打火機迅速砸向后排墻壁，隨著一聲巨響，打火機炸開了，全班同學的注意力迅速集中到教室后排，課堂沸騰了，學生們驚呆了，原來剛剛在黑板上推導的熱學知識在現實生活中是果真如此.此時教師再次強調剛才所講授的知識，即溫度是分子無規則平均平動動能的量度，不包括整體定向運動.但如果經過頻繁碰撞，則這個整體定向運動動能會轉變為無規則平均平動動能，使得打火機體內的溫度升高，導致打火機的炸裂.教師此時可以輕描淡寫，不動聲色地自言自語，說到抽煙的害處，勸誡大家不要抽煙.筆者將此處親歷作為及時思政案例，但其實也是一種隱性思政.

3 點到即止

課堂教學進行課程思政時，發現已經引發學生思考此時應該及時止住，開始后續物理知識的講解.正所謂“開而弗達，開而弗達則思[9]”，這樣學生才會自己去思索和感悟，自己去建構，教學效果會更好.當物理教師講到原子核相比原子所占體積之小時，可以想象原子之空，繼而從物理層面膚淺的理解哲學上的“萬物皆空”.當物理教師講到熱力學第二定律、熵增、時間單向性的時候，可以朗誦李白的《將進酒》，“黃河之水天上來，奔流到海不復回”，可以講到王國維的“最是人間留不住，朱顏辭鏡花辭樹”等，這些都只需點到為止.

物理類課程的知識密度很大，花在課程思政上的時間是有限的，必然要求點到即止.那種要求理工科課程思政必須達到一定課時比例的要求是機械化、形式化的理解課程思政，最終不利于課程思政的開展.

4 非針對性

上面所述及時思政案例中，也隱含課程思政中的另一個建議：非針對性，即課程思政的對象避免針對某一特定學生.未成年人心智尚未成熟，敏感且自尊心強，課程思政要春風化雨，這與對違紀學生的訓誡不同.思政一定是正面且是非懲罰性的.比如將學生用于點煙的打火機砸掉之后，不動聲色地告訴全班學生抽煙的危害，此時全班學生受到一次勸誡，同時他們也不會知道教師的勸誡其實是針對某位同學，而這位同學顯然能意識到教師是在委婉地向他喊話，但并沒有讓全部同學知道教師在批評他.若該學生能聽進教師的勸誡，從此戒煙，則是善莫大焉.若未能起到作用，也只能如此，教育的意義在于喚醒，而不在灌輸.

在講解準靜態過程時引入弛豫時間概念，在概念的深化理解階段，可以請學生們思索，處在百年未有之大變局時代的我們，若將自身類比成一個熱力學系統，則我們的弛豫時間應該長一點還是短一點好？這種思考能讓學生深刻理解弛豫時間的概念.顯然，依據準靜態過程弛豫時間的概念，類比到個人，應該盡量去做一個弛豫時間短的人，這樣才能迅速適應變化，做到寵辱不驚.要勇于面對挑戰和挫折，來增強適應能力，減少個人的弛豫時間.在這個世界上，甚至整個宇宙中，唯一不變的就是一切都在時刻改變著.時代在變，社會在變，不能總問究竟是誰動了“我的奶酪”，而是要主動適應改變，適應社會，走出去尋找新的“奶酪”.不能因為教師的一句批評、同學的一句玩笑、家長的一句責罵就一整天悶悶不樂，不能因為情感、學業的受挫而久不釋懷.根據數據調查，目前存在心理問題的學生不在少數，從統計數據來看，幾乎每一個班級都存在數量不少的問題學生.此處有關弛豫時間的類比和思政引申并沒有針對某個學生，但實際上人人都會有所觸動，起到一定的心理疏導作用.對學生的心理建設和對學生的三觀形成，筆者認為本質上也屬于思政范疇.

5 計劃性原則

凡事預則立，不預則廢.思政的計劃性原則要求要積極挖掘課程的思政元素，并且做好課程思政的教學設計.對于中學、大學物理課程教學而言，要將其納入到單元教學設計和單課時的教學設計中.課程思政的教學設計立意要高，方法要新，要以教學目標為導向、以教學效果為評價依據.需要強調的是，此處的計劃性與前面的及時思政并不矛盾.

可逆與不可逆過程是熱學課程里面的一個重要概念，是理解熱力學第二定律的基礎，但該概念也很抽象，是教學的一個重難點.我們在講解該知識點時，剪取《大話西游之月光寶盒》里至尊寶利用月光寶盒來實現時光倒流，以期攔下白晶晶自殺的片段來讓學生分組討論，月光寶盒是否實現了類似可逆過程的效果？即系統回到了初態，對外界也不產生任何影響，系統和外界都復原，過程就像完全沒有發生一樣.

顯然，理解了可逆與不可逆過程概念且看過該電影的學生都能意識到月光寶盒并不能實現可逆的效果，否則至尊寶等就不會在一次次的時間倒流中還存有之前的記憶.一切與熱相關的自然現象中自發實現的過程都是不可逆的，基于此，我們自然引申出課程思政的元素.

人生如單程的車票，過去了就無法回頭，覆水難收，破鏡難圓.人最寶貴的東西是生命，生命屬于我們只有一次，人的一生應當這樣度過：當回憶往事的時候，不為虛度年華而痛悔，也不為碌碌無為而羞愧.既然所有人類活動都是不可逆過程，那么年輕學子在做事前應三思而行.

另外，生活中的大部分人讀書易忘，那么閱讀還有意義嗎？我們也可以從這個角度類比和鼓勵學生：即便遺忘，讀書仍有意義.因為讀書過程作為人類活動也是不可逆過程，讀書已經對你和外界造成了不可逆的影響，遺忘和沒讀過這本書從熱力學第二定律的角度來看是完全不一樣的.所謂腹有詩書氣自華也可算是熱力學第二定律的另類解釋.你的氣質里，藏著你曾讀過的書.從信息加工的角度來看，遺忘并不是存儲在大腦中的信息消失了，而是沒法提取出來而已，讀書造成的影響本身是沒法消除的.

盡管上述的思政類比并不十分嚴謹，但只要沒有重大科學性錯誤，類比過程加深了相關物理概念的理解，同時又說明了人生哲理，也不失為一種好的思政方法.

6 結束語

作為物理教師，需要全面正確理解課程思政的內涵，物理課程思政不能形式化，不要生拉硬扯，不能規定課時比例，課程思政不是思政課程.專業的課程思政要做的是與思政課程同向同行，將顯性教育和隱性教育相統一，共同承擔好育人責任，各自守好自己的一段渠，各自種好自己的責任田，這樣就能形成協同效應，構建全員全程全方位育人大格局.本文談了對物理課程思政的幾點思考，也是對物理課程思政實施的幾點建議，是筆者從事熱學課程思政的親歷實踐總結得到的，并不全面，與同行們交流和探討，希望起到拋磚引玉的作用.