大學物理教學中“課程思政”及仿真實驗相結(jié)合的探索*
——以等厚干涉牛頓環(huán)實驗為例

楊 琴

(嘉興學院數(shù)理與信息工程學院 浙江 嘉興 314001)

張海軍

(嘉興學院機電工程學院 浙江 嘉興 314001)

王 偉

(嘉興學院數(shù)理與信息工程學院 浙江 嘉興 314001)

1 引言

全國高校思想政治工作會議于2016年12月7日至8日在北京召開．中共中央總書記、國家主席、中央軍委主席習近平出席會議并發(fā)表重要講話．他強調(diào)，高校思想政治工作關系高校培養(yǎng)什么樣的人、如何培養(yǎng)人以及為誰培養(yǎng)人這個根本問題．要堅持把立德樹人作為中心環(huán)節(jié)，把思想政治工作貫穿教育教學全過程，實現(xiàn)全程育人、全方位育人，努力開創(chuàng)我國高等教育事業(yè)發(fā)展新局面．習近平強調(diào)，立德樹人，教師是關鍵．要加強師德師風建設，堅持教書和育人相統(tǒng)一，堅持言傳和身教相統(tǒng)一，堅持潛心問道和關注社會相統(tǒng)一，堅持學術自由和學術規(guī)范相統(tǒng)一，引導廣大教師以德立身、以德立學、以德施教[1,2]．

物理學是自然科學中最基礎的學科之一，也是理工科專業(yè)學生的必修課程，它包含著豐富的辯證唯物主義內(nèi)容．同時，它又是一門與生產(chǎn)實際緊密聯(lián)系的學科，其理論體系既具有極強的邏輯性，又具有鮮明的時代性，包含著許多反映社會主義建設的新內(nèi)容和研究問題的新方法與科學態(tài)度．因此，對于物理教師來說，教書育人，更具有非常特殊的作用．由于大學物理課教師與學生接觸的時間較早，教師的言行時時刻刻都在影響著剛剛步入高等學校的學生，給學生以熏陶感染，潛移默化地在學生身上起作用．大學物理課的教學內(nèi)容本身蘊含著科學和思想道德內(nèi)容，包含著許多育人素材，能收到更好的育人效果[3]．

為了實現(xiàn)大學物理教學與教書育人的和諧共進，我們利用物理學的學科優(yōu)勢，將思政教育與Matlab GUI仿真模擬[4～7]相結(jié)合，貫穿于大學物理教學始終．在立足課程本身特色的基礎上，提煉出人文精神、文化自信等要素，從而實現(xiàn)課程融思政，思政寓課程，充分發(fā)揮專業(yè)教師在思想政治教育中的作用．通過大學物理的教學，達到思政課的預期目標，即努力上進，鍥而不舍地去探索科學精神．同時，結(jié)合Matlab GUI 仿真模擬大學物理的現(xiàn)象和實驗，從而讓學生對大學物理的知識學習更加直觀明了，進一步鼓勵學生進行科學的創(chuàng)造性思維，從而把教書育人有機地結(jié)合起來．

本文以等厚干涉牛頓環(huán)實驗教學為例，對大學物理課程思政與仿真實驗進行了探索．

2 找準切入點

找準思政教育在等厚干涉牛頓環(huán)實驗教學的切入點是這樣的.

2.1 讓愛國主義情懷進入課堂

在講這塊內(nèi)容的時候，可以引用500 m口徑球面射電望遠鏡(FAST)——中國“天眼”和南仁東先生的故事，集光學基礎知識、光學研究前沿和科學家的愛國情懷于一體的教學，將社會主義核心價值觀教育融入課程教學中．讓中國科學界站到全世界面前的500 m口徑球面射電望遠鏡(FAST)——中國“天眼”就是舉世矚目的一個大工程．該工程首席科學家、總工程師南仁東先生為此工程奉獻了24載，南先生放棄國外高薪毅然決然回國工作，為我國的天文學事業(yè)做出了偉大的貢獻和卓越的成績[8]．在教學中，我們不僅要講光學知識，更要講南仁東先生，激發(fā)學生的愛國熱情．通過愛國主義教育，激發(fā)學生對社會主義祖國和中國共產(chǎn)黨的熱愛，從而自覺地把自己的命運、前途與祖國的命運、前途聯(lián)系起來，樹立為社會主義祖國而獻身的思想．

2.2 讓物理學史教育進入課堂

通過物理學史教育，弘揚科學精神，培養(yǎng)學生良好的科學品質(zhì)．對光的本質(zhì)，一開始因為牛頓的權威性，“微粒說”在很長一段時間內(nèi)都占絕對的主導地位．后來的楊氏雙縫干涉實驗又為建立光的“波動說”夯實了基礎．在麥克斯韋提出了光是一種電磁波以后，光的波動理論更是深入人心，也沒有人懷疑光還有“粒子性”．直到“光電效應”實驗的出現(xiàn)，給了光的波動理論致命一擊，偉大的物理學家愛因斯坦于是又提出了光的“量子性”，即“粒子性”．自此，科學界對光有了“波粒二象性”本質(zhì)的共識[9]．通過物理學史的教育，潛移默化地培養(yǎng)學生求真務實、勇于實踐、不迷信權威、百折不撓、敢于創(chuàng)新、堅持真理的科學品質(zhì)．

3 激發(fā)科學探索精神

發(fā)揮Matlab GUI仿真模擬功能，激發(fā)學生的科學探索精神.

牛頓環(huán)干涉實驗是用一曲率半徑較大的平凸透鏡與一平面玻璃板構成實驗裝置，如圖1所示[10，11]．當單色平行光照射到該裝置上，會形成以接觸點為中心的亮暗相間的圓環(huán)形干涉條紋．

圖1 牛頓環(huán)實驗裝置

利用Matlab GUI設計的牛頓環(huán)模擬界面如圖2所示．

圖2 波長為670 nm，曲率半徑為3 m的牛頓環(huán)干涉情況

在模擬界面中，學生可以通過改變波長，或者曲率半徑來模擬得到牛頓環(huán)的干涉條紋以及光強分布．我們利用該模擬，可以討論入射光線波長和牛頓環(huán)的曲率半徑對干涉條紋的影響．在討論的時候，我們采用滑動模塊，來調(diào)節(jié)曲率半徑和入射波長．該平臺參數(shù)靈活可調(diào)，有助于更深刻、形象地理解牛頓環(huán)的原理，更全面地觀察實驗現(xiàn)象，是新形式下實驗教學改革的有益探索．同時，在仿真模擬實驗過程中，學生不受實驗條件的限制，解決問題更能獲得成就感，有力地提高了學生的學習興致與學習能力，從而激發(fā)學生的科學探索精神．

4 總結(jié)

總之，教書與育人是一個辯證的、統(tǒng)一的過程．在教學的過程中，必然滲透著對學生思想、靈魂的影響．本文以等厚干涉牛頓環(huán)實驗為例，通過對大學物理教學中實施“課程思政”，并結(jié)合 Matlab GUI仿真模擬，培養(yǎng)學生的科學素質(zhì)．教書和育人緊密聯(lián)系在一起．