HPS理念下大學物理課程思政育人研究*

史雪玲 夏寶國

(伊犁師范大學物理科學與技術學院 新疆 伊寧 835000)

1 引言

2014年,上海市政府首次提出課程思政的教育理念.2016年12月,習近平總書記在全國高校思想政治工作會議上明確指出高校應進行專業課程思政建設[1].2019年8月,中辦、國辦印發《關于深化新時代學校思想政治理論課改革創新的若干意見》,明確指出要全面推進高校課程思政建設[2].2020年5月,教育部在印發的《高等學校課程思政建設指導綱要》中指出,所有高校和教師應將專業課程與思政課程同向同行,構建全員、全程、全方位育人大格局[3].綜上所述,高校積極推動課程的“思政建設”是我國實現“教育強國”目標的重要課題,專業課程的思政建設是黨和國家提出的重大舉措,專業課程思政建設迫在眉睫,也是大勢所趨.

大學物理課程是一門高校面向所有理工科專業的公共基礎必修課程,主要研究物質運動最基本的形式,包括機械運動、電磁運動、熱運動現象與規律等基本內容.作為理工科專業學生大學一年級開設的公共基礎課,該課程的物理知識、科學思維和學習方法將貫穿于今后生活的方方面面.高校教師通過課程教學,系統講授物理學中基本理論、概念及研究方法,逐步培養學生良好的科學精神、科學素養、科學作風和創新意識,使學生具備一定的獨立獲取知識的能力、實踐能力、研究能力或新技術開發能力,最終成為能在物理學或相關的科學技術領域中從事教學、科研技術及相關管理工作的高級專業人才.因此,大學物理課程思政建設,必將對理工科學生成長與成才、實現三全育人有深遠意義.

思想政治育人與大學物理課程教學相輔相成,不是改變課程教學性質,而是挖掘大學物理課程中專業知識體系隱含的思想教育元素后將其融入課程教學,激發學生內在學習動機和社會責任感,提高教師教學質量.那么,如何積極有效調動大學物理課程思政教學團隊力量,整合教學資源,將道德教育與知識傳授有機結合,應成為高校物理教師探究的重要課題[4].

2 HPS教育理念

20世紀末,國際科學教育界高度重視科學哲學、科學史和科學社會學的作用,提出了HPS教育理念,建議將HPS教育理念融入所有科學課程.HPS教育理念是“科學史(history of science)、科學哲學(philosophy of science)和科學社會學(sociology of science)”的簡稱.為提供一種科學物理思政教學模式,文章基于HPS教育理念對大學物理課程進行思政建設,從物理哲學、物理學史和物理在實踐中的應用3個維度整合大學物理課程思政資源.

HPS教育理念的核心是認識科學的本質,讓學生從物理哲學、物理學史和物理在實踐中的應用3個維度重新理解物理學學科,由此提升學生科學素養,加強科學教育和傳播科學知識,該教育理念與專業課程思政建設的想法不謀而合[5].

據統計,在2017-2023年期間,以HPS教育為主題在中國知網數據庫上發表的論文有366篇.從發表時間上看,2020年發表61篇,2021年發表87篇,2022年發表91篇,2023年發表9篇(截止5月12日),文獻量明顯呈現出逐年遞增趨勢,特別是最近幾年文獻量劇增;從學科分布上看,中等教育占72.02%、高等教育占4.38%、初等教育占3.65%等.由此看出,中等教育占比最大,應用HPS教育理念較廣泛,高等教育占比較小.綜上所述,HPS教育理念已經是教育研究者倡導應用的教育理念,高等教育教學中融入HPS教育理念與時俱進,為高校大學物理課程思政建設提供了有力支撐.

3 HPS理念下大學物理思政元素的探索與分析

目前高校的大學物理教學進行課程思政建設極其普遍,有部分高校教師提出將物理學史、生活中的物理案例或中華傳統文化的內容融入物理教學中,從而進行思政化大學物理教學.然而,大多數高校教師僅僅從單一角度提出了課程思政元素的建議,這些思政元素較為單一且片面,只能適用于大學物理某一節課或某一章節學習.實際上,大學物理融入的思政元素可從HPS教育理念出發,進行全面有效整合,形成整體化課程思政理念,進而為今后物理課程思政建設提供可行且能有效推廣的方向.

如圖1所示,融入HPS理念的物理思政教學是將物理學史、物理哲學、物理社會學等思政教育元素巧妙設計、合理恰當引入教學內容中,旨在以潤物細無聲的形式,幫助學生理解物理概念、掌握科學本質和科學方法、樹立正確科學觀,積極培育情感和社會責任意識.因此,大學物理中融入HPS教育理念的課程思政建設產生深遠的意義.基于HPS教育理念,根據大學物理課程體系,高校教師能以3種維度整合課程思政元素.

圖1 “HPS理念下思政育人”知識圖譜

3.1 物理學史使學生理解物理學本質 學習科學精神及科學方法

在課堂教學中引入物理學史不僅能提升大學生學習興趣,幫助理解物理概念,歷史地發現物理學本質,深刻理解科學精神及科學方法,還能培養學生的批判精神,認識到科學發展的歷史動態畫面.例如:教師講解力學時,可以介紹經典力學、剛體力學和狹義相對論的發展史;講授相對論時,應重點介紹愛因斯坦的傳奇經歷;講授電磁學時,可以介紹對電磁理論有巨大貢獻的物理學家麥克斯韋;講授量子力學時,可以重點介紹泡利、薛定諤等物理學家在量子力學發展中的重要貢獻和經歷;講授熱學時,可以介紹英國植物學家布朗、克拉珀龍、麥克斯韋、葛正權對熱學發展中的重要貢獻和經歷[6].

這些物理學發展史使課堂教學不再是填鴨式、枯燥無味且低效地完成教學任務,而是理解課程學習內容本質,知識結構,有目的、有意義的高效學習.通過物理學史發現,物理學中的基本定律或基本定理,不是一位科學家自創的成果,也不是憑空產生,往往是基于前人的基礎上,不斷思考、批判或者認同后創造出來的基本理論.

3.2 物理哲學有助于學生理解物理學本質 樹立正確科學觀

物理哲學關注人的世界觀、物理科學觀及人生觀,重點探究物理學中物理規律的本質,物理規律中的哲學思想和物理學中教學內容的哲學背景信仰.

高校教師在課堂教學中引入物理哲學,有助于學生理解物理學本質,樹立正確科學觀.比如:講授大學物理開學第一課時,介紹物理學是以實驗為基礎的科學,這表明“實踐是檢驗真理的唯一標準”哲學道理;講授質點的動量定理時,可以引申出“量的積累引起質變”“人只要有恒心,一切皆有可能”等人生哲理;講授整個光學發展史能認識光的本質,光學發展整個過程遵循了“否定之否定”的認識規律,其過程包含了牛頓的微粒說—惠更斯的彈性波動說—麥克斯韋的電磁波動說—愛因斯坦的光量子說—光具有波粒二象性;講授質點、剛體、理想氣體等物理概念時,發現這些物理概念顯示出“主要矛盾和次要矛盾間辯證的關系”,也是忽略了實際物質中的次要矛盾而得出的理想化物理模型;介紹近代物理學中著名的愛因斯坦相對論時,引出相對運動和相對的時空觀念具有哲學思辨思想和“實踐是檢驗真理的唯一標準”的真理;講授能量守恒定律、熱力學三大定律等內容時,可以介紹“人不可能不勞而獲、做事不可能一勞永逸、世事無完美、覆水難收”等生活中最基本的哲學原理.

3.3 物理社會學能促進學生培育情感及社會責任意識

生活中多樣化的物理現象表明了物理學具有社會性質.在生活中隨處可見物理知識,日常的生活經驗中也處處展現著豐富的物理現象和問題.例如:騎自行車上坡走S形更省力;下雪不冷消雪冷;刀磨得越鋒利,切東西越快;雷電是先看見閃電,后聽到雷聲;搓手發熱是由于摩擦生熱;開車剎車時人體向前傾現象是由于慣性等.在課堂教學中,教師一定要充分利用生活中常見的物理知識,將生活社會與物理緊密聯系,幫助學生從實踐中求真知,對學習新知識,形成新的物理概念有積極意義.

物理社會學能促進學生情感的培育及社會責任意識的樹立.教師結合科技發展動態,應用科技過程中發現的問題及帶來的社會進步,能有效幫助學生關注科學技術的新思想,樹立正確科學觀和可持續發展意識.例如,“神州十三號”宇宙飛船的發射,標志著我國將成為國際空間站之外,獨立擁有空間站的國家[7];中國“天眼”開啟地外文明搜索[8];2023年第一臺量子計算機“悟空”已經在合肥落成,這臺計算機以傳統文化中的“孫悟空”英雄給最尖端科技命名,此為中國人獨有的浪漫[9];中國“天河二號”坐穩了最強超算寶座;中國在盾構機、橋梁隧道建設、高鐵技術上,都是毫無疑問的世界第一.我國重點科技發展新成果均離不開物理學等自然科學的發展,教師使用這些思政元素對學生進行思想教育,能強烈激發學生愛國主義,中華民族偉大復興的使命感等積極情感,從而產生高效思政育人的成效.

物理社會學能使學生運用物理知識有效解決生活中的問題,幫助學生學以致用,理論聯系實際.教師講授光的反射時,提出光污染現象破壞生態環境,進而與學生共同討論如何減少光污染;讓學生根據所學物理知識安裝一些簡單電路;為提高燃料利用率,減少大氣污染,改進家中燃具;講授電功、電功率后,安排學生計算家中常用電器的電功率和做功情況.

4 結束語

HPS教育理念與大學物理課程思政建設有機融合,這與高校進行大學物理課程思政建設思想不謀而合.該文主要研究HPS理念下大學物理思政元素,全面整合了物理學史、物理哲學、物理社會學3個維度的思政元素,對大學物理課程思政提供了一種全局化和整體化視角.研究發現,物理學史使學生理解物理學本質,學習科學精神及科學方法;物理哲學有助于學生理解物理學本質,樹立正確科學觀;物理社會學能促進學生情感的培育及社會責任意識.該研究將對理工科學生成長與成才、實現全員、全程、全方位等“三全育人”有重大意義;能提升學生學習興趣、團隊意識;對學生人生觀、價值觀的發展產生積極作用.