思政元素融入原子物理學課程教學策略探究*

楊寧選 王 銳 范 婷 張巖文

(石河子大學理學院 新疆 石河子 832000)

1 引言

“課程思政”的育人理念是2016年全國高校思想政治工作會議之后形成的[1-2].2017年,國務院印發《關于加強和改進新形勢下高校思想政治工作的意見》文件、教育部印發《高校思想政治工作質量提升工程實施綱要》文件,明確教育“立德樹人”的根本任務[1-4].2020年教育部頒發的《高等學校課程思政建設指導綱要》要求把專業課程作為課程思政建設的有機載體,要把思想政治工作貫穿教育教學全過程,充分發揮各門課程的育人功能[1-6].原子物理學是研究原子的結構、性質、應用以及電磁相互作用規律的,是物理學、應用物理學專業最核心的專業基礎課程之一.原子物理學打開了學生認識微觀世界的大門,它不僅是整個近代物理的基礎,也是光譜學、材料學、能源科學、信息科學、激光物理等許多技術和應用學科的基礎[7-9].本文以原子物理學課程為載體,深入挖掘課程中的思政元素,將課程知識點與思政元素有機契合,把知識傳授、能力培養與學生價值塑造緊密結合,以實現課程目標與立德樹人目標一脈相承,推進專業課程學習與思想政治理論教育同向同行.

2 原子物理學“課程思政”元素的挖掘

2.1 培養學生實事求是的科學精神和科學態度

原子物理學是關于物質微觀結構的一門科學,它的基本圖像、基本概念、基本方法是建立在科學基礎之上的,它的發展也經歷了實踐-理論-再實踐,從不完善到完善,去偽存真的過程.在原子物理學課程中,對物理圖像和物理思想的教學過程,例如電子的發現、中子的發現、X射線發現,應增加物理學史的相關內容,解釋電子、中子、X射線發現的歷史背景及相關物理學家的探究過程,在學生體驗先輩科學探索經歷的過程中,塑造其勇于探究和創新的科學精神與實事求是的科學態度,養成批判性思維學習習慣.

2.2 培養學生求真務實的創新意識和創新智慧

原子物理學建立在大量的實驗基礎上,在實踐與理論相互推動下螺旋式前進.從生產實踐或科學實驗到理論,再把理論用于生產實踐或實驗進行驗證.例如在原子物理學課程中,對原子模型建立的過程,遵循類似的探究規律:由現象到本質、從特殊到一般、假象實驗→理想實驗→真實實驗遞進……、現象→概念→理論(模型)→實驗→應用……,讓學生逐步理解如何從分析α粒子散射實驗結果推翻湯姆孫的“西瓜”原子模型,建立盧瑟福的核式結構模型,到最終建立玻爾的原子理論體系的過程,在此過程引導學生科學、嚴謹的思考問題,潛移默化中塑造學生創新思維和創新精神.

2.3 培養學生心懷天下的愛國情懷和社會擔當

近代物理和3次工業革命都起源于西方,大量的實驗都是國外物理學家杰出的成果,比如α粒子散射實驗、弗蘭克-赫茲實驗、史特恩-蓋拉赫實驗、康普頓效應等實驗,我們一方面要分析我國在近代物理研究中落后的原因,另一方面,我們也要看到我國科學家做出的杰出工作,比如:在1925—1926年,中國物理學家吳有訓改進X射線管,測量了7種不同物質的X射線散射曲線,對康普頓效應的確定做出了杰出貢獻;在1932—1934年,中國物理學家謝玉銘開展氫原子光譜的巴爾末系精細結構研究,測定了精細結構常數;在1946—1947年,中國物理學家錢三強與何澤慧發現了核裂變的三分裂、四分裂現象等[7].尤其在新中國建設時期,不乏涌現出許多優秀的科學家.在原子物理學教學內容中,要將我國優秀科學家的愛國情懷、感人事跡穿插其中,將熱愛祖國、無私奉獻的“兩彈一星”精神、艱苦奮斗、開拓進取的“兵團精神”和自強不息、甘于奉獻的“胡楊精神”有機融入課堂教學,增強學生的民族自豪感,激勵學生將愛國熱情自覺融入社會主義現代化建設中,實現中華民族的偉大復興.

2.4 原子物理學“課程思政”融入中國元素

毛澤東哲學思想與物質結構——“世界是物質的,物質是可分的”,這是毛澤東哲學思想,它與原子物理學物質可分高度契合.毛主席從馬克思唯物史觀“一分為二,對立統一”的觀點提出物質(包括原子、質子、中子、電子)是無限可分的,這在1955年,毛主席與錢三強談話中可以體現出來[7-8].后來毛主席看見日本物理學家發表的《基本粒子的新概念》的文章,提出基本粒子并非最后不可分,對這個觀點極為贊賞.

中國古代哲學思想與物質結構——探索中國古代物理學的哲學思想對物質結構的認識,既讓學生了解我國古代璀璨的文化,也增強學生的民族自豪感.比如對物質結構的認識,春秋戰國墨家學派代表人物墨子在公元前5世紀就提出“端”是組成物質的最小成分.對物質可分的認識,春秋戰國時期的思想家莊周提出“一尺之棰,日取其半,萬世不竭”(《莊子·天下篇》)[8-9].

3 原子物理學“課程思政”融入的措施

3.1 整合和優化教學內容

秉承以學生為中心的教學理念,按照原子結構層次、原子物理學發展脈絡,由簡單到復雜的邏輯學習順序(簡單原子到復雜原子;孤立原子到外場中原子;原子核外電子到原子核),優化和調整原子物理學課程內容.將教學內容分為7個模塊[緒論、原子基本結構、量子力學初步、孤立多電子原子中電子的運動規律和力學規律、外場(磁場、電場、等離子環境)中原子、原子內殼層電子的規律和性質、原子核],每個模塊中,將增加物理科學史教育,增加諾貝爾物理學獎的物理工作,增加相關的科技前沿專題,恰當融入思政元素教育,將實事求是的科學精神、科學態度和求真務實的創新意識、創新能力融入課程教學中.此外,要注重理論的實際應用和前沿研究,講述目前我國科技領域面臨的困境問題,以激發學生的求知欲和社會擔當.表1列舉了不同教學模塊中,從科學精神、創新意識、社會擔當、愛國情懷、唯物史觀、民族精神等方面對課程思政元素的挖掘.

表1 原子物理學課程思政融入點設計

續表1

3.2 修訂課程思政教學資料

修訂教學大綱、教案、教學課件等,教學大綱明確課程的性質及其在專業教學中的地位與作用,闡明課程的教學目標、教學要求、教學內容、教學重難點等[10].在教學大綱修訂中,做到課程能力培養目標與德育目標有機的契合,課程思政的“隱形融入”和“顯性融入”交相呼應[11].針對原子物理學課程思政元素的挖掘與融入,制定了表2的課程目標.

表2 原子物理學課程目標

3.3 拓展課程思政教學方法

在教學方法上,以OBE理念為核心,突出學生的主體意識.倡導探究式、互動式、案例式和混合式線上線下結合的教學方法.教學方法設計中穿插相關物理學家生平簡介、軼聞趣事和科學探究經歷,讓學生掌握原子物理學基本概念,總結原子物理圖像中的物理規律,從而培養其歸納法、演繹法、類比法和邏輯推理法等思維方法.表3展示了部分教學內容實施課程思政的教學設計及教學方法的應用.

此外,原子物理學課程還可以通過第二課堂(學術講座、課程小論文)引導學生積極參與和主動思考,利用啟發式、探討式、質疑式、互動式等教學模式,吸引學生對原子物理學課程相關知識進行研究,激發學生的學習興趣和動力.

3.4 豐富課程思政教學案例建設

開展原子物理學“課程思政”教學案列建設,在教學案例中要充分體現課程目標與“立德樹人”育人目標的結合,將思政元素有機融入課程知識點,做到知識傳授、能力培養與價值塑造相輔相成,同向而行.目前對于原子物理學課程,已經完成了原子核式結構模型教學案例、玻爾氫原子理論教學案例、塞曼效應教學案例、原子殼層結構教學案例等.這些教學案例采用“問題探究(教師為主導)+課堂講授(學生為主體)”的教學模型,取得良好的教學效果.

表3 實施課程思政的教學方法

3.5 完善課程過程性考核管理機制模式

改革舊有的考核方式,形成多維度、不同層次的過程性評價機制,有助于促進學生學習的積極性和主動性.過程性評價機制突出過程性考核管理,過程性評價包括過程性考核成績和課程學習成績,過程性考核成績中包括專題研討、第二課堂和小論文寫作.期末考試得到課程學習成績,考查學生對課程基本概念、基本方法和基本技能的掌握.表4展示了我們對原子物理學課程過程性考核的設計.

表4 過程性考核管理機制模式

4 結束語

總之,原子物理學是學習近代物理的基礎,它的建立和發展是眾多物理學家集體智慧的結晶,從1901年開始的諾貝爾物理學獎有一半反映了在原子和粒子物理領域取得的開創性成果.原子物理學也蘊涵了豐富的物理文化內涵,前輩物理學家在相關領域發展的關鍵時刻的重大突破,閃爍著物理大師創新精神的光芒.基于原子物理學課程特點,深入挖掘課程所蘊涵的思政元素,將課程能力培養目標與德育培養目標有機融合,通過恰當的教學設計和有效的教學方法,將思政元素“春風化雨、潤物無聲”融入課堂教學中,學生在認識自然世界規律的同時,科學精神、科學態度與創新能力也得到合理地培養與塑造.建立知識傳授、能力培養和價值引領人才培養模式,達到立德樹人的根本目標.