“大學物理”課程中哲學與人文的思政要素淺析

摘? 要：高等教育課程教學蘊含了豐富的哲學思想與人文精神，文章以“大學物理”課程教學為例首先闡述了哲學思想如何在教學實踐中將其落到實處，并進一步討論了如何使將人文精神與“大學物理”課程教學內(nèi)容中相結合。在哲學思想方面，重點分析了統(tǒng)一性、矛盾性以及發(fā)展性，通過具體實例使學生能夠從中掌握科學思維方法。人文精神方面，從物理之真、物理之善和物理之美三個方面論述了“大學物理”課程中如何實現(xiàn)人文素質(zhì)培養(yǎng)。

關鍵詞：大學物理；哲學思想；人文精神；課程思政

中圖分類號：G642.1? ?文獻標識碼：B? ? ?文章編號：1002-4107（2024）06-0000-04

一、引言

我國唐代文學家韓愈在《師說》中闡述了教師的三個重要作用，即傳道、授業(yè)與解惑。用現(xiàn)代教育學的觀點來理解，教育工作者的主體責任是向學生傳承哲學思想，講授科學知識和培育人文精神。1948年，建筑教育學家梁思成先生曾在清華大學講課時，曾經(jīng)呼吁走出“半個人的教育”誤區(qū)，培養(yǎng)文理兼?zhèn)洹⒔?jīng)世致用的有用人才。隨著我國社會主義建設的不斷發(fā)展，社會對德智體全面發(fā)展人才培養(yǎng)需求日益迫切[1]。目前，對于理工科學生在進行課程基本概念和基本規(guī)律教學的同時，如何實現(xiàn)課程思政教育目標已成為人們關注的教育改革熱點問題之一[2]。

“大學物理”是各類理工科專業(yè)的公共基礎課程，其基本理論和思維方法也滲透于自然學科的方方面面，而課程思政則是“大學物理”課程教學的指路明燈。因此，在“三全育人”的大背景下，“大學物理”課程如何“守好渠，種好田”顯得尤為重要[3]。傳統(tǒng)的“大學物理”課程教學存在“重知識，輕能力”，“重結論，輕過程”，“重應用，輕思想”的問題。“大學物理”課程思政的內(nèi)容好像天空中浩瀚的銀河系，而哲學思想和人文精神便宛若兩個耀眼的星系鑲嵌其中。如何突出哲學思想與人文精神在“大學物理”課程教學中的領航作用？如何把散落于“大學物理”課程中的哲學思想與人文精神的粒粒珍珠串聯(lián)起來從而形成整體？帶著對這兩個課程思政建設基本問題的深入思考，文章將結合“大學物理”課程教學實踐，從哲學思想與人文精神兩個角度具體論證如何促進課程建設落地開花。

二、哲學思想的培養(yǎng)

哲學思想不僅能夠啟發(fā)人們的獨立思考和審視問題的能力，培養(yǎng)人們的邏輯思維和批判精神，而且也可以激發(fā)人們的創(chuàng)造力和想象力，為創(chuàng)新提供源源不斷的靈感和動力。哲學思想在教育中的應用，可以幫助學生學會思考、探究人生意義和價值，擁有堅實的人文素養(yǎng)和科學素養(yǎng)，具備創(chuàng)新的思維和實踐能力。因此，哲學思想的培養(yǎng)不僅是教育中重要的組成部分，也是培養(yǎng)創(chuàng)新人才不可或缺的環(huán)節(jié)。

牛頓是著名的近代自然科學創(chuàng)始之一，其在力學方面的成就奠定了現(xiàn)代工程學和航空航天技術的基礎。牛頓把自己關于近代天體力學和地面力學基本規(guī)律的認識集中體現(xiàn)在《自然哲學的數(shù)學原理》著作中。牛頓力學體系的建立，不僅對自然科學具有重大意義，而且對辯證唯物主義哲學的建立和發(fā)展也有深刻影響。因此，深刻挖掘“大學物理”課程中的哲學思想，不僅可以加深學生對課程知識點的了解和掌握，而且對哲學思想的培養(yǎng)和建立具有積極的指導作用。下面我們重點從統(tǒng)一性、矛盾論和發(fā)展觀三個角度展開論述：

（一）例證“統(tǒng)一性”思想在物理學中的體現(xiàn)

哲學上關于“統(tǒng)一性”是指兩種不同事物或多種事物能夠具有內(nèi)在同樣的性質(zhì)[4]。很多自然現(xiàn)象外在表現(xiàn)豐富多彩，例如落花與流水，秋雨與冬雪，從物理學的角度這些都可以看做是“落體運動”。物理學家善于從紛繁復雜的表象中，找到最為精要的概念來解釋自然規(guī)律。例如，開普勒從大量的天體運行數(shù)據(jù)中，總結了軌道、周期和面積三大規(guī)律。牛頓將地面物體的重力推廣到不同星體之間作用力，得到了萬有引力定律，從而是天體運行規(guī)律更加和諧統(tǒng)一。

在“統(tǒng)一性”思想的引領下，物理學家經(jīng)過近百年的不懈努力，終于將改變物體運動形式的力統(tǒng)一為強相互作用、弱相互作用、電磁力和萬有引力。如今，人們希望通過進一步研究四種基本作用力之間的聯(lián)系和統(tǒng)一，從而尋找“萬物之理”，即大統(tǒng)一理論[5]。

“統(tǒng)一”哲學思想的建立，對于大學生認識物理規(guī)律，理解其高度概括性具有深刻的意義。比如，在電磁場部分，歷史上人們認為電現(xiàn)象與磁現(xiàn)象是“進水不犯河水”，相互之間沒有關聯(lián)。1820年，奧斯特通過電流的磁效應，發(fā)現(xiàn)“電能生磁”。安培進一步指出“一切磁現(xiàn)象的本質(zhì)是來自于運動的電流”。根據(jù)“統(tǒng)一性”思想，磁如何才能生電呢？1831年，法拉第在打開和關閉電源開關的瞬間，發(fā)現(xiàn)了“磁生電”現(xiàn)象，進而總結出了電磁感應定律。1865年，麥克斯韋建立了統(tǒng)一電磁場理論。電磁場理論的建立也是“統(tǒng)一”哲學思想的輝煌成果之一。

統(tǒng)一性思想還體現(xiàn)在量子力學的建立方面。近代物理學中人們對光的認識存在兩種學說：波動說與粒子說。因為宏觀物體的粒子性與波動性具有明顯的不同，兩種學說也一直爭論不斷。為了平息兩種學說的爭議，德布羅意提出了物質(zhì)波概念，并指出一切物質(zhì)都具有波粒二象性。后來，玻恩將物質(zhì)波的概念引申為概率波，建立了量子力學的模型。

從以上實例可以看出，“大學物理”課程中很多知識點都體現(xiàn)了統(tǒng)一的思想。統(tǒng)一思想的建立不僅有利于培養(yǎng)學生多方面統(tǒng)一和諧的認識自然規(guī)律，也有利于發(fā)現(xiàn)新的物理現(xiàn)象，找到新應用，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。

（二）淺析“矛盾論”方法在“大學物理”課程中的應用

在認識到物理規(guī)律統(tǒng)一性的基礎上，也要認識到不同物理現(xiàn)象的矛盾，能夠具體問題具體分析。物理學中很多模型都體現(xiàn)了“主要矛盾”與“次要矛盾”的問題。例如，在講解質(zhì)點模型時，可以從“地球自轉”和“地球公轉”兩個實際問題分析。自轉時，地球的大小和形狀是主要矛盾，不能忽略，此時地球不能視為質(zhì)點；公轉時，地球的大小與形狀是次要矛盾，可以忽略，地球可以當作質(zhì)點。類似的自由落體運動，當阻力相比物體自身重力可以忽略不計時，主要矛盾便是重力。爆炸和碰撞瞬間，內(nèi)力遠大于外力，外力是次要矛盾。絕熱過程物體達到熱平衡的弛豫時間較長，黑體輻射時出射光線較少，點電荷的電場尺寸遠大于電荷本身大小等等。在分析物理問題中，只要善于分析主要矛盾，忽略次要矛盾，才能從“亂花漸欲迷人眼”的現(xiàn)象中，找到物理規(guī)律，從而解決實際問題。

另外，矛盾論的另一個核心思想是主要矛盾雙方的轉化。例如，分子動理論中指出分子之間存在引力和斥力。引力與斥力便是矛盾的統(tǒng)一體。在兩個分子相互靠近時，它們都迅速增大而斥力增加速度大于引力增加速度，因此對外體現(xiàn)出斥力的效果。相反，當分子相互遠離時，引力與斥力都同時減小，而斥力減小速度大于引力減少速度，對外顯示斥力。類似地，原子內(nèi)部的原子核與核外電子之間也存在不同的電磁作用，從而使一定條件下原子保持穩(wěn)定狀態(tài)。電磁場中當磁鐵靠近線圈時，線圈感應電流產(chǎn)生的磁場阻礙磁鐵的靠近，而當磁鐵遠離線圈時，感應電流的磁場又對線圈吸引。靜電平衡狀態(tài)是電荷的擴散與外電場動態(tài)平衡，當矛盾的任何一方發(fā)生變化，如外電場或電荷濃度變化，該平衡就會打破，從而形成新的平衡狀態(tài)[6，7]。

在分析物理學問題，除了注意事物規(guī)律的共性外，也要注意區(qū)分矛盾的主要方面和次要方面，并能夠理解其相互轉化。傳統(tǒng)力學的觀點認為一切物體要么具有波動性，要么具有粒子性，非此即彼，水火不容。這一形而上學的觀點阻礙了人們對自然客觀規(guī)律的認識。按照矛盾論的觀點，微觀客體是波動性與粒子性的矛盾統(tǒng)一體。在考慮微觀粒子傳輸時，其波動性占主要地位，而當微觀粒子與物質(zhì)相互作用時，其粒子特性得以體現(xiàn)。德布羅意通過德布羅意關系和很好地將矛盾的雙方聯(lián)系起來。另外，坐標與動量，能量與時間的不確定關系也很好地闡釋了矛盾統(tǒng)一哲學思想。

（三）基于哲學“發(fā)展觀”的物理實例

屈原在《離騷》中寫道“路漫漫其修遠兮，吾將上下而求索”。物理學的理論知識是隨著人類社會的進步而不斷發(fā)展變化的，因此不能把有關結論和定律當作“固化”的模型講授給學生，而是遵循科學探究與實踐的基本規(guī)律，給學生以科學思想和科學方法的培養(yǎng)。例如，在講授電磁學部分時，可以結合法拉第的電磁感應發(fā)現(xiàn)過程來分析。首先，發(fā)現(xiàn)并提出科學問題。當時，物理學家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了電能生磁，但磁能否生電呢？這一問題一直沒有答案。其次，制定合理的實驗方案。法拉第通過十年堅持不懈的實驗研究，終于在1831年發(fā)現(xiàn)了電磁感應定律。

從物理學史不難發(fā)現(xiàn)，人們現(xiàn)有的物理學知識都是在同舊觀念、舊學說之間不斷斗爭過程中而發(fā)展起來的。物理概念和物理規(guī)律的建立不是一蹴而就的，并且存在一定的反復性和發(fā)展性，這在人們對光的本性認識方面有著充分的體現(xiàn)。《墨經(jīng)》中曾記載“小孔成像”，指出了光是沿直線傳播的規(guī)律。到了17世紀，人們對光的本性探索有兩種截然不同的觀點：波動說與微粒說。由于波動說對光的直線傳播與偏振無法解釋，光的微粒說占主導地位，1800年楊氏雙縫干涉實驗的成功，1845年法拉第發(fā)現(xiàn)偏振光與磁場關系，1865年麥克斯韋預言了光是電磁波，這些科學發(fā)現(xiàn)使波動說走上了科學的舞臺。然而，黑體輻射、光電效應和康普頓散射效應這些現(xiàn)象卻困擾著波動學說。波粒二象性理論提出，成功闡釋了光是波動性與粒子性的矛盾統(tǒng)一體，而人們對光的認識過程也很好地體現(xiàn)了“實驗-理論-再實驗-再理論”的螺旋上升，不斷發(fā)展的哲學觀點。

三、人文精神的培育

物理學除了用辯證唯物主義的哲學思想去研究客觀世界的結構、運動及其規(guī)律外，它還同人文學科一樣具有“以人為本”的特性。19世紀放過自然主義文學家福樓拜說過“藝術越來越科學化，科學越來越藝術化，兩者在山腳分手，最終將在山頂重逢?！彪S著物理學的不斷發(fā)展，逐漸體現(xiàn)出來科學家對自然規(guī)律“真善美”的不懈追求，在物理概念、理論和規(guī)律等方面都熠熠閃爍著人文精神之光。在“大學物理”課程教學中，充分挖掘其中的人文教育資源，可以使學生深刻認識理性創(chuàng)新之真、科學倫理之善以及獨具神韻的科學之美。

下面我們結合“大學物理”課程分別從物理教育之求真、物理之至善和物理之知美三個方面來展開論述。

（一）物理教育在于求真

康德曾經(jīng)說“世界上有兩樣東西能夠深深地震撼人們的心靈，一是頭頂燦爛的星空，二是心中崇高的道德”。這里的“星空”和“道德”分別指自然法則與人文精神的“真”。 教育的目標就在于培養(yǎng)學生對真追求，引導學生追求各個領域的真，包括自然之真、技術之真、學問之真以及精神之真。以實現(xiàn)教育的真正意義，引導學生在不同的領域中不斷追求真理。作為基礎學科之一，物理學通過探究自然界的本質(zhì)規(guī)律和物理現(xiàn)象，展現(xiàn)了對自然求真的精神其他如文學，學生應該通過閱讀、分析文學作品，理解作家表達的情感和思想，追求作品的內(nèi)在真諦；在社會科學領域，學生應該關注社會現(xiàn)象背后的本質(zhì)，挖掘問題的本質(zhì)和原因，追求社會的真相；在科技領域，學生應該關注科技發(fā)展背后的科學原理，追求科技發(fā)展的真實性和可靠性。

求真必要務實，要求實事求是，尊重客觀事實。例如，牛頓力學是推翻以亞里士多德為代表的古典力學基礎上而建立起來的。微觀粒子的波粒二象性是光的波動學說與微粒學說在不斷爭辯中而得到的。麥克斯韋的電磁場理論是建立在法拉第、安培等物理學家的電磁實驗基礎之上。牛頓提出“科學的經(jīng)驗是實驗，而不是常識；科學的方法是歸納而不是類比?！笨茖W規(guī)律可以精確的量化從而達到高度的確定性，不斷追求其真。比如在《大學物理》中，人們對基本物理常數(shù)的測定，如光速、引力常量、普朗克常數(shù)、電子電量等。在20世紀50年代以前，基本物理常量單位一般是利用實物基準保存和復現(xiàn)，這種方法由于工藝穩(wěn)定性的原因，測量準確度較低。20世紀60年代，人們開始采用量子計量基準的方法來提高測量精度，例如，1960年長度單位“米”是基于86Kr原子2p10與5d5能級躍遷在真空中1650763。73個波長的長度。1967年銫原子鐘定義了“秒”的計量基準。這些測量基準都體現(xiàn)出了物理學不斷發(fā)展，求真求精的人文追求。

（二）物理教育在于至善

教育在于至善，意味著教育的目的是培養(yǎng)人們的道德品質(zhì)，追求善良與美好。教育的核心任務不僅在于傳授知識，更在于引導學生發(fā)現(xiàn)、追求和實踐至善。教育不僅僅是在知識層面上的傳授，更要引導學生注重心靈的升華和品德的提高。在教學過程中，引領學生明確自己的價值觀和追求的方向，秉持著對美好和善良的追求，塑造自己成為具有高尚品質(zhì)和行為操守的人。這就要求教育應該注重培養(yǎng)學生的人文素養(yǎng)，提高學生的文化素質(zhì)和道德素養(yǎng)，使其具備對人類共同價值的認知和尊重，養(yǎng)成崇尚真善美的品格。教育在于至善，不僅僅是要傳授知識，還要培養(yǎng)學生正確的世界觀、人生觀和價值觀，使其成為全面發(fā)展的人才，為建設美好的社會和世界做出貢獻。

每一門學科的教育都有其自身至之道，物理科學的價值觀包括物理科學和人文道德的一致性；物理成果的社會價值善惡觀等。“中國原子彈之父”錢三強曾指出“科學沒有國界，但科學家有祖國”。在三全育人大的教育背景下，《大學物理》課程應與思想政治理論課形成同向合力，通過我國深挖我國科學家在物理學中的杰出貢獻，從而增加學生的民族自信和文化自信，形成正確的科學價值觀。

至善之道在于引，早在戰(zhàn)國時期墨子在其論著《墨經(jīng)》中就記載了大量物理學的知識，其主要成績體現(xiàn)在力學與光學方面。例如，力學方面研究了杠桿、滑輪、斜面等省力裝置，并分析了浮力及平衡原理。光學方面指出光的直線傳播以及反射規(guī)律，并對各種面鏡成像進行了研究。《周禮?？脊び洝防锩嬉灿涊d了很多應用力學與聲學方面的現(xiàn)象，對各種摩擦、拋物軌道以及樂器發(fā)音都有詳實的研究。另外，《呂氏春秋》和《鬼谷子》等書中對自然界磁現(xiàn)象以及指南針都有記載。漢代王充在《論衡》一書中，詳細分析了力和運動的關系，同時指出內(nèi)力不能改變物體運動，這一結論比牛頓的動力學定律發(fā)現(xiàn)早一千六百多年?！墩摵狻窌羞€對聲波與水波的波現(xiàn)象做了類比，對熱平衡、熱傳導和物態(tài)變化做了研究，在摩擦起電方面討論了“頓牟掇芥”現(xiàn)象。宋代沈括所著《夢溪筆談》是中國科學史上的具有里程碑意義的著作，書中廣泛記錄了聲音的共振現(xiàn)象，小孔成像及面鏡成像規(guī)律，并首次指出了地磁偏角的存在。

至善之道在于學，在講解中國古人輝煌的科學成就的同時，我國近代和現(xiàn)代物理學家對物理學發(fā)展的杰出貢獻同樣需要加以介紹。例如，中國“兩彈一星”功勛錢三強，在原子物理中發(fā)現(xiàn)的重核的三分裂、四分裂現(xiàn)象。錢學森提出的 “卡門—錢近似”公式，解決了困擾空氣動力學多年的前沿難題。嚴濟慈是世界上第一個精確測定石英壓電定律“反現(xiàn)象”的中國科學家，也是第一位獲得法國國家科學博士學位的中國人。吳有訓通過大量的實驗數(shù)據(jù)，全面地驗證了康普頓效應，從而為光的量子性奠定了堅實的實驗基礎。趙忠堯第一次從實驗方面發(fā)現(xiàn)了正電子的存在，稱為人類物理學史上第一個發(fā)現(xiàn)反物質(zhì)的哲學家[8]。

從中國古代科學成就和近代物理學家的基礎貢獻出發(fā)，激發(fā)學生胸懷祖國的愛國精神和勇攀高峰的創(chuàng)新精神。這些精神將如“燈塔”一樣，指引著每位有志于理工科學習的學生的人生航向，最終形成至善之道在于行。

（三）物理教育在于知美

高等教育的目的在于引導學生認識美、欣賞美、創(chuàng)造美。美是人類文明的重要組成部分，不僅包括自然的美和人文的美，還包括藝術的美和科學的美。培養(yǎng)學生欣賞美的能力，了解和掌握美的規(guī)律和內(nèi)涵，最終創(chuàng)造出更多的美。當然每個學科領域都有獨特之美，例如，在文學領域，有語言之美、文學形式之美，情感和思想之美；在藝術領域，有色彩之美、構圖之圖、節(jié)奏之美等等；在科技領域，有邏輯之美、規(guī)律之美、簡潔之美。

美具有內(nèi)在性。以物理科學為例，它體現(xiàn)在從復雜自然現(xiàn)象中提煉出的化繁就簡、對稱和諧之美，是一種高品味之美。牛頓曾說過“自然界不愛用什么多余的原因以夸耀自己”。大多數(shù)的物理規(guī)律可以用簡潔的數(shù)學語言來描述。例如，牛頓第二定律F=ma，深刻反映了力和物體運動狀態(tài)改變的定量關系。愛因斯坦質(zhì)能方程E=mc2，揭示了物體質(zhì)量與能量之間的轉變。最小作用原理δS=0，由此公式可以推出光學費馬原理、拉格朗日方程、量子力學費曼路徑積分、薛定諤方程等。這些物理公式的簡潔美不僅從理論表達方面體現(xiàn)出令人神往之美，而且高度精煉概括了自然規(guī)律的深刻之美[9，10]。

美具有恒久性。物理規(guī)律存在很多守恒定律，例如電荷守恒定律，動量守恒定律，角動量守恒定律和能量守恒定律等。這些守恒定律深刻反映了物理學的對稱和諧和諧之美。另外，很多物理模型也體現(xiàn)出對稱之美，例如均勻帶電球體，可以把電荷集中在球心，整體呈現(xiàn)球對稱。氫原子核外電子旋轉可以用球諧函數(shù)來分析電子所處位置的概率。自由落體與豎直上拋也具有運動的對稱美。電磁學中點電荷電場線與穩(wěn)恒電流磁場線的空間分布都有優(yōu)美的對稱。光學中入射光線與反射光線對稱分布在法線兩側，體現(xiàn)了和諧的對稱美[11，12]。

總之，教育在于知美，在教育過程中，應營造一種美化的學習環(huán)境?！疤依畈谎韵伦猿甚琛?，學生在專業(yè)知識學習的同時，受到美的熏陶，帶著愉悅的心情去享受知識帶來的美，從認識、欣賞和創(chuàng)造美的過程中不斷提高自身素養(yǎng)和創(chuàng)新能力，進而貢獻于人類文明的發(fā)展。

四、結束語

高等教育不僅要培養(yǎng)學生掌握知識和技能，更要引導學生追求真理、追求美好、追求完善，實現(xiàn)人的全面發(fā)展和自我超越。其中，“教育在于求真”強調(diào)要讓學生學會分辨真假，理性思考，尊重客觀事實，培養(yǎng)科學精神和批判性思維能力；“教育在于至善”強調(diào)要通過教育培養(yǎng)學生具備高尚的品德、良好的道德修養(yǎng)和社會責任感，使其成為社會的棟梁；“教育在于知美”則強調(diào)要通過教育讓學生欣賞、鑒賞和創(chuàng)造美，提高審美能力和創(chuàng)新能力，培養(yǎng)對美好的追求和追尋。這三個觀點相互關聯(lián)、相互依存，是教育的核心價值觀和目標。 每一個學科、每一門課的教學都應以此為目標，追求育人使其真、育人使其善、育人使其美的教育效果。在新時代“大學物理”課程的教學實踐中，融入哲學思想與人文精神相融合的思政教育，以培養(yǎng)熱愛祖國、熱愛人民，具有奉獻精神和創(chuàng)造能力的真“老實人”。

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編輯/丁俊玲

作者簡介：陳鋒，男，副教授，博士，研究方向為大學物理教學和智能機械制造。

基金項目：安徽省高校協(xié)同創(chuàng)新項目（GXXT-2022-050）