工匠精神的培育：大學物理融入課程思政改革探索
——以“力學”章節(jié)教學為例

孫 磊 陳紹敏 郭 偉

（福州大學至誠學院，福建 福州 350001）

當代大學物理課程的教學與思政教育相結(jié)合目前存在幾點不足之處：首先是課程設計并沒有關于結(jié)合思政教育的詳細計劃；其次，教師、學校對大學物理課程結(jié)合思政方面的意識不強；第三，教師專業(yè)受限，是物理類專業(yè)的教師沒有受過專業(yè)的思政教育，不懂得如何在教學中進行相關的思政教育；另外，課程思政教育方法比較單一。目前解決的辦法主要有以下幾點：首先是以建設特色社會主義為目標、以社會主義核心價值觀為導向，制定適合本校教學理念的思政教育目標；另一方面從創(chuàng)新教學方法入手：比如，不僅可以通過介紹物理學家的典型事例，讓學生愛上科學、崇尚科學；更要讓學生了解國內(nèi)科學領域的先進技術成果，增強學生的愛國主熱情和民族自豪感；將基本原理和定理與人生中的道理相結(jié)合，引發(fā)學生在日常中學習課本知識；此外，通過將理論知識融入現(xiàn)實生活，鼓勵學生創(chuàng)新設計、發(fā)明創(chuàng)造；還可以采取探討型教學和開放型課堂相結(jié)合，［1］培養(yǎng)學生良好的物理思維。

一、思政元素的概念

社會主義核心價值觀思政元素，顧名思義，即思想政治教育元素，［2］大概涉及認識觀、真理觀、實踐論、方法論，從德育角度即對學生“知、情、意、德”四大要素的統(tǒng)一整合，而馬克思主義哲學體現(xiàn)了科學的認識觀、真理觀和方法論，科技強國教育滲透了最強有力的的實踐論，而實踐論又蘊含著新時代的工匠精神。當然，思政元素遠不止這些，廣義上含括了所有弘揚中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化、優(yōu)良品質(zhì)、社會主義核心價值觀等正能量內(nèi)容。實施課程思政，［3］要運用德育的學科思維，從專業(yè)或基礎課程內(nèi)容中挖掘蘊藏在深層次的思想精髓和人文價值，提煉出與認識觀、真理觀、實踐論、方法論有關形象具體的教學素材，在灌輸知識過程中提升到精神層面的導向，通過案例分析、思維樹立、精神滲透的相輔相成作用，構(gòu)建“知、情、意、德”一體化的德育教學體系。在教授專業(yè)或基礎課程中要善于挖掘這些育人元素，從課程的基本知識點出發(fā)，轉(zhuǎn)化為與這些知識點相關聯(lián)的思政元素，從而實現(xiàn)塑造學生品格、品行、品味的目標。課程思政的實質(zhì)是對課程體系的升華，從課程知識到文化基因，對學生的思想政治素養(yǎng)及綜合素養(yǎng)影響重大。

二、大學物理融入思政元素與工匠精神培育的關系

大學物理在內(nèi)的任何基礎學科都包含三組元素，第一組元素包括原則、基本概念和定律，它們共同構(gòu)成了一門學科的核心。第二組元素代表核心的各種應用元素，如解決問題、建模和解釋各種自然現(xiàn)象和實驗室實驗，構(gòu)成了該學科的主體。然而，學習者更容易從外圍的第三類元素獲取知識，而滲透其中的即是思政元素。如果說通過第一組元素的學習，學生獲得了理論上的知識，能夠成為一名學者。那么通過第二組元素的學習，能夠使學生在實踐動手和應用能力上獲得提高，最終將成為一名具有技能的“工匠”。然而，通過第三組元素學習，學生在學習新理論和操作技能的同時提升自我綜合素養(yǎng)，樹立正確的人生觀、價值觀；在了解科學技術前沿的同時，學生感受到科學技術的推陳出新給社會帶來的種種負面效應，最終成為一名具有社會責任感和高尚精神的“工匠”。如果說物理核心和主體決定了物理學的學科，而思政元素的增加將學科升級為學科文化的地位。因此，大學物理教學應該將外圍的物理教學定性為學科導向，而教學結(jié)合外圍思政內(nèi)容，建立不同領域元素之間的交流融合，呈現(xiàn)思想政治及文化教學。傳統(tǒng)大學物理教學能夠培育出理論和技能兼?zhèn)涞摹肮そ场?，而這種有意識地融入思政元素的大學物理教學必將導致有民族靈魂、有民族精神的“工匠”的誕生。而這也正是建設具有工科特色和區(qū)域影響力的高水平、高質(zhì)量、有特色的教學研究應用型大學的育人目標。

三、工匠精神培育：大學物理融入思政元素的具體路徑

雖然大學物理知識結(jié)構(gòu)包括了核心、主體和外圍三大領域，但是在當前流行的物理教學中經(jīng)常忽略外圍所滲透的思政元素的貢獻，只重智而不重德。下面以力學章節(jié)教學為例，闡述教學融入思政元素從而實現(xiàn)工匠精神培養(yǎng)的策略，重點在馬克思主義哲學原理和科技強國教育的滲透。

（一）以馬克思主義哲學原理為工具，加強學生辯證思維

大學物理作為典型的自然科學學科課程，其本質(zhì)上包括它的認識論基礎以及其他方法論主張，如經(jīng)驗驗證的需要、基本概念的定義、邏輯規(guī)則（推理的方式）以及諸如還原論等科學思想，當然其中還包含數(shù)學、建模、調(diào)制和對應等原理，而馬克思主義哲學基本原理在這些內(nèi)容中體現(xiàn)得淋漓盡致，但對于學生自己很難發(fā)現(xiàn)，因此必須由教師提煉出思想精髓，并輔助學生去領悟，尤其重要。比如，在動力學內(nèi)容教授過程中，可以將動量定理知識與質(zhì)量互變規(guī)律結(jié)合，告誡學生做事要有恒心，一切皆有可能；同時針對部分學生不愛做作業(yè)的現(xiàn)象，可以借此揭示作業(yè)和學習效果之間也是質(zhì)量互變關系。再比如，在介紹質(zhì)點模型時，教導學生做事要分清問題的主要矛盾和次要矛盾，［4］規(guī)劃好人生；同時，將對力的認識歷程與否定之否定規(guī)律結(jié)合，告訴學生要觀察事物，反對把客觀世界和人的認識絕對化、凝固化；人生發(fā)展需要不斷挖掘自身潛力，不斷奮斗前進。還可以將牛頓定律與實踐論相結(jié)合，教授過程中讓學生深刻意識到認識源于實踐；練習是必要的，知行合一；勤于思考，勇于探索。力學定律的學習和驗證，使學生很自然地建立起“實踐是檢驗真理的唯一標準”的科學精神。能量守恒定律的學習和驗證，則培養(yǎng)他們積極進取、鍥而不舍的精神。同時，還可以將科技進步與歷史唯物主義結(jié)合，引導學生樹立正確的人生觀。

以馬克思主義哲學原理為工具來教授物理可以使得學習者對主題有更深入的理解，這種理念對于物理教育者來說至關重要。比如，在力學教學中，重要的是向?qū)W習者傳達牛頓方法中消除摩擦和彈性的問題。事實上，牛頓最初認為行星運動的背景是沒有摩擦和彈性的物質(zhì)點，這種條件幫助他制定了他的三個基本定律，但這些定律又經(jīng)常被這兩種現(xiàn)象掩蓋在人們的日常環(huán)境中。如果教師將其與先前引入的開普勒和伽利略的慣性進行對比，牛頓的慣性概念就會變得更加清晰。牛頓討論了入門物理課程中心重要性的概念點：運動的時空描述、表觀和真實的物理量、測量在定義概念中的作用、思想實驗等等。但傳統(tǒng)力學章節(jié)教學機制中很少包括亞里士多德學派和中世紀物理學的概念，相對論和量子學僅為少數(shù)學生用于實現(xiàn)未來的學習。事實上，在文化方法中，歷史內(nèi)容在某種意義上不再代表過去。無論屬于過去還是將來，都應當強調(diào)概念對話，強調(diào)其他可能性和競爭性解釋，比如亞里士多德、布里丹、笛卡爾、伽利略以及愛因斯坦和玻爾與牛頓的思想辯證交流，從而改變了物理教學的整體氛圍。教學中可以在這里提到基于牛頓和歌德之間的交談對話，作為力學主題的思政教學的一個案例，學生可以在活動中領悟馬克思辯證唯物主義思想，找到物理學的思想認識感知的其他例子。馬克思注意哲學原理在物理思政教學的重要意義在于澄清歷史上成功的不同物理理論之間的相互對應原則（如經(jīng)典力學和相對論力學）。這些理論的區(qū)域可能重疊，但不是核心。因此，在相對運動中教授牛頓速度的總和，強調(diào)盡管數(shù)值結(jié)果可以接近使用相對論得到的數(shù)值結(jié)果，但這不應掩蓋這些理論的核心是相互對抗的事實，這種相互對應原則能幫助鍛煉學生的辯證思維。

此外，知識（個體發(fā)生）的個體成長與科學集體知識（系統(tǒng)發(fā)育）的增長之間存在某種相似性。在這一觀點的指導下，教師可以識別并且應用發(fā)生的典型事件，預測學生的誤解。這種相似性使得曾經(jīng)在科學思維中使用的論證和批判相關，幫助學生理解物理知識的關鍵點，這對學習者來說至關重要。例如，通過馬克思辯證唯物主義原理來學習量子力學要容易得多，如引入與愛因斯坦、薛定諤、德布羅意等人的激烈辯論令人興奮，對新手的吸引力遠遠超過量子力學的任何直接演示。同樣，提出狹義相對論的辯證過程揭示了物理學一大根本革命。學生們了解到邁克爾遜-莫雷實驗只是贊成新世界觀許多論點中的一個，并且在現(xiàn)實描述中尋求協(xié)方差、對稱性和相對性，這樣，學習者不僅被真實的故事所吸引，其中更能夠了解到大量的馬克思辯證唯物主義思想。教師通過向?qū)W習者介紹馬克思主義哲學原理，能為學生提供含有解決科學主義和教條主義的共同論據(jù)。

（二）滲透科技強國教育，培養(yǎng)學生工匠精神

科技強國教育揭示了物理學作為科學活動的本質(zhì)。因此，強國教育能向?qū)W習者展示科學探究方法。通過描述物理理論的相關科技技術，教師在描述科學家的活動、他們的探索方式和示范方式時，自然會向?qū)W生介紹這些想法。當介紹科技技術創(chuàng)新背景時，學生能夠了解物理知識具有試驗性、近似性、有效性、可證偽性和自我糾正性。通常情況下，除了科技背景之外，這些主題幾乎很少在物理課上有明確教學。同樣以力學章節(jié)為范例，在機械波的教授過程中，引入機械波概念時，如果單純給學生介紹機械波的產(chǎn)生條件、傳播形式、傳播原理以及反、折射特點等重要知識點，內(nèi)容相對枯燥，學生學習效果不理想。教師可以在教學中融入相關的當今科技前沿技術，進行科技強國教育。首先，介紹機械波傳播條件：振源和連續(xù)的彈性介質(zhì)，學生在理解方面可能會存在一點概念上的誤解。這時通過引入聲吶在水中傳播的例子，可以很直觀地讓學生認識到，水就是一種連續(xù)的彈性介質(zhì)，不僅如此，聲吶還應用到各國的軍事領域，各國海軍使用聲吶在水中傳播，利用回聲定位原理對海洋進行勘測，這樣可以激發(fā)學生的學習興趣。其次，在描述機械波傳播過程中幾個重要物理參數(shù)（包括波長、周期、頻率、波速等）時，通常只是簡單給出公式，學生學習起來相對無聊，難以理解。通過結(jié)合聲吶技術在潛艇探測中的應用、聲吶技術在水下探測、導航制導、通信、水下作戰(zhàn)，無不符合我國建設海洋強國的發(fā)展方針。［5］同時介紹潛艇聲吶、航空反潛直升機聲吶等幾個重要海軍設備的工作原理，這些設備無不和機械波的幾個重要物理量結(jié)合在一起。這樣不僅可以使學生更好地理解描述機械波的重要物理量，而且培養(yǎng)學生的愛國主義情感，為我國海軍事業(yè)的發(fā)展而感到自豪。第三，介紹機械波的反射和折射原理的時候，引入中國海事局的專業(yè)測量船舶的應用，通過介紹其工作原理，結(jié)合機械波的反射和折射原理，吸引學生注意力，能其在學習中為我國軍事力量強有力發(fā)展感到自豪。

此外，通過介紹我國自主研發(fā)的“蛟龍?zhí)枴钡臉?gòu)造，其中不僅包含物理學里面的機械波的知識，還包含聲學、光學、電磁學等重要物理知識，可以向?qū)W生展示“蛟龍?zhí)枴钡膸状魏叫袦y試視頻，展示我國自主研制的主動合成孔徑聲吶的海試所獲得的圖像，其分辨力高達2.5cm×5cm，處于世界先進水平，讓學生深刻意識到“物理強才能國強”。

同時，培養(yǎng)學生實事求是、作風嚴謹、勇于創(chuàng)新的工匠精神［4］也是科技強國教育的核心目標之一，這正是對理工科學生的基本科學素養(yǎng)的要求。通過科技強國教育，滲透工匠意識是非常必要的，可以起到事半功倍的作用。大學物理課程中要注重對學生治學嚴謹工匠精神的培養(yǎng)：首先利用物理學發(fā)展史，給學生灌輸持之以恒、百折不撓的工匠精神。比如，力學中講粒子運動學時，可以拓展提及當今我國著名物理學家王淦昌教授的豐功偉績。1957年他在實驗條件落后、沒有任何配套儀器設備的情況下，經(jīng)歷了無數(shù)次的試驗和失敗，在兩年多的努力后，率先發(fā)現(xiàn)了反西格瑪負超子，從而告知學生這都源于他堅持不懈的治學態(tài)度。物理學家追求真理時所付出的努力和艱辛往往是常人難以想象的，正是因為他們的專注和毅力才能獲得豐碩的成果。學生通過了解物理學家的軼事，體會他們充滿酸甜苦辣的科研歷程，從而塑造自身的堅韌品質(zhì)。二是通過讓學生了解物理規(guī)律的形成，樹立其一絲不茍的工匠作風。物理是一門嚴謹?shù)目茖W，絕不允許學生有一知半解、馬馬虎虎的學習態(tài)度。比如，在力學中介紹牛頓運動定律時，可拓展到開普勒發(fā)現(xiàn)的行星運動三大定律，它導致數(shù)十年后萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)，強調(diào)開普勒“八分角”這一微小角度對天文學的重大意義，旨在給學生灌輸嚴謹?shù)墓そ尘?。同時，物理是基于實驗事實的學科，要求學習者具備實事求是的工匠精神。教師要求學生按照規(guī)范進行實驗操作，完整記錄數(shù)據(jù)，當實驗結(jié)果與理論不吻合時，引導學生去分析原因并解決問題。要堅決抵制修改數(shù)據(jù)、投機取巧的現(xiàn)象。此外，開設物理探究性實驗，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神，這也是工匠精神的重要內(nèi)涵，使學生從傳統(tǒng)被動式學習轉(zhuǎn)換成是自發(fā)主動性學習。當然，提升自身科學素養(yǎng)是大學物理教學的一大任務之一，讓學生能掌握并應用正確的研究方法和手段，增強學生工匠意識，從而幫助他們在未來工作和科研中善于發(fā)現(xiàn)并積極解決問題。

五、結(jié)語

綜上所述，大學物理的學習對大學生的世界觀和人生觀有重要影響，大學物理教學中融入思政教育勢在必行，初步開展大學物理思政課程的探索，在大學物理教學中以馬克思主義哲學原理為工具，加強學生辯證思維，同時，滲透科技強國教育，培養(yǎng)學生工匠精神，通過思政元素的融入，引導學生樹立正確的認識觀、價值觀和科學的方法論、實踐論，為實現(xiàn)應用型人才綜合素養(yǎng)的培養(yǎng)起到極其重要的作用。