融入思政元素的《物理学前沿》课程改革与实践

王洪涛

【摘   要】   对大学物理专业课《物理学前沿》课程在知识结构、内容形式和教学形式三个方面进行了探索与尝试。从实施效果来看，改革后的课堂内容和效果更容易激发学生的学习兴趣，涵盖更多的知识面从而进一步拓宽了学生的视野，实时引入科学家精神品质的讨论使得学生更易养成勇于探索的科学精神。

【关键词】   物理前沿；课程；改革

The Curriculum Reform and Practice of "Frontiers of Physics"

Integrating with Ideological and Political Elements

Wang Hongtao

（Langfang Normal University， Langfang 065000， China）

【Abstract】    Thispaper has explored  the knowledge structure， content form and teaching form of "Frontiers of Physics" class. From the implementation of the effect， the classroom contents and effects are more likely to stimulate students' interest in learning， cover more knowledge areas and further broaden students' horizons after the reform. Real-time introduction of the discussion of the spirit of scientists makes it easier for students to develop the scientific spirit of exploration.

【Key words】     physical frontier; course; reform

〔中图分类号〕  G642             〔文献标识码〕  A              〔文章编号〕 1674 - 3229（2023）01- 0107 - 03

0     引言

物理学作为数理化天地生六大自然学科之一，是自然科学领域非常重要的学科。物理学的探索与整个世界的进步和发展息息相关，学科本身具有很强的逻辑性、思想性和方法性，蕴含着深刻的辩证唯物主义思想、丰富的人文思想和科学方法。深入挖掘这些资源，在激发学生物理学习兴趣的同时也进一步把思想政治教育融入到课堂教学之中，对当代大学生的思想建设具有重要的指导意义。［1-2］

《物理学前沿》课程是物理学专业第四学年的一门专业选修课。自廊坊师范学院2000年物理学本科专业创建以来，一直开设此课程，目的是拓宽本专业学生的学术视野并了解物理学在各个领域的前沿发展动态，激发学生的学习兴趣，补充传统物理教材在前沿知识方面的不足。目前《物理学前沿》课程的内容相对滞后，讲授的内容多以分形理论、等离子体物理理论等理论知识为主。因此，将《物理学前沿》课程进行合理有效的调整与配置，有利于更好地实现学生的价值引领。

1     思政元素融入《物理学前沿》课程改革的实施

1.1   打造近十年诺奖解读的教学新路线

改革后的《物理学前沿》课程内容，在教学中引入了诺奖板块。这部分内容以诺贝尔物理学奖为亮点突出“科学性”，在课程中设置了近十年诺贝尔物理学奖分析解读讲座，具体课程形式选取B站等公开的诺贝尔物理学奖解读相关的知名专家讲座，然后相关专业方向的老师进行现场解读和答疑。讲座内容分别涉及理论物理相关的复杂物理系统的开创性贡献（2021年）和希格斯波色子的预言（2013年）、天体物理相关的银河系中心黑洞的认证（2020年）、首次發现地外行星（2019年）和引力波观测方面的决定性进展（2017年）、光学领域相关的光学镊子及其在生物系统中的应用（2018年）和发明高亮度蓝色发光二极管（2014年）、凝聚态领域相关的发现了物质的拓扑相变和拓扑相（2016年）和二维石墨烯材料的开创性实验（2020年）。通过对诺贝尔物理学奖的分析解读，让大家感受到物理学前沿的魅力，体会到从事科学研究必须拥有严谨的态度和勇于攀登、坚持不懈的科学精神，同时也有助于学生建立崇高的理想。

1.2   突出近三年物理学发展的突破性进展

每年末，国外《自然》和《科学》杂志，我国的《科技日报》和科技部高技术研究发展中心等相关机构会评选出过去一年的十大科学进展，将其中与物理学发展相关的科学进展挑选出来，作为《物理学前沿》课程的内容板块之一。比如2021年《科技日报》十大进展中的火星探测任务天问一号探测器成功着陆火星，与此结合我们进一步介绍了火星的地貌环境以及可能的形成模型，并进一步延伸介绍行星形成与演化的基本物理过程，然后就我国天问一号探测器研制的历程进行分析、介绍，并对探测器登陆所需的技术细节及相关难题进行分析。此外，近三年物理相关的十大进展还有《科技日报》2021年度的FAST捕获世界最大快速射电暴样本，2020年《科技日报》量子计算机“九章”的问世使得科学家达到量子计算优越性的里程碑，2020年《科技日报》我国新一代可控核聚变装置“中国环流器二号”的建设成功等。以物理学科国内外重要科研进展精讲为主线，在拓展学生知识面的同时，培养学生学习物理的兴趣，并为学生进一步深造作铺垫，有助于引导学生成长为推动社会与国家进步、人格健全并全面发展的现代公民。

1.3   教师最近五年的科研工作解读

近3年，廊坊师范学院物理系陆续引进了理论物理、凝聚态物理、等离子体物理等多个方向的国内外博士，他们活跃在相关研究领域的前沿，具有较好的科学背景和研究基础。结合原有教师队伍研究方向多的现状，《物理学前沿》课程团队将新的师资补充进来。授课形式上每个人结合自己的研究工作特点进行备课，重点梳理相关研究方向上近十年的研究进展和未来的发展趋势，并适当穿插介绍教师的研究工作。通过训练，使得学生对相关研究领域的细节具有一定程度的认知，有进一步深造计划的学生对其将来所从事的研究内容、研究方法及研究热点也有了比较清晰的理解，进一步丰富了学生的知识面。

1.4   前沿物理知识教学的开放性和灵活性

考虑到廊坊师范学院物理专业侧重于师范类，在《物理学前沿》课程中突出打造了科普读书板块。充分利用前沿物理知识相关的科普读物，如《果壳中的宇宙》《图说相对论》《时间简史》《量子物理史话》《茶杯里的风暴》等。这些图书里涵盖了大量形象直观的图片，语言生动形象，具有科学性和可读性，这些图书将复杂的物理学知识用相对通俗的语言描述出来。由于大四年级学生已经具有相对较好的物理知识背景，采用分组读书然后汇报讲解的形式让大家在积累物理相关知识的同时能够用图文并貌、生动形象的语言把相关物理前沿问题描述出来。这部分作为《物理学前沿》课程的补充，也为物理专业学生毕业进入中小学物理教师岗位打下较为牢固的基础。

2      《物理学前沿》课程改革调查

为了了解学生的学习效果，课程团队调研了2018级物理学专业学生结课后对该课程的反馈情况。课程团队首先对学生学习《物理学前沿》课程后在世界观方面是否受到影响进行了调查（图1），结果显示有94%的学生认为确实产生了影响，其中45%的学生认为影响很大。可见适当了解前沿物理相关知识对学生的世界观的确有一定影响。

课程团队进一步调研了在分析问题和解决问题的科学方法方面对学生的影响情况，统计结果如图2所示。结果显示74%的学生在遇到新问题时解决问题的活跃性和主动性有一定程度的增强。可见，了解前沿科学方法和科学创新精神会使学生的思维更加活跃，对问题也会有更多最新的看法和思考。

3     实施效果

3.1   使学生能从兴趣中养成终身学习的习惯

与传统物理学专业的课程相比，《物理学前沿》课程呈现出开放性、自由性和创新性等诸多特点。前沿相关的问题没有固定的答案，甚至没有准确的解答。结合前沿问题的特点，在教学中注重引导学生主动思考、讨论、尝试分析问题和解决问题，启发他们将学过的知识运用到解决前沿物理问题当中去。进一步加深了学生对所学物理知识的理解，同时也提升了其学习物理的兴趣。［3］

3.2   拓宽学生视野，形成良好的科学观

《物理学前沿》课堂涵盖了物理学学科的多個研究领域，大量科学实例阐明了科学前沿相对性、不确定性的科学探索过程，能使学生深刻体会科学问题的提出、实验、模拟、比较、再求证等科学分析过程，从而体会到物理学家的科学思想是如何凝练出来的，也了解了科学问题解决的过程。 该形式的课堂讲解锻炼了学生的思维，开阔了学生的视野，有利于学生认识到物理学的理论是动态的、不断发展的，形成辩证唯物主义的世界观。［4］

3.3   助力学生养成科学探索的精神

在讲授相关前沿知识的同时也注重补充物理学家在科学探索过程中坚韧不拔的科学精神和艰辛历程的介绍。任何一项重大研究成果的出现往往是与科学家自身的人格、追求真理的坚持不懈和为科学献身的精神有很大的关系。［5］因此，在《物理学前沿》课程讲授中也补充了知名科学家科学精神的内容介绍，有助于学生建立正确的世界观和价值观。比如在求学的过程中遇到各种困难的清华大学院士薛其坤，带领他的科研团队历经四年时间经过上千次实验，最终从实验中发现了著名的量子反常霍尔效应，获得了国家自然科学一等奖。前沿课堂加入科学精神的内容不仅能激励学生努力探索做出更多科学新发现，而且有助于增强学生的自信心和民族自豪感，鼓励其为中国梦而不断努力。

4     结语

在2018级物理学专业的《物理学前沿》课堂中，从知识结构、内容和教学形式几个方面做了改革与尝试。从实施的效果来看，改革后的课堂内容和效果更加容易激发学生的学习兴趣，涵盖较多的知识面，开阔了学生的视野，实时引入科学家精神品质的讨论使得学生更容易养成勇于探索的科学精神。

［参考文献］

［1］ 徐大海，张静，谢丽，等.课程思政融入大学物理课教学的探索［J］.科技世界，2019（20）：18-22.

［2］ 王慧君.科学素质与大学物理教育［J］，教育与理论实践，2004，24（9）：52-53.

［3］ 赵超先，何龙庆，张敏.物理教育与大学生的科学素质［J］.南京晓庄学院学报，2008，5（3）：111-114

［4］ 陈世欧，王辉. 前言物理教学与新课程改革［J］.中学物理教学参考，2005，34（9）：2-5.

［5］ 周静. 物理学前沿引入基础物理教学的思考［J］.太原经济管理干部学院学报，2004，55（6）：122.