“物理学史和物理学方法论”课程思政教学探索

张晓磊，张 乐，张钰伊，卞亚杰，尹亚玲

(1. 华东师范大学 精密光谱科学与技术国家重点实验室，上海 200241；2. 华东师范大学 物理与电子科学学院，上海 200241)

2015年，联合国教科文组织在成立70周年之际，发表了题为《反思教育》的报告，其中明确提出“教育应该以人文主义为基础”，不仅重视知识和技能，更要在乎价值观与态度，强调教育承担着生命尊严、权利平等、社会正义、文化多样、国际团结以及持续发展等责任[1].

2018年，习近平总书记在全国教育大会上的讲话中指出：“党的十八大以来，我们围绕培养什么人、怎样培养人、为谁培养人这一根本问题，全面加强党对教育工作的领导，坚持立德树人，加强学校思想政治工作，推进教育改革……要在加强品德修养上下功夫，教育引导学生培育和践行社会主义核心价值观，踏踏实实修好品德，成为有大爱大德大情怀的人……要全面加强和改进学校美育，坚持以美育人、以文化人，提高学生审美和人文素养……”[2].

2020年，教育部《高等学校课程思政建设指导纲要》也明确提出要“科学设计课程思政教学体系”，“要重点建设一批提高大学生思想道德修养、人文素质、科学精神……的课程”，“增加课程的知识性、人文性，提升引领性、时代性和开放性.”

“课程思政”以构建全员、全程、全方位育人格局的形式将各类课程与思想政治理论课同向同行，本质上是践行“立德树人”的教育，是兼顾知识传授、价值引领和能力培养的教育，是科学理念和人文精神相辅相成的教育. 在“坚持立德树人，实现三全育人”方向的指引下，高校大学物理的课程体系进行了许多的研究和探索，从学科发展历史、优秀传统文化、物理学家事迹、时代伟大成就、最新科研成果等等方面发掘思政素材[3-8]，这其中很大比例的内容能够在“物理学史和物理学方法论”课程中集中呈现.

“物理学史和物理学方法论”课程，在科学与人文的统一和融合方面具有天然的优势，能够打破传统课堂理念中的“文理壁垒”，是物理学和社会科学的综合交叉；它关注科学的理念和唯物辩证的方法论，是理科教学中开展思政教育、培养人文素质的有效途径. 对此，本文将从基础和优势、内容和方法、目标和实施、案例和分析、反思和总结等方面，来探讨“以科学与人文的结合为发力点开展课程思政”的教学实践，这将为理科院系科学地开展思政教学建设提供一定的借鉴和参考.

1 基础和优势

2014年，上海市在教育部指导下，率先开展“课程思政”试点工作. 在此之前，华东师范大学“物理学史和物理学方法论”的课程体系就已经融入了浓厚的人文理念和一定的思政元素. 物理系朱鋐雄先生在多年讲义的基础上成文《物理学方法概论》一书(2008年)[9]，在介绍物理学发展史的同时，将科学的思想方法贯穿始终. 书中强调了物理课程三个维度的价值：知识的价值、情感的价值以及思想方法的价值. 如果说知识的价值注重的是授业、解惑的话，那么情感和思想方法的价值，关注的则是物理的科学美、自然的和谐美以及思想和方法论的内容，更多地体现了教育的传道和育人. 这其实也非常契合课程思政的教学目标.

不仅如此，教材的姊妹篇《物理学思想概论》一书(2009年)[10]，更是针对大学物理课堂“教什么”、“怎么教”、“为什么教”的问题，从显式体现和隐式蕴含两个方面，提出了物理课程教学中不仅要注重概念和理论的传授，还要体现思想及方法论的意识，使得个人的智力、智慧和创造力的发展与科学知识、科学思想、科学方法、科学体系的形成之间达到平行和同步. 概括来说，就是要在重视物理学的物质价值的同时，探讨如何在大学物理教学中体现物理学的思想方法的价值.

我们知道物理学的思想，是科学的思想；物理学的方法，是科学的方法；物理学的世界观，是科学的世界观,这也契合思政理念中辩证唯物主义和历史唯物主义的科学思维方式. 在具体课堂中，“物理学史和物理学方法论”强调启发式、讨论式等多种行之有效的教学方法，加强师生之间、学生之间的交流，引导学生的独立思考；在传授知识的同时，注重能力的培养，注重学生探究精神和创新意识的培养，努力实现学生知识、能力、素质的协调发展；力争实现物理学课程的多元价值，当然也包括了当今课堂体系所倡导的“思政价值”；逐渐地，在教学内容上确立了“以史为鉴，以法为器”的基础，在课程的每一个章节中都兼顾了明智、知识、道德等多元的价值体现. 尽管当时还没有明确提出物理学科思政教学的定义，但注重价值多元化的教材理论和教学实践的多年积累，为本课程开展思政教学奠定了扎实的基础，也指明了探索的方向.

2 内容和方法

在理科教学中融入思政意识，要突出一个“融”字；这种融入应该是双向的，是学科和思政的互融：一方面是思政的理念要科学合理地融入课程体系；另一方面还是要扎根课程内容，把学科思想恰当地融入到具有学科特色的思政内容上.

那么针对本课程，是希望达成凸显物理学思想的思政教学，力争将思政理念在每个章节中都能顺其自然地体现. 从课程内容来看，本课程分为5个章节：绪论、古代物理学及其注重思辨的逻辑方法、经典物理学及其注重实验的综合方法、近代物理学及其现代系统的科学方法、物理学发展的现状与展望. 对应于每一个章节，结合课程的具体内容，分章节地归纳了一些思政教学的要点，具体如下：

1) 绪论部分：在对课程总体介绍的同时，通过对学科脉络的整体梳理，以及对学科目的和意义的集中探讨，使得思政的内容能够直接的呈现,比如师道传承的理念、求实创造的精神、爱国主义的情操、实事求是的态度、批判反思的意识等等，再结合学生熟知的物理学人物的事迹，实现思政理念的显式融入.

2) 古代物理学部分：注重对历史的客观呈现，通过对比中西方的差异，在传承和弘扬的同时，引导学生唯物辩证的反思；结合身边发生的一些具体实例，以科学发展的眼光，用人文情感的包容，去体会和看待历史背景下的智者先贤的思想；并结合所学知识，以开放式的提问鼓励学生诘问和对比，比如对“李约瑟难题”的反思，学生在找寻答案的同时，对曾经的落后，对现实的崛起，对未来的责任，都会有更深的体会和认识. 这其中就蕴含了思政教学的意识.

3) 经典物理学部分：主要在力、热、光、电等各分支学科的发展脉络中，通过典型的物理学家事迹，经典的实验或理论的产生等等，使学生体会到“文化的吸收与包容、知识的传承与积累、科学的务实与求真、思维的革故与鼎新、研究的不懈与坚持、创获的基础与勇气”等对推动科学和社会发展的重要性. 比如从张首晟先生对牛顿成就的赞许和钦佩，到他和杨振宁先生的师生情谊和自身遗憾；从卡文迪许扭秤实验到罗俊院士在山洞中30余年的对万有引力常数的研究. 这些对学生都有很好的启发和触动.

4) 近代物理学部分：通过回顾伴随着争论和困惑而来的、发端于19世纪末20世纪初的近代物理学，使同学们体会到实事求是的科学态度和不畏权威的创新勇气；并通过相对论及量子理论的建立及发展过程，认识到科学思想和方法的重要性；同时由于这门课程是师范专业的必修课，还适时引入了一些师道传承的经典例子，从中看出物理学家高尚的家国情怀和物理学教育对于国家、民族的重要意义.

5) 物理学发展的现状与展望部分：更多的鼓励学生讨论和调研；通过百余年来诺贝尔物理学奖的回顾以及近年来物理学的重大发现和突破，让学生感受科学研究的意义和魅力；同时在教学中给予学生适当的留白，从“量子卫星”敢为天下先的能力与自信，到芯片困境摆脱“卡脖子”的压力与突破，再通过“两弹一星元勋”们的不朽事迹，让学生认识到比诺奖更重要的是为国为民的无私与奉献，切身感受年轻学子的机遇和责任.

3 目标和实施

通过各章节教学中思政意识与物理学史及思想方法的相互融入和有机结合，逐渐确立了课程建设的指导思想——在坚持立德树人的基础上，达成授业解惑和传道育人的综合教育目的；并且结合学院整体的思政课堂建设规划，拟定了契合物理学课堂特色的、融合思政的教学目标：忠诚爱国的家国情怀、自主独立的学习习惯、理性务实的专业素养、严谨求真的学术道德、辩证反思的创新精神、格物致知的智慧思想，并分别有所侧重地在各个章节中，做了归属和对应.

在具体的实施方面，基于《物理学思想概论》一书中提到的，注重显隐的结合与同步，注重启发和反思，注重师生之间、学生之间的交流反馈. 不仅如此，由于疫情期间的特殊性，上线了依托华东师范大学“大夏学堂”的在线课程，实现线下常规教学内容和云端课堂拓展知识的协同；围绕“立德树人、学科交叉、协同育人、立体教学”的定位，以契合教学和培养大纲、彰显人文和思政理念的课堂章节来保障课程内容的达成，并结合拓展知识体系、兼顾人文素养的辅助教学实现综合素质的提升，并鼓励和引导学生通过调研讨论、反思探究，主动参与到教学过程中来.

在课程内容的教学上，以重要的人物和事件为切入点，但不仅仅局限于定理定律、人物典故、思想方法等等的罗列，而是在立足物理学的基础上，尽量全面地包罗相关的人文内容，使学生在震撼于科学力量的同时，体会到不同历史时期物理学的学科魅力和方法智慧.

鼓励学生通过调研和跟踪物理学的前沿进展和创新成就，使其认识到物理教育为人的发展提供了必要的科学素养，物理学作为认识自然界的基础和众多技术的基石，对推动和促进文明的进步、创造和维护世界的和谐，越来越重要地发挥着不可替代的作用；同时引导学生结合所学知识，反思物理学历史上每一次从旧学到新知所经历的革故鼎新、务实求真、坚持不懈的飞跃历程，使其能够客观地认识科学发展规律，理解不同历史阶段的学科特征及其不断发展的历史必然性.

另外，在教学中充分发挥大夏学堂的优势. 录播的课程方便同学们随时巩固，在线作业和测试也能够随时反馈学生的知识掌握情况；结合微信、QQ等平台也能方便及时地答疑和讨论. 可以说，利用“云课”与即时通讯的结合，在空间阻隔的情况下，反而消除了时空的界限；而且多媒体素材的吸引力和知识容量的拓展，具有45分钟课堂时间难以比拟的优势；在尊重知识产权的基础上，向学生推荐优选的人物纪录片、实验详解动画、学说理论解读、科技大咖讲演等内容，可以作为课堂教学的有益补充. 当然，无论是课堂教学还是多媒体资源，在选择人物和事例时，不仅要体现物理学的特征，更要涵盖积极向上的人文情怀，在感受物理学家杰出智慧和人格魅力的同时，客观看待科学家普通甚至不足的一面.

为了增加学生的参与度，可以通过汇报、论文、辩论等形式来更好地实现教学相长，因材施教. 一方面是知识性主题的调研和讨论，比如在日常作业和交流反馈中引入一些启发性的主观问题，作为客观题目的拓展和延伸，提高学生对所学知识的贯通与应用. 另一方面是反思性主题的诘问与探究，比如针对古今中西一些差异性的背景、史实，近似性的发现、实验，对立性的观点、认知等等，鼓励学生给予深度地思索和求证，通过对历史的剖析给出一些现实的指导意义，使所学知识立体化和系统化；启发学生的批判思维、忧患意识和创新思想.

4 案例和分析

1) 案例一，走下神坛：客观全面地认识物理学家(以牛顿为例)

案例材料：作为物理学史上公认的大神级人物，牛顿的一生可谓传奇. 他出生于1642年圣诞节前夜的一个农民家庭，因家中变故，自幼由外祖母抚养；曾迫于生活，务农在家，幸得舅父所助重返校园. 于19岁成为剑桥大学三一学院的学生，受到伽利略、笛卡尔等人思想学说的影响，重视实验和数学，逐渐形成系统的理论框架，著有《自然哲学的数学原理》，终成经典物理学大厦的奠基者.

概括其一生，可谓：“早产儿，遗腹子，母另嫁，再养迟(外婆抚养,11岁母亲回归)；渐孤僻,有奇思，好书卷，舅父识(12岁入中学，辍学后被召回)；读三一，乐新知，集大成，创历史(18岁入剑桥三一学院，4年后因鼠疫返乡，居家期间获研究突破)；归剑桥，教授职，入学会，优则仕(30岁皇家学会会员，46岁国会议员，56岁造币局长)；居高位，神经质，终荣耀，葬于斯(60岁皇家学会会长，84岁终葬于威斯敏斯特教堂).”

牛顿在物理学史或者科学史上的功绩彪炳千古，毋庸置疑. 他与胡克、莱布尼茨等人的历史争论同样令人津津乐道，其中涉及的科学理念、思想方法以及个人特质等都值得后人研究和反思.

思政分析：伟大的物理学家也是从平凡的普通人成长起来的，甚至经历了更多的磨难和挫折；甘于寂寞、踏实求学、不畏权威、勇于创新成就了牛顿的辉煌；当然，牛顿也有自己的性格弱点，这点从他与胡克等人的斗争中也能窥见一二，要客观全面地了解牛顿，尊重其伟大，学习其精神，了解其不足，借鉴其方法. 通过让学生观看BBC的纪录片《艾萨克·牛顿：最后的魔术师》，激发学生们的学习兴趣，引导学生客观全面地认识他们心中的物理学大神.

① 苦心孤诣的求知心态

牛顿在青年时期遭遇了罕见的瘟疫爆发，但是两年的家中隔离，并没有使他意志消沉，虚度光阴，而是远离浮躁，学问在心，在数学、物理等领域都有开创性的发现，成就了卓绝的自己；这对于在新冠疫情肆虐的日子里不能返校、在线学习的同学来说，很有参考和示范意义，应该从青年牛顿的经历中得到启示和借鉴，要以乐观自信的精神、科学务实的理念、团结奋进的觉悟，不间断地自觉学习、求索创新. 也许下一个牛顿就出现在同学们中间，萌芽在这段闭关学习的日子里.

② 融会创新的科学精神

牛顿的《自然哲学的数学原理》是在巨人肩膀上的总结和发展，集合了牛顿之前的物理学主要成果；但它不仅仅是集大成的工作，更多的是创新的理念和精准的总结，这也为后来所有科学著作和科学方法提供了范本和榜样. 张首晟先生称其为“千年伟著”、“人类文明第一书”，此书把天地运动一统在相同的物理定律之中，实现了人类文明史上第一次自然科学的大综合，是人类文明进步的划时代象征. 可见科学的发展离不开对前人工作的客观借鉴、对知识体系的宏观把握以及对疑难问题的创新思维.

③ 谦虚包容的个人品质

这一点在牛顿身上似乎较难有很好的体现，但可以在全面了解牛顿之后得到一定的借鉴和反思. 牛顿和胡克的矛盾涉及“反射式望远镜的创意”、“关于光和颜色的理论”、“万有引力定律的想法”等等，牛顿的怒火甚至绵延至胡克死后，删其引注、毁其画像，“巨人肩膀”的说法在一定程度上也是对胡克身体缺陷的讥讽，可谓颇失宗师风范；牛顿和莱布尼茨关于“微积分的发明权”的骂战也是旷日持久，一度导致了英法两家科学院的决裂. 其实科学的争论应该始于分歧，终于理性，不应该掺杂人身的攻讦和侮辱.

2) 案例二，为国为民：近现代中国物理学人的使命担当

案例材料：这不是一个个脱节的孤例，而是一代代中国物理学人奋斗拼搏的传承. 从早期格物致知者不被人理解的努力与艰辛，到后来物理学人科技兴国，抵抗外侮的顽强与奋起，从一穷二白基础上的积累与追赶，到伟大复兴时代中的超越与争先，无不彰显中国物理学人的忠诚与奉献，责任与担当.

① 祖国的需要就是我的专业[11]

中国近代“力学之父”钱伟长先生，曾被清华大学历史系录取，但就读时正是1931年，9.18事变的爆发，让他拍案而起，一夜之间做了一个决定：弃文从理，科学救国.

钱伟长先生后来师从世界导弹之父冯·卡门教授，成长为一名国际知名的科学家. 1945年，抗战胜利的消息令他毅然决然地放弃国外优越的生活和丰厚的薪资，回到母校清华大学机械系担任教授. 在接受采访时，他曾说：“我1946年回来，我是想回家，培养更好的学生. 我一个礼拜讲十几次课，一般教授一个礼拜上6堂课，我讲17堂课. 我没有怨言. 那时工资是15万金圆券，只能买两个暖瓶……”

但是，生活的窘迫并没有动摇钱伟长先生救国的决心，因为这是祖国的需要，“我是爱国的，对国家好才行. 我没别的要求，我希望国家强大起来.” 钱伟长先生说：“强大要力量，这力量就是知识.”

② 比诺奖更重要的是知识的传承[12]

中国物理学研究的“开山祖师”吴有训先生，在X射线研究领域做出过重要贡献. 他是1927年诺贝尔物理学奖得主康普顿的得意门生，曾在康普顿的指导下，做了7种物质的X射线散射曲线，为康普顿效应的进一步确立和公认做出了重要工作.

1926年，吴有训先生回国之后，先后在江西大学、清华大学、西南联大等多所大学任教. 在科研和教学中，他十分注重“基础”二字，甚至在担任校长一职之后，依然为物理系本科生讲授基础课，在他看来，“理学院的训练，力戒高调及空虚之弊. 一方面对于课程不尚高深和数量，唯着重于基本的学程，力求切实与彻底. 基本原理和事实的了解、问题的解决，为施教重要的部分.”尽心竭力地为祖国培养科技人才，其学生包括王淦昌、钱三强、钱伟长、邓稼先、杨振宁、李政道等一大批著名的科学家，23位“两弹一星”功勋科学家当中，有14人出自吴有训先生的门下.

思政分析：教学中可以组织学生观看相关纪录片，调研近现代中国杰出物理学人的伟大事迹，并组织汇报和讨论；可以邀请一些年长资深的物理学人讲述那段曾经的“峥嵘岁月”，引导学生感受 “两弹一星”前辈们不怕牺牲、甘于奉献的精神，欣赏老一辈物理学家为国传道、培养后辈的无私与忠诚，从而坚定科技报国的理想信念.

① 忠诚无畏的爱国精神

在不同的历史时期，有很多留学海外的物理学人在祖国需要时毅然回国，践行着“报效祖国”的誓言. 在面临危难的特殊时期，很多科学工作者包括物理学人，也在为缓解祖国的困境而努力，当祖国需要时，每个物理学人都应该责无旁贷，认真学习和工作，钻研奋进，既要有为国逆行的魄力，也要有为国逆行的能力.

② 旧学新知的传承发展

知识的传承，不仅仅是师生间的授业、解惑，更重要的是传道、育人. 对于物理学科而言，要引领学生掌握物理知识的同时，加强科学方法的学习，使之掌握正确的思想方法和工作方法，提高科学素养和科学鉴赏力；要引导学生以唯物主义的观点、发展进步的眼光、实事求是的态度树立突破创新的意识，以国家需求、民族意识、社会责任培养为国为民的担当，以科学之进步更好地造福社会，促使社会更加和谐的发展.

5 反思和总结

融合思政的教学最直接的预期是希望学生在获得专业知识、提升专业能力的同时，在思政意识和人文素养方面有一定的收获，实现教育的价值引领. 这种预期效果的达成，需要学生思想和行动上的共鸣. 而共鸣的基础则是教师意识和工作上的践行，需要兼顾内容的契合度、形式的亲切感、科学的一致性、导向的正确性等等因素. 这对于教学设计的铺垫、经典范例的延伸、关联知识的拓展、科学素养的培育、人格精神的养成等都有一定的要求.

同时，还需要认识到，思政教学需要循序渐进的融入、理实交融的演绎、潜移默化的影响、源于肺腑的认同. 不仅如此，作为大学物理课程体系尤其是教师教育门类课程的一部分，对融合了思政理念的“物理学史和物理学方法论”的教学评价也不能只停留在作业和卷面的考核上，这不是一蹴而就、立竿见影的成效，而是对心灵的触动和精神的引领. 应该有“既授人以渔，当知其所获”的长远意识；要对学生尤其是师范生在走上教师岗位、逐渐成长为教学骨干后，有一定的跟踪和反馈：了解思政教学的内容对其人格塑造、未来职业、成就贡献、乃至后续人生的积极影响，了解思政意识在未来课堂的传承与接力，从而使思政课堂建设成为贯穿大、中、小学课堂的可持续发展的先进教育理念.