热力学·统计物理课程思政建设探索*

吴俊芳 夏蔡娟 苏耀恒 杜亚利 方青龙 成鹏飞 王秋萍

(西安工程大学理学院 陕西 西安 710048)

1 前言

课程思政是现阶段对教育提出的新要求，高等教育不仅要注重专业知识的培养更要注重人才素质的培养[1]，要让课程思政融入到各门专业课程中去，潜移默化地对学生的思想意识、行为举止产生影响[2]．热力学·统计物理是四大力学之一，是专业教育的基础课程，开设在第三学期，是学生逐渐进入专业课学期的时期，所以不论是专业知识教育还是课程思政教育都尤为重要[3]．学生在学习中逐步形成学习专业知识同时进行素质培养的理念，学生专业知识增长的同时，他们的价值观和方法论以及人生观也逐渐形成[4]，达到专业知识与思想政治理论课同向同行，实现协同育人[5]．在专业课的课程思政建设中最难的环节是如何让思政元素润物细无声地融入到课程中，达到同向同行，形成协同效应[6]．下面就以热力学·统计物理课程思政建设为例，来探索专业课程中课程思政的建设．

2 热力学·统计物理课程中思想政治教育的融入点

热力学·统计物理是应用物理学专业、微电子科学与工程专业学生的一门专业基础课，是物理学类本科专业必修的专业基础课．热力学·统计物理研究物质与温度有关的性质和规律，是一门理论性较强的课程，是理论物理四大主干课程之一．热力学·统计物理主要讲述热力学的基本规律、均匀物质的热力学性质、单元系的相变、多元系的复相平衡和化学平衡、热力学第三定律、近独立粒子的最概然分布、玻耳兹曼统计、玻色统计和费米统计、系综理论、涨落理论、非平衡态统计理论初步．通过热力学基本规律的学习，使学生掌握热力学第零定律、热力学第一定律、热力学第二定律和热力学第三定律，熟悉热学的理论框架；通过学习均匀物质的热力学性质、单元系的相变、多元系的复相平衡和化学平衡，掌握物质的相变规律和平衡条件；通过学习近独立粒子的最概然分布、玻耳兹曼统计、玻色统计和费米统计，掌握量子统计的理论，研究热学的微观理论；系综理论、涨落理论、非平衡态统计理论初步使学生了解系综理论和非平衡态理论，为后续的高等统计物理奠定基础．

通过热力学·统计物理的学习，培养学生逻辑思维能力以及分析问题与解决问题的能力，并在对待科学实验一丝不苟的态度和实事求是的作风方面受到初步训练．培养学生正确的思想方法和研究问题的方法，帮助学生建立辩证唯物主义世界观和科学的方法；培养学生的科学严谨、认真细致、实事求是的科学态度和职业道德．热力学·统计物理课程思政主要体现在社会核心价值观、家国情怀、法制意识、社会责任、工匠精神、文化自信、人文情怀、创新意识、科学素养等相关的德育元素，在培养科学精神、唯物辩证法思想教育、培养民族自信心和自豪感、爱国主义教育等方面．热力学·统计物理课程教学中能将思想政治教育内容与专业知识技能教育内容有机融合的领域如下.

2.1 科学思维唯物辩证法思想教育唯物主义的世界观

热学研究中采用了大量的理想模型，比如平衡态、理想气体、绝热过程等等，在讲述过程中介绍这些概念和模型的同时，让学生思考为什么要引入这些理想模型，这些模型都做了哪些方面的理想化等等问题，让学生明白研究方法都是从简单到复杂，从理想到现实．首先研究清楚了理想气体，然后在此基础上考虑到忽略掉的气体分子和分子间的相互作用，就可以变成接近实际气体的范德瓦尔斯气体．这就是科学的思维和处理问题的方法.引导学生在人生中也要面临许多问题，要学会认识问题、分析问题、解决问题的方法，形成唯物主义的世界观．通过讲解热力学发展史，介绍焦耳、玻耳兹曼、麦克斯韦等物理学家为热学发展做出的贡献、科学研究的态度以及不惜牺牲的精神．把热学定律产生的背景、认识过程和方法以及人类做出的不懈努力融入到热力学·统计物理教学中，培养学生追求真理，探索科学精神，学会认识问题、分析问题，解决问题的方法，形成唯物主义的世界观．

2.2 民族自豪感爱国主义情怀和社会责任

在讲述可逆过程和不可逆过程中，应用孔夫子的一句话“逝者如斯夫”．表明我国古代就认识到了不可逆过程的事实；我国物理学家葛正权曾在1934年测定铋(Bi)蒸气分子的速率分布．发现和研究康普顿效应的杰出贡献者有我国物理学家吴有训，吴有训的学生有钱三强、钱伟长、杨振宁、邓稼先、李政道等学者．这些都说明中国自古就有着光辉灿烂的科学技术成就，不少方面处于世界领先地位．客观分析中国在近代科学上落后原因的同时，也激励学生的爱国情、强国志、报国行，使他们自觉融入建设社会主义现代化强国、实现中华民族伟大复兴的奋斗之中．

2.3 工匠精神勇于探索真理的精神

物理是以实验为基础的学科，物理学的发展离不开科学实验.焦耳测热功当量这个实验用了30多年，实验了400多次，付出大量的辛勤劳动．焦耳和汤姆孙做的节流过程实验，得到节流前后温度的变化情况，并通过理想气体进行理论验证．这个教会学生科学研究的方法就是实验和理论是相互验证的．通过节流过程实验的学习，理解并掌握科学的发展观和创新思维，节流过程实验是在焦耳实验的基础上发展和完善的，得到的结论更加接近实际气体．让学生在学习中要辩证思维，不断创新，要有敢于挑战的勇气．以此为例，使学生秉承唯物主义的辩证思想，对于猜想与假设，需要用实践的手段来验证．实践是检验真理的唯一方法，注重理论和实践的联系．激发学生不怕困难，持之以恒追求真理的科学品德和严谨务实的科学态度，发扬工匠精神．

2.4 创造性思维批判性思维

用能量均分定律解释空窖辐射时出现了高频发散现象即紫外灾难，理论和实验严重不符．当许多物理学家还在经典物理框架下思考解决问题的方法时，普朗克却跳出了经典物理，提出了能量量子化假设．他使用插值法推导出了一条公式即普朗克公式，并完美地解了这个问题，最终导致了量子论革命的爆发．这也是20世纪，物理学跳跃式的进步．通过教学使学生懂得任何一门物理学理论都不是终极的真理，都存在着它的局限性和未解决的问题，要克服旧的理论存在的问题，就必须要突破传统观念的束缚，提出一些新的观点，建立起一套全新的理论，推动科学不断地向前发展．此外，通过讲述新的理论建立的过程学习科学家不迷信权威、勇于探索真理的精神，培养学生创造性思维和批判性思维能力，形成正确科学观．

3 教学方法和教学方式的改变

教学方法是在教学过程中，师生为了完成教学任务所采用的手段，既包括教师的教法，也包括学生学习的方法．当前教学中比较流行的教学方法有讲授、讨论、类比、实验、阅读指导等，这些教学方法在课程概念教学、激发学生学习兴趣、培养学生创造性思维、高水平推理和批判性思维能力等方面有很好的帮助作用．课堂主要采用讲授法，在讲授过程中对有共同点的知识点进行比较．例如孤立系的热力学性质和开系的热力学性质进行比较，单相和复相的热力学性质进行比较；玻耳兹曼统计、玻色统计和费米统计的方法、结论等进行比较，方便学生记忆和学习．讨论法主要用于对比较前沿问题的探讨，比如玻色爱因斯坦凝聚的发展历程等专题展开讨论，讨论时也会指导学生查阅相关资料，掌握“什么叫玻色爱因斯坦凝聚？”“理论的提出者是谁？”“理论到实验经历了多久？”“电影《幽冥》中的玻色爱因斯坦凝聚态到底是什么?”在学习和讨论中掌握玻色爱因斯坦凝聚，理解理论和我们的生活息息相关，激发学生的学习兴趣、掌握科学的思维和研究问题的范式，进一步提高学生的认知水平．

热力学·统计物理已经是2020年校级线上线下混合式教学模式的课程，热力学·统计物理利用信息技术把传统课堂教学的优势和网络在线教学的优势结合起来，利用线上雨课堂APP和超星学习通APP及线下课堂进行混合式教学，同时也实现了课前预习、课中讲授、课后复习的无缝连接．“课程思政”主要形式是将思想政治教育元素，包括思想政治教育的理论知识、价值理念以及精神追求等融入到课程中去，潜移默化地对学生的思想意识、行为举止产生影响．教师要以社会主义核心价值观为核心教育指向，以政治认同、国家意识、文化自信和公民人格为重点，抓住“课程思政”课程改革核心环节，充分发挥课堂教学在育人中主渠道作用，着力将思想政治教育贯穿于热力学·统计物理教学的全过程，着力将教书育人落实于课堂教学的主渠道之中，深入发掘热力学·统计物理课程的思想政治理论教育资源，发挥热力学·统计物理课程育人功能，在潜移默化的教学中，培养出学生的优秀品质和对国家有用的人才．

4 结论

热力学·统计物理课程思政建设工作是一个持续性的工作，在建设中会不断完善课程思政的内容，真正做到润物细无声的作用．在课程思政建设的具体过程中，也需要创新思维，根据不同的专业课，探索具有课程特色的课程思政体系，同时也根据科技的发展，利用更先进的教学设施和条件，使得学生能有效地学习更多的专业知识和形成科学的价值观、人生观和方法论．