大學(xué)物理教學(xué)中“課程思政”及仿真實驗相結(jié)合的探索*
——以等厚干涉牛頓環(huán)實驗為例

楊 琴

(嘉興學(xué)院數(shù)理與信息工程學(xué)院 浙江 嘉興 314001)

張海軍

(嘉興學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院 浙江 嘉興 314001)

王 偉

(嘉興學(xué)院數(shù)理與信息工程學(xué)院 浙江 嘉興 314001)

1 引言

全國高校思想政治工作會議于2016年12月7日至8日在北京召開．中共中央總書記、國家主席、中央軍委主席習(xí)近平出席會議并發(fā)表重要講話．他強(qiáng)調(diào)，高校思想政治工作關(guān)系高校培養(yǎng)什么樣的人、如何培養(yǎng)人以及為誰培養(yǎng)人這個根本問題．要堅持把立德樹人作為中心環(huán)節(jié)，把思想政治工作貫穿教育教學(xué)全過程，實現(xiàn)全程育人、全方位育人，努力開創(chuàng)我國高等教育事業(yè)發(fā)展新局面．習(xí)近平強(qiáng)調(diào)，立德樹人，教師是關(guān)鍵．要加強(qiáng)師德師風(fēng)建設(shè)，堅持教書和育人相統(tǒng)一，堅持言傳和身教相統(tǒng)一，堅持潛心問道和關(guān)注社會相統(tǒng)一，堅持學(xué)術(shù)自由和學(xué)術(shù)規(guī)范相統(tǒng)一，引導(dǎo)廣大教師以德立身、以德立學(xué)、以德施教[1,2]．

物理學(xué)是自然科學(xué)中最基礎(chǔ)的學(xué)科之一，也是理工科專業(yè)學(xué)生的必修課程，它包含著豐富的辯證唯物主義內(nèi)容．同時，它又是一門與生產(chǎn)實際緊密聯(lián)系的學(xué)科，其理論體系既具有極強(qiáng)的邏輯性，又具有鮮明的時代性，包含著許多反映社會主義建設(shè)的新內(nèi)容和研究問題的新方法與科學(xué)態(tài)度．因此，對于物理教師來說，教書育人，更具有非常特殊的作用．由于大學(xué)物理課教師與學(xué)生接觸的時間較早，教師的言行時時刻刻都在影響著剛剛步入高等學(xué)校的學(xué)生，給學(xué)生以熏陶感染，潛移默化地在學(xué)生身上起作用．大學(xué)物理課的教學(xué)內(nèi)容本身蘊(yùn)含著科學(xué)和思想道德內(nèi)容，包含著許多育人素材，能收到更好的育人效果[3]．

為了實現(xiàn)大學(xué)物理教學(xué)與教書育人的和諧共進(jìn)，我們利用物理學(xué)的學(xué)科優(yōu)勢，將思政教育與Matlab GUI仿真模擬[4～7]相結(jié)合，貫穿于大學(xué)物理教學(xué)始終．在立足課程本身特色的基礎(chǔ)上，提煉出人文精神、文化自信等要素，從而實現(xiàn)課程融思政，思政寓課程，充分發(fā)揮專業(yè)教師在思想政治教育中的作用．通過大學(xué)物理的教學(xué)，達(dá)到思政課的預(yù)期目標(biāo)，即努力上進(jìn)，鍥而不舍地去探索科學(xué)精神．同時，結(jié)合Matlab GUI 仿真模擬大學(xué)物理的現(xiàn)象和實驗，從而讓學(xué)生對大學(xué)物理的知識學(xué)習(xí)更加直觀明了，進(jìn)一步鼓勵學(xué)生進(jìn)行科學(xué)的創(chuàng)造性思維，從而把教書育人有機(jī)地結(jié)合起來．

本文以等厚干涉牛頓環(huán)實驗教學(xué)為例，對大學(xué)物理課程思政與仿真實驗進(jìn)行了探索．

2 找準(zhǔn)切入點(diǎn)

找準(zhǔn)思政教育在等厚干涉牛頓環(huán)實驗教學(xué)的切入點(diǎn)是這樣的.

2.1 讓愛國主義情懷進(jìn)入課堂

在講這塊內(nèi)容的時候，可以引用500 m口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡(FAST)——中國“天眼”和南仁東先生的故事，集光學(xué)基礎(chǔ)知識、光學(xué)研究前沿和科學(xué)家的愛國情懷于一體的教學(xué)，將社會主義核心價值觀教育融入課程教學(xué)中．讓中國科學(xué)界站到全世界面前的500 m口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡(FAST)——中國“天眼”就是舉世矚目的一個大工程．該工程首席科學(xué)家、總工程師南仁東先生為此工程奉獻(xiàn)了24載，南先生放棄國外高薪毅然決然回國工作，為我國的天文學(xué)事業(yè)做出了偉大的貢獻(xiàn)和卓越的成績[8]．在教學(xué)中，我們不僅要講光學(xué)知識，更要講南仁東先生，激發(fā)學(xué)生的愛國熱情．通過愛國主義教育，激發(fā)學(xué)生對社會主義祖國和中國共產(chǎn)黨的熱愛，從而自覺地把自己的命運(yùn)、前途與祖國的命運(yùn)、前途聯(lián)系起來，樹立為社會主義祖國而獻(xiàn)身的思想．

2.2 讓物理學(xué)史教育進(jìn)入課堂

通過物理學(xué)史教育，弘揚(yáng)科學(xué)精神，培養(yǎng)學(xué)生良好的科學(xué)品質(zhì)．對光的本質(zhì)，一開始因為牛頓的權(quán)威性，“微粒說”在很長一段時間內(nèi)都占絕對的主導(dǎo)地位．后來的楊氏雙縫干涉實驗又為建立光的“波動說”夯實了基礎(chǔ)．在麥克斯韋提出了光是一種電磁波以后，光的波動理論更是深入人心，也沒有人懷疑光還有“粒子性”．直到“光電效應(yīng)”實驗的出現(xiàn)，給了光的波動理論致命一擊，偉大的物理學(xué)家愛因斯坦于是又提出了光的“量子性”，即“粒子性”．自此，科學(xué)界對光有了“波粒二象性”本質(zhì)的共識[9]．通過物理學(xué)史的教育，潛移默化地培養(yǎng)學(xué)生求真務(wù)實、勇于實踐、不迷信權(quán)威、百折不撓、敢于創(chuàng)新、堅持真理的科學(xué)品質(zhì)．

3 激發(fā)科學(xué)探索精神

發(fā)揮Matlab GUI仿真模擬功能，激發(fā)學(xué)生的科學(xué)探索精神.

牛頓環(huán)干涉實驗是用一曲率半徑較大的平凸透鏡與一平面玻璃板構(gòu)成實驗裝置，如圖1所示[10，11]．當(dāng)單色平行光照射到該裝置上，會形成以接觸點(diǎn)為中心的亮暗相間的圓環(huán)形干涉條紋．

圖1 牛頓環(huán)實驗裝置

利用Matlab GUI設(shè)計的牛頓環(huán)模擬界面如圖2所示．

圖2 波長為670 nm，曲率半徑為3 m的牛頓環(huán)干涉情況

在模擬界面中，學(xué)生可以通過改變波長，或者曲率半徑來模擬得到牛頓環(huán)的干涉條紋以及光強(qiáng)分布．我們利用該模擬，可以討論入射光線波長和牛頓環(huán)的曲率半徑對干涉條紋的影響．在討論的時候，我們采用滑動模塊，來調(diào)節(jié)曲率半徑和入射波長．該平臺參數(shù)靈活可調(diào)，有助于更深刻、形象地理解牛頓環(huán)的原理，更全面地觀察實驗現(xiàn)象，是新形式下實驗教學(xué)改革的有益探索．同時，在仿真模擬實驗過程中，學(xué)生不受實驗條件的限制，解決問題更能獲得成就感，有力地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興致與學(xué)習(xí)能力，從而激發(fā)學(xué)生的科學(xué)探索精神．

4 總結(jié)

總之，教書與育人是一個辯證的、統(tǒng)一的過程．在教學(xué)的過程中，必然滲透著對學(xué)生思想、靈魂的影響．本文以等厚干涉牛頓環(huán)實驗為例，通過對大學(xué)物理教學(xué)中實施“課程思政”，并結(jié)合 Matlab GUI仿真模擬，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)．教書和育人緊密聯(lián)系在一起．