熱力學·統(tǒng)計物理課程思政建設(shè)探索*

吳俊芳 夏蔡娟 蘇耀恒 杜亞利 方青龍 成鵬飛 王秋萍

(西安工程大學理學院 陜西 西安 710048)

1 前言

課程思政是現(xiàn)階段對教育提出的新要求，高等教育不僅要注重專業(yè)知識的培養(yǎng)更要注重人才素質(zhì)的培養(yǎng)[1]，要讓課程思政融入到各門專業(yè)課程中去，潛移默化地對學生的思想意識、行為舉止產(chǎn)生影響[2]．熱力學·統(tǒng)計物理是四大力學之一，是專業(yè)教育的基礎(chǔ)課程，開設(shè)在第三學期，是學生逐漸進入專業(yè)課學期的時期，所以不論是專業(yè)知識教育還是課程思政教育都尤為重要[3]．學生在學習中逐步形成學習專業(yè)知識同時進行素質(zhì)培養(yǎng)的理念，學生專業(yè)知識增長的同時，他們的價值觀和方法論以及人生觀也逐漸形成[4]，達到專業(yè)知識與思想政治理論課同向同行，實現(xiàn)協(xié)同育人[5]．在專業(yè)課的課程思政建設(shè)中最難的環(huán)節(jié)是如何讓思政元素潤物細無聲地融入到課程中，達到同向同行，形成協(xié)同效應[6]．下面就以熱力學·統(tǒng)計物理課程思政建設(shè)為例，來探索專業(yè)課程中課程思政的建設(shè)．

2 熱力學·統(tǒng)計物理課程中思想政治教育的融入點

熱力學·統(tǒng)計物理是應用物理學專業(yè)、微電子科學與工程專業(yè)學生的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，是物理學類本科專業(yè)必修的專業(yè)基礎(chǔ)課．熱力學·統(tǒng)計物理研究物質(zhì)與溫度有關(guān)的性質(zhì)和規(guī)律，是一門理論性較強的課程，是理論物理四大主干課程之一．熱力學·統(tǒng)計物理主要講述熱力學的基本規(guī)律、均勻物質(zhì)的熱力學性質(zhì)、單元系的相變、多元系的復相平衡和化學平衡、熱力學第三定律、近獨立粒子的最概然分布、玻耳茲曼統(tǒng)計、玻色統(tǒng)計和費米統(tǒng)計、系綜理論、漲落理論、非平衡態(tài)統(tǒng)計理論初步．通過熱力學基本規(guī)律的學習，使學生掌握熱力學第零定律、熱力學第一定律、熱力學第二定律和熱力學第三定律，熟悉熱學的理論框架；通過學習均勻物質(zhì)的熱力學性質(zhì)、單元系的相變、多元系的復相平衡和化學平衡，掌握物質(zhì)的相變規(guī)律和平衡條件；通過學習近獨立粒子的最概然分布、玻耳茲曼統(tǒng)計、玻色統(tǒng)計和費米統(tǒng)計，掌握量子統(tǒng)計的理論，研究熱學的微觀理論；系綜理論、漲落理論、非平衡態(tài)統(tǒng)計理論初步使學生了解系綜理論和非平衡態(tài)理論，為后續(xù)的高等統(tǒng)計物理奠定基礎(chǔ)．

通過熱力學·統(tǒng)計物理的學習，培養(yǎng)學生邏輯思維能力以及分析問題與解決問題的能力，并在對待科學實驗一絲不茍的態(tài)度和實事求是的作風方面受到初步訓練．培養(yǎng)學生正確的思想方法和研究問題的方法，幫助學生建立辯證唯物主義世界觀和科學的方法；培養(yǎng)學生的科學嚴謹、認真細致、實事求是的科學態(tài)度和職業(yè)道德．熱力學·統(tǒng)計物理課程思政主要體現(xiàn)在社會核心價值觀、家國情懷、法制意識、社會責任、工匠精神、文化自信、人文情懷、創(chuàng)新意識、科學素養(yǎng)等相關(guān)的德育元素，在培養(yǎng)科學精神、唯物辯證法思想教育、培養(yǎng)民族自信心和自豪感、愛國主義教育等方面．熱力學·統(tǒng)計物理課程教學中能將思想政治教育內(nèi)容與專業(yè)知識技能教育內(nèi)容有機融合的領(lǐng)域如下.

2.1 科學思維唯物辯證法思想教育唯物主義的世界觀

熱學研究中采用了大量的理想模型，比如平衡態(tài)、理想氣體、絕熱過程等等，在講述過程中介紹這些概念和模型的同時，讓學生思考為什么要引入這些理想模型，這些模型都做了哪些方面的理想化等等問題，讓學生明白研究方法都是從簡單到復雜，從理想到現(xiàn)實．首先研究清楚了理想氣體，然后在此基礎(chǔ)上考慮到忽略掉的氣體分子和分子間的相互作用，就可以變成接近實際氣體的范德瓦爾斯氣體．這就是科學的思維和處理問題的方法.引導學生在人生中也要面臨許多問題，要學會認識問題、分析問題、解決問題的方法，形成唯物主義的世界觀．通過講解熱力學發(fā)展史，介紹焦耳、玻耳茲曼、麥克斯韋等物理學家為熱學發(fā)展做出的貢獻、科學研究的態(tài)度以及不惜犧牲的精神．把熱學定律產(chǎn)生的背景、認識過程和方法以及人類做出的不懈努力融入到熱力學·統(tǒng)計物理教學中，培養(yǎng)學生追求真理，探索科學精神，學會認識問題、分析問題，解決問題的方法，形成唯物主義的世界觀．

2.2 民族自豪感愛國主義情懷和社會責任

在講述可逆過程和不可逆過程中，應用孔夫子的一句話“逝者如斯夫”．表明我國古代就認識到了不可逆過程的事實；我國物理學家葛正權(quán)曾在1934年測定鉍(Bi)蒸氣分子的速率分布．發(fā)現(xiàn)和研究康普頓效應的杰出貢獻者有我國物理學家吳有訓，吳有訓的學生有錢三強、錢偉長、楊振寧、鄧稼先、李政道等學者．這些都說明中國自古就有著光輝燦爛的科學技術(shù)成就，不少方面處于世界領(lǐng)先地位．客觀分析中國在近代科學上落后原因的同時，也激勵學生的愛國情、強國志、報國行，使他們自覺融入建設(shè)社會主義現(xiàn)代化強國、實現(xiàn)中華民族偉大復興的奮斗之中．

2.3 工匠精神勇于探索真理的精神

物理是以實驗為基礎(chǔ)的學科，物理學的發(fā)展離不開科學實驗.焦耳測熱功當量這個實驗用了30多年，實驗了400多次，付出大量的辛勤勞動．焦耳和湯姆孫做的節(jié)流過程實驗，得到節(jié)流前后溫度的變化情況，并通過理想氣體進行理論驗證．這個教會學生科學研究的方法就是實驗和理論是相互驗證的．通過節(jié)流過程實驗的學習，理解并掌握科學的發(fā)展觀和創(chuàng)新思維，節(jié)流過程實驗是在焦耳實驗的基礎(chǔ)上發(fā)展和完善的，得到的結(jié)論更加接近實際氣體．讓學生在學習中要辯證思維，不斷創(chuàng)新，要有敢于挑戰(zhàn)的勇氣．以此為例，使學生秉承唯物主義的辯證思想，對于猜想與假設(shè)，需要用實踐的手段來驗證．實踐是檢驗真理的唯一方法，注重理論和實踐的聯(lián)系．激發(fā)學生不怕困難，持之以恒追求真理的科學品德和嚴謹務實的科學態(tài)度，發(fā)揚工匠精神．

2.4 創(chuàng)造性思維批判性思維

用能量均分定律解釋空窖輻射時出現(xiàn)了高頻發(fā)散現(xiàn)象即紫外災難，理論和實驗嚴重不符．當許多物理學家還在經(jīng)典物理框架下思考解決問題的方法時，普朗克卻跳出了經(jīng)典物理，提出了能量量子化假設(shè)．他使用插值法推導出了一條公式即普朗克公式，并完美地解了這個問題，最終導致了量子論革命的爆發(fā)．這也是20世紀，物理學跳躍式的進步．通過教學使學生懂得任何一門物理學理論都不是終極的真理，都存在著它的局限性和未解決的問題，要克服舊的理論存在的問題，就必須要突破傳統(tǒng)觀念的束縛，提出一些新的觀點，建立起一套全新的理論，推動科學不斷地向前發(fā)展．此外，通過講述新的理論建立的過程學習科學家不迷信權(quán)威、勇于探索真理的精神，培養(yǎng)學生創(chuàng)造性思維和批判性思維能力，形成正確科學觀．

3 教學方法和教學方式的改變

教學方法是在教學過程中，師生為了完成教學任務所采用的手段，既包括教師的教法，也包括學生學習的方法．當前教學中比較流行的教學方法有講授、討論、類比、實驗、閱讀指導等，這些教學方法在課程概念教學、激發(fā)學生學習興趣、培養(yǎng)學生創(chuàng)造性思維、高水平推理和批判性思維能力等方面有很好的幫助作用．課堂主要采用講授法，在講授過程中對有共同點的知識點進行比較．例如孤立系的熱力學性質(zhì)和開系的熱力學性質(zhì)進行比較，單相和復相的熱力學性質(zhì)進行比較；玻耳茲曼統(tǒng)計、玻色統(tǒng)計和費米統(tǒng)計的方法、結(jié)論等進行比較，方便學生記憶和學習．討論法主要用于對比較前沿問題的探討，比如玻色愛因斯坦凝聚的發(fā)展歷程等專題展開討論，討論時也會指導學生查閱相關(guān)資料，掌握“什么叫玻色愛因斯坦凝聚？”“理論的提出者是誰？”“理論到實驗經(jīng)歷了多久？”“電影《幽冥》中的玻色愛因斯坦凝聚態(tài)到底是什么?”在學習和討論中掌握玻色愛因斯坦凝聚，理解理論和我們的生活息息相關(guān)，激發(fā)學生的學習興趣、掌握科學的思維和研究問題的范式，進一步提高學生的認知水平．

熱力學·統(tǒng)計物理已經(jīng)是2020年校級線上線下混合式教學模式的課程，熱力學·統(tǒng)計物理利用信息技術(shù)把傳統(tǒng)課堂教學的優(yōu)勢和網(wǎng)絡(luò)在線教學的優(yōu)勢結(jié)合起來，利用線上雨課堂APP和超星學習通APP及線下課堂進行混合式教學，同時也實現(xiàn)了課前預習、課中講授、課后復習的無縫連接．“課程思政”主要形式是將思想政治教育元素，包括思想政治教育的理論知識、價值理念以及精神追求等融入到課程中去，潛移默化地對學生的思想意識、行為舉止產(chǎn)生影響．教師要以社會主義核心價值觀為核心教育指向，以政治認同、國家意識、文化自信和公民人格為重點，抓住“課程思政”課程改革核心環(huán)節(jié)，充分發(fā)揮課堂教學在育人中主渠道作用，著力將思想政治教育貫穿于熱力學·統(tǒng)計物理教學的全過程，著力將教書育人落實于課堂教學的主渠道之中，深入發(fā)掘熱力學·統(tǒng)計物理課程的思想政治理論教育資源，發(fā)揮熱力學·統(tǒng)計物理課程育人功能，在潛移默化的教學中，培養(yǎng)出學生的優(yōu)秀品質(zhì)和對國家有用的人才．

4 結(jié)論

熱力學·統(tǒng)計物理課程思政建設(shè)工作是一個持續(xù)性的工作，在建設(shè)中會不斷完善課程思政的內(nèi)容，真正做到潤物細無聲的作用．在課程思政建設(shè)的具體過程中，也需要創(chuàng)新思維，根據(jù)不同的專業(yè)課，探索具有課程特色的課程思政體系，同時也根據(jù)科技的發(fā)展，利用更先進的教學設(shè)施和條件，使得學生能有效地學習更多的專業(yè)知識和形成科學的價值觀、人生觀和方法論．