黃玉梅

(綿陽師范學(xué)院數(shù)理學(xué)院，四川綿陽 621000)

2018年教育部出臺了《關(guān)于加快建設(shè)高水平本科教育全面提高人才培養(yǎng)能力的意見》，文件明確提出：“強(qiáng)化課程思政和專業(yè)思政，在構(gòu)建全員、全過程、全方位三全育人大格局過程中，著力推動高校全面加強(qiáng)課程思政建設(shè)，做好整體設(shè)計，強(qiáng)化每一位教師的立德樹人意識，在每一門課程中有機(jī)融入思想政治教育元素，推出一批育人效果顯著的精品專業(yè)課程，打造一批課程思政示范課堂，選樹一批課程思政優(yōu)秀教師，形成專業(yè)課教學(xué)與思想政治理論課教學(xué)緊密結(jié)合、同向同行的育人格局。”[1]這一文件對廣大高校教師提出了明確要求，專業(yè)人才培養(yǎng)不僅是專業(yè)知識的傳授過程，更應(yīng)該是立德樹人的過程。在教學(xué)中，教師應(yīng)該注重課程思政的建設(shè)，找到專業(yè)課程知識體系和思想政治教育工作的結(jié)合點(diǎn)，從而全面實(shí)現(xiàn)全方位教書育人的高校教育目標(biāo)[2]。

“量子力學(xué)”作為物理學(xué)專業(yè)學(xué)生必修的一門基礎(chǔ)理論課，在課程體系中占據(jù)非常重要的地位，也是與物理學(xué)相關(guān)的專業(yè)研究生入學(xué)考試?？嫉目颇?，更是很多學(xué)生今后進(jìn)行物理學(xué)術(shù)研究所需要用到的理論基礎(chǔ)?！傲孔恿W(xué)”不僅是現(xiàn)代物理學(xué)的兩大基礎(chǔ)理論之一，而且與人們的日常生活也日益接近。很多技術(shù)方面的創(chuàng)新都應(yīng)用了“量子力學(xué)”理論，極大地改變了我們的生活，例如激光技術(shù)、放射性技術(shù)等在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用，晶體管與信息技術(shù)革命的關(guān)聯(lián)，掃描隧道顯微鏡在納米技術(shù)中起到的重要作用等等，都是和量子理論的進(jìn)展分不開的。“量子力學(xué)”在建立和發(fā)展過程中，不斷涌現(xiàn)出挑戰(zhàn)經(jīng)典、打破常規(guī)的新思想、新觀點(diǎn)，因此在這樣一門應(yīng)用廣泛同時充滿了創(chuàng)新理念的課程中進(jìn)行課程思政建設(shè)顯然是很有必要的。

一、在“量子力學(xué)”課程中實(shí)施思想政治教育的可行性

量子力學(xué)理論的建立和發(fā)展過程充分展現(xiàn)了科學(xué)思想、創(chuàng)新精神和科學(xué)態(tài)度，其理論和實(shí)驗(yàn)與人們對現(xiàn)實(shí)世界的普遍認(rèn)識存在很大的差異，容易引起學(xué)生的好奇心和學(xué)習(xí)興趣，因此在“量子力學(xué)”的課程教學(xué)中融入思政元素具有很強(qiáng)的可行性。

1.量子理論從誕生之初就充滿了創(chuàng)新思維。普朗克為了解釋黑體輻射而提出的能量量子化假說，打破了經(jīng)典理論中能量連續(xù)性的觀念，從那以后物理學(xué)家們提出了各種新的理論，例如玻爾的角動量量子化、德布羅意的物質(zhì)波、海森堡的不確定原理等等，因此在“量子力學(xué)”課程中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和開拓精神是可行的[3]353-356。

2.“量子力學(xué)”的發(fā)展過程中，可以發(fā)現(xiàn)很多理論問題都能夠引起哲學(xué)上的思考。玻爾的觀點(diǎn)是“我們稱之為真實(shí)的東西都是由不能被視為真實(shí)的東西組成的”；愛因斯坦則認(rèn)為“‘量子力學(xué)’本身是不完備的，內(nèi)心的聲音告訴我這還不是真實(shí)的事情”；物理學(xué)家惠勒提出“只有可以觀察到的物理現(xiàn)象才是現(xiàn)象”；“量子力學(xué)”里的測量理論也認(rèn)為物理量應(yīng)該是可觀測量，物理現(xiàn)象之所以存在，是因?yàn)槲覀兦袑?shí)地感知(觀察或測量)到它。對學(xué)生而言，這些物理理論引發(fā)的哲學(xué)思考是很有新意的，不但可以促進(jìn)學(xué)生的深入思考，還能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并能幫助學(xué)生形成正確的科學(xué)觀和世界觀[4]。

因此，在“量子力學(xué)”課程教學(xué)中進(jìn)行思想政治教育，可以幫助學(xué)生在今后的學(xué)習(xí)科研中跳出條條框框，勇于創(chuàng)新，還有助于他們保持清醒的頭腦，堅定理想和信念。下文就從教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)態(tài)度兩個方面談一下如何在“量子力學(xué)”教學(xué)中融入思政元素，并探討一下目前實(shí)踐中存在的一些問題和思考。

二、將思政元素融入到教學(xué)內(nèi)容中

“量子力學(xué)”的建立歸功于一大批優(yōu)秀的物理學(xué)家，其發(fā)展史就是創(chuàng)造性思維不斷發(fā)生作用的過程，而量子理論的神秘面紗還沒有被徹底揭開，因此對量子力學(xué)內(nèi)容的深入了解能夠引發(fā)思考，適合于在教學(xué)中融入思政元素。

(一)“量子力學(xué)”發(fā)展史

從普朗克提出量子理論，到愛因斯坦為解釋光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象提出光量子假說，再到德布羅意提出物質(zhì)波，然后到玻爾的舊量子論解釋了氫原子的分立能譜，海森堡、薛定諤分別提出了矩陣力學(xué)和波動力學(xué)，狄拉克、泡利、費(fèi)曼等人也作出了很大的貢獻(xiàn)[5]，可見，“量子力學(xué)”的發(fā)展不是一個人的功勞，發(fā)展歷程也不是一蹴而就的，這段歷史體現(xiàn)了事物波浪式發(fā)展的過程。教學(xué)中可以聯(lián)系學(xué)生已經(jīng)學(xué)過的馬克思主義哲學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)的相關(guān)知識，討論一下社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展歷程，社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展也并不是一蹴而就的，而是波浪式前進(jìn)、螺旋式上升的。

因此，課堂中講解量子理論的發(fā)展，能夠啟發(fā)學(xué)生跨學(xué)科思考，幫助學(xué)生深刻理解唯物辯證法思想，讓他們領(lǐng)會到在錯綜復(fù)雜的形勢面前，不應(yīng)該被表面現(xiàn)象所困擾，也不應(yīng)該計較一時的得失，而應(yīng)該透過現(xiàn)象看本質(zhì)，把握大局大勢，厘清事物發(fā)展的主要方向[6]。 同時這些講授可以幫助學(xué)生從“量子力學(xué)”的發(fā)展歷程看到事物的波浪式前進(jìn)、螺旋式上升，始終堅持在繼承中創(chuàng)新、在創(chuàng)新中發(fā)展[7]。

(二)波粒二象性

波粒二象性(wave-particle duality)是“量子力學(xué)”中的一個重要概念，指一切物質(zhì)同時具備波動性和粒子性，例如電子在不同的實(shí)驗(yàn)條件下會表現(xiàn)出類似于經(jīng)典波或者經(jīng)典粒子的特點(diǎn)[8]。

在經(jīng)典物理學(xué)中，光的微粒說和波動說可以說是各領(lǐng)風(fēng)騷數(shù)百年，不同的實(shí)驗(yàn)展示了光的不同特性，在不同情況下去觀察同一個事物可能看到不同的現(xiàn)象，所謂“橫看成嶺側(cè)成峰”。那時候?qū)獾恼J(rèn)識猶如盲人摸象，未能窺得全貌。當(dāng)光是電磁波的概念深入人心的時候，光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)卻又展示出波動說不能解釋的現(xiàn)象。直到1905年，愛因斯坦提出了光量子假說，給出了對光電效應(yīng)現(xiàn)象的解釋，讓世人重新重視起了光的粒子性，從而承認(rèn)光既具有波動性又具有粒子性，即“光的波粒二象性”。到了1924年，德布羅意從光的波粒二象性逆向思維，大膽地推測物質(zhì)和光一樣也應(yīng)該具有波粒二象性，在自己的博士論文中提出“物質(zhì)波”(也稱“德布羅意波”)假說。在博士論文答辯中，德布羅意進(jìn)一步提出，物質(zhì)波可以通過電子衍射實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。后來戴維遜和革末完成了這一實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了電子具有波動性。

在課堂教學(xué)中，教師可以結(jié)合馬克思主義哲學(xué)中的對立統(tǒng)一律，也就是對立面的統(tǒng)一和斗爭的規(guī)律開展教學(xué)。對立統(tǒng)一律說明，在任何領(lǐng)域的任何事物以及事物內(nèi)部、事物之間都包含著矛盾。一切事物都有正反兩面性，看問題時既需要看正面也需要看反面，如同一個硬幣的正反兩面。教學(xué)中結(jié)合波粒二象性引導(dǎo)學(xué)生多角度、全方位看待人或事物，既看到他們的積極方面，也看到消極方面；既要看到有利因素，也要看到不利因素；指導(dǎo)學(xué)生用辯證法的眼光去看待世間萬物[9]。

另外，教師還可以結(jié)合美學(xué)對波粒二象性進(jìn)行解釋。我們既不能把光看成經(jīng)典的波，也不能把光看成經(jīng)典的粒子。同時，我們對待電子也是一樣，電子既不是經(jīng)典的粒子，也不是經(jīng)典的波，這體現(xiàn)了自然界的對稱統(tǒng)一性，也展示了物理理論中的對稱美學(xué)。這就可以讓學(xué)生在理解“科學(xué)求真”的同時也領(lǐng)略到科學(xué)之美。

(三)微擾論

在“量子力學(xué)”的學(xué)習(xí)中，微擾論和變分法是求解薛定諤方程的兩種常用的近似方法。微擾論的主要理念是：一個量子體系，其總哈密頓量的情況多種多樣，大多數(shù)情況下很難得到薛定諤方程的解析解。但是，如果哈密頓量的主要部分是比較容易精確求解的，或者已經(jīng)存在現(xiàn)成解的，就可以先不考慮哈密頓量的次要部分，從而求出對應(yīng)的薛定諤方程精確解；之后再逐級考慮那些次要部分對量子體系的影響，得到與原來問題精確解逐漸接近的各級近似解?？梢钥闯?，微擾論先是抓住主要矛盾(哈密頓量主要部分)解決問題(得到精確解)，再處理次要矛盾(微擾)引起的各級影響，逐級考慮這些修正量，從而獲取接近真實(shí)問題的近似解。

微擾論的思想可以聯(lián)系到學(xué)生的日常生活。學(xué)生在校園里可能會遇到很多問題，產(chǎn)生多方面的矛盾，例如和老師之間的教與學(xué)的矛盾，和同學(xué)之間相處的矛盾，自己的理想和現(xiàn)實(shí)有差異的矛盾，勤奮學(xué)習(xí)知識和參加社團(tuán)活動的矛盾等等。在“量子力學(xué)”課程教學(xué)中，教師就可以結(jié)合微擾論的思想和唯物辯證法的方法論，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會分析遇到實(shí)際困難，幫助學(xué)生思考如何認(rèn)清自己的主要問題，從而抓住主要矛盾進(jìn)行處理，細(xì)枝末節(jié)可以在主要矛盾解決的基礎(chǔ)上加以補(bǔ)充處理。

三、將思想政治教育體現(xiàn)在教學(xué)態(tài)度中

作為一名高校教師，應(yīng)該做到為人師表，在教學(xué)過程中為學(xué)生樹立正確的學(xué)習(xí)榜樣，以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)培養(yǎng)人，從而起到潛移默化的思想道德教育作用。

(一)在教學(xué)中，應(yīng)該時刻牢記培養(yǎng)學(xué)生的文化自信

事實(shí)上，在“量子力學(xué)”發(fā)展中，有不少實(shí)驗(yàn)設(shè)計是中國人提出的，但因?yàn)榉N種原因，沒有完成實(shí)驗(yàn)或者實(shí)驗(yàn)沒有得到認(rèn)可，后來外國人做了，獲得了諾貝爾物理學(xué)獎，青史留名。例如狄拉克提出存在正電子后，趙忠堯首先在實(shí)驗(yàn)中觀測到了正反物質(zhì)湮滅，在物理學(xué)發(fā)展史上，他也是第一個發(fā)現(xiàn)了反物質(zhì)的物理學(xué)家，但是因?yàn)閲H同行沒有得到同樣的實(shí)驗(yàn)結(jié)果而未被認(rèn)可，從而錯失諾貝爾獎；又例如，1941我國物理學(xué)家王淦昌先生就已經(jīng)提出可以證實(shí)中微子存在的實(shí)驗(yàn)方案，后來得到實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，這是當(dāng)時國際物理學(xué)領(lǐng)域中相當(dāng)重要的成就。我國科研工作者能力強(qiáng)、肯吃苦，在20世紀(jì)50年代末至70年代初，科技工作者在黨中央的正確領(lǐng)導(dǎo)下，僅用了十年左右的時間就依靠自己的力量，取得了“兩彈一星”的輝煌成就[10]。

這些真實(shí)的事跡充分說明，我國的物理學(xué)家們具有很高的學(xué)術(shù)水平，完全擁有獲得高成就的能力，只要努力學(xué)習(xí)，夯實(shí)基礎(chǔ)，勇于創(chuàng)新，就可以取得非常大的科學(xué)成就?，F(xiàn)在我國已經(jīng)在科學(xué)技術(shù)上獲得了巨大的成就，為科研工作者創(chuàng)造了良好的科學(xué)研究條件，正處在一個科技發(fā)展創(chuàng)新的新時期。教師可以用這些實(shí)例并結(jié)合國內(nèi)取得的最新科技進(jìn)展(如“墨子號”“天眼”等)來增強(qiáng)學(xué)生的民族自信心和自豪感，鼓勵學(xué)生認(rèn)真學(xué)習(xí)，積極思考，堅定信念，為實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興而努力奮斗！

(二)對待爭議性問題，教師應(yīng)坦誠相告

在量子理論中，目前有很多問題還存在爭議，教學(xué)過程中，學(xué)生提出的一些看似平常的問題，可能正好觸及到“量子力學(xué)”建立的基礎(chǔ)或者是量子理論本質(zhì)爭議的核心。當(dāng)遇到這種回答不上來或者沒有確切答案的問題時，教師應(yīng)該本著實(shí)事求是的態(tài)度據(jù)實(shí)以告，而不是不懂裝懂或者敷衍了事。對于這類問題，教師還應(yīng)該向提出問題的學(xué)生提供參考書籍或者相關(guān)文獻(xiàn)，鼓勵學(xué)生學(xué)會自己尋求答案或者形成個人的觀點(diǎn)。面對學(xué)生的質(zhì)疑，教師還應(yīng)營造出和而不同、兼容并包的學(xué)術(shù)氛圍，從而讓師生平等討論、互相啟發(fā)、互相切磋、互相幫助、互相促進(jìn)。同時，教師自身對學(xué)生實(shí)事求是、對待學(xué)術(shù)不回避爭議的態(tài)度本身也是以身作則進(jìn)行思想政治教育的表現(xiàn)。

四、“量子力學(xué)”實(shí)施課程思政過程中存在的問題及思考

隨著時代的發(fā)展和高等教育師范專業(yè)教學(xué)專業(yè)化進(jìn)程的推進(jìn)，師范類物理學(xué)專業(yè)的一些核心課程的課時有所減少，例如“量子力學(xué)”課程，從72課時降到64課時，還將降至48課時。而同時，由于科學(xué)技術(shù)研究的進(jìn)一步發(fā)展，不斷涌現(xiàn)出新理論、新技術(shù)、新成果和新應(yīng)用，使得教學(xué)內(nèi)容不斷豐富，這就出現(xiàn)了課時減少與課程專業(yè)知識增加之間的矛盾。因此，在“量子力學(xué)”的課程教學(xué)中，如何融入思政元素以提高學(xué)生對專業(yè)課程的認(rèn)同感和學(xué)習(xí)積極性，從而實(shí)現(xiàn)思想政治教育和專業(yè)教學(xué)的互相融合和促進(jìn)，是教師需要認(rèn)真思考并解決的一個問題?；诖蛟臁敖鹫n”、拒絕“水課”的教育思想，筆者進(jìn)行了如下的解決方案的思考。

(一)利用網(wǎng)絡(luò)平臺，在線上教學(xué)中同步進(jìn)行思想政治教育

由于課時所限，教師在線下教學(xué)中可以抓住“量子力學(xué)”課程體系的主線，把“量子力學(xué)”課程的主要脈絡(luò)呈現(xiàn)給學(xué)生。對一些具體的理論來源的詳細(xì)證明和推導(dǎo)以及對一些現(xiàn)象的解釋和說明，因?yàn)閷W(xué)時限制不適合在線下課堂中展開論述或深入討論，教師就可以利用線上教學(xué)，將這部分內(nèi)容通過網(wǎng)絡(luò)平臺分享給學(xué)生，或者通過豐富多彩的微課形式展示給學(xué)生，甚至可以采用在線討論、直播講座或視頻會議等形式和學(xué)生共同討論。

在這種線上教學(xué)過程中，教師也應(yīng)該充分發(fā)掘其中的思政元素，并且盡可能多地搜集整理相關(guān)的背景知識、文獻(xiàn)資料、政策文件等，并思考如何融入到線上的知識教學(xué)中去。例如，在講解隧道效應(yīng)時，就可以先采用微課的形式展示隧道掃描顯微鏡的原理和應(yīng)用，然后讓學(xué)生參與討論，將隧穿現(xiàn)象與經(jīng)典力學(xué)中的情況作對比，理解經(jīng)典世界里不可能發(fā)生的現(xiàn)象在量子世界中發(fā)生的概率，這可以讓學(xué)生在掌握知識點(diǎn)的同時，敢于打破自己的思想禁錮，增加敢于面對未來人生中的不確定性的勇氣。

(二)激發(fā)學(xué)生的主觀能動性，體會課程中的思政元素

在專業(yè)課程中實(shí)施思想政治教育，還可以盡量讓學(xué)生主動參與思政元素的挖掘與運(yùn)用過程。例如，教師可以啟發(fā)學(xué)生結(jié)合所學(xué)的辯證唯物主義和歷史唯物主義思想，分小組討論玻爾的舊量子論在“量子力學(xué)”理論建立過程中的重要地位，以及在解放思想上起到的重要作用。分小組討論的方式可以培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考的能力，同時培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神和服務(wù)意識，以及建立集體榮譽(yù)感和成就感。

另外，教師布置作業(yè)時不要局限于具體的計算、問答等題目，還可以建議學(xué)生結(jié)合“量子力學(xué)”中的一些重要發(fā)現(xiàn)或者有爭議性的問題撰寫課程小論文。例如，可以布置“為什么是普朗克提出了量子假說”這樣的題目，要求學(xué)生從當(dāng)時的社會背景、經(jīng)濟(jì)狀況、學(xué)術(shù)風(fēng)氣和普朗克的個人經(jīng)歷等方面進(jìn)行全面論述。這不僅可以讓學(xué)生進(jìn)一步理解量子理論的建立過程，還能夠使學(xué)生深入思考物理研究和社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的聯(lián)系，同時培養(yǎng)學(xué)生的文獻(xiàn)檢索和分析整理能力、表達(dá)能力、寫作能力。這樣的習(xí)題教學(xué)方式，使得思想政治教育不再局限于課堂，而是延伸到課堂之外，并調(diào)動了學(xué)生的積極性和參與性。

(三)鼓勵學(xué)生參與“量子力學(xué)”理論的學(xué)術(shù)研究，培養(yǎng)學(xué)生的科研精神

教師可以在教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)自身的興趣查詢并閱讀相關(guān)文獻(xiàn)，帶領(lǐng)部分學(xué)有余力的學(xué)生關(guān)注量子理論中的一些前沿成果，與學(xué)生一起經(jīng)歷學(xué)術(shù)研究、科學(xué)探究的過程，讓學(xué)生從中了解和領(lǐng)悟科學(xué)研究方法，逐漸培養(yǎng)科學(xué)思維習(xí)慣并建構(gòu)自身的物理圖景、科學(xué)思維模式，形成科學(xué)的探究意識，養(yǎng)成實(shí)事求是、精益求精的科學(xué)態(tài)度和不懈努力、不畏艱難的科研精神。

教師在對學(xué)生進(jìn)行量子理論方面的教學(xué)過程中，還可以以個人的求學(xué)科研經(jīng)歷激勵學(xué)生將家國情懷融入到日常的學(xué)習(xí)及研究中，激發(fā)學(xué)生的學(xué)術(shù)志趣和內(nèi)在動力，鼓勵學(xué)生做好為祖國的科學(xué)事業(yè)挑大梁的準(zhǔn)備，促進(jìn)學(xué)生形成正確的世界觀、人生觀、價值觀，增強(qiáng)學(xué)生服務(wù)國家、服務(wù)人民的社會責(zé)任感和使命感。

五、結(jié)語

“量子力學(xué)”課程是物理學(xué)專業(yè)學(xué)生重要的專業(yè)課程，量子力學(xué)發(fā)展中的波折起伏、人物事跡以及基本理論中的種種思想突破，都可以和思想政治教育緊密結(jié)合。通過在“量子力學(xué)”課堂教學(xué)中融入思想政治教育，不僅可以加強(qiáng)學(xué)生對量子理論知識體系的把握，還可以培養(yǎng)學(xué)生正確的科學(xué)觀，同時還能夠培育學(xué)生的開放性思維，提升學(xué)生的思考能力和創(chuàng)新意識，更可以增強(qiáng)學(xué)生的社會責(zé)任感和使命感。在今后的教學(xué)實(shí)踐中，應(yīng)進(jìn)一步研究“量子力學(xué)”教學(xué)方法，激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)意識，讓學(xué)生加入到課程思政建設(shè)中來，充分挖掘“量子力學(xué)”課程體系中的思想政治教育內(nèi)容，提高思想政治教育工作效果，達(dá)到立德樹人的教育目標(biāo)。