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大学物理教学中课程思政的探索和实践*

2021-04-22葛向红王秀杰张玉广

广西物理 2021年4期
关键词:信源物理学小球

葛向红,王秀杰,张玉广

(中原工学院,河南 郑州 451191)

1 引言

习近平曾告诫:“课程思政”不仅是政治理论课的任务,在高校“其他各门课都要守好一段渠、种好责任田”。在所有的理科知识中,物理学具有显著的逻辑性、系统性、可证实性、可证伪性,可以使学生在掌握物理学基础理论的基础上,培养学生的科学思维和科学精神,使学生掌握科学的认识论和方法论,以理性的思维认识世界,在潜移默化中树立辩证唯物主义和历史唯物主义的观点,从而形成正确的世界观和价值观。最终,有利于学生分析、解决问题能力的培养,提高学生的综合素质。课题组在多年的大学物理课堂教学中,结合物理学知识本身的特点,在课程思政方面进行了有益的探索,主要包括以下几个方面。

2 以信源的等级判断信息的准确程度

当今社会是信息爆炸的时代,各种信息通过众多的手段和渠道对人们进行地毯式轰炸。在这种情况下,正确判断各种信息的真伪,并进行适当地分析和处理,进行科学的决策,是经常要面对的事情。在这样的过程中,以物理学的理性精神为基础,以科学思维为指导进行判断和选择,可把风险的概率降到最低。具体来说,在正规渠道获得的信息,哪些信息更值得信赖,如何进行判断和选择,可以以信源的等级判断信息的准确程度。这一方法是一种有效的途径和方法。信源就是信息的最初来源,来自各种渠道的信息,他们的可信程度是不一样的。作为我们普通人来说,在没有特殊渠道的情况下,对于任何信息,首先要看这个信息的信源是什么;对于科学类的信息,也包括民生类的信息,按照可信赖程度,可以把信源划分成不同的等级,具体见表一:

表1 科学类信源等级表

为什么来自国际组织的信息更可靠?以世界卫生组织(WHO)为例,这些组织首先是在联合国的框架下成立的,由来自世界各国的顶级科学家组成,这些组织接受联合国的监督,他们的科研成果及发布的各种信息,都是通过严格的科研程序得到的,也接受来自全世界科学家和各类科学组织的监督和检验,并承担相应的责任,因此最为可靠。相比之下,一些综合大众媒体,如英国广播公司(BBC)、中国中央电视台(CCTV),他们只负责把信息客观地报道出来。又以公共卫生事件为例,公共卫生事件发生时往往各类抗病毒、防病毒的信息膨胀,面对这些纷繁复杂的信息,依然是看信源,一般来说,医学类信源等级排前五名的是:

1.世界卫生组织;

2.国家卫健委和中国疾病预防控制中心;

3.各个省级的卫健委和疾控中心;

4.有良好口碑的专业垂直媒体;

5.医疗领域在职的著名专家、一般专家。

除此以外,大型医院的医生的建议也是比较可靠的信源。除了按照信源等级判断信息可靠性以外,还要注意以下三个方面的问题:

1.当两个信息的结论矛盾时,相信等级高的那个;

2.同样的信息要注意信息的发布时间,发布时间最晚的更可靠;

3.看到某一信息时,还要看看有没有最新的修正,若有修正,则修正以后的信息更可靠。

在互联网时代,面对每天海量的信息,分清信源的等级,选择来自正规渠道和信源等级高的信息作为判断和选择的依据。

3 以统计学的眼光认识世界

大学物理热学部分有一个称为伽尔顿板的装置,可以很好地说明统计学规律,如图1所示,一块竖直平板,上部钉上一排排等间隔的铁钉,下部用隔板隔成等宽的狭槽,板顶装有漏斗,小球可通过此入口落入狭槽内,若在入口处投入一个小球,小球在下落过程中将与一些铁钉碰撞,最后落入某一槽中,再投入另一小球,它落入槽中的位置一般说来与前者完全不同,这说明任一个小球落入某一槽中是随机的,没有规律。但是,如果我们投入很多小球,可以发现落入中间狭槽的小球较多,而落入两端狭槽的小球较少,重复这个实验可以得到相似的结果,这就是统计学规律。

图1 伽尔顿板

统计学规律告诉我们,某一事件的结果可能是随机的,但大量同类型事件的结果则是有规律的,其分布像如图2所示的曲线,这就是统计学上的正态分布,中间是高高的山峰,表示大部分事件的结果,两边平滑地往下走,曲线的两端代表个别事件的结果,是小概率事件。

图2 正态分布曲线

深入研究统计学规律,可以明白,当我们对某一事物进行判断和决策时,要尽可能的找到该事物的大概率分布规律,而且尽量是权威的、被公认的统计学规律,根据这种规律进行判断和选择,排除侥幸心理,这样就可以少走弯路,少犯错误。但生活中那些爱抬杠的人,当你跟他讲统计学规律时,他总是会说“那可不一定”,他总是可以举出与大概率事件相反的例子来反驳你,生活中总是可以找到小概率事件的例子,而且这样的例子也不胜枚举,对于完全没有统计学眼光、而且不愿意接受统计学规律的人,是没有与其辩论的必要的,正像对牛弹琴,事实上错不再牛,而是弹琴的人。生活中没有那么多的“那可不一定”,我们在一生中,绝大多数的遭遇都是概率分布中的那些大概率事件,这本身就是一种确定的规律。比如在教学中我总是鼓励学生本科毕业后尽量考取研究生,因为研究生与本科生相比更容易取得成功,这是大概率事件。

4 以诗情画意的情怀感悟物理学

自然及其规律隐藏在黑暗中,虔诚信仰上帝的牛顿以其天才的大脑和超人的勤奋解开了自然界神秘的面纱,以其科学巨著《自然哲学的数学原理》为代表,使哲学变为科学,奠定了经典物理学基础。

作为现代人,当我们的视野投向广袤的宇宙,又是一幅什么样的图景呢。宇:上下四方,是指空间(space),宙:古往今来,是指时间(time),那么,我们就从宇和宙两方面感悟宇宙。

我们人类繁衍生息的地球半径达6,370km,但在太阳系中只是沧海一粟,因为太阳的体积虽然是地球的130万倍,但在整个太阳系中又是九牛一毛,因为若按引力影响计算,太阳系的半径是2光年(1光年=9.46×1012km),而整个银河系包括1千亿颗像太阳这样的恒星,整个宇宙又包括1千亿个像银河系这样的星系,宇宙之大,非常人能够想象。

宇宙从大爆炸开始已历经138亿年,太阳系年龄是46亿年,地球生命年龄是35亿年,人类与其他动物明显区别开来经历了大约50万年,人类文明史只有5千年。如果把宇宙历史缩短为一个月的话,那么太阳系只存在了十天,地球生命历史只有8天,人类历史只有2分钟,而人类文明史只有1秒钟。

难道这不令人感慨吗,地球作为一颗行星,在宇宙中是非常非常渺小和普通的,但是经过35亿年的演变,产生了人类这样的高级智慧生物,这是宇宙间最美丽的花朵,人类探寻到了自然界的奥秘并改变了自然界,虽然目前仅限于地球,但前途不可限量。

物理学是最基础的关于自然的学问,因此是最具有诗意的。

当我们把目光看向我们自己,几万亿个原子以一种特有的方式,聚集到一起创造了我们的躯体。它们结合成分子,每一秒,超过500万亿的化学反应发生在我们的身体里,分子级别上的生物科学开始翩翩起舞,从而赋予我们生命的意义。

现代物理学会告诉我们,整个宇宙中每一个立方米内平均只有5个原子。了解到这一点,我们都应该对自然感恩,因为我们自己和我们的生存环境都占有了太多的物质资源。当自己生命结束的时候,亿万个原子悄然离去,但物理学又告诉我们,宇宙间总的质量和能量是守恒的,那曾是我们的组成部分的原子,还一个不少地存在于宇宙中,而且每个原子并未发生变化,变化的只是他们的组合方式。

再看看我们周围的世界,天公造化无限,天地大美不言,这是人的自然,物理学家的感情激励他们去创造最简洁的理论、最完美的图像来表达自然的法则,伴随着人类智慧的闪光和诗意的而生存,并继续发扬光大。我们对物质世界的情感、理性思维的态度、看待自然的方式和崇尚科学文明的价值取向,随着我们对自然界更加深入的了解得到了迭代和升华。

在大学物理教学中,结合物理学自身的特点,充分挖掘物理学的理性资源,善于发现课堂教学的“思政点”,就可以响应总书记的号召,在课程思政方面发挥作用,在培养学生正确的世界观和价值观、提高学生综合素质方面做出自己的贡献。

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