科学前沿在大学物理教学的作用
分类：理工论文 发表时间：2020-09-12 19:08
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《大学物理》课程是自然科学类的公共基础课程，非常有必要在课程中拓展前沿物理内容。本文主要从马克思主义的哲学思想，物理学家所具备的优秀品质，中国梦和社会主义核心价值观等方面，通过具体教学案例展示科学前沿物理的思想教育作用。希望通过在大学物理的课堂中拓展科学前沿的内容，使学生不仅学习到科学知识，还可以学到科学家处理问题的方式方法。
《大学物理》是高等学校理工科学生一门重要的通识性必修基础课。大学物理所包含的基础物理是数百年来物理学的研究成果,在科学技术飞速发展的今天，部分内容已跟不上时代发展的脚步。前沿物理站在社会发展的最前端，用发展的眼光和新的高度去审视基础的东西。在基础物理中增添一些前沿物理方面的内容，不仅可以开阔学生眼界，提高学习兴趣，而且能为学生进一步学习前沿知识作铺垫。世界一流大学的《大学物理》课程，很注重渗透科学前沿知识[1，2]。最近十几年来，国内也开始重视前沿物理的教学，文献[3-6]都谈到了前沿物理教学的重要性。比如，拓展学生知识面，培养学生兴趣，但这些文献并没有谈到科学前沿的思想政治教育作用。本文将从以下三个方面来谈大学物理中拓展科学前沿的思想政治教育作用。
一、马克思主义的哲学思想
马克思主义思想告诉我们，实践是检验真理的唯一标准。经典物理学的内容都是建立在实验的基础上。前沿物理也不例外。比如，在讲到狭义相对论和迈克尔逊干涉仪知识点的时候，可以拓展科学前沿引力波的发现。引力波信号是在2015年9月被镭射干涉仪重力波观测站合作组（LIGO）首次探测到。2015年12月第二个引力波信号被人类探测到。2017年10月，双中子星合并的引力波第一次被直接探测到，相关实验结果发表在物理学顶级期刊PHYSICSREVIEWLETTER上[7]。引力波的探测仪器的主要部件是精度非常高的迈克尔逊干涉仪。引力波的发现再次证明爱因斯坦1916年提出的广义相对论的正确性。马克思主义哲学思想其中一条为一分为二看待事物。物理学中很多研究成果都是一把双刃剑。比如对于核能，既可以用于战争，也可以作为清洁能源，服务人类。
二、物理学家所具备的优秀品质
物理学家之所以可以取得一定的研究成果，与其本身的人格，具有追求科学真理和为科学献身的精神有很大的关系。国内外很多科学家都具有渊博的知识、广阔的眼界，不惧权威，不贪图安逸享乐。比如，在学习霍尔效应知识点时，可以拓展霍尔效应的前沿发展，量子反常霍尔效应。量子反常霍尔效应是在2013年被清华大学薛其坤院士领衔的科研团队首先在实验中观测到，该研究成果发表在《Science》杂志上。这项重大基础物理学成果被诺贝尔物理奖获得者杨振宁教授称为是中国实验室里发表的第一次诺贝尔奖级的物理学论文。薛其坤院士的求学之路异常艰辛，他考研失败两次后，才考上中国科学物理研究所。在读研过程中也满是坎坷，但薛院士没有放弃努力，严于律已，刻苦勤奋，坚持不懈，在博士毕业的时候发表了好多篇高水平的学术论文。在研究量子反常霍尔效应的过程中，率领的团队，耗时四年，试验了上千个样品，才从实验中观测到量子反常霍尔效应。这不仅归功于薛其坤院士的吃苦耐劳、勤奋努力的优良品格，还归功于其有团队合作精神。
三、中国梦和社会主义核心价值观
《大学物理》主要的教授内容都是西方人的研究成果。加入科学前沿，尤其是我国科学家对前沿领域的贡献，不仅可以激励学生努力探索，争取做出更多新的科学发现，推动成果应用的发展，而且可以增强学生的民族自豪感和自信心，鼓励学生为中国梦努力。比如，霍尔效应的前沿量子反常霍尔效应是一个基于全新物理原理的科学效应，是我国科学家从实验上独立观测到的一个重要物理现象，也是世界基础研究领域的一项重要科学发现，是中国物理学工作者对人类科学知识宝库的一个重要贡献，是改革开放40年间中国在基础研究上的一个重大成果，标志着中国拓扑量子物理的实验研究居世界领先地位。在做科学前沿拓展的时候，也要弘扬社会主义核心价值观，树立文化自信，使学生为社会主义建设和中华民族伟大复兴而努力。
四、结束语
本文通过一些具体的教学案例，从马克思主义的哲学思想，物理学家所具备的优秀品质，中国梦和社会主义核心价值观这几个方面阐述了科学前沿对大学物理课程的思想政治作用。希望学生在学习物理的过程中，既学到物理知识、物理思想、物理思维，又可以了解科学前沿知识，树立文化自信，为实现中国梦和中华民族复兴努力奋斗。
作者：丁亚琼 单位：上海理工大学理学院
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