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《固体物理》教学中的人文教育 　　摘要：在理论性较强的物理类课程中讲授一些人文历史知识，可达到提高上课效果、增强教学内容的吸引力、扩展学生的知识面、引发学生对科学问题的创新思考的作用。本文介绍了在《固体物理》课程教学中，所讲授的与课程内容有关的科学史及人文知识的两个案例。 　　关键词：固体物理；课堂教学；人文；历史 　　中图分类号：G640 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）15-0253-02 　　随着科学技术的迅猛发展，人类社会的历史已进入到了“信息时代”，电子信息技术空前发展，在人们的日常生活中发挥着越来越重要的作用。电子信息技术的基础是微电子技术和光电子技术，它们同属于教育部本科专业目录中的一级学科“电子科学与技术”。 　　《固体物理》是电子科学与技术专业的基础课。作为物理学的一个分支，固体物理学侧重于用微观结构和微观世界的基本规律，特别是量子物理的规律来解释宏观的物质性质，是联结微观原子和宏观世界的桥梁。目前，绝大多数的高等院校在《固体物理》课程中重点讲授晶体的结构、晶体的结合力与结合能、晶体中的热振动、晶体中的缺陷、金属电子论与能带理论。通过对《固体物理》的学习，可帮助学生建立关于固体性质较完整的基础理论，为后续课程如《半导体物理》、《电介质物理》、《微电子器件》、《电子材料》等的学习打下基础，并帮助学生培养分析问题、解决问题的能力。 　　《固体物理》课程的理论性较强，为了对相关概念有较为透彻的理解，须从基本物理概念出发，联系固体的实际情况，应用简化的物理模型，经大段的推导后才能获得所需结论。此过程对于喜欢实用化内容的工科学生来说，却显得有些枯燥。但从另一方面考虑，固体物理是近100年才逐渐产生并发展起来的，相关理论的诞生，都有着特定的历史背景，而且往往不是一蹴而就的。如果在教学过程中能够把这些历史背景介绍给学生，对于提高上课效果、增强课堂吸引力、扩展学生知识面、引发学生对科学问题的思考是十分有利的。本人在《固体物理》的长期教学实践中引入了一些人文教育内容，获得了较好的课堂效果。现举两例如下。 　　一、X射线衍射 　　在晶体结构一章中，会涉及X射线衍射的知识。从某种意义上说，X射线的发现可被认为是现代物理的开端。1895年11月8日，时任德国维尔兹堡大学校长的伦琴在阴极射线的研究中，意外地发现了距阴极射线管一米外的荧光屏上闪耀着荧光。经过深入研究，伦琴确认了一种新的射线的产生，这就是X射线。1895年12月22日，他邀请夫人来到实验室，用夫人的手拍下了第一张人手X射线照片，照片中清晰地显示出了戴着戒指的手的骨骼。伦琴于1895年12月28日向德国维尔兹堡物理和医学学会递交了第一篇研究通讯《论一种新射线》。由于X射线在医疗和金属探伤等领域的重大应用价值，吸引了人们极大的兴趣，相关的研究竞相开展。伦琴的卓越成果使他获得了1901年首届诺贝尔物理学奖。 　　一般来说，从科学史的角度，关于X射线的历史知识至此可告一段落，但是，由于1895年这个年份对于中国来说是一个非常重要的年份，中国在中日甲午战争中战败，同年，天津大学的前身、中国第一所现代大学北洋大学宣告成立。由于1895年的特殊性，在《固体物理》的教学中我对相关做了介绍： 　　1895年3月，洋务运动的倡导者李鸿章在中国甲午战争战败后，受命前往日本的马关参加议和。在谈判过程中，李鸿章被日本浪人用枪所伤，其左颊中弹，伤口在左眼下一寸的位置。所幸的是子弹虽然留在了颅内，但没有危及性命。李鸿章经急救后身体并无大碍，且其当时已有73岁高龄，所以未采用手术取出弹头。1895年4月17日，李鸿章与日本代表签订了丧权辱国的中日《马关条约》。消息传至国内，朝野激愤，深感兴学救国，刻不容缓。北洋大学的创始人盛宣怀先生在洋务运动的实践中也感到“自强首在储才，储才必先兴学”[2]，在其上任津海关道后就开始筹备办学，并奏请朝廷设立一所新式学堂，光绪皇帝准旨。10月2日，天津创办了天津北洋西学学堂，第二年更名为北洋大学堂。同年底，伦琴发现了X射线，用X射线检察身体成为可能。1896年6月，李鸿章应邀访问德国，德政府建议他到医院拍X光检查身体，李鸿章欣然接受这一建议。李鸿章亲眼目睹了X光片所显示的颅骨影像与弹头所在，感到十分稀奇，特称之为“照骨术”。李鸿章因此也成为拍X光片检查身体的第一名中国人。 　　1895年，甲午战争中中国战败、北洋大学建校、X射线的发现这几件事最终以李鸿章为线索串了起来。这段历史的介绍，使学生深刻地感受到当时中国科技的落后以及国力的孱弱。北洋大学的建立仅仅是中国现代高等教育的开端，而欧洲高等学府已经发现了X射线。这段历史可以让学生深刻感受到自己所肩负的历史使命，增强学习动力，明确前进的方向。 　　二、固体比热 　　固体存在比