引言

2019年，中共中央办公厅、国务院办公厅印发的《关于进一步弘扬科学家精神加强作风和学风建设的意见》将科学家精神内涵概括为“爱国、创新、求实、奉献、协同、育人”六个方面。其中，“胸怀祖国、服务人民”的爱国精神被置于首位，被视为科学家精神的灵魂，回答了科学家“为谁科研”“为何科研”的价值问题。科学探索本身没有国界，但科学家有自己的祖国，爱国情怀构成了他们价值选择的底色。新时代既要继承以国家民族命运为己任的爱国主义传统，也要发扬以爱国主义为底色的科学家精神。在中国科学家身上，这种爱国精神体现得尤为集中而鲜明。从“两弹一星”元勋到新时代的科技工作者，一代代中国科学家把个人理想融入国家命运，他们的抉择与坚守构成了激励青年一代的生动育人资源。2023年，教育部等十八部门《关于加强新时代中小学科学教育工作的意见》，中国科协与教育部联合推出《“科学家（精神）进校园行动”实施方案》，均强调把科学家精神融入学校教育的各个环节。在基础教育领域，《普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）》将“科学态度与责任”列为核心素养之一，要求物理教学承担起培养学生社会责任感的任务，为爱国精神融入物理教学提供了政策依据。

国内围绕科学家精神的研究近年来逐渐增多，但仍有三方面的欠缺。第一，在课程思政与物理教学融合的研究中，多从宏观层面阐释科学家精神的育人价值，或讨论一般性的教学策略，对科学家的爱国精神缺乏独立、系统的挖掘；第二，在科学家精神融入学科教学的研究中，地理、生物等学科已有一定积累，物理学科的系统研究则相对薄弱，已有成果多把爱国精神与其他内涵笼统并论，未能凸显其作为底色的根基性作用；第三，在实践层面，现有探索多停留于史实介绍或情感渲染，较少从物理知识本身与国家战略需求的内在关联出发设计教学，难以形成从认知起点到价值内化、再到行动驱动的完整逻辑链条，更缺乏可操作的教学框架与案例验证。国外研究多借助科学史与科学本质教育，促进学生对科学家精神的深层理解，但多基于西方科学史语境，对科学家的爱国精神的独特育人价值关注不够，其成果难以直接迁移至我国高中物理课堂。

综合国内外研究可见，科学家精神进课堂虽已受到广泛关注，但针对科学家的爱国精神融入高中物理教学的专门研究仍显不足。理论上，对科学家爱国精神育人逻辑的系统阐释不够；实践上，从认知到情感、意志再到行为的完整链条尚未打通，缺乏可操作的路径。鉴于此，本文尝试在厘清科学家的爱国精神融入高中物理教学实践逻辑的基础上，提出以国家需求为起点、以情感共鸣为过程、以榜样构建为手段、以使命驱动为动力的四维路径，构建“知、情、意、行”层层递进的育人闭环体系，将爱国精神与物理知识的生成逻辑、国家科技发展的现实需求紧密联系起来，从而为一线教学提供兼具理论自觉与实践效度的育人框架。

一、科学家的爱国精神融入高中物理教学的实践逻辑

科学家的爱国精神融入课堂，不能只是相关事迹的简单堆砌，而应遵循教育本身的规律，让学生在了解史实的过程中逐步产生情感触动，进而形成稳定的价值认同。

（一）实践逻辑的起点——以国家需求为认知原点

科学家的爱国精神融入教学的起点在于引导学生对国家需求的认知。中国近代科学事业诞生于“救国图存”的民族危难之中，这一特殊的历史背景赋予中国科学家的爱国主义精神具有独特的时代价值，使其呈现出强烈的紧迫感、使命感以及为祖国科学事业献身的悲壮感。爱国并非抽象概念，它体现在对国家生存发展、科技进步、民生改善等现实需求的深刻理解与主动关切上。奥苏贝尔的有意义学习理论强调，新知识必须与学习者认知结构中已有的适当观念建立实质性、非人为的联系，才能真正被理解与内化。学生对“爱国精神”的认知，若仅停留于口号化的表面记忆，便是机械学习，唯有将爱国精神与具体的国家发展困境、科技进步需求等相联结，使之嵌入学生的认知图式中，才能实现有意义的学习。同时真正认清“国家需要什么”，从而触摸到科学家的爱国精神的根源，进而对这份精神形成真切而理性的认知，而非停留在空洞的口号声中。

（二）实践逻辑的过程——以情感共鸣为内化过程

科学家的爱国精神融入教学的过程是情感共鸣产生内化。爱国从不是流于表面的口号，而是要真正扎根学生心底，成为发自内心的情感认同与价值追求。霍夫曼的移情发展理论指出，个体对他人处境的感同身受是在接触到真实、具体的情感线索时被逐步激活的心理机制。因此，教师可以精心选择与物理知识深度契合的科学家爱国事迹，通过生动的叙事，展现科学家在人生重大关头，如何将个人理想与国家需求牢牢绑定，在艰难抉择中坚守初心、以身许国的赤诚与担当。这些真实而鲜活的故事，能自然牵动学生的内心情绪，让他们在共情中贴近科学家的精神世界，从而实现情感上的深度认同，最终将这份爱国情怀内化为自身的情感底色与价值准则。情感共鸣正是科学家的爱国精神从“外在传递”到“内在扎根”的关键逻辑纽带。

（三）实践逻辑的手段——以榜样构建为承载手段

科学家的爱国精神融入教学的手段是榜样构建。一方面，通过精心创设与国家科技发展、科学家科研历程紧密相关的教学情境，让学生在“沉浸式”体验中直观感受爱国精神的力量；另一方面，通过引入与物理知识点高度契合的爱国科学家典型事迹，将抽象的爱国情怀附着于鲜活的人物形象，使其真正扎根学生心底，并以榜样的示范作用引领学生树立正确的价值取向。班杜拉的社会学习理论指出，人类的大部分学习并非来自亲身试误，而是通过观察学习完成，个体通过观察榜样的行为及其行为后果，即可习得相应的行为模式与价值标准。并且榜样必须具备足够的吸引力与感召力才能有效吸引学习者的注意力，而榜样行为所导致的正向结果则会极大增强学习者模仿该行为的动机。因此，教学中教师需严格筛选素材，帮助学生辨析多元信息、去芜存菁，真正构建起能承载内心爱国情怀、值得终身追崇的具象化榜样，让科学家的爱国精神可感、可学、可践行。当学生将这些科学家视为“参照榜样”时，榜样便超越了具体的人物形象，成为学生人格塑造中持续发挥作用的“道德坐标”。

（四）实践逻辑的动力——以使命驱动为持久动力

科学家的爱国精神融入教学的动力是时代的使命感与家国责任感。如果说兴趣是最好的老师，那责任则是最强的引擎。当下国家对高端科技人才的需求日益迫切，科技领域的“卡脖子”问题亟待突破，这是推动学生践行爱国精神的现实动力。正如“两弹一星”元勋们，带着对国家独立、民族自强那份深沉而崇高的历史责任，驱动着自己毅然前行。德西和瑞安提出的自我决定理论认为，内在动机的激发与维持依赖于自主性、胜任感和归属感这三种基本心理需求的满足。当学生内心认同“投身科技创新是我自己的选择”，在学习中持续获得“我能解决问题”的积极反馈，并深切感受到“自己的努力与国家发展、民族复兴这一更宏大的共同体紧密相连”时，使命驱动便从外部的道德要求转化为内部的心理需求，从而成为能够对抗短期诱惑、支撑长期奋斗的持久动力源泉。因此，物理教学中需向学生传递时代需求，教师可以引导学生从具体物理知识的学习，上升到思考“我能用这些知识为国家做什么？”“在民族复兴的征程中，我的位置在哪里？”让学生意识到，掌握物理知识不仅关乎个人前途，更关乎国家未来，从而将个人追求融入家国事业，以坚定的使命担当驱动自身深耕科学、奋勇争先，形成持久的精神动力。

二、科学家的爱国精神融入高中物理教学的实践路径

基于上述科学家的爱国精神融入高中物理教学的实践逻辑分析，笔者进一步提炼出了“以国家需求为起点，以情感共鸣为过程，以榜样构建为手段，以使命驱动为动力”的实践路径，如图1所示。下面结合高中物理核心知识点设计典型案例示范进行阐述。

（一）以国家需求为起点

爱国的起点是对国家的需求有理性的认知，因而对于物理知识的教学，可以将其置于国家发展与安全需求的宏大背景之下，其中的关键就在于教师要善于挖掘和呈现物理学发展与国家命运交织的历史脉络以及现实关联。

案例示范1：“宇宙航行”课前导入。

师：仰望星空，人类对其的探索从未停止，我们国家更是在其中作出了诸多重要贡献，例如1970年我国第一颗人造卫星“东方红一号”发射成功；2003年我国“神舟五号”载人飞船成功发射，杨利伟成为我国首位进入太空的航天员等等。教师同时展示相关图片。

师：同学们是否想过，我们国家为何要投入巨大资源去发展航天事业？这仅仅是出于对太空宇宙的好奇吗？

学生们陷入沉思，有的皱起眉头，有的低声议论。下面教师带领着学生进一步分析引导，从而进入到对本节课“宇宙航行”的学习。

师：在新中国成立之初，面对严峻的国际形势和“核讹诈”，航天技术首先是关乎国家生存的“两弹一星”事业的重要组成部分。没有自己的卫星，就没有独立的通信、导航和侦察能力，国家安全便无从谈起。今天，从北斗导航到深空探测，航天技术更是国家综合国力、科技竞争力的集中体现。

师：说到这里，就不得不提到一个人，我们的“中国航天之父”钱学森。

播放相关纪录片片段：钱学森历经艰难归国后，凭借坚定信念，从零起步推动中国火箭、导弹及卫星事业，最终使“东方红一号”成功发射的事迹。

师：钱学森曾说：“我的事业在中国，我的成就在中国，我的归宿在中国。”他的一生始终将个人理想与祖国命运紧紧相连。那么，将一颗卫星发射出去，让它环绕地球、脱离地球甚至飞出太阳系，需要满足什么样的物理条件？通过今天的学习我们就可以知晓其中的奥秘。

设计意图：以钱学森冲破重重阻挠归国、白手起家开创中国航天事业的感人事迹为切入点，将“宇宙航行”的知识点，从纯粹的自然规律认知，前置到国家战略需求的框架下。让学生明白，学习宇宙速度，不仅是在理解自然，更是在理解一项关乎国家命运和人类未来的伟大工程起点。由此，知识的学习便被赋予了深沉的家国情怀底色，从而激发学生对爱国情怀的理性认知，让其带着疑问主动探索。

（二）以情感共鸣为过程

在学生感知到国家需求，对爱国情怀有了理性认知之后，教师就可以通过科学家真实感人的事迹，引发学生情绪，从而实现从“知”到“情”的共鸣。

案例示范2：核裂变拓展应用。

师：通过学习我们知道了核裂变能释放巨大能量，而在二战末期，这种力量首次被制成武器使用。新中国成立后，面对超级大国的核威胁，我们的科学家们又是如何做的呢？我们一起来看一下。

播放相关纪录片片段：邓稼先研究原子弹的艰难之旅；王淦昌为研制核武器隐姓埋名17年的事迹等等。

师：他们中有人已在国际学术界享有盛誉，有人学业初成、前程远大，原本都可以拥有优越的生活条件，是什么让他们果断放弃了这一切呢？

生（神情动容）讨论：是为了国家不再受欺负，为了民族的尊严与和平。

师：没错，在那种极其艰苦的条件下，既没有现成的资料，也没有高性能计算机，他们就是靠着对祖国深深的爱与牵挂，毅然决然地投身其中。他们的爱国不是口号，而是抉择、行动、奉献甚至牺牲。

设计意图：将震撼、真实的科学家故事以视频形式呈现，从视觉和听觉上直观再现人物的抉择与牺牲。学生在学习核物理知识的同时，情感受到强烈冲击，产生情感共鸣，从而理解“国之大者”的含义，实现价值认同的内化。

（三）以榜样构建为手段

爱国情怀的内化需要具象载体，崇高的科学家榜样正是连接“内化于心”与“外化于行”的关键纽带。教师可将榜样事迹与科学探究过程有机融合，通过问题链引导学生在解决探究难题的过程中，逐步感悟并认同科学家的爱国精神。

案例示范3：探究电磁驱动效果。

在学生掌握了电磁驱动原理并了解了其在“电磁弹射小车”中的应用后，教师接着开始播放我国“福建舰”航母舰载机弹射的视频片段，引导学生结合刚学的知识对二者展开对比观察并思考。

师：通过对比观察，大家有什么样的感受呢？

生：原来电磁驱动不仅能让小车获得动力驱动弹射出去，还可以推动如此庞大沉重的舰载机高速起飞，太震撼了！

师：没错，同样是电磁驱动，两种情况下电磁驱动的效果差别巨大，看来电磁驱动的效果是可以改变的，那如何改变呢？我们可以一起来通过实验进行探究。

师：在课堂上舰载机的弹射装置是无法直接复刻探究的，但简易的电磁弹射小车模型复刻起来就相对比较容易了，老师已经为大家准备好了实验仪器，下面就让我们一起以简易的“电磁弹射小车”作为实验对象进行实验探究吧。

教师引导学生以小组为单位共同合作利用线圈、导轨、磁铁、电容模块等制作简易的“电磁弹射小车”，然后每个小组通过控制变量分别改变线圈匝数、电流大小、磁铁磁场强度等物理量，测量并记录对应情况下小车的“发射”距离。待实验结束后，各个小组整理好实验数据，教师进一步引导学生展开讨论与交流。

师：同学们，通过综合分析各个小组的实验数据，大家发现了什么？

生：实验中通过控制变量调整电流大小、线圈匝数、磁场强度时，小车的弹射距离都会产生变化，说明电磁驱动的效果是可以通过控制这些参数进行人为改变的。

师：没错，大家观察得非常仔细，事实上大家在实验中改变的物理量正是影响电磁驱动效果的核心参数。在我们这套小型实验装置中，调整相关参数操作简单、难度不高，那如果把这套电磁驱动系统放大到航母上，用来弹射重型舰载机，想要灵活调节对应参数还会这么容易吗？

生讨论：舰载机质量巨大，弹射时需要极强的电磁驱动力，若想达到最终效果，其中必须配套超大电流以及巨型线圈，这些都很难精准调控，在真实的工程场景中一定会存在大量难以攻克的技术难题。

师：没错，这很困难。20世纪90年代初，我国研制新型常规潜艇时只能从国外进口高效能发电机系统，马伟明院士发现其中存在“固有振荡”缺陷，外商却拒不承认。他由此意识到核心技术必须掌握在中国人自己手中，带领团队在经费有限、环境恶劣的条件下分析数十万组数据，攻克了这一世界级难题，使我国舰船动力系统突破国外技术封锁。此后他又解决了舰载电磁弹射的电力问题，“福建舰”由此装上我国自主研制的电磁弹射装置，马伟明院士也被称为中国的“电磁弹射之父”。

听完教师的相关论述，学生们都沉浸在震撼与惊讶之中，意犹未尽。

师：当然，马伟明院士的惊人事迹不是三言两语就能描述完全的，感兴趣的同学可以课下查阅相关资料进一步了解。

设计意图：将马伟明的故事融入到学生的实验探究中，从而将探究难题与科学家难题呼应起来，让学生自然而然地被科学家的勇气、毅力、爱国情怀所震撼，将其建立为自己的榜样。

（四）以使命驱动为动力

爱国精神的形成与展现，并不是一朝一夕就能实现的，这期间就需要使命驱动来提供精神动力。在教学中，教师可以引导学生将所学知识与国家当前面临的“卡脖子”技术问题、未来发展战略相联系，激发其“强国有我”的使命感。

案例示范4：“电路及其应用”章节应用升华。

在“电路及其应用”章节学习过后，教师结合现代科技对相关知识复习巩固。

师：在科技发达的现代，手机、电脑已经非常普遍，人工智能更是发展迅猛，同学们知道它们的核心是什么吗？

生讨论：关键在于芯片。

师：没错，芯片技术是它们的基石。然而，21世纪以来，我国科技的迅猛发展引来了美国的忌惮，他们对我国展开了技术封锁，使得我国在诸多领域面临“卡脖子”困境，其中急需解决的便是芯片技术“卡脖子”问题。尤其是2018年中兴通讯遭到美国制裁、2019年华为被列入“实体清单”，我国芯片行业遭遇了美国的技术封锁，使得我国的科技企业的发展受到了威胁。因而，芯片技术成为亟待突破的关键领域。下面请同学们基于此深入思考几个问题。

师：纵观全球，芯片产业链其实遍布数十个国家，例如荷兰的光刻机、日本的光刻胶、美国的EDA软件等。为什么美国能通过“断供”影响全球芯片格局？这是否意味着“全球化”只是一句空话？

生：因为美国掌握了产业链上游的关键环节，所以能卡别人脖子。

师：没错，这也揭示了一个残酷现实，科技全球化背后的本质是“不对称依赖”。表面上全球分工合作，但核心技术节点一旦被垄断，合作随时会变成制裁工具。只有找到关键“节点”实现单点突破，比如芯片技术找寻先进的封装技术或新的半导体材料，才能改变整个博弈的力量对比，从中破局。

师：我们的芯片制造包含着极其复杂的物理、材料、工艺问题，而半导体物理是其中的基础之一，在大学阶段可系统学习，那我们高中的学习对其有没有用呢？

生讨论：有，高中的学习是基础。

师：没错，虽然高中阶段我们并不学半导体物理，但在本章“电路及其应用”中对电源和电流、导体的电阻和电阻率以及串并联电路相关知识的学习是通往芯片世界的重要基础，没有这些基础，我们就无法理解更复杂的半导体等相关知识。放眼古今，每一代伟大的科学家们都身负不同使命毅然前行。那么，面向未来，我们这一代人的使命可能是什么？

生讨论：攻克芯片难关，实现科技自立自强。

师：同学们说得非常好，在座的同学未来或许有人将投身于芯片设计研发领域，为国家突破技术难题做贡献。而今天的物理知识的学习，是为你们未来可能肩负的使命奠定坚实基础。

设计意图：将抽象的电学知识与国家面临的严峻科技挑战直接关联，通过递进式思辨问题，引导学生既看到国家需求的紧迫性，又能理性分析全球科技生态的复杂性，避免陷入狭隘的民族主义或盲目的技术乐观主义，最终让学生真切感受到所学知识的现实分量与时代价值，将爱国精神从对历史楷模的敬仰，转化为对自身未来责任的思考，从而激发出强大的、持久的内在学习动力。

三、结束语

科学家的爱国精神是中华民族的精神瑰宝，将其有机融入高中物理教学，是落实立德树人根本任务，也是培养新时代科技人才的重要途径。本文提出的“以国家需求为起点，以情感共鸣为过程，以榜样构建为手段，以使命驱动为动力”的实践路径，为一线教学绘就了一幅清晰可循的育人蓝图。需要指出的是，本研究属于教学案例设计层面的理论构建，尚未开展系统的课堂教学实证研究，未来将针对该理论开展教学实证进行深入研究，同时也欢迎各位教育者在实践中探索和应用，检验本文提出的路径。

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