大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中課程思政的探索與實(shí)踐

閆紅霞 葛桂賢

摘要為了達(dá)成為黨育人，為國(guó)育才的教學(xué)目的，本文提出了將物理學(xué)史和大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目相結(jié)合制作微視頻開(kāi)展思政教學(xué)的方法。并以“霍爾效應(yīng)”實(shí)驗(yàn)為例展示該方法的具體實(shí)施細(xì)節(jié)，以期在完成專業(yè)內(nèi)容教學(xué)的同時(shí)，為“三全育人”和“課程思政”提供一種思路。

關(guān)鍵詞 課程思政 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課 教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G424文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2021.21.043

Exploration and Practice of Ideological and Political Education in College Physics Experiment

YAN Hongxia， GE Guixian

（College of Science， Shihezi University， Shihezi， Xinjiang 832003）

AbstractIn order to achieve the teaching purpose of educating people for the party and for the country， this paper puts forward the method of making micro video to carry out ideological and political teaching by combiningthe history of physics with college physics experiment project. Taking the "Hall effect" experiment as an example to show the specific implementation details of this method， in order to provide a way of thinking for "three complete education" and "curriculum ideological and political" while completing the professional content teaching.

Keywordscurriculum ideological and political； college physics experiment course； teaching reform

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課是高等學(xué)校對(duì)理工農(nóng)醫(yī)類學(xué)生進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)基本訓(xùn)練的必修基礎(chǔ)課程，是本科生進(jìn)入大學(xué)后接受系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練的開(kāi)端。物理實(shí)驗(yàn)課程覆蓋面廣，具有豐富的實(shí)驗(yàn)思想、方法、手段，是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、提高科學(xué)素質(zhì)的重要手段。另外，它在培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和理論聯(lián)系實(shí)際、綜合應(yīng)用科技知識(shí)的能力等方面具有其他課程不可替代的作用。

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課因?yàn)槊鎸?duì)的學(xué)生多，是思想政治教育不可或缺的陣地。大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中蘊(yùn)含著豐富的科學(xué)思想，是培養(yǎng)學(xué)生正確的人生觀價(jià)值觀的利器。大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課就是讓學(xué)生由認(rèn)識(shí)到實(shí)踐的課程，是培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)主義核心價(jià)值觀的一個(gè)渠道。[1]

課程思政中如何避免專業(yè)課程內(nèi)容與思政教育“兩張皮”，避免生拉硬套，努力讓思政內(nèi)容被學(xué)生自然的接受，入腦入心，是亟須解決的問(wèn)題。[2]本文提出了把物理學(xué)史與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相融合制作成微視頻的方法開(kāi)展思政教育，并以“霍爾效應(yīng)”實(shí)驗(yàn)為例，詳細(xì)講述了該方法如何巧妙的將思政元素融入大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課中，做到傳授知識(shí)的同時(shí)立德樹(shù)人的效果。

1大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課思政教育的方法

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課傳授的專業(yè)知識(shí)是一代代物理學(xué)家歷經(jīng)千難萬(wàn)險(xiǎn)總結(jié)出來(lái)的客觀規(guī)律，是不含有思政色彩的。然而這些知識(shí)的發(fā)現(xiàn)總結(jié)的過(guò)程有可能會(huì)對(duì)學(xué)生的思想觀念產(chǎn)生影響。在漫長(zhǎng)的物理學(xué)發(fā)展歷史中，物理學(xué)家們探索物理規(guī)律的方法以及他們的優(yōu)良品質(zhì)和科學(xué)精神是培養(yǎng)學(xué)生積極向上的人生觀和社會(huì)責(zé)任感的思政教育元素。[3]挖掘和展示這些思政元素，并以合適的形式推送給學(xué)生是一種可行的思政教育方法。

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課分為三個(gè)環(huán)節(jié)，學(xué)生課前預(yù)習(xí)，教師課中講授并指導(dǎo)學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，學(xué)生課后處理數(shù)據(jù)得出結(jié)論。這三個(gè)環(huán)節(jié)環(huán)環(huán)相扣，缺一不可。課前預(yù)習(xí)是課中實(shí)驗(yàn)的前提，通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得數(shù)據(jù)又是得到結(jié)論的必經(jīng)階段。每個(gè)階段的學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)環(huán)境不同，使用的教學(xué)方法和教學(xué)手段也應(yīng)有所不同。由于動(dòng)手實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)必須在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，受地點(diǎn)的限制，所以盡可能把課堂時(shí)間留給學(xué)生做實(shí)驗(yàn)，那么課前預(yù)習(xí)和課前講解就是教師進(jìn)行思政教育的最優(yōu)階段。

課前預(yù)習(xí)是學(xué)生在教室外利用教材和網(wǎng)絡(luò)資源自主學(xué)習(xí)的階段，面對(duì)一個(gè)新的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，學(xué)生需要了解實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)這些基本的知識(shí)，這個(gè)環(huán)節(jié)是學(xué)生為實(shí)驗(yàn)課做準(zhǔn)備的階段，對(duì)實(shí)驗(yàn)的正常運(yùn)行至關(guān)重要。預(yù)習(xí)階段依靠的是學(xué)生的主觀能動(dòng)性，而物理學(xué)史是針對(duì)物理專業(yè)的同學(xué)開(kāi)設(shè)的課程，非物理專業(yè)的同學(xué)這方面的知識(shí)儲(chǔ)備不足，常會(huì)導(dǎo)致他們對(duì)所要做的實(shí)驗(yàn)來(lái)龍去脈了解不夠。導(dǎo)致他們看到的現(xiàn)象就定格在此時(shí)此刻，是孤立的，[4]導(dǎo)致學(xué)習(xí)興趣不高，動(dòng)力不足，預(yù)習(xí)不充分，進(jìn)而影響實(shí)驗(yàn)的效果，自然也就達(dá)不到思政教育的作用。我們把相關(guān)知識(shí)的物理學(xué)史以微視頻的方法推送給學(xué)生，視頻中的故事跌宕起伏，引人入勝，受到學(xué)生的歡迎。學(xué)生看到知識(shí)背后的一點(diǎn)一滴之后，了解到物理知識(shí)輾轉(zhuǎn)曲折、千絲萬(wàn)縷的來(lái)歷，知道了知識(shí)的起點(diǎn)和發(fā)展過(guò)程，更深入的理解了實(shí)驗(yàn)的意義和價(jià)值，擁有了學(xué)習(xí)的興趣和探索的欲望。在學(xué)生主動(dòng)學(xué)，主動(dòng)聽(tīng)的時(shí)候思政教育就同步完成了。

在課堂講授環(huán)節(jié)，教師再次點(diǎn)撥學(xué)生向科學(xué)家學(xué)習(xí)，不畏艱難，勇于嘗試。鼓勵(lì)學(xué)生自己動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，規(guī)范記錄數(shù)據(jù)。當(dāng)實(shí)驗(yàn)中遇到問(wèn)題時(shí)，和學(xué)生一起認(rèn)真仔細(xì)的排查原因，示范解決問(wèn)題的方法。數(shù)據(jù)處理與總結(jié)階段，嚴(yán)格要求學(xué)生認(rèn)真仔細(xì)的計(jì)算數(shù)據(jù)，有理有據(jù)的得出結(jié)論。如果數(shù)據(jù)和自己預(yù)想的不一樣，理性分析，多方面謹(jǐn)慎的查找產(chǎn)生誤差或者錯(cuò)誤的原因。

2以霍爾效應(yīng)實(shí)驗(yàn)為例思政教育的實(shí)踐

霍爾效應(yīng)定義了磁場(chǎng)和感應(yīng)電壓之間的關(guān)系，所以被很多大學(xué)選為大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，我們把霍爾效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)歷史做成一個(gè)微視頻，投放到課程建設(shè)系統(tǒng)里，供學(xué)生預(yù)習(xí)時(shí)自由查看，以節(jié)約課堂時(shí)間。視頻中主要介紹了霍爾24歲時(shí)作為一個(gè)在讀博士生，在閱讀麥克斯韋所著的《電磁學(xué)》的第二卷時(shí)，注意到這樣一段話：“作用在穿過(guò)磁力線的有電流流過(guò)的導(dǎo)體上的機(jī)械力，不是作用在電流上的，而是作用在流過(guò)電流的導(dǎo)體上的?！迸c此同時(shí)，瑞典物理學(xué)家愛(ài)德朗認(rèn)為磁場(chǎng)作用在一固定導(dǎo)體中的電流上，與它作用在自由移動(dòng)的導(dǎo)體上是完全相同的。注意到這兩位物理學(xué)家見(jiàn)解的差異，霍爾請(qǐng)教了自己的導(dǎo)師羅蘭教授，得到了羅蘭的鼓勵(lì)和支持，他決定用實(shí)驗(yàn)來(lái)回答磁場(chǎng)對(duì)于在導(dǎo)線中通過(guò)的電流到底有沒(méi)有影響？霍爾設(shè)想，如果在固定導(dǎo)體中的電流本身會(huì)受到磁場(chǎng)的作用，電流會(huì)被吸引到導(dǎo)體的一側(cè)，因此導(dǎo)體的電阻應(yīng)該增加。于是霍爾把0.51mm粗的銀絲做成截面是三角形的0.9m長(zhǎng)的細(xì)絲，施加電源，通以電流，并置入方向和電流方向垂直的磁場(chǎng)中，用可以精確到百萬(wàn)分之一的惠斯通電橋測(cè)量銀絲電阻的變化。霍爾測(cè)到了電阻值的增加。然而他想到這可能是由于磁極的熱效應(yīng)的影響，于是他小心的排除了熱效應(yīng)的影響，電阻值增加的現(xiàn)象消失了。此后，他又改變了磁場(chǎng)的方向和大小進(jìn)行測(cè)量，結(jié)論是磁場(chǎng)沒(méi)有引起螺旋銀絲的電阻的變化，[5]實(shí)驗(yàn)失敗了。

但是，霍爾認(rèn)為磁場(chǎng)不影響導(dǎo)體的電阻值，并不代表對(duì)流經(jīng)導(dǎo)體的電流沒(méi)有影響，或許磁場(chǎng)使電流產(chǎn)生了偏轉(zhuǎn)的趨勢(shì)。霍爾經(jīng)過(guò)認(rèn)真思考，將電流類比為水流，如果有某種場(chǎng)具有吸引水流的作用，把這個(gè)場(chǎng)靠近通有水流的一根管子，那么水會(huì)明顯的壓向水管的一側(cè)管壁，但是由于水本身不會(huì)被壓縮，所以不會(huì)沿著壓力的方向運(yùn)動(dòng)，結(jié)果只是側(cè)向壓力的改變。此時(shí)，如果有細(xì)管沿壓力的方向聯(lián)通水管的兩側(cè)，那么就會(huì)有水流從壓力大的一側(cè)流向壓力小的一側(cè)。以此類推，對(duì)電流來(lái)說(shuō)，如果磁場(chǎng)對(duì)電流有作用，那么在垂直于電流和磁場(chǎng)的方向上導(dǎo)體兩側(cè)也應(yīng)該存在電勢(shì)，如果在導(dǎo)體兩側(cè)加上電路應(yīng)該會(huì)有電流流過(guò)。于是，霍爾搭建了一個(gè)實(shí)驗(yàn)線路（圖1），把金箔窄條安裝到玻璃板上，然后沿其長(zhǎng)邊通上電，在其垂直方向上加上磁場(chǎng)，然后用檢流計(jì)測(cè)量金箔短邊兩側(cè)是否有橫向電流通過(guò)，結(jié)果檢流計(jì)的指針有明顯的偏轉(zhuǎn)。隨后，他為了尋找影響橫向電流大小的因素，分別改變通過(guò)金箔的電流的大小，改變磁場(chǎng)的強(qiáng)度，進(jìn)行了一系列的實(shí)驗(yàn)，并認(rèn)真記錄下了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)?；魻栃?yīng)的發(fā)現(xiàn)受到了人們的重視，著名的英國(guó)物理學(xué)家開(kāi)爾文認(rèn)為，霍爾的發(fā)現(xiàn)可以和法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)相比擬。

從這個(gè)介紹霍爾效應(yīng)的歷史的視頻中，學(xué)生有望潛移默化的感受到以下幾個(gè)要素。

2.1勤于思考的習(xí)慣

實(shí)踐證明，光會(huì)學(xué)習(xí)還不夠，還必須善于思考，唯有思考才能將知識(shí)內(nèi)化，才能學(xué)的實(shí)。進(jìn)而為創(chuàng)新服務(wù)，為學(xué)科交叉融合服務(wù)?；魻栐谧x書的時(shí)候，對(duì)書中的結(jié)論不是全盤接受，而是想一想為什么。這種勤思、善思、敢思的習(xí)慣會(huì)在不知不覺(jué)中影響到學(xué)生。古人說(shuō)處處留心皆學(xué)問(wèn)，教育學(xué)生做生活中的有心人，處處留心觀察，常常細(xì)心思考，無(wú)論是從未遇見(jiàn)的新鮮問(wèn)題還是司空見(jiàn)慣的普遍現(xiàn)象，都要刨根問(wèn)底，多思多問(wèn)。

2.2不迷信權(quán)威

霍爾當(dāng)時(shí)是位在讀的學(xué)生，而麥克斯韋已經(jīng)是著書立說(shuō)受人尊敬的物理學(xué)家了，在這種情況下，霍爾敢于對(duì)權(quán)威的言論提出質(zhì)疑，不把書上的知識(shí)當(dāng)作金科玉律，全盤接受，是值得我們學(xué)習(xí)的。無(wú)論在學(xué)習(xí)還是生活中，我們不要輕易把思考的權(quán)力交給別人，人非圣賢，孰能無(wú)過(guò)，再偉大的科學(xué)家也有可能有錯(cuò)誤。無(wú)論聽(tīng)到誰(shuí)說(shuō)什么，不能貿(mào)然的選擇信或不信，支持或反對(duì)，而是要親自驗(yàn)證一下。俗話說(shuō)：紙上得來(lái)終覺(jué)淺，絕知此事要躬行。實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)?；魻柦o我們做出了榜樣。因?yàn)橹挥袝r(shí)刻要保持獨(dú)立的思想，才能明辨是非。

2.3嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的工作作風(fēng)

霍爾在實(shí)驗(yàn)之初，發(fā)現(xiàn)了銀絲電阻的變化，但是他謹(jǐn)慎的思考并通過(guò)實(shí)驗(yàn)排除熱效應(yīng)的影響，得到結(jié)論是銀絲的電阻沒(méi)有變化。和實(shí)驗(yàn)預(yù)想的不同，實(shí)驗(yàn)看似失敗了。但是，也正是這個(gè)失敗的實(shí)驗(yàn)，促進(jìn)了他進(jìn)一步思考，才得以靠近真理。正如毛澤東所說(shuō)的我們要謙虛謹(jǐn)慎，戒驕戒躁，因?yàn)閲?yán)謹(jǐn)代表著嚴(yán)肅，謹(jǐn)慎和精細(xì)的工作態(tài)度。態(tài)度嚴(yán)謹(jǐn)了，就會(huì)注意細(xì)節(jié)，把事情做細(xì)，做好，做實(shí)。才有可能找到事情的真相。認(rèn)真是卓越的前提，毛澤東說(shuō)過(guò)，世界上怕就怕認(rèn)真二字。認(rèn)真對(duì)待學(xué)習(xí)、工作和生活，才能不斷進(jìn)步，獲得知識(shí)和學(xué)問(wèn)。

2.4堅(jiān)忍不拔的精神

正如培根所說(shuō)，逆境中造就的美德是堅(jiān)忍。實(shí)驗(yàn)失敗后，霍爾并沒(méi)有輕易放棄，他認(rèn)真思考，轉(zhuǎn)換思路，把電流類比為水流，設(shè)計(jì)出了新的實(shí)驗(yàn)，并取得了成功。這種咬定青山不放松的精神會(huì)在學(xué)生心中留下印記，并進(jìn)而影響他們。遇到問(wèn)題，真的像霍爾一樣想盡辦法了嗎？因?yàn)樽哉J(rèn)為做不到就放棄，是失敗者最容易找到的借口?；魻栯m然歷經(jīng)失敗，而繼續(xù)下去的前景撲朔迷離，依然在摸索前行，就是因?yàn)檫@種百折不撓的精神，才使他發(fā)現(xiàn)了霍爾效應(yīng)。經(jīng)過(guò)這個(gè)故事的學(xué)習(xí)，學(xué)生也許會(huì)在將來(lái)遇到困難時(shí)想一下，如果是霍爾遇到這樣的問(wèn)題，他會(huì)怎么做？這個(gè)問(wèn)題的答案會(huì)激勵(lì)人繼續(xù)向前。

3教師的言行和思政教育

教書與育人是一個(gè)辯證的、統(tǒng)一的過(guò)程，在教學(xué)的過(guò)程中，必然滲透著對(duì)學(xué)生思想、靈魂的影響。[7]當(dāng)霍爾找到羅蘭教授討論問(wèn)題時(shí)，羅蘭給予了及時(shí)的肯定，鼓勵(lì)和指導(dǎo)，這是霍爾前進(jìn)的一大動(dòng)力。羅蘭的行為驗(yàn)證了羅森塔爾效應(yīng)，他對(duì)霍爾的信任和期待使霍爾更加自信的去探索真理。教師對(duì)學(xué)生正向的期許和鼓勵(lì)會(huì)推動(dòng)學(xué)生向陽(yáng)光積極的方向發(fā)展。

一線教師是思政教育的第一責(zé)任人。開(kāi)展課程思政的前提是教師有課程思政的意識(shí)，積極主動(dòng)的挖掘?qū)I(yè)知識(shí)里的思政元素。并以學(xué)生樂(lè)于接受的方式傳送給學(xué)生是教師的本職工作。教師的言談舉止，教師對(duì)課堂的敬業(yè)程度以及教師對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的嚴(yán)謹(jǐn)程度都會(huì)潛移默化的影響到學(xué)生。這就要求教師以身作則，嚴(yán)于律己，精心準(zhǔn)備每一堂課，仔細(xì)批閱每一份作業(yè)，認(rèn)真傾聽(tīng)和處理學(xué)生的每一次求助。唯有如此教學(xué)方法和教學(xué)手段才能發(fā)揮作用。

4教學(xué)方法的示范與輻射作用

如何在自己的課堂上開(kāi)展學(xué)生喜聞樂(lè)見(jiàn)的思政教育是一個(gè)值得探索的問(wèn)題。我們提出并實(shí)踐了把物理學(xué)史和大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課相結(jié)合制作微視頻的方案。學(xué)生可以利用較短的時(shí)間從生動(dòng)形象的微視頻中了解到知識(shí)發(fā)展的過(guò)程，對(duì)知識(shí)產(chǎn)生興趣。進(jìn)而提高課堂上的學(xué)習(xí)效率和課后數(shù)據(jù)分析的嚴(yán)謹(jǐn)度。與此同時(shí)，實(shí)事求是的作風(fēng)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)風(fēng)，堅(jiān)忍不拔的精神也會(huì)像種子一樣在學(xué)生心中生根發(fā)芽。古羅馬哲學(xué)家盧克萊修曾說(shuō)過(guò)一句非常精辟的話：“沒(méi)有比站在真理的高峰上，回望來(lái)時(shí)路上的層巒疊嶂、煙霧和曲折更愉快的了?！盵8]物理學(xué)史和物理實(shí)驗(yàn)課的結(jié)合既開(kāi)展了思政教育也提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。我們的探索與實(shí)踐為理工科的實(shí)驗(yàn)課程開(kāi)展思政教育提供了一種新的思路。

基金項(xiàng)目：2021年石河子大學(xué)“課程思政”示范課程建設(shè)，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)A（編號(hào)：GZ007920）

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