基于“課程思政”的高一物理緒論課教學(xué)探究

董龍鑫 黃志高

(福建師范大學(xué)物理與能源學(xué)院 福建 福州 350117)

2016年12月，習(xí)近平總書記在全國高校思想政治工作會(huì)議上強(qiáng)調(diào)，要堅(jiān)持把立德樹人作為中心環(huán)節(jié)，把思想政治工作貫穿教育教學(xué)全過程，利用好課堂教學(xué)這個(gè)主渠道，各類課程與思想政治理論課同向同行,形成協(xié)同效應(yīng)[1].課程思政作為習(xí)近平總書記提出的一種新的教育理念，它并不是指具體的思政課，也不只是指簡單的增加幾門思政課代替現(xiàn)有的思政課程[2]，而是由傳統(tǒng)的“思政課程”轉(zhuǎn)變?yōu)椤罢n程思政”，立德樹人不再只是思政課的責(zé)任，每個(gè)學(xué)科都應(yīng)承擔(dān)起思政教育的時(shí)代使命.

物理學(xué)作為一門研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)、相互作用和運(yùn)動(dòng)規(guī)律的自然科學(xué)，對人類的文明、社會(huì)的發(fā)展有重要的推動(dòng)作用，因此在物理課中進(jìn)行思政教育尤為重要.目前，對于課程思政的大多數(shù)研究和實(shí)踐都在高校中，而中小學(xué)對此的關(guān)注較少.筆者認(rèn)為為實(shí)現(xiàn)全程、全方位的育人，在高中階段開展“課程思政”，亦具有不容忽視的優(yōu)勢[3].一是高中覆蓋面廣.新高考模式下，考生必須在物理和歷史中擇其一，選考物理的人數(shù)多，在物理課上進(jìn)行課程思政的受益人數(shù)就多.二是高中生心理及思想還不夠成熟，此時(shí)進(jìn)行思政教育有利于學(xué)生的終身發(fā)展.

1 緒論課中加入“課程思政”的意義

初中物理的知識比較簡單，知識點(diǎn)相對獨(dú)立，而高中物理是一門難度相對較大，對于學(xué)生的思維水平要求較高，需要學(xué)生進(jìn)行獨(dú)立思考并自主分析探究的學(xué)科.故而在新高考模式下，大部分學(xué)生都放棄物理而選考其他學(xué)科，這不利于學(xué)生自身形成科學(xué)、理性的思維模式，也不利于國家和社會(huì)生活生產(chǎn)的發(fā)展.

而緒論課作為高中物理的開篇，能夠幫助學(xué)生建立起高中物理課程的整體概念，營造良好的學(xué)習(xí)氛圍和積極心態(tài)，還背負(fù)著引導(dǎo)學(xué)生建立正確的辯證唯物主義觀和歷史唯物主義觀的重要任務(wù), 對學(xué)生的核心素養(yǎng)培養(yǎng)有著引導(dǎo)性的重要意義[4].其主要內(nèi)容包括為源自然之問、探萬物之謎、采科學(xué)之益和啟智慧之迪4個(gè)部分，顧名思義即以人類對自然規(guī)律的探索和社會(huì)生產(chǎn)生活的發(fā)展為載體向?qū)W生揭開物理學(xué)的神秘面紗，向?qū)W生展現(xiàn)物理學(xué)之美，帶領(lǐng)學(xué)生打開物理學(xué)大門.

因此，筆者以魯科版高中物理必修1的第一節(jié)課為嵌入點(diǎn)，在緒論課中融入思政教育，進(jìn)行合理、科學(xué)的教學(xué)設(shè)計(jì)，在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣的同時(shí)，潤物細(xì)無聲地培養(yǎng)學(xué)生的愛國主義情懷、批判精神以及哲學(xué)思維等以落實(shí)立德樹人根本任務(wù).

2 教學(xué)設(shè)計(jì)

以魯科版高中物理必修1緒論——撩開物理學(xué)的神秘面紗教學(xué)為例，進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，融入課程思政元素，下面是筆者的教學(xué)設(shè)計(jì).

2.1 源自然之問

2.1.1 判天地之美，析萬物之理

教師活動(dòng)：介紹位于我國漳州東山的天下第一奇石——風(fēng)動(dòng)石，并展示照片(圖1).

圖1 風(fēng)動(dòng)石

提問學(xué)生：為什么風(fēng)動(dòng)石能夠風(fēng)過而不倒，依然斜立如故？

學(xué)生活動(dòng)：學(xué)生進(jìn)行討論與交流.

教師總結(jié)：其實(shí)風(fēng)動(dòng)石和我們?nèi)粘Ｉ钪械牟坏刮淘硎且粯拥?風(fēng)動(dòng)石上小下大，上面的重心落在下面巖石的邊緣上，有幾個(gè)接觸點(diǎn)支撐，所以無論怎么搖晃，風(fēng)動(dòng)石都不會(huì)墜落.但遇到地震時(shí)平衡被破壞，風(fēng)動(dòng)石就會(huì)墜落.此外，人為改變地面狀態(tài)也會(huì)破壞風(fēng)動(dòng)石的平衡.因此，人類在進(jìn)行活動(dòng)時(shí)，應(yīng)該要重視生態(tài)文明建設(shè)，進(jìn)行合理規(guī)劃，做到可持續(xù)發(fā)展.

教師活動(dòng)：播放在2021年跳水世界杯中我國運(yùn)動(dòng)員陳藝文奪冠的精彩視頻.隨后展示自然界中常見的蘋果落地、雪花飄落等相關(guān)圖片，提問，上述運(yùn)動(dòng)有什么相同之處？

學(xué)生活動(dòng)：進(jìn)行討論交流.

教師總結(jié)：我們發(fā)現(xiàn)平衡被破壞的風(fēng)動(dòng)石會(huì)墜地，太陽會(huì)東升西落，就連落葉也要?dú)w根，仔細(xì)觀察，這些現(xiàn)象的背后其實(shí)蘊(yùn)藏著大自然的一個(gè)和諧統(tǒng)一的運(yùn)動(dòng)規(guī)律——萬有引力定律.太陽系中的八大恒星之一——海王星，就是科學(xué)家們通過運(yùn)用萬有引力定律計(jì)算而得，是僅有的利用數(shù)學(xué)而非觀測發(fā)現(xiàn)的行星，因此被稱為“筆尖下發(fā)現(xiàn)的行星”.

教師活動(dòng)：展示閃電圖片.演示梳子吸起紙屑等小實(shí)驗(yàn)，提問學(xué)生，上述現(xiàn)象有什么相同之處？

學(xué)生活動(dòng)：進(jìn)行交流與討論.

教師總結(jié)：這兩種力量看似毫不相干，其實(shí)又蘊(yùn)含了大自然一個(gè)非常重要的秘密——靜電.靜電在許多領(lǐng)域大顯神通，例如，靜電復(fù)印機(jī)、靜電選礦選種和靜電植絨等.

2.1.2 物理學(xué)在學(xué)習(xí)和研究什么

學(xué)生活動(dòng)：學(xué)生們自由討論交流.

教師總結(jié)：在初中我們已經(jīng)接觸過一些力、熱、電、光等知識，到了高中我們將會(huì)做進(jìn)一步的研究.高一我們主要學(xué)習(xí)力與運(yùn)動(dòng)的部分，在初中我們研究的運(yùn)動(dòng)一般是恒力作用下的勻速直線運(yùn)動(dòng)，研究的力也是生活中常見的重力等等，而到了高中對于物理量不僅要考慮大小還得注意方向，此時(shí)的力不一定是恒力，研究對象也不只是勻速直線運(yùn)動(dòng)，還有可能是變速直線運(yùn)動(dòng)、曲線運(yùn)動(dòng)等等.大家所學(xué)過的力也將變得復(fù)雜，如重力深化為萬有引力定律，能研究地球等各個(gè)天體之間的引力.到了大學(xué)時(shí)期我們還要利用到大量的數(shù)學(xué)工具，巧妙的思想方法來研究更高級的物理問題，將這些物理知識應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，比如火箭就是萬有引力定律的成果.

播放：嫦娥五號任務(wù)圓滿成功視頻.

設(shè)計(jì)意圖：從我國神奇的地理現(xiàn)象入手，通過對自然界中不同現(xiàn)象的觀察和探索，讓學(xué)生們體會(huì)到我國大好河山的神奇和奧妙，引導(dǎo)學(xué)生在日常生活中就要有一雙善于發(fā)現(xiàn)的眼睛，培養(yǎng)探索精神，同時(shí)也要注重保護(hù)自然，綠水青山就是金山銀山.播放跳水冠軍以及嫦娥五號的視頻培養(yǎng)學(xué)生的民族自豪感.從看似不相干的事物背后總結(jié)出相同的規(guī)律，說明事物是具有普遍聯(lián)系的，世界是相互聯(lián)系的統(tǒng)一整體，培養(yǎng)學(xué)生哲學(xué)思想和人文精神.以力學(xué)部分為例進(jìn)行分析，幫助學(xué)生們認(rèn)識到初高中物理的不同，承上啟下.

2.2 探萬物之秘

教學(xué)過程如圖2所示.

圖2 萬物之謎

教師活動(dòng)：展示銀河系圖片(圖3)，提問，同學(xué)們覺得這些天體都是如何運(yùn)動(dòng)的？

圖3 銀河系

學(xué)生活動(dòng)：學(xué)生們討論交流.

教師活動(dòng)：早在幾千年前，人們就對宇宙的中心有著非常長久的爭論.介紹亞里士多德-托勒密的地心說和哥白尼的日心說.

教師總結(jié)：雙方一直爭執(zhí)不下，直到1609年，伽利略創(chuàng)制天文望遠(yuǎn)鏡用實(shí)驗(yàn)的方式來觀測天體，最后證實(shí)了日心學(xué)說的正確性.雖然地心說是錯(cuò)誤的，但是地心說卻是第一個(gè)行星體系模型，對行星的運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行探索和解釋，是人類對宇宙認(rèn)識的一大進(jìn)步.但這些說法大都是為各自階層的利益而服務(wù)，只有伽利略用系統(tǒng)的觀察和實(shí)驗(yàn)推翻了權(quán)威，這種實(shí)事求是以及實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)的態(tài)度值得我們學(xué)習(xí)，因此伽利略被稱為“現(xiàn)代物理學(xué)之父”.

教師活動(dòng)：分享亞里士多德和伽利略的著名爭論的故事.

亞里士多德認(rèn)為：重的物體比輕的物體下落得快.詢問學(xué)生是否認(rèn)同.

學(xué)生活動(dòng)：現(xiàn)場可以嘗試拿些紙、筆等進(jìn)行自主實(shí)驗(yàn)并討論.

伽利略認(rèn)為：如果重球和輕球拴在一起下落，那么重球應(yīng)該變慢，輕球應(yīng)該變快，最后整體下落的速度應(yīng)該在兩者之間.但是將重球和輕球拴在一起，總重力卻增大了，但根據(jù)亞里士多德的觀點(diǎn)，下落的速度應(yīng)該比單個(gè)重物更快才對.這里就有了矛盾.

學(xué)生活動(dòng)：討論是否贊同伽利略的觀點(diǎn).

介紹伽利略比薩斜塔實(shí)驗(yàn).

教師總結(jié)：自伽利略以后，實(shí)驗(yàn)成為人們探索規(guī)律的重要手段，從現(xiàn)在看來，通過實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)的物理規(guī)律在目前來說都是吻合實(shí)際的.在今后物理的學(xué)習(xí)中，大家也要像伽利略一樣面對事物都親自動(dòng)手實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)，學(xué)習(xí)他的質(zhì)疑精神和科學(xué)精神.

教師活動(dòng)：人們對于宇宙的探索并不止步于發(fā)現(xiàn)宇宙的中心，著名物理學(xué)家牛頓在大量實(shí)驗(yàn)以及前人研究的基礎(chǔ)上，總結(jié)出了萬有引力定律和牛頓三大定律，奠定了經(jīng)典力學(xué)的理論基礎(chǔ)，至此對于浩瀚的星空我們就能計(jì)算出各個(gè)天體的質(zhì)量、密度等屬性.

介紹2016年人們首次探索到引力波的故事，播放視頻.

教師活動(dòng)：探測到引力波是我們對探索宇宙旅程中的一大進(jìn)步，是愛因斯坦根據(jù)相對論和量子論預(yù)測出來的，這次的探測驗(yàn)證了愛因斯坦的假設(shè)，由此可見物理是一個(gè)不斷螺旋上升的學(xué)科，從假設(shè)出發(fā)，到實(shí)驗(yàn)證明環(huán)環(huán)相扣才能不斷發(fā)展，未來還會(huì)探索到什么奧秘就靠同學(xué)們?nèi)ヅ?

設(shè)計(jì)意圖：以宇宙為主線，從萬物的起源出發(fā)，聆聽物理學(xué)家對宇宙的孜孜探索，從亞里士多德對自然的觀察到伽利略的實(shí)驗(yàn)探究，從愛因斯坦的理論猜想再到引力波的首次探測，人們對自然的探索能力不斷發(fā)展，形成了一系列科學(xué)的思維和手段.讓學(xué)生體會(huì)到物理規(guī)律是要經(jīng)過合理的猜想、精密的計(jì)算、嚴(yán)格的實(shí)驗(yàn)論證等等一系列過程才能被提出，還必須不斷被證偽，培養(yǎng)思辨能力和批判精神，樹立科學(xué)的方法論，還要學(xué)習(xí)物理學(xué)家的高尚情操，要有刻苦奮斗的精神.

2.3 采科學(xué)之益

課前讓學(xué)生們搜集有關(guān)于物理學(xué)的發(fā)展推動(dòng)人類社會(huì)生產(chǎn)生活的重大革命，以小組的形式用視頻、圖片等上臺分享、介紹.

最后教師按圖4流程進(jìn)行總結(jié)：以交通方式的變革為例，來看物理學(xué)的發(fā)展對生活的影響.

圖4 變革歷程

最初的出行方式是步行，靠雙足跋山涉水.直到4 000多年前奚仲運(yùn)用一些簡單的力學(xué)知識發(fā)明了世界上的第一輛馬車(圖5)，以畜力代替了步行.但是馬車出行還是很落后，人們就開始研究有沒有什么更快的方法.直到18世紀(jì)到19世紀(jì)，卡諾等物理學(xué)家建立起宏觀熱力學(xué)理論和分子物理.瓦特發(fā)明出了蒸汽機(jī)(圖6)，直接推動(dòng)了第一次工業(yè)革命，人類進(jìn)入蒸汽時(shí)代.英國抓住了第一次工業(yè)革命，成為了日不落帝國，世界上第一輛蒸汽機(jī)車就是英國的礦山技師德里維斯克利用蒸汽機(jī)造出來的，因?yàn)槿剂鲜敲禾炕蚰静?，所以人們都叫它“火車?隨著蒸汽火車的出現(xiàn)，鐵路交通迅速發(fā)展，為人們的生產(chǎn)和生活帶來了極大的便利.但是蒸汽機(jī)車有速度慢、效率低等缺點(diǎn).

圖5 馬車

圖6 蒸汽機(jī)車

到了19世紀(jì)，以庫侖、奧斯特為代表的物理學(xué)家建立起電磁學(xué)理論，電磁技術(shù)的廣泛應(yīng)用推動(dòng)了第二次工業(yè)革命，人們進(jìn)入電氣時(shí)代.美國抓住了第二次工業(yè)革命，成為世界強(qiáng)國.火車也由蒸汽驅(qū)動(dòng)變?yōu)殡娏︱?qū)動(dòng)(圖7)，但是電能來自外部的電纜或電軌，如遇自然災(zāi)害等引發(fā)斷電就無法運(yùn)行，且只能靠電話通知，不能精準(zhǔn)定位；大量的電網(wǎng)也存在一定的安全隱患.

圖7 電力機(jī)車

20世紀(jì)40年代，以原子能、航天、電子計(jì)算機(jī)技術(shù)等應(yīng)用為代表的高新技術(shù)蓬勃發(fā)展，人類進(jìn)入跨信息時(shí)代，人工智能、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等領(lǐng)域突飛猛進(jìn)，人類生產(chǎn)生活引來新的變革.現(xiàn)如今，我國已成功發(fā)明300～350 km/h高鐵的自動(dòng)駕駛技術(shù)(圖8)，實(shí)現(xiàn)人類的零突破，使得我國領(lǐng)先于世界.此外我國還自主研發(fā)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，是世界上第三個(gè)成熟的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，解決“卡脖子工程”，并廣泛運(yùn)用于交通運(yùn)輸行業(yè)，可在全球范圍內(nèi)全天候提供高精度且可靠的定位、導(dǎo)航等服務(wù)，能夠?qū)γ恳惶肆熊嚲珳?zhǔn)定位，對于事故提前預(yù)警以避免事故發(fā)生.

圖8 高鐵

介紹北斗衛(wèi)星系統(tǒng)，并播放相關(guān)視頻.

設(shè)計(jì)意圖：課前讓學(xué)生收集資料，培養(yǎng)自主自學(xué)能力.課上以小組的方式進(jìn)行分享，有利于培養(yǎng)學(xué)生的合作能力.以交通變革為例，分別展示3次物理學(xué)的發(fā)展引起的工業(yè)革命對出行的影響，從中發(fā)現(xiàn)物理學(xué)的發(fā)展是對社會(huì)和人類文明的巨大推動(dòng)，并且在教學(xué)過程中提及歷史上把握住工業(yè)革命的國家都成為了世界強(qiáng)國，提高學(xué)生對學(xué)習(xí)物理的重視程度，一個(gè)國家的發(fā)展和壯大離不開科學(xué)，落后就要挨打.最后介紹高鐵自動(dòng)駕駛技術(shù)、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，培養(yǎng)民族自豪感和愛國精神，教育學(xué)生們要努力學(xué)習(xí)科學(xué)文化知識，成為德智體美勞心全面發(fā)展的社會(huì)主義現(xiàn)代化人才，為祖國的繁榮富強(qiáng)做出貢獻(xiàn).

2.4 啟智慧之迪

教師展現(xiàn)兩個(gè)簡單的演示實(shí)驗(yàn).

2.4.1 平衡鳥實(shí)驗(yàn)

教師活動(dòng)：將平衡鳥放在手上，提問：如果將平衡鳥的嘴巴放在金字塔的塔頂上，大家認(rèn)為能立得住嗎？

學(xué)生活動(dòng)：進(jìn)行交流討論

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：發(fā)現(xiàn)平衡鳥能在塔頂上立住，如圖9所示.

圖9 平衡鳥實(shí)驗(yàn)

教師總結(jié)：雖然看起來鳥在空中，但是整只鳥重心卻在嘴尖處，因此在這點(diǎn)上能夠平衡穩(wěn)定而不掉，具體的分析會(huì)在必修1中重力與重心一節(jié)中學(xué)習(xí)，有興趣的同學(xué)可以回去預(yù)習(xí)一下.

2.4.2 模擬光纖實(shí)驗(yàn)

教師活動(dòng)：如圖10所示，營造教室黑暗環(huán)境并在其中放置一個(gè)容器，在容器側(cè)面開一個(gè)小孔.往容器中加水，使水從小孔中自由流出，將一束細(xì)光沿水平方向從小孔對面一側(cè)射入水中,提問學(xué)生：會(huì)發(fā)生什么樣的現(xiàn)象?

圖10 模擬光纖實(shí)驗(yàn)

學(xué)生活動(dòng)：學(xué)生討論交流.

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：有部分光會(huì)順著水流彎曲傳播.

教師總結(jié)：這是由于光的全反射所致.如果把水流換成光纖，會(huì)發(fā)現(xiàn)光一直在光纖中傳播，直到從另一端射入空氣.在生活中光纖運(yùn)用非常廣泛，光纜中一根光纖的通信容量相當(dāng)于一束電纜，能同時(shí)傳送上千套電視節(jié)目的信號.光纖作為一種性能優(yōu)良的光學(xué)元件，即使彎曲也能傳遞圖像.因此光纖在醫(yī)學(xué)上有很多成功的應(yīng)用,如圖11所示的醫(yī)用光纖內(nèi)窺鏡，激光能隨各種體腔鏡進(jìn)入人體內(nèi)部、施行手術(shù)，提高了醫(yī)學(xué)水平和人們的健康水平.

圖11 醫(yī)用光纖內(nèi)窺鏡

展示視頻：動(dòng)車行駛的視頻.

提問學(xué)生：請大家回去預(yù)習(xí)第一章運(yùn)動(dòng)的描述，同時(shí)思考下面幾個(gè)問題.

(1)如果要準(zhǔn)確描述動(dòng)車上各部分的位置隨時(shí)間的變化容易嗎？困難和麻煩出在哪？

(2)如果研究它從廈門行駛到福州，需要了解它各部分的區(qū)別嗎？

(3)如何描述它的運(yùn)動(dòng)？

教師總結(jié)：通過前面的學(xué)習(xí),大家對高中物理也有一定了解，在今后的學(xué)習(xí)中也將帶領(lǐng)大家一起探索神秘的物理世界，學(xué)習(xí)科學(xué)的物理方法，嘗試有趣的物理實(shí)驗(yàn).物理會(huì)教會(huì)大家認(rèn)識自然、理解自然，養(yǎng)成科學(xué)的思維以及勇于探索和創(chuàng)新的精神，我相信將來你們都是能在各個(gè)行業(yè)為社會(huì)做出貢獻(xiàn)的杰出人才.

設(shè)計(jì)意圖：設(shè)計(jì)兩個(gè)趣味實(shí)驗(yàn)，學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識無法解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，產(chǎn)生認(rèn)知沖突，有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣.結(jié)合光纖在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用，引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)的同時(shí)要關(guān)注生產(chǎn)生活中的物理，樹立科學(xué)意識，訓(xùn)練科學(xué)的思維方式，提高學(xué)生運(yùn)用物理知識解決實(shí)際問題的能力.給學(xué)生布置預(yù)習(xí)作業(yè),有利于培養(yǎng)學(xué)生的思辨能力，理解抓主要矛盾，忽略次要矛盾的哲學(xué)思想.最后對學(xué)生寄予希望，激發(fā)學(xué)生的自信心，樹立正確的人生觀、價(jià)值觀和世界觀.

3 結(jié)束語

在高中物理教學(xué)中，教師除了要傳授科學(xué)文化知識外，還肩負(fù)培養(yǎng)學(xué)生正確的思想以及維護(hù)身心健康的使命，寓“課程思政”于教學(xué)之中，落實(shí)立德樹人根本任務(wù)，以增強(qiáng)育人功能.另外，物理教師還應(yīng)借用自己的學(xué)科優(yōu)勢，比如物理所具有的獨(dú)特的思維方法、巧妙的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、刻苦鉆研的科學(xué)精神等等，將思政元素融于物理教學(xué)之中去，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)知識的同時(shí)，成長為具有家國情懷、社會(huì)責(zé)任、科學(xué)思維的現(xiàn)代化人才.