基于“課程思政+線上線下”的大學(xué)物理課程設(shè)計(jì)與實(shí)踐*
—— 以“感生電動勢”為例

石曉燕 楊 武 張君德 魏瑞雪 王 勇 李依琳

(河南工業(yè)大學(xué)理學(xué)院 河南 鄭州 450001)

1 引言

大學(xué)物理是理工科專業(yè)學(xué)生必修的重要公共基礎(chǔ)課程.隨著信息技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)灌輸式的授課已經(jīng)不能適應(yīng)人才培養(yǎng)的要求，教師在大班授課的教學(xué)過程中，很難建立全面的教學(xué)互動，無法了解學(xué)生對知識的掌握情況，也很難有效地引導(dǎo)每一位學(xué)生自主學(xué)習(xí).另外，教育部在2020年5月印發(fā)的《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》中明確提出“全面推進(jìn)課程思政建設(shè)”，要寓價值觀引導(dǎo)于知識傳授和能力培養(yǎng)之中，深入挖掘各類課程和教學(xué)方式中蘊(yùn)含的思想政治教育資源.因此，在當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)和新媒體高速發(fā)展的今天，如何使學(xué)生在新環(huán)境里對傳統(tǒng)物理學(xué)保持足夠的好奇和興趣、如何提高大學(xué)物理課程的教學(xué)質(zhì)量和效果，需要我們教師在汲取傳統(tǒng)大學(xué)物理教學(xué)模式精華的基礎(chǔ)上，充分利用新技術(shù)和新媒體，在優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、改進(jìn)教學(xué)手段和方法上不斷進(jìn)行探索和創(chuàng)新，并將課堂思政元素有效融入課堂教學(xué)中[1～8].

本文以大學(xué)物理中的感生電動勢為例，采用線上線下混合式教學(xué)方法，依托“超星”學(xué)習(xí)平臺，結(jié)合物理學(xué)史和課堂實(shí)驗(yàn)演示，巧妙融入思政元素，使學(xué)生在掌握知識的同時，實(shí)現(xiàn)能力培養(yǎng)和價值引領(lǐng).

2 教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐

2.1 創(chuàng)設(shè)情境 引入課題

教師活動：如圖1所示，展示中國航母“遼寧艦”和美國航母“福特號”的圖片，讓學(xué)生觀察航母的外觀，提問學(xué)生 “遼寧艦”和 “福特號”甲板有什么不同？”

圖1 中國航母“遼寧艦”和美國航母“福特號”甲板對比

設(shè)計(jì)意圖：通過引導(dǎo)學(xué)生比較航母甲板的不同，來說明兩種航母的艦載機(jī)起飛方式是不同的，引入航母的“電磁彈射技術(shù)”，從而導(dǎo)入新課.接下來學(xué)習(xí)的內(nèi)容“感生電動勢與感生電場”就是艦載機(jī)“電磁彈射技術(shù)”的理論基礎(chǔ)；把理論知識學(xué)習(xí)與航母“電磁彈射技術(shù)”相結(jié)合，激發(fā)學(xué)生的求知欲和探究興趣.

2.2 討論科學(xué)家麥克斯韋的成就

本次課“感生電動勢與感生電場”的理論是由科學(xué)家麥克斯韋總結(jié)提出的，提前在學(xué)習(xí)通上給學(xué)生們布置了預(yù)習(xí)任務(wù)，觀看科學(xué)家麥克斯韋生平及主要成就的視頻.教師在課堂上引導(dǎo)學(xué)生回答科學(xué)家麥克斯韋有哪些主要成就，教師根據(jù)學(xué)生的回答進(jìn)行點(diǎn)評和總結(jié)，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)家的科學(xué)精神.

設(shè)計(jì)意圖：通過總結(jié)科學(xué)家麥克斯韋的成就，啟發(fā)學(xué)生平時要注重科學(xué)思維方法的訓(xùn)練，要有探索未知、追求真理的責(zé)任感和使命感.

2.3 分析感生電動勢的非靜電力

教師通過flash動畫來演示閉合開關(guān)和斷開開關(guān)時檢流計(jì)指針的變化，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步分析感生電動勢產(chǎn)生的原因，找出答案；并引導(dǎo)學(xué)生討論，引入麥克斯韋關(guān)于感生電動勢的假說.

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生在教師的引導(dǎo)啟發(fā)下，分析感生電動勢的非靜電力，并學(xué)習(xí)感生電場假說；運(yùn)用問題驅(qū)動教學(xué)法，激起學(xué)生的求知欲，促使學(xué)生積極思考，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力.

2.4 課堂實(shí)驗(yàn)展示和討論

“實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”.為了驗(yàn)證變化的磁場能夠產(chǎn)生電場，老師和學(xué)生一起進(jìn)行課堂實(shí)驗(yàn)(圖2)：讓螺絲釘和磁鐵分別從空心鋁管中下落，觀察下落時間的變化，并提出探索問題.

圖2 課堂實(shí)驗(yàn)：讓螺絲釘和磁鐵分別從空心鋁管中下落

(1)為什么磁鐵在鋁管中下降得比金屬塊要慢呢？

(2)為什么磁鐵的磁性越強(qiáng)下降得越慢呢？

(3)磁鐵在鋁管的外面下落，為什么下落速度沒有變慢呢？提出問題之后，讓學(xué)生分組討論，之后再分享.

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，思考螺絲釘和磁鐵從鋁管中下落的時間為什么不同，通過小組討論、分析，找出答案.

通過課堂實(shí)驗(yàn)的探索，讓學(xué)生加深對理論的理解，同時培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和探索精神.

2.5 感生電場分析和類比

教師進(jìn)一步分析感生電場的性質(zhì)，引導(dǎo)學(xué)生思考、討論感生電場和之前學(xué)習(xí)的靜電場的異同點(diǎn)，并用類比的方法進(jìn)行總結(jié).

設(shè)計(jì)意圖：引導(dǎo)學(xué)生將新知識與舊知識進(jìn)行類比,借助舊知識的特點(diǎn)推導(dǎo)出新知識的特征,從而幫助學(xué)生更好地理解和掌握新知識.

2.6 發(fā)布隨堂練習(xí) 鞏固新知

老師在學(xué)習(xí)通上發(fā)布關(guān)于感生電場和靜電場的隨堂練習(xí)(圖3)，讓學(xué)生現(xiàn)場答題，并把學(xué)生的答題情況進(jìn)行在線投屏，點(diǎn)評分析學(xué)生的答案.

圖3 教師學(xué)習(xí)通發(fā)布隨堂練習(xí)，檢驗(yàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果

設(shè)計(jì)意圖：運(yùn)用信息化的教學(xué)手段，對學(xué)生的學(xué)習(xí)效果進(jìn)行評價，實(shí)時掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，并根據(jù)學(xué)生的掌握情況，進(jìn)行有針對性的講解.

2.7 感生電場在生活中的應(yīng)用

介紹感生電動勢與感生電場的應(yīng)用：電子感應(yīng)加速器、渦電流、金屬探測器等，并引導(dǎo)學(xué)生思考“生活中還有哪些感生電場現(xiàn)象”.

設(shè)計(jì)意圖：使學(xué)生能夠舉一反三，理論聯(lián)系實(shí)際，加深知識的理解與運(yùn)用.

2.8 感生電動勢在軍事上的應(yīng)用——航母艦載機(jī)的電磁彈射

介紹 “中國電磁彈射之父”——馬偉明院士的重大研究成果：艦載機(jī)直流彈射技術(shù).與美國的交流彈射技術(shù)相比，中國的直流彈射技術(shù)更先進(jìn)；并強(qiáng)調(diào)馬偉明院士幾十年如一日的艱苦奮斗和銳意創(chuàng)新精神，激勵學(xué)生努力學(xué)好專業(yè)知識，將來報(bào)效祖國.

設(shè)計(jì)意圖：與課堂引入相呼應(yīng)，使學(xué)生對電磁彈射技術(shù)有了初步的了解，并引導(dǎo)學(xué)生在課后通過“學(xué)習(xí)通”觀看和學(xué)習(xí)電磁彈射技術(shù)和馬偉明院士的相關(guān)視頻資料(圖4).在完成知識傳授和能力培養(yǎng)的同時，水到渠成地實(shí)現(xiàn)對學(xué)生的價值引領(lǐng)，增強(qiáng)學(xué)生的自信心和自豪感，形成正確的人生觀、世界觀和價值觀.

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3 結(jié)論

教學(xué)中，教師應(yīng)成為教學(xué)中的導(dǎo)航者、設(shè)計(jì)者、促進(jìn)者，是學(xué)生學(xué)習(xí)的幫助者與陪伴者，從知識的“搬運(yùn)工”轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生全面發(fā)展的“領(lǐng)路人”，在教學(xué)過程中與學(xué)生共同設(shè)計(jì)與體驗(yàn)自主學(xué)習(xí)的整個過程.

在大學(xué)物理教學(xué)中，采用以教師為主導(dǎo)、學(xué)生探究式學(xué)習(xí)為主體的教學(xué)原則，講解過程穿插物理學(xué)史和實(shí)驗(yàn)演示，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，然后利用事先設(shè)定的具有針對性的討論問題，讓學(xué)生通過分組討論的形式進(jìn)行探究式學(xué)習(xí).利用學(xué)習(xí)通的隨堂評價機(jī)制，激發(fā)學(xué)生積極參與教學(xué)互動.

通過將物理學(xué)史、科學(xué)家愛國事跡、物理學(xué)研究方法、我國科技的最新進(jìn)展等方面的內(nèi)容有機(jī)地融入思政元素，讓價值引導(dǎo)的成分在課堂教學(xué)中如鹽在水，達(dá)到春風(fēng)化雨、潤物無聲的育人效果.除此之外，還要善于運(yùn)用現(xiàn)代化信息技術(shù)手段來進(jìn)行課程思政教學(xué)，將科學(xué)家愛國事跡、科技最新進(jìn)展等內(nèi)容以視頻的形式發(fā)布到“學(xué)習(xí)通”上，引導(dǎo)學(xué)生課前、課后觀看，全方位、多角度、深層次地實(shí)現(xiàn)思政教育與專業(yè)教育的融合.