高中物理課程思政的教學(xué)研究*
——以能量守恒定律為例

程建蘭 文 莉 王海楠 羅 光

(重慶師范大學(xué)物理與電子工程學(xué)院 重慶 401331)

1 中學(xué)課程思政概述

自2004年以來(lái)，中央先后出臺(tái)關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)和改進(jìn)未成年人思想道德建設(shè)和大學(xué)生思想政治教育工作的文件，逐漸清晰構(gòu)建全員、全課程育人格局的理念，到2014年，形成了“課程思政”理念．但由于這一概念提出是源于上海高校構(gòu)建的全課程育人體系的全新思路[1]，因此“課程思政”主要是在大學(xué)展開(kāi)，也涌現(xiàn)出了大量課程中的思政研究成果．

中學(xué)課程思政目前應(yīng)用較少，但是不管是從我國(guó)高中的辦學(xué)規(guī)模來(lái)看，還是從高中學(xué)生的心理認(rèn)知而言，在高中階段展開(kāi)“課程思政”，具有不容忽視的優(yōu)勢(shì)．2020年，教育部公布我國(guó)高等教育毛入學(xué)率為54.4%，按照這個(gè)數(shù)據(jù)，高中生的數(shù)量將會(huì)是大學(xué)生的2倍左右，與此同時(shí)，相對(duì)于成年人來(lái)說(shuō)，身為未成年的高中生正處于世界觀、人生觀、價(jià)值觀塑造的關(guān)鍵時(shí)期，因此在中學(xué)進(jìn)行課程思政遠(yuǎn)遠(yuǎn)比在大學(xué)效果更佳[2]．而高中物理是高中理科學(xué)科的重要支柱，在高中物理課程中引入思政教育，將知識(shí)傳授與價(jià)值引領(lǐng)結(jié)合，在教學(xué)中達(dá)到德育目的．本文以高中物理選修3能量守恒定律為例，對(duì)教材內(nèi)容深入研究，挖掘其中蘊(yùn)含的思政元素，就如何在物理教學(xué)中融入思政元素，落實(shí)立德樹(shù)人進(jìn)行深入探討．

2 高中物理課程思政的必要性

自2020年起，部分地區(qū)高考開(kāi)始采取“3+1+2”的模式，并逐漸大范圍推廣．在此背景下，學(xué)生在選擇選修課時(shí)，有接近55%選擇物理，而政治僅占約38%．大量未選擇思政課程的學(xué)生，雖然在之后一年仍然會(huì)有思政課，但無(wú)論從排課數(shù)量還是學(xué)生課堂參與度來(lái)說(shuō)，思政課程的教學(xué)效果將會(huì)大打折扣．物理學(xué)科作為理學(xué)支柱，將會(huì)貫穿大部分學(xué)生的高中以及大一生涯，而思政教育貫穿整個(gè)中學(xué)甚至大學(xué)都是必要的，因此非常有必要在物理課程中滲入思政元素，從而彌補(bǔ)思政教育出現(xiàn)的不足．

思政課程指培育學(xué)生立德樹(shù)人、培根鑄魂的課程，是落實(shí)立德樹(shù)人根本任務(wù)的關(guān)鍵課程．古語(yǔ)云：“才者，德之資也；德者，才之帥也．”[4]所謂立德，就是立德業(yè)，養(yǎng)德性，有德行．所謂樹(shù)人，就是培才能，練技藝，有才學(xué)．而物理作為一門基礎(chǔ)自然科學(xué)，它所研究的是物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)、最普遍的相互作用、最一般的運(yùn)動(dòng)規(guī)律以及所使用的實(shí)驗(yàn)手段和思維方法．在2017年，國(guó)家為落實(shí)黨的十八大、十九大關(guān)于立德樹(shù)人的要求，提出新的課程方案和課程標(biāo)準(zhǔn)[5]，各學(xué)科首次凝練提出學(xué)科核心素養(yǎng)，達(dá)到“立德”“樹(shù)人”的雙重目的，與思政課程的根本任務(wù)不謀而合．物理學(xué)科核心素養(yǎng)主要包括“物理觀念”“科學(xué)思維”“科學(xué)探究”“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”4個(gè)方面．顯然前三者強(qiáng)調(diào)學(xué)生自身科學(xué)素質(zhì)，是對(duì)學(xué)生物理素質(zhì)、科學(xué)創(chuàng)新能力、物理技能的培養(yǎng)，更著重強(qiáng)調(diào)“樹(shù)人”．而“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”是對(duì)學(xué)生的責(zé)任感、科學(xué)素養(yǎng)等思想品德的培養(yǎng)，具有思政的思想，強(qiáng)調(diào)“立德”．因此，物理學(xué)科核心素養(yǎng)是物理教學(xué)中關(guān)于“立德樹(shù)人”的具體要求，與思政課程的目標(biāo)殊途同歸，因此在物理教學(xué)中進(jìn)行課程思政是非?？尚星矣质直匾模?/p>

前文通過(guò)物理核心素養(yǎng)與思政課程的目標(biāo)一致性，理論上闡述了在物理課程中進(jìn)行思政教育的可行性．而在具體應(yīng)用中，高校的大學(xué)物理課程思政已經(jīng)有了很大發(fā)展．尤其是上海復(fù)旦大學(xué)，目前，已經(jīng)有3門高校思想政治理論示范課程、2門“中國(guó)系列”課程、13門綜合素養(yǎng)課程、28門已融入“思政元素”的專業(yè)課程，初步構(gòu)建起多層次互補(bǔ)、有機(jī)融合的大思政教育體系．大學(xué)物理作為基礎(chǔ)性學(xué)科，顯然高校已經(jīng)有了在其課程中融入思政的經(jīng)驗(yàn)．對(duì)比高中物理與大學(xué)物理兩門課程，兩者在教學(xué)深度、教學(xué)目的、教學(xué)范圍都有所不同，大學(xué)學(xué)習(xí)物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的一般規(guī)律，而高中是對(duì)特殊運(yùn)動(dòng)規(guī)律的認(rèn)識(shí)，但同時(shí)兩者又相互聯(lián)系，中學(xué)物理是大學(xué)物理的基礎(chǔ)，大學(xué)物理是中學(xué)物理的延伸，因此在高中物理課堂中也可以融入思政．在物理課堂中融入生動(dòng)有趣的思政元素，既可以豐富物理課堂，提高教學(xué)有效性，同時(shí)又可以提高學(xué)生的物理技能與品德，達(dá)到“立德樹(shù)人”的目的．

3 深入挖掘思政元素

物理教師不是專業(yè)的思想政治教師，融入思想政治教育的物理課不能等同于思想政治課．在物理課堂中融入思政元素，應(yīng)以物理知識(shí)為基礎(chǔ)．現(xiàn)以人教版選修3第三章第3節(jié)“能量守恒定律”為案例，以知識(shí)為依托，挖掘思政元素[7]．

3.1 通過(guò)學(xué)習(xí)科學(xué)家的故事 培養(yǎng)學(xué)生正確科學(xué)觀

在能量守恒定律的發(fā)現(xiàn)過(guò)程中，有諸多嘔心瀝血的物理學(xué)家為了科學(xué)研究而不懈奮斗，其中邁爾、焦耳、亥姆霍茲是主要貢獻(xiàn)者．物理定律是這些物理學(xué)家花費(fèi)多年的時(shí)間與心血研究的有關(guān)物質(zhì)的客觀規(guī)律．而物理學(xué)家在科學(xué)研究過(guò)程中所遭受的挫折，是在探索真理的過(guò)程中不可避免的，其中體現(xiàn)的科研精神、科學(xué)觀值得高中學(xué)生學(xué)習(xí)．

在對(duì)能量守恒定律進(jìn)行講解時(shí)，將知識(shí)傳授與價(jià)值引領(lǐng)結(jié)合．在介紹定律內(nèi)涵的同時(shí)，對(duì)焦耳、邁爾等物理學(xué)家的研究經(jīng)歷進(jìn)行講解．以焦耳為例，焦耳為獲得更精確的熱功轉(zhuǎn)化關(guān)系，通過(guò)多年對(duì)實(shí)驗(yàn)的不斷改進(jìn)，進(jìn)行了400多次實(shí)驗(yàn)，終于準(zhǔn)確地測(cè)定了熱功當(dāng)量[8]．而邁爾的研究經(jīng)歷相較于焦耳更為戲劇、坎坷．通過(guò)對(duì)出身非專業(yè)人士的邁爾的坎坷人生經(jīng)歷、科研經(jīng)歷以及焦耳多年潛心研究過(guò)程中所遭遇的困難與挫折等方面的內(nèi)容以多媒體或者視頻的方式進(jìn)行講解，用故事性的講述來(lái)調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)能量守恒定律的積極性，讓學(xué)生直觀感受到物理科學(xué)家在研究真理過(guò)程中的專注耐心、精益求精、追求卓越的“工匠精神”，明白科學(xué)道路都是充滿荊棘的，要敢于探索、善于探索、科學(xué)探索，體會(huì)正確的科學(xué)觀．

科學(xué)家的研究經(jīng)歷是高中學(xué)生學(xué)習(xí)的優(yōu)秀典范．在知識(shí)講解中融入科學(xué)家研究經(jīng)歷，讓學(xué)生在物理基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，通過(guò)科學(xué)家的鉆研事跡調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，對(duì)學(xué)生的思想價(jià)值觀進(jìn)行潛移默化地培養(yǎng)，將思政教育隱性滲透于高中物理課堂中．

3.2 通過(guò)了解中國(guó)古代對(duì)“守恒”的認(rèn)識(shí) 提高學(xué)生的文化自信

近代以來(lái)，中國(guó)長(zhǎng)期存在文化不自信的問(wèn)題．而文化是一個(gè)國(guó)家、一個(gè)民族的靈魂，提高文化自信，樹(shù)立民族自豪感是新時(shí)代中國(guó)全面崛起的重要因素．物理學(xué)的發(fā)展歷程是一部波瀾壯闊的物理學(xué)歷史畫卷，很多學(xué)生認(rèn)為，物理知識(shí)體系的建設(shè)似乎都是由牛頓、焦耳、愛(ài)因斯坦等外國(guó)物理學(xué)家建構(gòu)，導(dǎo)致他們?nèi)狈?duì)物理的研究興趣.教師應(yīng)當(dāng)讓學(xué)生知道，物理學(xué)在我國(guó)有著悠久而光輝的歷史.墨子是我國(guó)古代最早的物理學(xué)家，其代表作《墨經(jīng)》記載了多方面的物理知識(shí)，對(duì)某些物理定律的認(rèn)識(shí)在時(shí)間上遠(yuǎn)遠(yuǎn)早于外國(guó)，是值得我們自信的優(yōu)秀傳統(tǒng)文化，從而增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高文化自信．

以能量守恒定律為例，“物質(zhì)守恒”這種思想，中國(guó)古代不僅有理論的闡述，也有實(shí)驗(yàn)的論證.例如，理論闡述有戰(zhàn)國(guó)時(shí)期《墨經(jīng)·經(jīng)下》里的：“可無(wú)也，有之而不可去，說(shuō)在嘗然．”這句話定性地說(shuō)明了物質(zhì)的不可無(wú)故消失．晉代的《列子》中更進(jìn)了一步，說(shuō)“物損于彼者盈于此”“成于此者虧于彼”．這是從數(shù)量關(guān)系上說(shuō)明了物質(zhì)守恒．實(shí)驗(yàn)的論證有王夫之通過(guò)實(shí)驗(yàn)列舉燃燒、汽化、升華三種物質(zhì)變化事例，論證“生非創(chuàng)有，死非消滅”的思想[10]．在教學(xué)中將這些中國(guó)古代物理學(xué)的知識(shí)介紹給學(xué)生，讓學(xué)生明白中國(guó)人在物理學(xué)發(fā)展史上的貢獻(xiàn)不僅不比西方人少，而且在世界文明的發(fā)展中占據(jù)著舉足輕重的地位．

通過(guò)中國(guó)史上對(duì)能量守恒從定性到定量直至用實(shí)驗(yàn)解釋理論的一系列研究，讓學(xué)生感受中國(guó)古人對(duì)真理的追求與探索，而傳統(tǒng)文化與高中物理課堂的結(jié)合，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)物理知識(shí)的同時(shí)了解中國(guó)古代文化，體會(huì)到中國(guó)傳統(tǒng)文化的源遠(yuǎn)流長(zhǎng)、博大精深，增強(qiáng)學(xué)生的文化自信、民族自豪感．

3.3 通過(guò)了解“永動(dòng)機(jī)”研究歷程 讓學(xué)生體會(huì)正確的人生價(jià)值觀

如何處理生命歷程中的一系列矛盾，人們總是有所取舍有一定的標(biāo)準(zhǔn)．而人生價(jià)值就是人們從價(jià)值角度考慮人生問(wèn)題的根據(jù)．大多數(shù)學(xué)生總是會(huì)認(rèn)為成功的人生經(jīng)歷才具有價(jià)值，但人類在探索自然規(guī)律的過(guò)程中必然有各種假設(shè)，雖然后來(lái)發(fā)現(xiàn)某些假設(shè)是錯(cuò)誤的，但正是前人的失敗才使后人的思考走上了正確的道路，可以說(shuō)沒(méi)有前人的失敗經(jīng)驗(yàn)，就沒(méi)有后面的成功，因此失敗的經(jīng)歷其實(shí)也有價(jià)值.教師通過(guò)引入物理史中某段失敗的研究，讓學(xué)生學(xué)會(huì)不以成敗論英雄，明白失敗的意義，形成正確的價(jià)值觀．

在能量守恒定律教學(xué)中，利用PPT展示一種特殊的機(jī)器--一種不需要?jiǎng)恿腿剂蠀s能不斷對(duì)外做功的機(jī)器：“永動(dòng)機(jī)”，介紹其特點(diǎn)，吸引學(xué)生興趣．隨后解釋歷史對(duì)“第一類永動(dòng)機(jī)”的各類設(shè)計(jì)，突出介紹最著名的“魔輪”．這些裝置的多次失敗試驗(yàn)[11]，為后面能量守恒定律的提出奠定了基礎(chǔ)．讓學(xué)生明白失敗經(jīng)歷是物理研究歷程中不可缺少的環(huán)節(jié)，正是不斷試錯(cuò)，物理學(xué)才能不斷螺旋前進(jìn)．

正如馮端教授所說(shuō)：除了要為焦耳、亥姆霍茲和邁爾這些作出杰出貢獻(xiàn)的科學(xué)家樹(shù)碑立傳外，還應(yīng)建立一個(gè)無(wú)名英雄紀(jì)念碑，其上最合適的銘文將是“紀(jì)念為實(shí)現(xiàn)永動(dòng)機(jī)奮斗而失敗的人們”．“永動(dòng)機(jī)”雖然最終失敗，但學(xué)生應(yīng)該明白對(duì)真理探索的失敗并不可怕，不懼失敗，敢于探索，形成正確的價(jià)值觀．

3.4 通過(guò)了解能源的“守恒” 培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感

在如今科技快速發(fā)展的時(shí)代，基礎(chǔ)的物理理論已經(jīng)逐漸實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用，并且研究成果還在不斷更新與豐富．從能量的“轉(zhuǎn)化”角度入手，從前人們常利用木柴、煤炭、石油等資源通過(guò)燃燒將熱能轉(zhuǎn)化為電能、化學(xué)能、機(jī)械能等等．而傳統(tǒng)能源的有限性、高污染性催生了現(xiàn)代新能源的高速發(fā)展．教師在講授知識(shí)的同時(shí)，結(jié)合生活實(shí)例，從能量轉(zhuǎn)化的角度，讓學(xué)生明白新能源發(fā)展的必要性，體會(huì)到“節(jié)約資源，保護(hù)地球”的社會(huì)責(zé)任感．

中國(guó)的新能源發(fā)展位居世界前列，教師通過(guò)PPT展示中國(guó)在新能源中的成就，讓學(xué)生直觀感受新舊能源在發(fā)電量、節(jié)能減排等方面的巨大差異．例如在水利方面，中國(guó)修建的三峽水電站是世界上規(guī)模最大的水電站，2020年全年累計(jì)生產(chǎn)清潔電能1 118億千瓦時(shí)，可替代標(biāo)準(zhǔn)煤約3 439萬(wàn)噸，減排二氧化碳約9 402萬(wàn)噸、二氧化硫2.24萬(wàn)噸、氮氧化物2.12萬(wàn)噸，相當(dāng)于種植37萬(wàn)公頃闊葉林[12]，創(chuàng)下了新的單座水電站年發(fā)電量世界紀(jì)錄[12]．通過(guò)數(shù)據(jù)的直接比對(duì)，讓學(xué)生直觀感受新能源在“節(jié)約資源，保護(hù)環(huán)境”方面的巨大成就，保護(hù)地球是每一個(gè)人的社會(huì)責(zé)任，培養(yǎng)學(xué)生的大局意識(shí)．

物理理論的生活應(yīng)用是學(xué)生需要了解的，教師從“轉(zhuǎn)化”的角度入手，讓學(xué)生感受知識(shí)在運(yùn)用中的發(fā)展與進(jìn)步．通過(guò)介紹中國(guó)在新能源方面的研究，一方面強(qiáng)化學(xué)生知識(shí)內(nèi)化，另一方面鼓勵(lì)學(xué)生不斷創(chuàng)新，發(fā)展更環(huán)保、高效的新能源，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造精神與保護(hù)地球的社會(huì)責(zé)任感．

3.5 通過(guò)了解人生的“守恒” 培養(yǎng)學(xué)生正確人生態(tài)度

人生態(tài)度是人生觀的重要組成部分，對(duì)于高中生，學(xué)會(huì)正確看待學(xué)習(xí)過(guò)程中的起起落落，與學(xué)會(huì)知識(shí)技能同等重要．教師將物理知識(shí)進(jìn)行升華，與人生哲學(xué)結(jié)合，在完成知識(shí)傳授任務(wù)的同時(shí)，潛移默化地完成學(xué)生正確人生觀的塑造．以能量守恒定律為例，從“守恒”的角度入手，結(jié)合某些人生哲學(xué)思想，例如：“人生有得就有失，有贏就有輸，我們既要學(xué)會(huì)做加法，也要學(xué)會(huì)做減法，保持自我的動(dòng)態(tài)平衡”[13]等，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)物理知識(shí)的同時(shí)，明白人生亦是守恒的，不要糾結(jié)于一時(shí)的失利，形成正確的人生態(tài)度．

4 能量守恒定律課程融入思政元素的要求

教學(xué)主要是由教師的教和學(xué)生的學(xué)組成的雙邊互助活動(dòng)，教師作為教學(xué)的主體，要懂得如何把能量守恒定律課程很好地融入思政元素．

首先，課程思政素材要精選．在如今“立德樹(shù)人”背景下，我國(guó)需要快速構(gòu)建中學(xué)物理思政課程，構(gòu)建全員、全程、全課程育人的思政教育格局．這就要求教師在進(jìn)行課程思政前，需要對(duì)于教學(xué)素材進(jìn)行“精細(xì)”挑選，選擇有代表性的內(nèi)容，并將思政元素融合到物理知識(shí)中，起到潛移默化的教育作用．以能量守恒定律為例，它由5個(gè)國(guó)家、各種不同職業(yè)的10余位科學(xué)家從不同側(cè)面各自獨(dú)立發(fā)現(xiàn)，教師應(yīng)在課前篩選最具代表性的科學(xué)家作為素材，希望達(dá)到最好的效果．

其次，課程思政時(shí)機(jī)需恰到好處．在中學(xué)物理教學(xué)的過(guò)程中，關(guān)鍵要在一定課時(shí)內(nèi)完成教學(xué)目標(biāo)，這就要求物理教師教學(xué)過(guò)程中不僅要把握時(shí)長(zhǎng)，也要找好思政切入點(diǎn)．以能量守恒定律為例，科學(xué)家的故事、永動(dòng)機(jī)的研究適宜新課引入，吸引學(xué)生興趣，而新能源的發(fā)展、“守恒哲學(xué)”適宜在定律初步了解后對(duì)知識(shí)的鞏固．通過(guò)對(duì)“精選”材料的恰當(dāng)應(yīng)用，完成課程思政的任務(wù)．

最后，課程思政教學(xué)方式要靈活多樣．課程思政作為新興教學(xué)模式，所需素材多種多樣，傳統(tǒng)教學(xué)方式已不能滿足其需求，因此可以利用“互聯(lián)網(wǎng)+教育”“翻轉(zhuǎn)課堂”等新教學(xué)方式，展示精選的思政素材，增強(qiáng)課堂教學(xué)的活力，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣．例如：與能量守恒定律相關(guān)的思政元素都可以讓學(xué)生在課前通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行資料收集，然后在課堂上教師將優(yōu)秀的、適合的素材再利用．

5 總結(jié)與展望

本文以能量守恒定律為例，明確了高中物理課程思政的必要性，并從知識(shí)內(nèi)涵的“守恒”和“轉(zhuǎn)化”角度入手，篩選合適的思政材料，并從素材選取、素材運(yùn)用、教學(xué)模式等3個(gè)方面，為教師如何進(jìn)行“中學(xué)物理課程思政”提供建議．

但目前國(guó)內(nèi)就中學(xué)物理課程思政理論及實(shí)踐研究都較少，希望通過(guò)本文的論述給他人如何進(jìn)行中學(xué)物理課程思政提供借鑒意義，同時(shí)希望對(duì)未來(lái)中學(xué)物理課程思政發(fā)展具有推進(jìn)作用．