董曉曦,董寧
(河南工學(xué)院 理學(xué)部,河南 新鄉(xiāng) 453003)
課程思政作為高校一種新的教學(xué)理念,正受到越來越多的關(guān)注和重視[1].大學(xué)物理實驗課是高校理工類專業(yè)學(xué)生的一門公共基礎(chǔ)課程,所面對的學(xué)生較多,其各個實驗項目中都蘊含著科學(xué)精神與科學(xué)思想,對于培養(yǎng)學(xué)生的社會主義核心價值觀具有天然的學(xué)科優(yōu)勢.但同時也存在一些問題和挑戰(zhàn)[2-4].
本文提出了課程思政融入大學(xué)物理實驗課程中的方法,以液體表面張力系數(shù)測量實驗為例,詳細介紹了如何將思政元素融入到大學(xué)物理實驗課中,做到傳授知識的同時實現(xiàn)立德樹人的目標.
大學(xué)物理實驗課程區(qū)別于其他理論課程,其主要有3 個授課環(huán)節(jié),包括課前預(yù)習(xí),教師課堂講授并指導(dǎo)學(xué)生完成實驗,學(xué)生課后進行數(shù)據(jù)處理并得出實驗結(jié)論[5].這3 個環(huán)節(jié)缺一不可,預(yù)習(xí)是實驗的前提,實驗操作是最終得出結(jié)論的必要過程,而最終結(jié)論的得出也需要實事求是的科學(xué)精神及一絲不茍的科研態(tài)度.由于實驗環(huán)節(jié)受地點限制,必須在實驗室內(nèi)完成,這就需要盡可能將課堂時間留給學(xué)生動手操作,那么,教師進行課程思政教育就主要在課前預(yù)習(xí)以及實驗講授部分[6].
課前預(yù)習(xí)是學(xué)生在上課之前利用網(wǎng)絡(luò)資源獲取知識的階段,除了最基本的實驗?zāi)康?、實驗原理、實驗儀器以及實驗內(nèi)容外,教師還可以將實驗原理相關(guān)的物理學(xué)史制作成視頻作為網(wǎng)絡(luò)資源推送給學(xué)生;或者事先提出一個與實驗相關(guān)問題,讓學(xué)生通過查找資料,了解與實驗相關(guān)的物理學(xué)家的故事亦或是物理學(xué)史的發(fā)展,使學(xué)生在回答問題的同時能夠了解到物理學(xué)發(fā)展進程中基本定理和定律的產(chǎn)生及發(fā)展過程,認識到物理定理和定律從來不是憑空而來的,從而更深入地理解實驗的意義,培養(yǎng)學(xué)生良好的科學(xué)品格.
課堂講授環(huán)節(jié)中,講解實驗原理時再次提問學(xué)生與實驗相關(guān)的物理學(xué)家或物理學(xué)史,點撥學(xué)生養(yǎng)成良好的科學(xué)品格.教師還應(yīng)充分挖掘?qū)嶒灲虒W(xué)內(nèi)容,在原理的講授中加入一些我國科學(xué)技術(shù)前沿或與當(dāng)前時事相關(guān)內(nèi)容,增強學(xué)生的民族自豪感.在實驗的過程中,學(xué)生遇到問題,可以正確引導(dǎo)學(xué)生分析出現(xiàn)問題的原因,并示范解決的方法,鼓勵學(xué)生思考其他解決辦法,培養(yǎng)學(xué)生勇于創(chuàng)新的精神.
液體表面張力系數(shù)的測量是大學(xué)物理實驗中一個較為基本的力學(xué)實驗.預(yù)習(xí)前提出問題:液體表面張力的發(fā)展歷程.學(xué)生通過查找文獻資料,發(fā)現(xiàn)液體表面張力的概念最早是由匈牙利物理學(xué)家塞格納在1751年提出,在這之后,又有托馬斯·楊、拉普拉斯、西莫恩·德尼·泊松及約瑟夫·普拉泰奧等都對于表面張力理論的研究及完善做出了巨大貢獻[7].人們對于表面張力的認識經(jīng)歷了一個漫長的過程,在這個過程中,科學(xué)家們幾十年堅持不懈,深入探究,經(jīng)歷了無數(shù)的失敗,理論不斷被推翻重建,最終才能形成現(xiàn)在的液體表面張力理論.讓學(xué)生感受科學(xué)家們勇于創(chuàng)新、堅持不懈、鍥而不舍的精神.
液體表面張力在日常生活中的應(yīng)用非常廣泛,如水滴的形成、雨傘能夠擋雨、小昆蟲能夠站在水面上等,都是由于液體表面張力的作用.這里可以向?qū)W生介紹液體表面張力一個比較典型的現(xiàn)象:水滴呈球體,同時提出問題,為什么日常生活中見到的水滴卻很少是球體的?引導(dǎo)學(xué)生思考是由于地球重力作用,導(dǎo)致水滴中的水會向下部累積,所以在地球上很難見到正球體的水滴.由此可以提出在太空中不受重力的情況下,水滴應(yīng)該是一個完美的球體.進而引出我國神舟十三號“天宮課堂”中進行的“水膜張力”實驗[8],展現(xiàn)了較為直觀的液體表面張力作用的現(xiàn)象,更能加深學(xué)生對于表面張力概念的理解.同時,“天宮課堂”的開課也體現(xiàn)了我國航天事業(yè)的飛速發(fā)展,極大地增強了學(xué)生們的民族自信心.
目前教學(xué)中常用的測量液體表面張力系數(shù)的實驗方法為拉脫法,部分測量儀器所使用的水容器為活塞式,通過手動轉(zhuǎn)動活塞調(diào)節(jié)旋鈕改變液體表面高度,從而實現(xiàn)吊環(huán)與液面脫離的目的.這種方法由于是人為手動旋轉(zhuǎn),無法確保液面下降速度穩(wěn)定,會使實驗造成較大誤差[9].教學(xué)中所使用改進后的水容器為橡皮球閥式,水容器分為上下2個部分,上部底面中心處有一小孔,與下部一根塑料軟管相連,水容器下半部分連接一個橡皮球閥門.當(dāng)閥門打開時,水容器下半部分與外界大氣壓連通,上半部分的液體會由于重力作用自然流入下半部分,從而使上半部分水容器液面降低;當(dāng)關(guān)閉閥門,水容器下半部分與外界大氣壓隔絕,使用橡皮球向內(nèi)鼓氣,內(nèi)部氣壓升高,會使下半部分的液體被壓入上部,上部液面升高.由于液面與實驗用圓環(huán)脫離的過程非??欤栽跇O小范圍內(nèi)認為液面下降速度為勻速,大大減小了實驗誤差.向?qū)W生分別介紹改進前、改進后的2 種實驗儀器(見圖1).同時提出目前只能利用肉眼觀察吊環(huán)水平的方法的不足之處,鼓勵學(xué)生積極思考,尋求解決的方法,這樣大大激發(fā)了學(xué)生的科學(xué)探索精神及創(chuàng)新精神.
圖1 實驗儀器水容器
大學(xué)物理實驗教師大多為理工科專業(yè)背景,在教學(xué)中往往缺乏思政教育的意識,主要以傳授基本知識、實驗原理及方法為主,通常會弱化對學(xué)生價值觀教育的滲透和人文素養(yǎng)的培養(yǎng).另外,許多教師在各高校課程思政教改課題的引導(dǎo)下,也積極在授課過程中加入思政元素,但是由于對思想政治教育內(nèi)涵的理解還不夠深入,導(dǎo)致思政教育在授課過程中過于刻意,流于形式,效果適得其反.因此,這就需要教師積極參加思想政治業(yè)務(wù)能力的培訓(xùn),提升自身的思政意識水平,加強對思政教育內(nèi)涵的認識,真正實現(xiàn)立德樹人的教育根本任務(wù),讓課程思政真正地發(fā)揮其應(yīng)有的作用.
在大學(xué)物理實驗課程授課過程中,往往都是利用文字形式講述,枯燥乏味,或者在整個課程中的某一個項目挖掘出了思政元素后就不再體現(xiàn),如此實施課程思政,學(xué)生接受的效果很不理想.所以,在教學(xué)設(shè)計中可以適當(dāng)加入課上圖片和視頻演示,以及課后通過微信、QQ 推送相關(guān)知識.同時,每一個項目的思政元素挖掘也需要不斷更新,將相關(guān)的熱點問題及科技前沿引入課堂,提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,提升思政育人效果.
在大學(xué)物理實驗課程中融入思政教育,需要與實驗項目、教學(xué)內(nèi)容聯(lián)系起來.由于教學(xué)思想方法還存在慣性,許多教師在授課中,只側(cè)重于基礎(chǔ)理論知識的傳授,究其原因是物理實驗課程教學(xué)大綱中雖然有思政育人要求,但卻在課程教學(xué)設(shè)計中缺乏具體的詳細計劃.傳統(tǒng)的課程教學(xué)大綱中雖然會有情感目標,但在實際的課程實施過程中,由于物理實驗課程具有理論原理多、公式推導(dǎo)繁瑣、對學(xué)生邏輯思維要求較高等特點,往往出現(xiàn)教師一味地傳授理論知識,而忽略了育人的環(huán)節(jié),只重視知識和能力目標,而忽略了情感目標的實現(xiàn).另外,每位教師對于課程思政建設(shè)的理解也不盡相同,如何將思政教育與物理實驗教學(xué)結(jié)合起來,依舊缺乏相對完善的指導(dǎo)體系.因此,需要高校層面加強對課程思政建設(shè)的統(tǒng)籌規(guī)劃,細化不同課程的思政育人目標,研討不同專業(yè)實施課程思政建設(shè)的途徑,鼓勵教師參加思政建設(shè)相關(guān)培訓(xùn),選取典型優(yōu)秀思政建設(shè)案例,真正實現(xiàn)“潤物細無聲”的育人目標.
綜上所述,大學(xué)物理實驗課程作為高校理工科專業(yè)學(xué)生必修基礎(chǔ)課程,在高校教學(xué)中具有十分重要的地位.這就要求所有參與實驗教學(xué)的教師在實驗教學(xué)中不斷地探索并積累經(jīng)驗,讓課程思政與大學(xué)物理實驗完美地融合.同時,提升自身思政意識與水平.引導(dǎo)學(xué)生樹立正確的人生觀、價值觀和世界觀,從而為中國特色社會主義事業(yè)培養(yǎng)合格可靠的接班人.