劉竹琴 張君甫

(延安大學(xué)物理與電子信息學(xué)院 陜西 延安 716000)

1 引言

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程是高校開設(shè)的一門面向理工科各專業(yè)本科生的公共基礎(chǔ)課程.該課程的教學(xué)內(nèi)容覆蓋面廣，授課學(xué)生數(shù)量龐大.授課對(duì)象是大學(xué)一、二年級(jí)的本科生.以往的教學(xué)側(cè)重物理知識(shí)、實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)技能和數(shù)據(jù)分析方法的傳授，側(cè)重學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的培養(yǎng)，基本上不涉及學(xué)生精神品質(zhì)與價(jià)值觀的培養(yǎng).近年來，隨著高校教育教學(xué)改革的深入實(shí)施，使實(shí)驗(yàn)工作者深深意識(shí)到，作為新時(shí)代的一名實(shí)驗(yàn)物理教師，應(yīng)該具備知識(shí)傳授、能力培養(yǎng)和價(jià)值引領(lǐng)有機(jī)結(jié)合的教育理念，在傳授物理知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的同時(shí)，將思政元素融入大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課[1-3].

為了充分挖掘大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容中的思政元素，發(fā)揮大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)在立德樹人方面的重要作用，我們對(duì)教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)、教學(xué)方法、教學(xué)過程的組織與實(shí)施等方面進(jìn)行了一些嘗試，并對(duì)存在的問題提出了改進(jìn)思路.在這里主要介紹“磁懸浮實(shí)驗(yàn)”教學(xué)案例，意在與同行們進(jìn)行探討.

“磁懸浮實(shí)驗(yàn)”是近幾年開設(shè)的一個(gè)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，開設(shè)實(shí)驗(yàn)的目的是讓學(xué)生接觸近代科學(xué)的新技術(shù)，了解磁懸浮技術(shù)的基本原理；研究導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的磁懸浮力、磁牽引力等磁懸浮現(xiàn)象的規(guī)律性；能通過作圖法和數(shù)據(jù)擬合法得出經(jīng)驗(yàn)公式；學(xué)會(huì)靈活應(yīng)用電磁感應(yīng)定律進(jìn)行磁懸浮的各種應(yīng)用設(shè)計(jì).“磁懸浮實(shí)驗(yàn)”的原理是基于法拉第的電磁感應(yīng)定律，物理學(xué)家法拉第從小就有強(qiáng)烈的求知欲，把自已的閣樓變成了小實(shí)驗(yàn)室，廢寢忘食、如饑似渴地學(xué)習(xí)，終于在1831年發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)定律.這一劃時(shí)代的偉大發(fā)現(xiàn)，使人類掌握了電磁運(yùn)動(dòng)相互轉(zhuǎn)變以及機(jī)械能和電能相互轉(zhuǎn)變的方法，成為現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)、變壓器技術(shù)、磁懸浮技術(shù)的基礎(chǔ).法拉第探索物理規(guī)律的方法、過程以及他的優(yōu)良品質(zhì)和科學(xué)精神，這些都是培養(yǎng)學(xué)生積極探索未知的科學(xué)精神、培養(yǎng)學(xué)生積極向上的人生觀、培養(yǎng)學(xué)生具有較強(qiáng)的社會(huì)責(zé)任感的思政教育元素.

2 “磁懸浮實(shí)驗(yàn)”教學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)例

(1)課前預(yù)習(xí)

教師利用微信群提前布置預(yù)習(xí)內(nèi)容，預(yù)習(xí)內(nèi)容包括3部分.

第一部分是教材上關(guān)于“磁懸浮實(shí)驗(yàn)”的內(nèi)容，其目的是讓學(xué)生對(duì)課前的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容先有初步的了解，同時(shí)也能回顧理論知識(shí)，將理論教材上所學(xué)的電磁感應(yīng)知識(shí)應(yīng)用于實(shí)驗(yàn).通過初步的預(yù)習(xí)，學(xué)生弄清實(shí)驗(yàn)的目標(biāo)、實(shí)驗(yàn)的物理思想、需要測(cè)量的物理量和數(shù)據(jù)記錄表格等.

第二部分是要求學(xué)生查閱物理學(xué)家法拉第的成長經(jīng)歷及對(duì)物理學(xué)發(fā)展的主要貢獻(xiàn).其目的是讓學(xué)生閱讀科學(xué)家成才的故事，樹立正確的人生觀和科學(xué)探索精神.

第三部分是要求學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)資源來查閱我國關(guān)于磁懸浮技術(shù)應(yīng)用的歷程，其目的是通過學(xué)生的閱讀，培養(yǎng)學(xué)生的愛國主義情懷，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣.

(2) 課堂實(shí)驗(yàn)

第一，利用課前10 min時(shí)間，讓學(xué)生講述物理學(xué)家法拉第的小故事及他在物理學(xué)發(fā)展史上的貢獻(xiàn).通過他們課前查閱資料，在課堂上給同學(xué)們講解，讓他們了解實(shí)驗(yàn)所包含的科學(xué)思想、科學(xué)方法和科學(xué)發(fā)展的艱難歷程，可以豐富學(xué)生的物理思維，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)興趣和科學(xué)素質(zhì).

第二，教師介紹實(shí)驗(yàn)開設(shè)背景及磁懸浮技術(shù)的發(fā)展歷程.通過對(duì)國內(nèi)外關(guān)于磁懸浮技術(shù)的發(fā)展歷程及應(yīng)用介紹，開闊學(xué)生的視野，激發(fā)學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的興趣.

第三，教師對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器精講之后，學(xué)生分組做實(shí)驗(yàn).在操作中，學(xué)生根據(jù)分組進(jìn)行討論、操作實(shí)驗(yàn).學(xué)生做實(shí)驗(yàn)，教師循環(huán)輔導(dǎo)，對(duì)學(xué)生存在的問題及時(shí)給予指導(dǎo)和點(diǎn)撥，加強(qiáng)師生之間的互動(dòng)，教師在充分發(fā)揮自身主導(dǎo)作用的同時(shí)，為了充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，及時(shí)啟思設(shè)疑，創(chuàng)設(shè)“問”的情境，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)物理現(xiàn)象進(jìn)行思考討論，促使學(xué)生的思維積極活躍起來，倡導(dǎo)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中協(xié)同合作.

第四，啟發(fā)學(xué)生對(duì)所研究的問題提出猜想，對(duì)磁懸浮力與鋁盤轉(zhuǎn)速的關(guān)系、磁牽引力與鋁盤轉(zhuǎn)速的關(guān)系及軸承轉(zhuǎn)速與鋁盤轉(zhuǎn)速的關(guān)系，給出定性假設(shè)，然后通過數(shù)據(jù)測(cè)量，采用作圖法和回歸法進(jìn)行擬合，得出它們之間的數(shù)學(xué)關(guān)系，證明假設(shè)的正確與否，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證猜想.

第五，討論.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)量結(jié)束后，針對(duì)測(cè)量得到的數(shù)據(jù)，教師正確引導(dǎo)學(xué)生討論磁懸浮實(shí)驗(yàn)的誤差來源.經(jīng)過這一教學(xué)過程，學(xué)生就不會(huì)出現(xiàn)“抱怨實(shí)驗(yàn)儀器”等消極的想法，學(xué)生的自信心、思辨能力會(huì)得到培養(yǎng)和提升.

第六，實(shí)驗(yàn)拓展.對(duì)學(xué)有余力的學(xué)生，可以自選相關(guān)研究課題，利用開放實(shí)驗(yàn)時(shí)間，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探索.例如，根據(jù)磁懸浮實(shí)驗(yàn)原理，設(shè)計(jì)一種簡易的磁懸浮軸承或磁懸浮轉(zhuǎn)向架或磁懸浮隔振系統(tǒng)；利用磁牽引力效應(yīng)，設(shè)計(jì)一種簡易的電磁制動(dòng)器或感應(yīng)電動(dòng)機(jī)或轉(zhuǎn)速計(jì)或磁力攪拌器等.鼓勵(lì)學(xué)生的創(chuàng)新精神，為新時(shí)代科技事業(yè)的發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的思想基礎(chǔ).

(3)課后書寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告

“磁懸浮實(shí)驗(yàn)”要求以小論文的格式書寫，為了使學(xué)生的論文習(xí)作達(dá)到規(guī)范化要求，教師利用課余時(shí)間向?qū)W生簡要介紹實(shí)驗(yàn)型科技論文寫作的基本知識(shí)，其主要內(nèi)容包括：實(shí)驗(yàn)型科技論文的基本特點(diǎn)、實(shí)驗(yàn)型科技論文的結(jié)構(gòu)格式等.通過這一教學(xué)過程，為學(xué)生今后從事科學(xué)研究和論文撰寫打下了一定的基礎(chǔ).

3 “磁懸浮實(shí)驗(yàn)”教學(xué)效果

(1)培養(yǎng)學(xué)生正確的人生觀、世界觀和價(jià)值觀

在實(shí)驗(yàn)課堂上講述了物理學(xué)家的成才故事及對(duì)物理學(xué)發(fā)展的偉大貢獻(xiàn).把推動(dòng)物理學(xué)發(fā)展的人和事合理地融入到物理實(shí)驗(yàn)的課堂教學(xué)中，培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)精神，引發(fā)學(xué)生思考“應(yīng)該具有什么樣的科學(xué)態(tài)度？”“應(yīng)該秉持什么樣的精神追求？”等問題，使得學(xué)生在學(xué)習(xí)和生活中始終都能夠堅(jiān)持正確的人生觀、世界觀和價(jià)值觀.

(2)將愛國主義情懷融入實(shí)驗(yàn)課堂

通過對(duì)我國磁懸浮技術(shù)及其應(yīng)用的介紹，培養(yǎng)學(xué)生的愛國主義情懷，增強(qiáng)學(xué)生的民族自豪感，為實(shí)現(xiàn)偉大的中國夢(mèng)而努力奮斗.

(3)課堂教學(xué)中融入了辯證唯物主義世界觀教育

學(xué)生通過測(cè)量鋁盤的加速、減速與磁力的相互作用，使學(xué)生懂得了事物內(nèi)部時(shí)刻充滿著矛盾，學(xué)會(huì)用辯證的對(duì)立統(tǒng)一觀點(diǎn)來看待事物，正確認(rèn)識(shí)社會(huì)發(fā)展的規(guī)律和國家的前途命運(yùn).

(4)課堂教學(xué)中融入了唯物主義認(rèn)識(shí)論

實(shí)驗(yàn)課堂上引導(dǎo)學(xué)生提出假設(shè)，用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證猜想，使學(xué)生切身體會(huì)到“實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”的唯物主義認(rèn)識(shí)論.

(5)培養(yǎng)了團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神

大局意識(shí)、協(xié)作精神和服務(wù)精神在同伴分組實(shí)驗(yàn)教學(xué)中得到了充分的鍛煉，為今后工作中的團(tuán)隊(duì)合作奠定了良好的精神基礎(chǔ).

(6)培養(yǎng)了創(chuàng)新精神

通過拓展實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新熱情，為新時(shí)代科技事業(yè)的發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的思想基礎(chǔ)，為實(shí)現(xiàn)偉大的強(qiáng)國夢(mèng)提供了科學(xué)素養(yǎng).

4 “磁懸浮實(shí)驗(yàn)”教學(xué)反思

(1)在教學(xué)內(nèi)容上

深入地挖掘了與實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的德育素材，拓展了物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的廣度和深度，加強(qiáng)了物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容與社會(huì)發(fā)展和科學(xué)進(jìn)步的聯(lián)系，并通過教學(xué)設(shè)計(jì)將其融入課堂教學(xué)環(huán)節(jié)，把思政教育元素落實(shí)到物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的全過程中，實(shí)現(xiàn)了學(xué)生在知識(shí)、技能、素養(yǎng)3方面協(xié)調(diào)發(fā)展.

(2)在教學(xué)方法上

講授磁懸浮實(shí)驗(yàn)相關(guān)知識(shí)，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)觀察和測(cè)量過程中，增強(qiáng)師生之間、生生之間的互動(dòng)，鼓勵(lì)同伴教學(xué)，鼓勵(lì)學(xué)生提出問題，培養(yǎng)學(xué)生的思維能力，培養(yǎng)學(xué)生正確的價(jià)值觀、人生觀和世界觀，為實(shí)驗(yàn)課程融入精神力量，全面提高了學(xué)生的綜合素質(zhì).

(3)在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)思政教學(xué)上

在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中探索并實(shí)踐課程思政的教學(xué)方法與有效途徑是當(dāng)前一個(gè)重要的教學(xué)研究課題，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程有其自身的特色和背景，筆者認(rèn)為大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程思政應(yīng)做好以下幾點(diǎn).

第一，提高物理實(shí)驗(yàn)教師的思政水平.只有提高物理實(shí)驗(yàn)教師的思政水平，才能更好地讓思政元素完美地融入到大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程中，才能在傳授知識(shí)的同時(shí)潛移默化地培養(yǎng)學(xué)生正確的人生觀、價(jià)值觀和世界觀.

第二，找準(zhǔn)思政教育在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課堂的切入點(diǎn).充分挖掘大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程中思想政治教學(xué)資源，挖掘物理學(xué)發(fā)展史、物理知識(shí)、實(shí)驗(yàn)技能等包含的思政教育元素，并采取適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法將其融入教學(xué)過程當(dāng)中.

第三，制定出合理有效的思政教學(xué)目標(biāo).根據(jù)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課的科學(xué)性、嚴(yán)謹(jǐn)性和理論聯(lián)系實(shí)際的特點(diǎn)，重新制定出具有思政教育的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)目標(biāo)，從根本上保證思政教育融入大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課堂.