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)物理實驗課程是高校開設(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.授課對象是大學(xué)一、二年級的本科生.以往的教學(xué)側(cè)重物理知識、實驗方法、實驗技能和數(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)與價值觀的培養(yǎng).近年來，隨著高校教育教學(xué)改革的深入實施，使實驗工作者深深意識到，作為新時代的一名實驗物理教師，應(yīng)該具備知識傳授、能力培養(yǎng)和價值引領(lǐng)有機結(jié)合的教育理念，在傳授物理知識，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的同時，將思政元素融入大學(xué)物理實驗課[1-3].

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

“磁懸浮實驗”是近幾年開設(shè)的一個大學(xué)物理實驗項目，開設(shè)實驗的目的是讓學(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)體在磁場中運動的磁懸浮力、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)驗公式；學(xué)會靈活應(yīng)用電磁感應(yīng)定律進行磁懸浮的各種應(yīng)用設(shè)計.“磁懸浮實驗”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烈的求知欲，把自已的閣樓變成了小實驗室，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.這一劃時代的偉大發(fā)現(xiàn)，使人類掌握了電磁運動相互轉(zhuǎn)變以及機械能和電能相互轉(zhuǎn)變的方法，成為現(xiàn)代發(fā)動機、電動機、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)生具有較強的社會責(zé)任感的思政教育元素.

2 “磁懸浮實驗”教學(xué)設(shè)計實例

(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“磁懸浮實驗”的內(nèi)容，其目的是讓學(xué)生對課前的實驗內(nèi)容先有初步的了解，同時也能回顧理論知識，將理論教材上所學(xué)的電磁感應(yīng)知識應(yīng)用于實驗.通過初步的預(yù)習(xí)，學(xué)生弄清實驗的目標(biāo)、實驗的物理思想、需要測量的物理量和數(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)歷及對物理學(xué)發(fā)展的主要貢獻.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，同時培養(yǎng)學(xué)生的實驗興趣.

(2) 課堂實驗

第一，利用課前10 min時間，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.通過他們課前查閱資料，在課堂上給同學(xué)們講解，讓他們了解實驗所包含的科學(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，教師介紹實驗開設(shè)背景及磁懸浮技術(shù)的發(fā)展歷程.通過對國內(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)生做實驗的興趣.

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

第四，啟發(fā)學(xué)生對所研究的問題提出猜想，對磁懸浮力與鋁盤轉(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)測量，采用作圖法和回歸法進行擬合，得出它們之間的數(shù)學(xué)關(guān)系，證明假設(shè)的正確與否，通過實驗驗證猜想.

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

第六，實驗拓展.對學(xué)有余力的學(xué)生，可以自選相關(guān)研究課題，利用開放實驗時間，進行實驗探索.例如，根據(jù)磁懸浮實驗原理，設(shè)計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)計一種簡易的電磁制動器或感應(yīng)電動機或轉(zhuǎn)速計或磁力攪拌器等.鼓勵學(xué)生的創(chuàng)新精神，為新時代科技事業(yè)的發(fā)展打下堅實的思想基礎(chǔ).

(3)課后書寫實驗報告

“磁懸浮實驗”要求以小論文的格式書寫，為了使學(xué)生的論文習(xí)作達到規(guī)范化要求，教師利用課余時間向?qū)W生簡要介紹實驗型科技論文寫作的基本知識，其主要內(nèi)容包括：實驗型科技論文的基本特點、實驗型科技論文的結(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 “磁懸浮實驗”教學(xué)效果

(1)培養(yǎng)學(xué)生正確的人生觀、世界觀和價值觀

在實驗課堂上講述了物理學(xué)家的成才故事及對物理學(xué)發(fā)展的偉大貢獻.把推動物理學(xué)發(fā)展的人和事合理地融入到物理實驗的課堂教學(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持正確的人生觀、世界觀和價值觀.

(2)將愛國主義情懷融入實驗課堂

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

(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)部時刻充滿著矛盾，學(xué)會用辯證的對立統(tǒng)一觀點來看待事物，正確認識社會發(fā)展的規(guī)律和國家的前途命運.

(4)課堂教學(xué)中融入了唯物主義認識論

實驗課堂上引導(dǎo)學(xué)生提出假設(shè)，用實驗數(shù)據(jù)驗證猜想，使學(xué)生切身體會到“實踐是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”的唯物主義認識論.

(5)培養(yǎng)了團隊協(xié)作精神

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

(6)培養(yǎng)了創(chuàng)新精神

通過拓展實驗內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新熱情，為新時代科技事業(yè)的發(fā)展打下堅實的思想基礎(chǔ)，為實現(xiàn)偉大的強國夢提供了科學(xué)素養(yǎng).

4 “磁懸浮實驗”教學(xué)反思

(1)在教學(xué)內(nèi)容上

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

(2)在教學(xué)方法上

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

(3)在大學(xué)物理實驗思政教學(xué)上

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

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

第二，找準(zhǔn)思政教育在大學(xué)物理實驗課堂的切入點.充分挖掘大學(xué)物理實驗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、實驗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)物理實驗課的科學(xué)性、嚴謹性和理論聯(lián)系實際的特點，重新制定出具有思政教育的大學(xué)物理實驗課程的教學(xué)目標(biāo)，從根本上保證思政教育融入大學(xué)物理實驗課堂.