大學物理實驗中課程思政的探索與實踐

閆紅霞 葛桂賢

摘要為了達成為黨育人，為國育才的教學目的，本文提出了將物理學史和大學物理實驗項目相結合制作微視頻開展思政教學的方法。并以“霍爾效應”實驗為例展示該方法的具體實施細節，以期在完成專業內容教學的同時，為“三全育人”和“課程思政”提供一種思路。

關鍵詞 課程思政 大學物理實驗課 教學改革

中圖分類號：G424文獻標識碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2021.21.043

Exploration and Practice of Ideological and Political Education in College Physics Experiment

YAN Hongxia， GE Guixian

（College of Science， Shihezi University， Shihezi， Xinjiang 832003）

AbstractIn order to achieve the teaching purpose of educating people for the party and for the country， this paper puts forward the method of making micro video to carry out ideological and political teaching by combiningthe history of physics with college physics experiment project. Taking the "Hall effect" experiment as an example to show the specific implementation details of this method， in order to provide a way of thinking for "three complete education" and "curriculum ideological and political" while completing the professional content teaching.

Keywordscurriculum ideological and political； college physics experiment course； teaching reform

大學物理實驗課是高等學校對理工農醫類學生進行科學實驗基本訓練的必修基礎課程，是本科生進入大學后接受系統實驗方法和實驗技能訓練的開端。物理實驗課程覆蓋面廣，具有豐富的實驗思想、方法、手段，是培養學生科學實驗能力、提高科學素質的重要手段。另外，它在培養學生嚴謹的治學態度、激發學生的創新意識和理論聯系實際、綜合應用科技知識的能力等方面具有其他課程不可替代的作用。

大學物理實驗課因為面對的學生多，是思想政治教育不可或缺的陣地。大學物理實驗的實驗項目中蘊含著豐富的科學思想，是培養學生正確的人生觀價值觀的利器。大學物理實驗課就是讓學生由認識到實踐的課程，是培養學生的社會主義核心價值觀的一個渠道。[1]

課程思政中如何避免專業課程內容與思政教育“兩張皮”，避免生拉硬套，努力讓思政內容被學生自然的接受，入腦入心，是亟須解決的問題。[2]本文提出了把物理學史與實驗內容相融合制作成微視頻的方法開展思政教育，并以“霍爾效應”實驗為例，詳細講述了該方法如何巧妙的將思政元素融入大學物理實驗課中，做到傳授知識的同時立德樹人的效果。

1大學物理實驗課思政教育的方法

大學物理實驗課傳授的專業知識是一代代物理學家歷經千難萬險總結出來的客觀規律，是不含有思政色彩的。然而這些知識的發現總結的過程有可能會對學生的思想觀念產生影響。在漫長的物理學發展歷史中，物理學家們探索物理規律的方法以及他們的優良品質和科學精神是培養學生積極向上的人生觀和社會責任感的思政教育元素。[3]挖掘和展示這些思政元素，并以合適的形式推送給學生是一種可行的思政教育方法。

大學物理實驗課分為三個環節，學生課前預習，教師課中講授并指導學生動手實驗，學生課后處理數據得出結論。這三個環節環環相扣，缺一不可。課前預習是課中實驗的前提，通過實驗獲得數據又是得到結論的必經階段。每個階段的學習內容和學習環境不同，使用的教學方法和教學手段也應有所不同。由于動手實驗環節必須在實驗室進行，受地點的限制，所以盡可能把課堂時間留給學生做實驗，那么課前預習和課前講解就是教師進行思政教育的最優階段。

課前預習是學生在教室外利用教材和網絡資源自主學習的階段，面對一個新的實驗項目，學生需要了解實驗目的、實驗儀器、實驗原理、實驗方法和實驗的注意事項這些基本的知識，這個環節是學生為實驗課做準備的階段，對實驗的正常運行至關重要。預習階段依靠的是學生的主觀能動性，而物理學史是針對物理專業的同學開設的課程，非物理專業的同學這方面的知識儲備不足，常會導致他們對所要做的實驗來龍去脈了解不夠。導致他們看到的現象就定格在此時此刻，是孤立的，[4]導致學習興趣不高，動力不足，預習不充分，進而影響實驗的效果，自然也就達不到思政教育的作用。我們把相關知識的物理學史以微視頻的方法推送給學生，視頻中的故事跌宕起伏，引人入勝，受到學生的歡迎。學生看到知識背后的一點一滴之后，了解到物理知識輾轉曲折、千絲萬縷的來歷，知道了知識的起點和發展過程，更深入的理解了實驗的意義和價值，擁有了學習的興趣和探索的欲望。在學生主動學，主動聽的時候思政教育就同步完成了。

在課堂講授環節，教師再次點撥學生向科學家學習，不畏艱難，勇于嘗試。鼓勵學生自己動手實驗，規范記錄數據。當實驗中遇到問題時，和學生一起認真仔細的排查原因，示范解決問題的方法。數據處理與總結階段，嚴格要求學生認真仔細的計算數據，有理有據的得出結論。如果數據和自己預想的不一樣，理性分析，多方面謹慎的查找產生誤差或者錯誤的原因。

2以霍爾效應實驗為例思政教育的實踐

霍爾效應定義了磁場和感應電壓之間的關系，所以被很多大學選為大學物理實驗課的實驗項目，我們把霍爾效應的發現歷史做成一個微視頻，投放到課程建設系統里，供學生預習時自由查看，以節約課堂時間。視頻中主要介紹了霍爾24歲時作為一個在讀博士生，在閱讀麥克斯韋所著的《電磁學》的第二卷時，注意到這樣一段話：“作用在穿過磁力線的有電流流過的導體上的機械力，不是作用在電流上的，而是作用在流過電流的導體上的。”與此同時，瑞典物理學家愛德朗認為磁場作用在一固定導體中的電流上，與它作用在自由移動的導體上是完全相同的。注意到這兩位物理學家見解的差異，霍爾請教了自己的導師羅蘭教授，得到了羅蘭的鼓勵和支持，他決定用實驗來回答磁場對于在導線中通過的電流到底有沒有影響？霍爾設想，如果在固定導體中的電流本身會受到磁場的作用，電流會被吸引到導體的一側，因此導體的電阻應該增加。于是霍爾把0.51mm粗的銀絲做成截面是三角形的0.9m長的細絲，施加電源，通以電流，并置入方向和電流方向垂直的磁場中，用可以精確到百萬分之一的惠斯通電橋測量銀絲電阻的變化。霍爾測到了電阻值的增加。然而他想到這可能是由于磁極的熱效應的影響，于是他小心的排除了熱效應的影響，電阻值增加的現象消失了。此后，他又改變了磁場的方向和大小進行測量，結論是磁場沒有引起螺旋銀絲的電阻的變化，[5]實驗失敗了。

但是，霍爾認為磁場不影響導體的電阻值，并不代表對流經導體的電流沒有影響，或許磁場使電流產生了偏轉的趨勢。霍爾經過認真思考，將電流類比為水流，如果有某種場具有吸引水流的作用，把這個場靠近通有水流的一根管子，那么水會明顯的壓向水管的一側管壁，但是由于水本身不會被壓縮，所以不會沿著壓力的方向運動，結果只是側向壓力的改變。此時，如果有細管沿壓力的方向聯通水管的兩側，那么就會有水流從壓力大的一側流向壓力小的一側。以此類推，對電流來說，如果磁場對電流有作用，那么在垂直于電流和磁場的方向上導體兩側也應該存在電勢，如果在導體兩側加上電路應該會有電流流過。于是，霍爾搭建了一個實驗線路（圖1），把金箔窄條安裝到玻璃板上，然后沿其長邊通上電，在其垂直方向上加上磁場，然后用檢流計測量金箔短邊兩側是否有橫向電流通過，結果檢流計的指針有明顯的偏轉。隨后，他為了尋找影響橫向電流大小的因素，分別改變通過金箔的電流的大小，改變磁場的強度，進行了一系列的實驗，并認真記錄下了實驗數據。霍爾效應的發現受到了人們的重視，著名的英國物理學家開爾文認為，霍爾的發現可以和法拉第發現電磁感應相比擬。

從這個介紹霍爾效應的歷史的視頻中，學生有望潛移默化的感受到以下幾個要素。

2.1勤于思考的習慣

實踐證明，光會學習還不夠，還必須善于思考，唯有思考才能將知識內化，才能學的實。進而為創新服務，為學科交叉融合服務。霍爾在讀書的時候，對書中的結論不是全盤接受，而是想一想為什么。這種勤思、善思、敢思的習慣會在不知不覺中影響到學生。古人說處處留心皆學問，教育學生做生活中的有心人，處處留心觀察，常常細心思考，無論是從未遇見的新鮮問題還是司空見慣的普遍現象，都要刨根問底，多思多問。

2.2不迷信權威

霍爾當時是位在讀的學生，而麥克斯韋已經是著書立說受人尊敬的物理學家了，在這種情況下，霍爾敢于對權威的言論提出質疑，不把書上的知識當作金科玉律，全盤接受，是值得我們學習的。無論在學習還是生活中，我們不要輕易把思考的權力交給別人，人非圣賢，孰能無過，再偉大的科學家也有可能有錯誤。無論聽到誰說什么，不能貿然的選擇信或不信，支持或反對，而是要親自驗證一下。俗話說：紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行。實踐是檢驗真理的唯一標準。霍爾給我們做出了榜樣。因為只有時刻要保持獨立的思想，才能明辨是非。

2.3嚴謹認真的工作作風

霍爾在實驗之初，發現了銀絲電阻的變化，但是他謹慎的思考并通過實驗排除熱效應的影響，得到結論是銀絲的電阻沒有變化。和實驗預想的不同，實驗看似失敗了。但是，也正是這個失敗的實驗，促進了他進一步思考，才得以靠近真理。正如毛澤東所說的我們要謙虛謹慎，戒驕戒躁，因為嚴謹代表著嚴肅，謹慎和精細的工作態度。態度嚴謹了，就會注意細節，把事情做細，做好，做實。才有可能找到事情的真相。認真是卓越的前提，毛澤東說過，世界上怕就怕認真二字。認真對待學習、工作和生活，才能不斷進步，獲得知識和學問。

2.4堅忍不拔的精神

正如培根所說，逆境中造就的美德是堅忍。實驗失敗后，霍爾并沒有輕易放棄，他認真思考，轉換思路，把電流類比為水流，設計出了新的實驗，并取得了成功。這種咬定青山不放松的精神會在學生心中留下印記，并進而影響他們。遇到問題，真的像霍爾一樣想盡辦法了嗎？因為自認為做不到就放棄，是失敗者最容易找到的借口。霍爾雖然歷經失敗，而繼續下去的前景撲朔迷離，依然在摸索前行，就是因為這種百折不撓的精神，才使他發現了霍爾效應。經過這個故事的學習，學生也許會在將來遇到困難時想一下，如果是霍爾遇到這樣的問題，他會怎么做？這個問題的答案會激勵人繼續向前。

3教師的言行和思政教育

教書與育人是一個辯證的、統一的過程，在教學的過程中，必然滲透著對學生思想、靈魂的影響。[7]當霍爾找到羅蘭教授討論問題時，羅蘭給予了及時的肯定，鼓勵和指導，這是霍爾前進的一大動力。羅蘭的行為驗證了羅森塔爾效應，他對霍爾的信任和期待使霍爾更加自信的去探索真理。教師對學生正向的期許和鼓勵會推動學生向陽光積極的方向發展。

一線教師是思政教育的第一責任人。開展課程思政的前提是教師有課程思政的意識，積極主動的挖掘專業知識里的思政元素。并以學生樂于接受的方式傳送給學生是教師的本職工作。教師的言談舉止，教師對課堂的敬業程度以及教師對實驗結果的嚴謹程度都會潛移默化的影響到學生。這就要求教師以身作則，嚴于律己，精心準備每一堂課，仔細批閱每一份作業，認真傾聽和處理學生的每一次求助。唯有如此教學方法和教學手段才能發揮作用。

4教學方法的示范與輻射作用

如何在自己的課堂上開展學生喜聞樂見的思政教育是一個值得探索的問題。我們提出并實踐了把物理學史和大學物理實驗課相結合制作微視頻的方案。學生可以利用較短的時間從生動形象的微視頻中了解到知識發展的過程，對知識產生興趣。進而提高課堂上的學習效率和課后數據分析的嚴謹度。與此同時，實事求是的作風，嚴謹的學風，堅忍不拔的精神也會像種子一樣在學生心中生根發芽。古羅馬哲學家盧克萊修曾說過一句非常精辟的話：“沒有比站在真理的高峰上，回望來時路上的層巒疊嶂、煙霧和曲折更愉快的了。”[8]物理學史和物理實驗課的結合既開展了思政教育也提高了學生的學習興趣。我們的探索與實踐為理工科的實驗課程開展思政教育提供了一種新的思路。

基金項目：2021年石河子大學“課程思政”示范課程建設，大學物理實驗A（編號：GZ007920）

參考文獻

[1]王旗，朱雨蓮.在大學物理實驗教學中開展課程思政的探索[J].大學物理實驗，2020，33（4）：125.

[2]張春玲，劉玉斌，文小青等.O-AMAS助力大學物理實驗課程思政——以碰撞實驗為例[J].物理實驗，2021，41（3）：21.

[3]黃麗，劉偉龍，趙海發等.“同向同行”的大學物理實驗課程思政教學設計與探索[J].物理與工程，2019，29（Z1）：37.

[4]龍應臺.百年思索[M].南海出版公司，2001.

[5]劉戰存，鄭余梅.霍爾效應的發現[J].大學物理，2007，26（11）：51.

[6]Chien C L， Westgate C R. The Hall effect and its applications[M]. Plenum Press. 1979.

[7]楊琴.大學物理教學中“課程思政”及仿真實驗相結合的探索——以等厚干涉牛頓環實驗為例[J].物理通報，2021，1：33.

[8]弗蘭西斯.培根著.培根隨筆[M].龔勛，譯.北京日報出版社，2017.