基于“課程思政+線上線下”的大學物理課程設計與實踐*
—— 以“感生電動勢”為例

石曉燕 楊 武 張君德 魏瑞雪 王 勇 李依琳

(河南工業大學理學院 河南 鄭州 450001)

1 引言

大學物理是理工科專業學生必修的重要公共基礎課程.隨著信息技術的發展，傳統灌輸式的授課已經不能適應人才培養的要求，教師在大班授課的教學過程中，很難建立全面的教學互動，無法了解學生對知識的掌握情況，也很難有效地引導每一位學生自主學習.另外，教育部在2020年5月印發的《高等學校課程思政建設指導綱要》中明確提出“全面推進課程思政建設”，要寓價值觀引導于知識傳授和能力培養之中，深入挖掘各類課程和教學方式中蘊含的思想政治教育資源.因此，在當前互聯網和新媒體高速發展的今天，如何使學生在新環境里對傳統物理學保持足夠的好奇和興趣、如何提高大學物理課程的教學質量和效果，需要我們教師在汲取傳統大學物理教學模式精華的基礎上，充分利用新技術和新媒體，在優化教學內容、改進教學手段和方法上不斷進行探索和創新，并將課堂思政元素有效融入課堂教學中[1～8].

本文以大學物理中的感生電動勢為例，采用線上線下混合式教學方法，依托“超星”學習平臺，結合物理學史和課堂實驗演示，巧妙融入思政元素，使學生在掌握知識的同時，實現能力培養和價值引領.

2 教學設計與實踐

2.1 創設情境 引入課題

教師活動：如圖1所示，展示中國航母“遼寧艦”和美國航母“福特號”的圖片，讓學生觀察航母的外觀，提問學生 “遼寧艦”和 “福特號”甲板有什么不同？”

圖1 中國航母“遼寧艦”和美國航母“福特號”甲板對比

設計意圖：通過引導學生比較航母甲板的不同，來說明兩種航母的艦載機起飛方式是不同的，引入航母的“電磁彈射技術”，從而導入新課.接下來學習的內容“感生電動勢與感生電場”就是艦載機“電磁彈射技術”的理論基礎；把理論知識學習與航母“電磁彈射技術”相結合，激發學生的求知欲和探究興趣.

2.2 討論科學家麥克斯韋的成就

本次課“感生電動勢與感生電場”的理論是由科學家麥克斯韋總結提出的，提前在學習通上給學生們布置了預習任務，觀看科學家麥克斯韋生平及主要成就的視頻.教師在課堂上引導學生回答科學家麥克斯韋有哪些主要成就，教師根據學生的回答進行點評和總結，引導學生學習科學家的科學精神.

設計意圖：通過總結科學家麥克斯韋的成就，啟發學生平時要注重科學思維方法的訓練，要有探索未知、追求真理的責任感和使命感.

2.3 分析感生電動勢的非靜電力

教師通過flash動畫來演示閉合開關和斷開開關時檢流計指針的變化，引導學生進一步分析感生電動勢產生的原因，找出答案；并引導學生討論，引入麥克斯韋關于感生電動勢的假說.

設計意圖：學生在教師的引導啟發下，分析感生電動勢的非靜電力，并學習感生電場假說；運用問題驅動教學法，激起學生的求知欲，促使學生積極思考，培養學生分析問題和解決問題的能力.

2.4 課堂實驗展示和討論

“實踐是檢驗真理的唯一標準”.為了驗證變化的磁場能夠產生電場，老師和學生一起進行課堂實驗(圖2)：讓螺絲釘和磁鐵分別從空心鋁管中下落，觀察下落時間的變化，并提出探索問題.

圖2 課堂實驗：讓螺絲釘和磁鐵分別從空心鋁管中下落

(1)為什么磁鐵在鋁管中下降得比金屬塊要慢呢？

(2)為什么磁鐵的磁性越強下降得越慢呢？

(3)磁鐵在鋁管的外面下落，為什么下落速度沒有變慢呢？提出問題之后，讓學生分組討論，之后再分享.

設計意圖：學生觀察實驗現象，思考螺絲釘和磁鐵從鋁管中下落的時間為什么不同，通過小組討論、分析，找出答案.

通過課堂實驗的探索，讓學生加深對理論的理解，同時培養學生的實踐能力和探索精神.

2.5 感生電場分析和類比

教師進一步分析感生電場的性質，引導學生思考、討論感生電場和之前學習的靜電場的異同點，并用類比的方法進行總結.

設計意圖：引導學生將新知識與舊知識進行類比,借助舊知識的特點推導出新知識的特征,從而幫助學生更好地理解和掌握新知識.

2.6 發布隨堂練習 鞏固新知

老師在學習通上發布關于感生電場和靜電場的隨堂練習(圖3)，讓學生現場答題，并把學生的答題情況進行在線投屏，點評分析學生的答案.

圖3 教師學習通發布隨堂練習，檢驗學生的學習效果

設計意圖：運用信息化的教學手段，對學生的學習效果進行評價，實時掌握學生的學習情況，并根據學生的掌握情況，進行有針對性的講解.

2.7 感生電場在生活中的應用

介紹感生電動勢與感生電場的應用：電子感應加速器、渦電流、金屬探測器等，并引導學生思考“生活中還有哪些感生電場現象”.

設計意圖：使學生能夠舉一反三，理論聯系實際，加深知識的理解與運用.

2.8 感生電動勢在軍事上的應用——航母艦載機的電磁彈射

介紹 “中國電磁彈射之父”——馬偉明院士的重大研究成果：艦載機直流彈射技術.與美國的交流彈射技術相比，中國的直流彈射技術更先進；并強調馬偉明院士幾十年如一日的艱苦奮斗和銳意創新精神，激勵學生努力學好專業知識，將來報效祖國.

設計意圖：與課堂引入相呼應，使學生對電磁彈射技術有了初步的了解，并引導學生在課后通過“學習通”觀看和學習電磁彈射技術和馬偉明院士的相關視頻資料(圖4).在完成知識傳授和能力培養的同時，水到渠成地實現對學生的價值引領，增強學生的自信心和自豪感，形成正確的人生觀、世界觀和價值觀.

(a)

3 結論

教學中，教師應成為教學中的導航者、設計者、促進者，是學生學習的幫助者與陪伴者，從知識的“搬運工”轉變為學生全面發展的“領路人”，在教學過程中與學生共同設計與體驗自主學習的整個過程.

在大學物理教學中，采用以教師為主導、學生探究式學習為主體的教學原則，講解過程穿插物理學史和實驗演示，激發學生的學習興趣，然后利用事先設定的具有針對性的討論問題，讓學生通過分組討論的形式進行探究式學習.利用學習通的隨堂評價機制，激發學生積極參與教學互動.

通過將物理學史、科學家愛國事跡、物理學研究方法、我國科技的最新進展等方面的內容有機地融入思政元素，讓價值引導的成分在課堂教學中如鹽在水，達到春風化雨、潤物無聲的育人效果.除此之外，還要善于運用現代化信息技術手段來進行課程思政教學，將科學家愛國事跡、科技最新進展等內容以視頻的形式發布到“學習通”上，引導學生課前、課后觀看，全方位、多角度、深層次地實現思政教育與專業教育的融合.