高中物理課程思政的教學研究*
——以能量守恒定律為例

程建蘭 文 莉 王海楠 羅 光

(重慶師范大學物理與電子工程學院 重慶 401331)

1 中學課程思政概述

自2004年以來，中央先后出臺關于進一步加強和改進未成年人思想道德建設和大學生思想政治教育工作的文件，逐漸清晰構建全員、全課程育人格局的理念，到2014年，形成了“課程思政”理念．但由于這一概念提出是源于上海高校構建的全課程育人體系的全新思路[1]，因此“課程思政”主要是在大學展開，也涌現出了大量課程中的思政研究成果．

中學課程思政目前應用較少，但是不管是從我國高中的辦學規模來看，還是從高中學生的心理認知而言，在高中階段展開“課程思政”，具有不容忽視的優勢．2020年，教育部公布我國高等教育毛入學率為54.4%，按照這個數據，高中生的數量將會是大學生的2倍左右，與此同時，相對于成年人來說，身為未成年的高中生正處于世界觀、人生觀、價值觀塑造的關鍵時期，因此在中學進行課程思政遠遠比在大學效果更佳[2]．而高中物理是高中理科學科的重要支柱，在高中物理課程中引入思政教育，將知識傳授與價值引領結合，在教學中達到德育目的．本文以高中物理選修3能量守恒定律為例，對教材內容深入研究，挖掘其中蘊含的思政元素，就如何在物理教學中融入思政元素，落實立德樹人進行深入探討．

2 高中物理課程思政的必要性

自2020年起，部分地區高考開始采取“3+1+2”的模式，并逐漸大范圍推廣．在此背景下，學生在選擇選修課時，有接近55%選擇物理，而政治僅占約38%．大量未選擇思政課程的學生，雖然在之后一年仍然會有思政課，但無論從排課數量還是學生課堂參與度來說，思政課程的教學效果將會大打折扣．物理學科作為理學支柱，將會貫穿大部分學生的高中以及大一生涯，而思政教育貫穿整個中學甚至大學都是必要的，因此非常有必要在物理課程中滲入思政元素，從而彌補思政教育出現的不足．

思政課程指培育學生立德樹人、培根鑄魂的課程，是落實立德樹人根本任務的關鍵課程．古語云：“才者，德之資也；德者，才之帥也．”[4]所謂立德，就是立德業，養德性，有德行．所謂樹人，就是培才能，練技藝，有才學．而物理作為一門基礎自然科學，它所研究的是物質的基本結構、最普遍的相互作用、最一般的運動規律以及所使用的實驗手段和思維方法．在2017年，國家為落實黨的十八大、十九大關于立德樹人的要求，提出新的課程方案和課程標準[5]，各學科首次凝練提出學科核心素養，達到“立德”“樹人”的雙重目的，與思政課程的根本任務不謀而合．物理學科核心素養主要包括“物理觀念”“科學思維”“科學探究”“科學態度與責任”4個方面．顯然前三者強調學生自身科學素質，是對學生物理素質、科學創新能力、物理技能的培養，更著重強調“樹人”．而“科學態度與責任”是對學生的責任感、科學素養等思想品德的培養，具有思政的思想，強調“立德”．因此，物理學科核心素養是物理教學中關于“立德樹人”的具體要求，與思政課程的目標殊途同歸，因此在物理教學中進行課程思政是非常可行且又十分必要的．

前文通過物理核心素養與思政課程的目標一致性，理論上闡述了在物理課程中進行思政教育的可行性．而在具體應用中，高校的大學物理課程思政已經有了很大發展．尤其是上海復旦大學，目前，已經有3門高校思想政治理論示范課程、2門“中國系列”課程、13門綜合素養課程、28門已融入“思政元素”的專業課程，初步構建起多層次互補、有機融合的大思政教育體系．大學物理作為基礎性學科，顯然高校已經有了在其課程中融入思政的經驗．對比高中物理與大學物理兩門課程，兩者在教學深度、教學目的、教學范圍都有所不同，大學學習物質運動的一般規律，而高中是對特殊運動規律的認識，但同時兩者又相互聯系，中學物理是大學物理的基礎，大學物理是中學物理的延伸，因此在高中物理課堂中也可以融入思政．在物理課堂中融入生動有趣的思政元素，既可以豐富物理課堂，提高教學有效性，同時又可以提高學生的物理技能與品德，達到“立德樹人”的目的．

3 深入挖掘思政元素

物理教師不是專業的思想政治教師，融入思想政治教育的物理課不能等同于思想政治課．在物理課堂中融入思政元素，應以物理知識為基礎．現以人教版選修3第三章第3節“能量守恒定律”為案例，以知識為依托，挖掘思政元素[7]．

3.1 通過學習科學家的故事 培養學生正確科學觀

在能量守恒定律的發現過程中，有諸多嘔心瀝血的物理學家為了科學研究而不懈奮斗，其中邁爾、焦耳、亥姆霍茲是主要貢獻者．物理定律是這些物理學家花費多年的時間與心血研究的有關物質的客觀規律．而物理學家在科學研究過程中所遭受的挫折，是在探索真理的過程中不可避免的，其中體現的科研精神、科學觀值得高中學生學習．

在對能量守恒定律進行講解時，將知識傳授與價值引領結合．在介紹定律內涵的同時，對焦耳、邁爾等物理學家的研究經歷進行講解．以焦耳為例，焦耳為獲得更精確的熱功轉化關系，通過多年對實驗的不斷改進，進行了400多次實驗，終于準確地測定了熱功當量[8]．而邁爾的研究經歷相較于焦耳更為戲劇、坎坷．通過對出身非專業人士的邁爾的坎坷人生經歷、科研經歷以及焦耳多年潛心研究過程中所遭遇的困難與挫折等方面的內容以多媒體或者視頻的方式進行講解，用故事性的講述來調動學生學習能量守恒定律的積極性，讓學生直觀感受到物理科學家在研究真理過程中的專注耐心、精益求精、追求卓越的“工匠精神”，明白科學道路都是充滿荊棘的，要敢于探索、善于探索、科學探索，體會正確的科學觀．

科學家的研究經歷是高中學生學習的優秀典范．在知識講解中融入科學家研究經歷，讓學生在物理基礎知識學習的基礎上，通過科學家的鉆研事跡調動學生的積極性，對學生的思想價值觀進行潛移默化地培養，將思政教育隱性滲透于高中物理課堂中．

3.2 通過了解中國古代對“守恒”的認識 提高學生的文化自信

近代以來，中國長期存在文化不自信的問題．而文化是一個國家、一個民族的靈魂，提高文化自信，樹立民族自豪感是新時代中國全面崛起的重要因素．物理學的發展歷程是一部波瀾壯闊的物理學歷史畫卷，很多學生認為，物理知識體系的建設似乎都是由牛頓、焦耳、愛因斯坦等外國物理學家建構，導致他們缺乏對物理的研究興趣.教師應當讓學生知道，物理學在我國有著悠久而光輝的歷史.墨子是我國古代最早的物理學家，其代表作《墨經》記載了多方面的物理知識，對某些物理定律的認識在時間上遠遠早于外國，是值得我們自信的優秀傳統文化，從而增強學生的學習興趣，提高文化自信．

以能量守恒定律為例，“物質守恒”這種思想，中國古代不僅有理論的闡述，也有實驗的論證.例如，理論闡述有戰國時期《墨經·經下》里的：“可無也，有之而不可去，說在嘗然．”這句話定性地說明了物質的不可無故消失．晉代的《列子》中更進了一步，說“物損于彼者盈于此”“成于此者虧于彼”．這是從數量關系上說明了物質守恒．實驗的論證有王夫之通過實驗列舉燃燒、汽化、升華三種物質變化事例，論證“生非創有，死非消滅”的思想[10]．在教學中將這些中國古代物理學的知識介紹給學生，讓學生明白中國人在物理學發展史上的貢獻不僅不比西方人少，而且在世界文明的發展中占據著舉足輕重的地位．

通過中國史上對能量守恒從定性到定量直至用實驗解釋理論的一系列研究，讓學生感受中國古人對真理的追求與探索，而傳統文化與高中物理課堂的結合，讓學生在學習物理知識的同時了解中國古代文化，體會到中國傳統文化的源遠流長、博大精深，增強學生的文化自信、民族自豪感．

3.3 通過了解“永動機”研究歷程 讓學生體會正確的人生價值觀

如何處理生命歷程中的一系列矛盾，人們總是有所取舍有一定的標準．而人生價值就是人們從價值角度考慮人生問題的根據．大多數學生總是會認為成功的人生經歷才具有價值，但人類在探索自然規律的過程中必然有各種假設，雖然后來發現某些假設是錯誤的，但正是前人的失敗才使后人的思考走上了正確的道路，可以說沒有前人的失敗經驗，就沒有后面的成功，因此失敗的經歷其實也有價值.教師通過引入物理史中某段失敗的研究，讓學生學會不以成敗論英雄，明白失敗的意義，形成正確的價值觀．

在能量守恒定律教學中，利用PPT展示一種特殊的機器--一種不需要動力和燃料卻能不斷對外做功的機器：“永動機”，介紹其特點，吸引學生興趣．隨后解釋歷史對“第一類永動機”的各類設計，突出介紹最著名的“魔輪”．這些裝置的多次失敗試驗[11]，為后面能量守恒定律的提出奠定了基礎．讓學生明白失敗經歷是物理研究歷程中不可缺少的環節，正是不斷試錯，物理學才能不斷螺旋前進．

正如馮端教授所說：除了要為焦耳、亥姆霍茲和邁爾這些作出杰出貢獻的科學家樹碑立傳外，還應建立一個無名英雄紀念碑，其上最合適的銘文將是“紀念為實現永動機奮斗而失敗的人們”．“永動機”雖然最終失敗，但學生應該明白對真理探索的失敗并不可怕，不懼失敗，敢于探索，形成正確的價值觀．

3.4 通過了解能源的“守恒” 培養學生的社會責任感

在如今科技快速發展的時代，基礎的物理理論已經逐漸實現了現實生活中的應用，并且研究成果還在不斷更新與豐富．從能量的“轉化”角度入手，從前人們常利用木柴、煤炭、石油等資源通過燃燒將熱能轉化為電能、化學能、機械能等等．而傳統能源的有限性、高污染性催生了現代新能源的高速發展．教師在講授知識的同時，結合生活實例，從能量轉化的角度，讓學生明白新能源發展的必要性，體會到“節約資源，保護地球”的社會責任感．

中國的新能源發展位居世界前列，教師通過PPT展示中國在新能源中的成就，讓學生直觀感受新舊能源在發電量、節能減排等方面的巨大差異．例如在水利方面，中國修建的三峽水電站是世界上規模最大的水電站，2020年全年累計生產清潔電能1 118億千瓦時，可替代標準煤約3 439萬噸，減排二氧化碳約9 402萬噸、二氧化硫2.24萬噸、氮氧化物2.12萬噸，相當于種植37萬公頃闊葉林[12]，創下了新的單座水電站年發電量世界紀錄[12]．通過數據的直接比對，讓學生直觀感受新能源在“節約資源，保護環境”方面的巨大成就，保護地球是每一個人的社會責任，培養學生的大局意識．

物理理論的生活應用是學生需要了解的，教師從“轉化”的角度入手，讓學生感受知識在運用中的發展與進步．通過介紹中國在新能源方面的研究，一方面強化學生知識內化，另一方面鼓勵學生不斷創新，發展更環保、高效的新能源，激發學生的創造精神與保護地球的社會責任感．

3.5 通過了解人生的“守恒” 培養學生正確人生態度

人生態度是人生觀的重要組成部分，對于高中生，學會正確看待學習過程中的起起落落，與學會知識技能同等重要．教師將物理知識進行升華，與人生哲學結合，在完成知識傳授任務的同時，潛移默化地完成學生正確人生觀的塑造．以能量守恒定律為例，從“守恒”的角度入手，結合某些人生哲學思想，例如：“人生有得就有失，有贏就有輸，我們既要學會做加法，也要學會做減法，保持自我的動態平衡”[13]等，讓學生在學習物理知識的同時，明白人生亦是守恒的，不要糾結于一時的失利，形成正確的人生態度．

4 能量守恒定律課程融入思政元素的要求

教學主要是由教師的教和學生的學組成的雙邊互助活動，教師作為教學的主體，要懂得如何把能量守恒定律課程很好地融入思政元素．

首先，課程思政素材要精選．在如今“立德樹人”背景下，我國需要快速構建中學物理思政課程，構建全員、全程、全課程育人的思政教育格局．這就要求教師在進行課程思政前，需要對于教學素材進行“精細”挑選，選擇有代表性的內容，并將思政元素融合到物理知識中，起到潛移默化的教育作用．以能量守恒定律為例，它由5個國家、各種不同職業的10余位科學家從不同側面各自獨立發現，教師應在課前篩選最具代表性的科學家作為素材，希望達到最好的效果．

其次，課程思政時機需恰到好處．在中學物理教學的過程中，關鍵要在一定課時內完成教學目標，這就要求物理教師教學過程中不僅要把握時長，也要找好思政切入點．以能量守恒定律為例，科學家的故事、永動機的研究適宜新課引入，吸引學生興趣，而新能源的發展、“守恒哲學”適宜在定律初步了解后對知識的鞏固．通過對“精選”材料的恰當應用，完成課程思政的任務．

最后，課程思政教學方式要靈活多樣．課程思政作為新興教學模式，所需素材多種多樣，傳統教學方式已不能滿足其需求，因此可以利用“互聯網+教育”“翻轉課堂”等新教學方式，展示精選的思政素材，增強課堂教學的活力，提高學生的學習興趣．例如：與能量守恒定律相關的思政元素都可以讓學生在課前通過網絡進行資料收集，然后在課堂上教師將優秀的、適合的素材再利用．

5 總結與展望

本文以能量守恒定律為例，明確了高中物理課程思政的必要性，并從知識內涵的“守恒”和“轉化”角度入手，篩選合適的思政材料，并從素材選取、素材運用、教學模式等3個方面，為教師如何進行“中學物理課程思政”提供建議．

但目前國內就中學物理課程思政理論及實踐研究都較少，希望通過本文的論述給他人如何進行中學物理課程思政提供借鑒意義，同時希望對未來中學物理課程思政發展具有推進作用．