《大学物理实验》课程思政探索与实践*

饶益花，唐益群，管 亮，刘应传，李 寰，邓湘元，陈 铀

(南华大学数理学院，湖南 衡阳 421001)

1 引言

2016年12月，习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上提出：其他各门课都要守好一段渠、种好责任田，使各类课程与思想政治理论课同向同行，形成协同效应[1]。2019年3月习总书记又在学校思想政治理论课教师座谈会上提出：要挖掘其他课程和教学方式中蕴含的思想政治教育资源，实现全员全程全方位育人[2]。2020年6月，教育部部署《高等学校课程思政建设指导纲要》贯彻落实工作，全面推进高校课程思政建设，指导纲要中明确要求：公共基础课要重点建设一批能提高大学生思想道德修养、人文素质、科学精神、宪法法治意识、国家安全意识和认知能力的课程，注重在潜移默化中坚定学生理想信念、厚植爱国主义情怀、加强品德修养、增长知识见识、培养奋斗精神，提升学生综合素质[3]。

“课程思政”是指高校所有课程都有思想政治教育的功能，发掘高校各门课程所蕴含的思想政治教育元素和所承载的思想政治教育功能，有效融入课堂教学各环节，实现思想政治教育与知识体系教育的有机统一[4]。

《大学物理实验》课程是高等理工科院校对学生进行科学实验基本训练的一门公共基础课程，是理工科大学生进入大学后受到系统实验方法和实验技能训练的开端，它对培养学生的科学素养和实践能力、创造性思维能力起着重要的作用，在高校人才培养体系中具有十分独特的地位，在思政教育中属于隐形课程，侧重于在知识传授的过程中以润物细无声的方式对学生的思想进行教育和升华[5]。那么，《大学物理实验》课程教学如何融入课程思政？如何将《大学物理实验》课堂打造成知识传授和价值引领有机结合的良好载体？本文从思政素材的挖掘和主题思政的教学融入两方面来进行分析。

2 《大学物理实验》课程思政素材的挖掘

1.1 《大学物理实验》课程概况

物理学是研究物质的基本结构、基本运动形式、相互作用及其转化规律的自然科学。在人类追求真理、探索未知世界的过程中，物理学展现了一系列科学的世界观和方法论，深刻影响着人类对物质世界的基本认识、人类的思维方式和社会生活，物理学是人类文明的基石[6]。物理学本质上是一门实验科学。首先，物理理论来源于实验，不论是电磁学中的磁现象和静电现象、欧姆定律的建立、法拉第电磁感应现象，还是光学中的光的干涉、衍射、偏振、及双折射，都是先在实验中被发现的。而且物理理论只有被实验验证后，才能被广泛的接受，比如，麦克斯韦以一组简洁的数学方程概括电磁场理论，十分优美对称，但当年却难以令人信服，直到二十多年后，他预言的电磁波被赫兹的实验证实，他的学说才成为举世公认的电磁理论基础[7]。

《大学物理实验》是独立学分课程，面对理工本科学生开课，开课量大面广，课程教学内容都是从力学、热学、光学、电磁学、近代物理精选的实验项目，这些项目有的验证了物理学理论、有的再现了奇妙的物理学现象、有的让同学们掌握了一种实验方法、有的学会了一种仪器的使用、有的学会了某种物理量的测量方法。课程的育人目标是引导学生树立唯物主义世界观，培养严谨求实的科学态度和学术道德，培养不断探索、勇攀高峰、持之以恒、勇于创新的科学精神，培养学生的家国情怀和科学素养等。

我校《大学物理实验》课程进行混合式教学，课前会要求同学们参考教材、在线课程资源、仿真验平台进行预习[8-9]，了解实验背景，实验原理、实验使用的仪器，通过观看在线课程视频大致了解实验的操作过程和物理量的测量方法，撰写预习报告。课堂上以学生为主体，针对同学们的预习情况，老师主导翻转课堂教学，解决学习中的难点问题，并进行实验的演示。课堂中同学们自主探索实验，观察实验现象，测量并记录实验数据，得到实验结果。课后进行分析总结，撰写出合格的实验报告。

1.2 《大学物理实验》课程思政素材的挖掘

根据《大学物理实验》教学内容、教学过程和课程的特点，课程思政素材的挖掘可以从三方面进行：

（1）从物理实验的背景入手，挖掘科学精神素材

物理实验的背景，即物理实验项目对应的物理学理论探索的历史过程，揭示了物理学的发展过程。物理实验的探索和物理规律的发现过程是崎岖的，有许多物理学家为了追求真理坚持不懈、不畏强权，他们的奉献精神和科学精神是同学们学习的榜样，所以，教师可以挖掘实验背景蕴含的科学精神来作为素材。比如：古希腊时代，人们的思想长期被教会禁锢，当时亚里士多德主张物体的运动速度与外力成正比，重物下落比轻物快，所以多年来，人们一直把这个违背自然规律的学说当成不可怀疑的真理，直到1590年，伽利略勇敢的在比萨斜塔上做了“两个铁球同时落地”的试验，从此推翻了亚里士多德“物体下落速度和重量成比例”的学说，纠正了这个持续了2000年之久的错误结论，建立了落体定律。并且，还在布鲁诺因宣传日心说被处火刑的情况下，和教廷抗争，勇敢捍卫哥白尼日心说，最终被软禁，为科学献身[10]。

（2）在《大学物理实验》教学过程中，挖掘立德育人素材

《大学物理实验》教学过程也蕴含了立德育人素材[12]。教学中课前实验预习，要求提前了解实验原理，使用实验仪器，测量物理量等，其可以督促学生养成做事有计划有准备的好习惯；实验中要求操作规范、爱惜仪器、安全守纪、团结协作，以此增强学生的协作、安全和纪律意识；记录数据时，要实事求是，不能隐瞒忽略、编造篡改数据，从而养成学生端正的实验态度，实事求是、严谨的治学精神；实验结束后，要关闭电源、整理器材、打扫卫生，使学生养成一丝不苟、顾全大局、注意细节的良好素养；课后撰写实验报告，可以让学生养成做事及时分析总结的好习惯。大学物理实验课程课堂教学要求每一位学生都要动手操作仪器做实验，观察到实验现象，期间，学生能通过物理现象分析物理本质，感受到物理与科技结合的魅力，获得成就感，同时通过测量和验证物理量，将理论联系实际，对抽象的物理现象建立直观的认识，进一步激发学习的兴趣。实验技能的累积会增强学生的能力和自信心，能够让学生以积极的心态投入到后续的专业课程学习中。

（3）物理学与哲学的天然渊源，使《大学物理实验》自带辩证唯物主义思政素材

一些物理学家还拥有哲学家的身份，如亚里士多德、伽利略、牛顿和爱因斯坦等。在物理学的发展史中，充满着丰富的辩证法内容，有时甚至是不同哲学思想的交锋[11]。物理理论来源于实验并受实验检验，因此，在大学物理实验课程中，要始终贯穿实践是检验真理的唯一标准的哲学思想和观点。《大学物理实验》课程与哲学的天然渊源，使得学生在本课程学习中能真正彻底地受到辩证唯物主义哲学观的熏陶。

3 《大学物理实验》教学过程主题思政素材的融入

思政素材如何融入课堂教学是提高思政成效的关键，理想的思政与教学融合莫过于如盐入水，如春雨般润物细无声。这就需要老师们在课堂教学设计中巧妙穿插思政素材，或举例、或类比，灵活使用教学手段[13]，不经意中，将科学的人生观、哲学观和乐观自信的氛围带进课堂，感染同学们，做到全过程育人。《大学物理实验》是理论与实践结合、动手与动脑结合、发现问题与解决问题结合、观察与实验结合、思考与判断结合、个性与共性结合的课程[10]，思政素材丰富多样，适合开展多种主题的思政融入。

3.1 家国情怀融入

家国情怀是《大学物理实验》课程思政中重点融入的内容[11]，众所周知，物理学是在欧洲文化传统中建立起来的，在绪论课教学过程中，教师要指出科学不分国界，并且把我国人们对物理学的探索和贡献进行详细阐述。中国古人在长期的生产生活中对物理现象进行了大量的观察和探索，积累了丰富的经验知识，如在生产劳动中，用到了杠杆、滑轮等简单机械，这即为力学科学的萌芽。春秋战国时期，以《墨经》为代表的的墨家，总结了大量的力学知识，例如力的概念、杠杆平衡、斜面的应用等。教师讲述绪论课测量、误差内容时，可插述一下我国古代对误差的认识，如西汉时期，《淮南子，泰族训》中：“寸而度之，至丈必差；铢而称之，至石必过”，即一株一株地称，称到一石一定会有差错，一寸一寸地量，量到一丈就一定会有差错，此即朴素的误差传递现象。“石称丈量，径而寡失”（以石和丈来称量，简洁又少差错）告诉人们如何选择测量仪器，减少测量误差[8]。讲近代物理实验“快速电子动量与电能的相对论光学仿真实验”时，可用核探测技术对相对论理论进行验证，可以介绍我国的核技术发展，如两弹一星等，以及我国核物理学家钱学森、邓稼先等在新中国成立初期，在祖国最需要的情况下冲破重重阻力，辗转迂回，毅然回国、鞠躬尽瘁的故事，他们的大爱、大义和奉献，是激扬家国情怀的最好实例。或者，教师在讲述热敏电阻负温度特性及热敏电阻应用实验时，可以融入疫情期间额温枪的研制和使用，以此弘扬党领导下的抗疫取得的胜利，激发学生爱国爱党情怀，提升学生学习兴趣，拓宽知识口径。教师讲述设计性实验的特点——对科学实验的全过程进行训练时，可以用几分钟时间例举当代国家级的大科学物理实验，如核聚变、探月工程、北斗导航、深海探测、中国散裂中子源、神光2 号等开阔学生视野，进行爱国主义教育，并结合曾在我校物理实验室学习过的校友-蛟龙号副总设计师胡震在深海探测等国家大科学方面的建树，展示我国大科学项目物理实验研究实力，激发同学们的学习兴趣和时代责任感，激扬爱国情怀和民族自豪感，引导奋发图强，注入蓬勃向上力量。

3.2 敢于质疑，勇于追求真理，敢于牺牲的科学精神融入

科学精神也是《大学物理实验》课程思政的重要弘扬因素，在课堂教学中，教师应结合理论和实验的历史背景，展示科学家们不畏强权，不迷信权威的大无畏科学精神。前述伽利略、哥白尼就是科学精神的榜样；再如在讲述光的干涉实验（牛顿环实验）时介绍一下实验背景，由于牛顿在学术界的权威和盛名，他提出的光的微粒说一直占主导地位，压制了惠更斯的波动学说，直到杨氏双缝干涉实验，夫琅和费的光栅衍射实验及施维尔德用波动性对光栅衍射的成功解释，科学界终于承认光也具有波动性，最后爱因斯坦提出光的波粒二象性，统一了对光的本质的认识，爱因斯坦不迷信权威，尊重实验事实，敢于质疑，勇于追求科学真理。以此为了，鼓励学生在学习过程中也要敢于质疑，努力探索，推陈出新，融入一代巨人的榜样力量。

3.3 一丝不苟，精益求精，严谨的治学精神融入

《大学物理实验》课程是一门和实验数据高度相关的课程，在课堂教学中，教师要引导同学们从实验背景或实验现场数据的测量中养成一丝不苟，精益求精，严谨的治学精神。如密立根油滴实验课程引入时，可讲述密立根十一年如一日，从上千个油滴的测量数据中得到元电荷量，以此展示其持之以恒、坚持不懈、严谨的治学精神[10]。另一方面可在讲述仪器操作时候，如光栅衍射实验和三棱镜顶角测量要用到分光计这个光学仪器，分光计的调节是需要耐心的，用对半调节法、逐次逼近法，需要反反复复多次调节，融入耐心、一丝不苟，精益求精、坚忍不拔的科学素养。还可在数据处理、实验操作时融入尊重实验数据，培养学生严谨求实的学术道德。

3.4 安全教育，团结协作精神融入

《大学物理实验》课程需要同学们操作仪器，有些仪器容易破损，比如光学平台实验中的薄透镜，平面镜、光栅衍射的双平面镜、光栅、三棱镜；有些仪器旋钮操作需要细致，否则容易弄坏仪器，如稳压电源输出电压的调节，电压表、电流表的调零；有些实验需要同学们分组配合，如拉伸法测金属丝杨氏模量实验，操作时需要两同学一组，相互配合，一同学加减砝码，一同学操作望远镜读出镜尺数据；还有些仪器不按规则操作甚至会危及生命，如高压电源等。对此，教师在操作演示的时候需要进行安全教育，同时培养同学们的团结协作精神。

3.5 乐观、自信的人生观融入

《大学物理实验》课堂教学要求每一位学生都要动手操作仪器，切实观察到实验现象，从而深入感受物理与科技结合的魅力，获得成就感。通过验证和测量物理量，学生能将理论和实际联系，进而对抽象的物理现象产生直观的认识，充分激发学习兴趣。实验技能的累积会增强学生的自信心，并激励学生以积极的心态投入后续专业课程学习中。课堂教学可以融入教师对课程的研究成果，比如讲述拉伸法测金属丝杨氏模量实验的光杠杆测微小改变量方法时，可引入作者用现代电子技术和容栅传感器对测微方法的改进，以及获得的授权发明专利“一种容栅传感数显位移式杨氏模量测量仪”（专利号：201410656988.7）。讲分光计提及一下本实验室数字分光计的研究情况[14]，讲光的干涉实验提及一下本实验室自制的仪器“近代光电等厚实验仪”[15]等。

4 结论

课程思政是一种立德在先、树人为本，促进学生全面可持续发展的教育理念，而大学物理作为高校理工科学生开设的公共基础课程，蕴含着大量的思政元素，因此课程中开展思政教育十分可行且具有特色优势。本文以稳恒磁场章节为例，介绍了在课堂中有效地融入爱国情怀、科学精神以及辩证唯物主义世界观三方面的培养教育，最后指出开设思政教育所注意的问题：建好课程团队，优化教学方案，采取多元化的教学模式。在传授知识的同时，要传达给学生做人、做事、做学问的道理，实现知识传授与价值引领有效统一，进而培养出德才兼备的社会主义建设者和接班人。