大学物理实验课程思政元素挖掘与应用*

陈 琳，尹芬芬，陈 艳，金 慧

(铜仁学院 大数据学院，贵州 铜仁 554300)

1 引言

习近平总书记在全国高校政治思想工作会议上强调，要充分用好课堂教学这个主渠道，各类课程要与思政课程同向同行，构建全方位协同育人的思政教育体系。高等教育是为国家培养高素质的社会主义事业接班人，要求学生在身心素质、思想政治素质、专业知识与能力等全面发展，为此，专业课程教学不能仅停留在具体知识和技能层面，而要上升到思想认识和哲学反思的层面，促进学生专业知识与思想认知融会贯通。物理学是研究物质运动的基础科学，在西方曾被称为自然哲学，每一次物理学理论的重大创新都来源思想的革新，而物理学的发展又为人类思想进步提供了必要的科学基础。经典物理建立始于欧洲文艺复兴时期人文主义，现代物理学的相对论和量子力学则源于康德、黑格尔、马赫等哲学思想的启迪，马克思主义唯物辩证法直接运用了能量守恒等物理规律，物理与哲学关系紧密，因此，大学物理理论和实验开展课程思政具不仅有必要而且有优势[1]。近年来，课程思政已然成为大学物理和大学物理实验教学研究的热点问题[2-7]。本文分析了大学物理实验课程元素中的教学目标，大学物理实验课程思政教育的内容分为7类，讨论了教学目标、教学内容、教学方法等课程元素挖掘与应用。

2 大学物理实验课程思政目标

大学物理实验是几乎所有理工科专业的公共基础课，不仅教学对象广，而且是基础中的基础，主要包括力学、热学、电磁学、光学及近代物理实验，介绍物理量的基本测量方法，要求学生掌握时间、长度、质量、电压、电流强度、磁场强度等物理量测量，掌握数据处理和误差分析，学会利用物理实验方法解决实际的科学研究和工程技术问题，养成科学思维习惯和严谨的治学态度。与其他文科类通识课程相比，大学物理实验因为能够提供关于自然界感性和理性认识，如果在其中渗透唯物辩证法教育，能够起到事半功倍效果；与其他理工科专业课程相比，大学物理实验因为涉及力、热、光、电等各种自然现象及其规律，在本课程中开展思政教育，则更容易培养学生的大局观和普遍联系思维方法。大学物理实验课程思政的目标是使学生初步树立马克思主义辩证唯物主义的世界观和实践检验真理认识论，培养爱国爱社会的家国情怀，学会运用物理学的科学思维方法分析实际问题，养成严谨治学态度和精益求精的工匠精神，深刻理解党的理论、方针、政策。

3 大学物理学实验课程思政内容

大学物理实验课程思政元素很丰富，可归纳为7 个方面的内容：

3.1 培养马克思主义的哲学思维

马克思主义主义包括唯物辩证法、科学社会主义和政治经济学，唯物辩证法是总结前辈哲学思想并吸收物理学能量守恒定律等自然规律形成的优秀哲学思想，和物理学有着密不可分的天然联系，因此在大学物理和大学物理实验中渗透唯物辩证法，可以使思政教育达到事半功倍的效果。另外从学科和专业教学角度看，大学物理实验不能只停留在具体的知识和技能层面，而应该升华到思想和哲学认识层面。大学物理实验通过让学生亲手进行大量实验，观察宏观与微观物质现象，总结物理运动规律，每次课堂都充分体现了“物质是第一性的、意识是第二性的”这样的哲学认识；通过测量物理量之间的相互关系，比如测量线胀系数、温度电阻特性等，揭示世界普遍联系观点；通过测量多变量之间变化关系，分析引起实验误差的各种因素，或者物质运动的波动性和粒子性，都可以揭示事物的主要矛盾和次要矛盾。于是通过仔细梳理物理知识和唯物辩证法的有机结合点，将物理思想适当验收和拓展，能够引导学生从更深层次理解从党的哲学思想。

反过来，物理实验教学中融入唯物辩证法的哲学教育，不仅激发学生探索未知世界的好奇性，而且可以引导学生用更全面的眼光看待科学问题，避免“只见树木，不见森林”，清晰认识科学的作用和局限性。科学技术是一把双刃剑，比如核能和基因技术等，它可能极大地促进人类进步，也可能使人类毁灭。

3.2 爱国主义教育

教育学生爱国爱社会。人们常说，“科学无国界，科学家都有自己的祖国”，科学家中爱国故事很多，通过科学家的故事，以及科学家所做的科学研究对保家卫国和国家繁荣的实际价值，激发培养学生爱国热情，引导学生理性爱国；例如居里夫人将她发现的新元素命名为“钋”表达对祖国的思念，而后回国建立研究所，为波兰的核物理发展做出贡献；钱学森冒险回国建立中国导弹研究事业；杨振宁、李政道等科学家虽身处他乡却心系祖国，回国建立研究所，为国家科学发展做出重大贡献；也可以介绍中国科学家在实验物理方面所做的贡献激发学生爱国情怀，同时我们可以指出中国在科学研究和先进武器研究方面不足，鼓励学生为国奋斗。

3.3 培养求真务实、敢于创新的科学精神

科学教育的目的，是教育学生崇尚科学，反对迷信，勇于探索和坚持科学真理。自然和社会是极其复杂的，人类对科学真理的认识从来不是一蹴而就的，而是阶梯式曲线上升的，在探索自然规律，追求真理的过程中，需要求真务实的态度和敢于创新的勇气，甚至是奋不顾身的牺牲精神。物理实验发展史上，哥白尼、伽利略、牛顿、汤姆生、卢瑟福等科学家献身科学研究的事迹，都是对学生进行科学精神教育的好素材。

3.4 培养学科思维方法

大学教育不只是传授知识和技能，重要的是培养学生的思维方法，思维方法往往比具体的知识更重要，一个受过高等教育的人工作几十年后，很多具体的都忘记了，大学期间学到的思维方法却会影响人的一生。物理实验课程指导学生观察物理现象，测量实验数据，进行数据分析，寻找科学规律，运用物理规律解决生活生产问题，充分体现物理学的透过现象看本质的思维特征。建立物理模型，就是教育学生如何抓住事物的主要矛盾忽略次要矛盾；测量物理量的变化关系就是寻找事物的普遍联系等。物理实验中注重学科思维培养，就是在潜移默化地引导学生如何做人、怎样做事。

3.5 培养精益求精的工匠精神

物理实验研究往往是单调乏味的，只有热爱，具有精益求精的科学品质，在前人基础上将实验做到极致，才能发现新的物理现象和规律。物理实验通过严格实验要求，规范实验操作培养严谨的治学态度。还可以利用科学史进行精神激励，比如法拉第10 年如1 日的反复实验发现电磁感应定律，以及居里夫人从几吨的矿渣中分离出几毫克镭的故事，都是思政教育最佳素材，激励学生以科学家为榜样，在实验课中精益求精，把每个实验做到最好。

3.6 培养重观察、善思考、勤动手的工作方法

观察和分析能力是理工专业最重要的能力，大学物理实验从最简单的物理实验入手，培养学生仔细观察实验现象，通过多组对比实验寻找物理规律，久而久之，学生慢慢养成透过现象看本质的思维习惯。

3.7 培养团结协作精神

课程是培养学生团结协作精神的最好载体，大学物理实验通常采用2 人一组或多人一组形式进行，实验中需要大家分工合作，实验考核如果采用小组考核方式，则能促进组内成员更加精密合作，共同完成实验设计、操作和数据测量。利用分组合作完成教学任务的形式，要重点培养学生团结协作精神，引导学生关心他人、树立与集体和社会共同成长的发展理念。

4 大学物理实验融入课程思政方法

大学物理实验课程思政要充分运用好原理讲解和学生实践两个环节，恰当采用讲解法和行为引导法对学生进行思想品德培养：

4.1 讲解法

讲解法就是在讲解实验原理时，画龙点睛似的点明思想主题教育，例如在长度测量实验中，讲解了千分尺和游标卡尺原理时提醒学生从细微处开展科学研究、要有精益求精的工匠精神；讲解建立单摆的简谐振子模型时，点明分析事物要抓住主要矛盾；讲解光电效应原理时介绍勒纳的研究成果，引导学生树立正确的科学史观等等。

4.2 行为引导法

教师示范引领是课程思政的最有效的方式，在实验课程中教师务必要细致、严谨，要以精湛的实验技能和严谨的研究态度影响学生，每次实验课前对仪器进行精心调试，掌握准确的仪器参数。在实验过程中严格要求学生规范操作实验仪器，细心观察实验现象，认真读取实验数据，科学处理数据，总结实验规律，同样也是在言传身教培养学生良好品质。

4.3 问题驱动学生自主探究法

问题驱动学生自主探究，即教师向学生提出问题，学生自己查阅资料，或开展实验和实践，在自我学习基础获得心灵感受，促进心智成长。

5 大学物理实验课程思政案例

前面分析了大学物理实验课程思政的目标、内容和实施方法，要想课程思政和课程教学内容有机融合，达到润物细无声的效果，还需仔细设计课程思政的最佳切入点，下面光电效应实验为例，说明大学物理实验如何开展课程思政：

案例1：光电效应测普朗克常数教学设计

实验项目分析：光电效应量子理论解释是量子力学建立的重要创新，1921 年爱因斯坦因此获得诺贝尔物理学奖，分析其理论建立过程可以作为经典的课程思政素材。我们做了下面的教学设计：

5.1 教学目标：

测定光电效应的规律，加深对光的量子性的理解。

学习验证爱因斯坦光电方程的实验方法，并测定普朗克常数。

了解关于光电效应科学史，树立正确的科学史观，理解光电方程的物理含义，加深对唯物辩证法的理解；通过仔细测量截止频率和不同条件的光电流，培养细致严谨、精益求精的科学精神；通过小组形式，培养学生团队协作精神。

5.2 教学方法

讲授、讨论和学生实践。

5.3 教学过程

5.3.1 课程引入

问题导入：今天我们通过实验方法研究光电效应规律，有谁知道光电效应理论怎样建立起来的？

学生讨论回答，教师补充赫兹发现光电效应，以及勒纳对光电效应的研究。

教师总结：勒纳在物理学研究尤其是阴极射线研究方面做出了突出贡献，曾获得诺贝尔物理学奖，但是他是一个激进的民族主义者。同学要辩证认识科学家历史作用，正确利用科学知识为人类和发展做贡献。

5.3.2 课程讲解

学生讨论回答光电效应的宏观规律，检验预习效果：具体内容略

问题讨论：光电效应有哪些现象经典理论无法解释的，应该如何改进？

学生生回忆爱因斯坦对光电效应理论解释，教师进行补充讲解。

实验内容：此处略。

实验方法和步骤：此处略。

5.3.3 操作指导

学生链接实验装置图，预热，调零，进行相关量测量，教师分别指导，检查实验操作是否规范，数据是否正确和充分。

5.3.4 课堂总结

爱因斯坦光电效应理论的核心是光由大量的光子构成，说明光具有粒子性，由光的干涉、衍射现象显示光同时具有波动性，说明光具有波粒二象性，再次证明辩证唯物主义哲学的正确性；光电效应理论的建立启发我们，科学研究要敢于突破传统思维的束缚，孜孜不倦追求科学真理，不迷信权威。

本次课通过实验方法验证了光电效应规律，测量了普朗克常数，了解到如何利用饱和电流随光强的变化，请同学思考2 个问题：

A 除光电效应，还有没有其他方法测量普朗克常数？

B 怎样利用光电效应测量光强度，测量装置应包括哪几个主要部分？：

6 结论

大学物理和大学物理实验是所有理工科专业的工程课程，教学对象比较广，一般在一年级或者二年级开出，这段时间正是学生进入大学后思想发展和形成的关键时期，因此大学物理实验应与大学物理理论课程密切配合，共同实施好思政教育，帮助学生正确理解和运用党的基本思想、方针政策，培养严谨细致的科学精神，养成科学的思维习惯，解决好为谁学、怎样学的思想问题，为后续的学习和工作奠定扎实的思想方法和知识技能基础。大学物理实验是一门实践性很强的课程，蕴含丰富的思政教育元素，每一台仪器、每一张图表都可以作为思政教育的素材，老师需要做的，就是精心梳理物理知识与思想教育的内涵联系，在恰当时间选择恰当方式对学生进行思想启发，引导学生在实践塑造良好的思想品质和思维品质，努力成为德智体美劳全面发展的社会主义建设者。