劉竹琴 張君甫

(延安大學物理與電子信息學院 陜西 延安 716000)

1 引言

大學物理實驗課程是高校開設的一門面向理工科各專業(yè)本科生的公共基礎課程.該課程的教學內容覆蓋面廣，授課學生數量龐大.授課對象是大學一、二年級的本科生.以往的教學側重物理知識、實驗方法、實驗技能和數據分析方法的傳授，側重學生發(fā)現問題、分析問題、解決問題的培養(yǎng)，基本上不涉及學生精神品質與價值觀的培養(yǎng).近年來，隨著高校教育教學改革的深入實施，使實驗工作者深深意識到，作為新時代的一名實驗物理教師，應該具備知識傳授、能力培養(yǎng)和價值引領有機結合的教育理念，在傳授物理知識，培養(yǎng)學生發(fā)現問題、解決問題的同時，將思政元素融入大學物理實驗課[1-3].

為了充分挖掘大學物理實驗內容中的思政元素，發(fā)揮大學物理實驗在立德樹人方面的重要作用，我們對教學環(huán)節(jié)的設計、教學方法、教學過程的組織與實施等方面進行了一些嘗試，并對存在的問題提出了改進思路.在這里主要介紹“磁懸浮實驗”教學案例，意在與同行們進行探討.

“磁懸浮實驗”是近幾年開設的一個大學物理實驗項目，開設實驗的目的是讓學生接觸近代科學的新技術，了解磁懸浮技術的基本原理；研究導體在磁場中運動的磁懸浮力、磁牽引力等磁懸浮現象的規(guī)律性；能通過作圖法和數據擬合法得出經驗公式；學會靈活應用電磁感應定律進行磁懸浮的各種應用設計.“磁懸浮實驗”的原理是基于法拉第的電磁感應定律，物理學家法拉第從小就有強烈的求知欲，把自已的閣樓變成了小實驗室，廢寢忘食、如饑似渴地學習，終于在1831年發(fā)現了電磁感應定律.這一劃時代的偉大發(fā)現，使人類掌握了電磁運動相互轉變以及機械能和電能相互轉變的方法，成為現代發(fā)動機、電動機、變壓器技術、磁懸浮技術的基礎.法拉第探索物理規(guī)律的方法、過程以及他的優(yōu)良品質和科學精神，這些都是培養(yǎng)學生積極探索未知的科學精神、培養(yǎng)學生積極向上的人生觀、培養(yǎng)學生具有較強的社會責任感的思政教育元素.

2 “磁懸浮實驗”教學設計實例

(1)課前預習

教師利用微信群提前布置預習內容，預習內容包括3部分.

第一部分是教材上關于“磁懸浮實驗”的內容，其目的是讓學生對課前的實驗內容先有初步的了解，同時也能回顧理論知識，將理論教材上所學的電磁感應知識應用于實驗.通過初步的預習，學生弄清實驗的目標、實驗的物理思想、需要測量的物理量和數據記錄表格等.

第二部分是要求學生查閱物理學家法拉第的成長經歷及對物理學發(fā)展的主要貢獻.其目的是讓學生閱讀科學家成才的故事，樹立正確的人生觀和科學探索精神.

第三部分是要求學生利用網絡資源來查閱我國關于磁懸浮技術應用的歷程，其目的是通過學生的閱讀，培養(yǎng)學生的愛國主義情懷，同時培養(yǎng)學生的實驗興趣.

(2) 課堂實驗

第一，利用課前10 min時間，讓學生講述物理學家法拉第的小故事及他在物理學發(fā)展史上的貢獻.通過他們課前查閱資料，在課堂上給同學們講解，讓他們了解實驗所包含的科學思想、科學方法和科學發(fā)展的艱難歷程，可以豐富學生的物理思維，培養(yǎng)學生的科學興趣和科學素質.

第二，教師介紹實驗開設背景及磁懸浮技術的發(fā)展歷程.通過對國內外關于磁懸浮技術的發(fā)展歷程及應用介紹，開闊學生的視野，激發(fā)學生做實驗的興趣.

第三，教師對實驗儀器精講之后，學生分組做實驗.在操作中，學生根據分組進行討論、操作實驗.學生做實驗，教師循環(huán)輔導，對學生存在的問題及時給予指導和點撥，加強師生之間的互動，教師在充分發(fā)揮自身主導作用的同時，為了充分調動學生的積極性，及時啟思設疑，創(chuàng)設“問”的情境，引導學生對物理現象進行思考討論，促使學生的思維積極活躍起來，倡導學生在實驗過程中協(xié)同合作.

第四，啟發(fā)學生對所研究的問題提出猜想，對磁懸浮力與鋁盤轉速的關系、磁牽引力與鋁盤轉速的關系及軸承轉速與鋁盤轉速的關系，給出定性假設，然后通過數據測量，采用作圖法和回歸法進行擬合，得出它們之間的數學關系，證明假設的正確與否，通過實驗驗證猜想.

第五，討論.實驗數據測量結束后，針對測量得到的數據，教師正確引導學生討論磁懸浮實驗的誤差來源.經過這一教學過程，學生就不會出現“抱怨實驗儀器”等消極的想法，學生的自信心、思辨能力會得到培養(yǎng)和提升.

第六，實驗拓展.對學有余力的學生，可以自選相關研究課題，利用開放實驗時間，進行實驗探索.例如，根據磁懸浮實驗原理，設計一種簡易的磁懸浮軸承或磁懸浮轉向架或磁懸浮隔振系統(tǒng)；利用磁牽引力效應，設計一種簡易的電磁制動器或感應電動機或轉速計或磁力攪拌器等.鼓勵學生的創(chuàng)新精神，為新時代科技事業(yè)的發(fā)展打下堅實的思想基礎.

(3)課后書寫實驗報告

“磁懸浮實驗”要求以小論文的格式書寫，為了使學生的論文習作達到規(guī)范化要求，教師利用課余時間向學生簡要介紹實驗型科技論文寫作的基本知識，其主要內容包括：實驗型科技論文的基本特點、實驗型科技論文的結構格式等.通過這一教學過程，為學生今后從事科學研究和論文撰寫打下了一定的基礎.

3 “磁懸浮實驗”教學效果

(1)培養(yǎng)學生正確的人生觀、世界觀和價值觀

在實驗課堂上講述了物理學家的成才故事及對物理學發(fā)展的偉大貢獻.把推動物理學發(fā)展的人和事合理地融入到物理實驗的課堂教學中，培養(yǎng)了學生的科學精神，引發(fā)學生思考“應該具有什么樣的科學態(tài)度？”“應該秉持什么樣的精神追求？”等問題，使得學生在學習和生活中始終都能夠堅持正確的人生觀、世界觀和價值觀.

(2)將愛國主義情懷融入實驗課堂

通過對我國磁懸浮技術及其應用的介紹，培養(yǎng)學生的愛國主義情懷，增強學生的民族自豪感，為實現偉大的中國夢而努力奮斗.

(3)課堂教學中融入了辯證唯物主義世界觀教育

學生通過測量鋁盤的加速、減速與磁力的相互作用，使學生懂得了事物內部時刻充滿著矛盾，學會用辯證的對立統(tǒng)一觀點來看待事物，正確認識社會發(fā)展的規(guī)律和國家的前途命運.

(4)課堂教學中融入了唯物主義認識論

實驗課堂上引導學生提出假設，用實驗數據驗證猜想，使學生切身體會到“實踐是檢驗真理的唯一標準”的唯物主義認識論.

(5)培養(yǎng)了團隊協(xié)作精神

大局意識、協(xié)作精神和服務精神在同伴分組實驗教學中得到了充分的鍛煉，為今后工作中的團隊合作奠定了良好的精神基礎.

(6)培養(yǎng)了創(chuàng)新精神

通過拓展實驗內容，激發(fā)學生的創(chuàng)新熱情，為新時代科技事業(yè)的發(fā)展打下堅實的思想基礎，為實現偉大的強國夢提供了科學素養(yǎng).

4 “磁懸浮實驗”教學反思

(1)在教學內容上

深入地挖掘了與實驗教學內容相關的德育素材，拓展了物理實驗教學內容的廣度和深度，加強了物理實驗教學內容與社會發(fā)展和科學進步的聯(lián)系，并通過教學設計將其融入課堂教學環(huán)節(jié)，把思政教育元素落實到物理實驗教學的全過程中，實現了學生在知識、技能、素養(yǎng)3方面協(xié)調發(fā)展.

(2)在教學方法上

講授磁懸浮實驗相關知識，指導學生進行實驗觀察和測量過程中，增強師生之間、生生之間的互動，鼓勵同伴教學，鼓勵學生提出問題，培養(yǎng)學生的思維能力，培養(yǎng)學生正確的價值觀、人生觀和世界觀，為實驗課程融入精神力量，全面提高了學生的綜合素質.

(3)在大學物理實驗思政教學上

在大學物理實驗教學中探索并實踐課程思政的教學方法與有效途徑是當前一個重要的教學研究課題，大學物理實驗課程有其自身的特色和背景，筆者認為大學物理實驗課程思政應做好以下幾點.

第一，提高物理實驗教師的思政水平.只有提高物理實驗教師的思政水平，才能更好地讓思政元素完美地融入到大學物理實驗課程中，才能在傳授知識的同時潛移默化地培養(yǎng)學生正確的人生觀、價值觀和世界觀.

第二，找準思政教育在大學物理實驗課堂的切入點.充分挖掘大學物理實驗課程中思想政治教學資源，挖掘物理學發(fā)展史、物理知識、實驗技能等包含的思政教育元素，并采取適當的教學方法將其融入教學過程當中.

第三，制定出合理有效的思政教學目標.根據大學物理實驗課的科學性、嚴謹性和理論聯(lián)系實際的特點，重新制定出具有思政教育的大學物理實驗課程的教學目標，從根本上保證思政教育融入大學物理實驗課堂.