大学物理实验中课程思政的探索与实践

闫红霞 葛桂贤

摘要为了达成为党育人，为国育才的教学目的，本文提出了将物理学史和大学物理实验项目相结合制作微视频开展思政教学的方法。并以“霍尔效应”实验为例展示该方法的具体实施细节，以期在完成专业内容教学的同时，为“三全育人”和“课程思政”提供一种思路。

关键词 课程思政 大学物理实验课 教学改革

中图分类号：G424文献标识码：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2021.21.043

Exploration and Practice of Ideological and Political Education in College Physics Experiment

YAN Hongxia， GE Guixian

（College of Science， Shihezi University， Shihezi， Xinjiang 832003）

AbstractIn order to achieve the teaching purpose of educating people for the party and for the country， this paper puts forward the method of making micro video to carry out ideological and political teaching by combiningthe history of physics with college physics experiment project. Taking the "Hall effect" experiment as an example to show the specific implementation details of this method， in order to provide a way of thinking for "three complete education" and "curriculum ideological and political" while completing the professional content teaching.

Keywordscurriculum ideological and political； college physics experiment course； teaching reform

大學物理实验课是高等学校对理工农医类学生进行科学实验基本训练的必修基础课程，是本科生进入大学后接受系统实验方法和实验技能训练的开端。物理实验课程覆盖面广，具有丰富的实验思想、方法、手段，是培养学生科学实验能力、提高科学素质的重要手段。另外，它在培养学生严谨的治学态度、激发学生的创新意识和理论联系实际、综合应用科技知识的能力等方面具有其他课程不可替代的作用。

大学物理实验课因为面对的学生多，是思想政治教育不可或缺的阵地。大学物理实验的实验项目中蕴含着丰富的科学思想，是培养学生正确的人生观价值观的利器。大学物理实验课就是让学生由认识到实践的课程，是培养学生的社会主义核心价值观的一个渠道。[1]

课程思政中如何避免专业课程内容与思政教育“两张皮”，避免生拉硬套，努力让思政内容被学生自然的接受，入脑入心，是亟须解决的问题。[2]本文提出了把物理学史与实验内容相融合制作成微视频的方法开展思政教育，并以“霍尔效应”实验为例，详细讲述了该方法如何巧妙的将思政元素融入大学物理实验课中，做到传授知识的同时立德树人的效果。

1大学物理实验课思政教育的方法

大学物理实验课传授的专业知识是一代代物理学家历经千难万险总结出来的客观规律，是不含有思政色彩的。然而这些知识的发现总结的过程有可能会对学生的思想观念产生影响。在漫长的物理学发展历史中，物理学家们探索物理规律的方法以及他们的优良品质和科学精神是培养学生积极向上的人生观和社会责任感的思政教育元素。[3]挖掘和展示这些思政元素，并以合适的形式推送给学生是一种可行的思政教育方法。

大学物理实验课分为三个环节，学生课前预习，教师课中讲授并指导学生动手实验，学生课后处理数据得出结论。这三个环节环环相扣，缺一不可。课前预习是课中实验的前提，通过实验获得数据又是得到结论的必经阶段。每个阶段的学习内容和学习环境不同，使用的教学方法和教学手段也应有所不同。由于动手实验环节必须在实验室进行，受地点的限制，所以尽可能把课堂时间留给学生做实验，那么课前预习和课前讲解就是教师进行思政教育的最优阶段。

课前预习是学生在教室外利用教材和网络资源自主学习的阶段，面对一个新的实验项目，学生需要了解实验目的、实验仪器、实验原理、实验方法和实验的注意事项这些基本的知识，这个环节是学生为实验课做准备的阶段，对实验的正常运行至关重要。预习阶段依靠的是学生的主观能动性，而物理学史是针对物理专业的同学开设的课程，非物理专业的同学这方面的知识储备不足，常会导致他们对所要做的实验来龙去脉了解不够。导致他们看到的现象就定格在此时此刻，是孤立的，[4]导致学习兴趣不高，动力不足，预习不充分，进而影响实验的效果，自然也就达不到思政教育的作用。我们把相关知识的物理学史以微视频的方法推送给学生，视频中的故事跌宕起伏，引人入胜，受到学生的欢迎。学生看到知识背后的一点一滴之后，了解到物理知识辗转曲折、千丝万缕的来历，知道了知识的起点和发展过程，更深入的理解了实验的意义和价值，拥有了学习的兴趣和探索的欲望。在学生主动学，主动听的时候思政教育就同步完成了。

在课堂讲授环节，教师再次点拨学生向科学家学习，不畏艰难，勇于尝试。鼓励学生自己动手实验，规范记录数据。当实验中遇到问题时，和学生一起认真仔细的排查原因，示范解决问题的方法。数据处理与总结阶段，严格要求学生认真仔细的计算数据，有理有据的得出结论。如果数据和自己预想的不一样，理性分析，多方面谨慎的查找产生误差或者错误的原因。

2以霍尔效应实验为例思政教育的实践

霍尔效应定义了磁场和感应电压之间的关系，所以被很多大学选为大学物理实验课的实验项目，我们把霍尔效应的发现历史做成一个微视频，投放到课程建设系统里，供学生预习时自由查看，以节约课堂时间。视频中主要介绍了霍尔24岁时作为一个在读博士生，在阅读麦克斯韦所著的《电磁学》的第二卷时，注意到这样一段话：“作用在穿过磁力线的有电流流过的导体上的机械力，不是作用在电流上的，而是作用在流过电流的导体上的。”与此同时，瑞典物理学家爱德朗认为磁场作用在一固定导体中的电流上，与它作用在自由移动的导体上是完全相同的。注意到这两位物理学家见解的差异，霍尔请教了自己的导师罗兰教授，得到了罗兰的鼓励和支持，他决定用实验来回答磁场对于在导线中通过的电流到底有没有影响？霍尔设想，如果在固定导体中的电流本身会受到磁场的作用，电流会被吸引到导体的一侧，因此导体的电阻应该增加。于是霍尔把0.51mm粗的银丝做成截面是三角形的0.9m长的细丝，施加电源，通以电流，并置入方向和电流方向垂直的磁场中，用可以精确到百万分之一的惠斯通电桥测量银丝电阻的变化。霍尔测到了电阻值的增加。然而他想到这可能是由于磁极的热效应的影响，于是他小心的排除了热效应的影响，电阻值增加的现象消失了。此后，他又改变了磁场的方向和大小进行测量，结论是磁场没有引起螺旋银丝的电阻的变化，[5]实验失败了。

但是，霍尔认为磁场不影响导体的电阻值，并不代表对流经导体的电流没有影响，或许磁场使电流产生了偏转的趋势。霍尔经过认真思考，将电流类比为水流，如果有某种场具有吸引水流的作用，把这个场靠近通有水流的一根管子，那么水会明显的压向水管的一侧管壁，但是由于水本身不会被压缩，所以不会沿着压力的方向运动，结果只是侧向压力的改变。此时，如果有细管沿压力的方向联通水管的两侧，那么就会有水流从压力大的一侧流向压力小的一侧。以此类推，对电流来说，如果磁场对电流有作用，那么在垂直于电流和磁场的方向上导体两侧也应该存在电势，如果在导体两侧加上电路应该会有电流流过。于是，霍尔搭建了一个实验线路（图1），把金箔窄条安装到玻璃板上，然后沿其长边通上电，在其垂直方向上加上磁场，然后用检流计测量金箔短边两侧是否有横向电流通过，结果检流计的指针有明显的偏转。随后，他为了寻找影响横向电流大小的因素，分别改变通过金箔的电流的大小，改变磁场的强度，进行了一系列的实验，并认真记录下了实验数据。霍尔效应的发现受到了人们的重视，著名的英国物理学家开尔文认为，霍尔的发现可以和法拉第发现电磁感应相比拟。

从这个介绍霍尔效应的历史的视频中，学生有望潜移默化的感受到以下幾个要素。

2.1勤于思考的习惯

实践证明，光会学习还不够，还必须善于思考，唯有思考才能将知识内化，才能学的实。进而为创新服务，为学科交叉融合服务。霍尔在读书的时候，对书中的结论不是全盘接受，而是想一想为什么。这种勤思、善思、敢思的习惯会在不知不觉中影响到学生。古人说处处留心皆学问，教育学生做生活中的有心人，处处留心观察，常常细心思考，无论是从未遇见的新鲜问题还是司空见惯的普遍现象，都要刨根问底，多思多问。

2.2不迷信权威

霍尔当时是位在读的学生，而麦克斯韦已经是著书立说受人尊敬的物理学家了，在这种情况下，霍尔敢于对权威的言论提出质疑，不把书上的知识当作金科玉律，全盘接受，是值得我们学习的。无论在学习还是生活中，我们不要轻易把思考的权力交给别人，人非圣贤，孰能无过，再伟大的科学家也有可能有错误。无论听到谁说什么，不能贸然的选择信或不信，支持或反对，而是要亲自验证一下。俗话说：纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。实践是检验真理的唯一标准。霍尔给我们做出了榜样。因为只有时刻要保持独立的思想，才能明辨是非。

2.3严谨认真的工作作风

霍尔在实验之初，发现了银丝电阻的变化，但是他谨慎的思考并通过实验排除热效应的影响，得到结论是银丝的电阻没有变化。和实验预想的不同，实验看似失败了。但是，也正是这个失败的实验，促进了他进一步思考，才得以靠近真理。正如毛泽东所说的我们要谦虚谨慎，戒骄戒躁，因为严谨代表着严肃，谨慎和精细的工作态度。态度严谨了，就会注意细节，把事情做细，做好，做实。才有可能找到事情的真相。认真是卓越的前提，毛泽东说过，世界上怕就怕认真二字。认真对待学习、工作和生活，才能不断进步，获得知识和学问。

2.4坚忍不拔的精神

正如培根所说，逆境中造就的美德是坚忍。实验失败后，霍尔并没有轻易放弃，他认真思考，转换思路，把电流类比为水流，设计出了新的实验，并取得了成功。这种咬定青山不放松的精神会在学生心中留下印记，并进而影响他们。遇到问题，真的像霍尔一样想尽办法了吗？因为自认为做不到就放弃，是失败者最容易找到的借口。霍尔虽然历经失败，而继续下去的前景扑朔迷离，依然在摸索前行，就是因为这种百折不挠的精神，才使他发现了霍尔效应。经过这个故事的学习，学生也许会在将来遇到困难时想一下，如果是霍尔遇到这样的问题，他会怎么做？这个问题的答案会激励人继续向前。

3教师的言行和思政教育

教书与育人是一个辩证的、统一的过程，在教学的过程中，必然渗透着对学生思想、灵魂的影响。[7]当霍尔找到罗兰教授讨论问题时，罗兰给予了及时的肯定，鼓励和指导，这是霍尔前进的一大动力。罗兰的行为验证了罗森塔尔效应，他对霍尔的信任和期待使霍尔更加自信的去探索真理。教师对学生正向的期许和鼓励会推动学生向阳光积极的方向发展。

一线教师是思政教育的第一责任人。开展课程思政的前提是教师有课程思政的意识，积极主动的挖掘专业知识里的思政元素。并以学生乐于接受的方式传送给学生是教师的本职工作。教师的言谈举止，教师对课堂的敬业程度以及教师对实验结果的严谨程度都会潜移默化的影响到学生。这就要求教师以身作则，严于律己，精心准备每一堂课，仔细批阅每一份作业，认真倾听和处理学生的每一次求助。唯有如此教学方法和教学手段才能发挥作用。

4教学方法的示范与辐射作用

如何在自己的课堂上开展学生喜闻乐见的思政教育是一个值得探索的问题。我们提出并实践了把物理学史和大学物理实验课相结合制作微视频的方案。学生可以利用较短的时间从生动形象的微视频中了解到知识发展的过程，对知识产生兴趣。进而提高课堂上的学习效率和课后数据分析的严谨度。与此同时，实事求是的作风，严谨的学风，坚忍不拔的精神也会像种子一样在学生心中生根发芽。古罗马哲学家卢克莱修曾说过一句非常精辟的话：“没有比站在真理的高峰上，回望来时路上的层峦叠嶂、烟雾和曲折更愉快的了。”[8]物理学史和物理实验课的结合既开展了思政教育也提高了学生的学习兴趣。我们的探索与实践为理工科的实验课程开展思政教育提供了一种新的思路。

基金项目：2021年石河子大学“课程思政”示范课程建设，大学物理实验A（编号：GZ007920）

参考文献

[1]王旗，朱雨莲.在大学物理实验教学中开展课程思政的探索[J].大学物理实验，2020，33（4）：125.

[2]张春玲，刘玉斌，文小青等.O-AMAS助力大学物理实验课程思政——以碰撞实验为例[J].物理实验，2021，41（3）：21.

[3]黄丽，刘伟龙，赵海发等.“同向同行”的大学物理实验课程思政教学设计与探索[J].物理与工程，2019，29（Z1）：37.

[4]龙应台.百年思索[M].南海出版公司，2001.

[5]刘战存，郑余梅.霍尔效应的发现[J].大学物理，2007，26（11）：51.

[6]Chien C L， Westgate C R. The Hall effect and its applications[M]. Plenum Press. 1979.

[7]杨琴.大学物理教学中“课程思政”及仿真实验相结合的探索——以等厚干涉牛顿环实验为例[J].物理通报，2021，1：33.

[8]弗兰西斯.培根著.培根随笔[M].龚勋，译.北京日报出版社，2017.