基于“课程思政”的高一物理绪论课教学探究

董龙鑫 黄志高

(福建师范大学物理与能源学院 福建 福州 350117)

2016年12月，习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上强调，要坚持把立德树人作为中心环节，把思想政治工作贯穿教育教学全过程，利用好课堂教学这个主渠道，各类课程与思想政治理论课同向同行,形成协同效应[1].课程思政作为习近平总书记提出的一种新的教育理念，它并不是指具体的思政课，也不只是指简单的增加几门思政课代替现有的思政课程[2]，而是由传统的“思政课程”转变为“课程思政”，立德树人不再只是思政课的责任，每个学科都应承担起思政教育的时代使命.

物理学作为一门研究物质结构、相互作用和运动规律的自然科学，对人类的文明、社会的发展有重要的推动作用，因此在物理课中进行思政教育尤为重要.目前，对于课程思政的大多数研究和实践都在高校中，而中小学对此的关注较少.笔者认为为实现全程、全方位的育人，在高中阶段开展“课程思政”，亦具有不容忽视的优势[3].一是高中覆盖面广.新高考模式下，考生必须在物理和历史中择其一，选考物理的人数多，在物理课上进行课程思政的受益人数就多.二是高中生心理及思想还不够成熟，此时进行思政教育有利于学生的终身发展.

1 绪论课中加入“课程思政”的意义

初中物理的知识比较简单，知识点相对独立，而高中物理是一门难度相对较大，对于学生的思维水平要求较高，需要学生进行独立思考并自主分析探究的学科.故而在新高考模式下，大部分学生都放弃物理而选考其他学科，这不利于学生自身形成科学、理性的思维模式，也不利于国家和社会生活生产的发展.

而绪论课作为高中物理的开篇，能够帮助学生建立起高中物理课程的整体概念，营造良好的学习氛围和积极心态，还背负着引导学生建立正确的辩证唯物主义观和历史唯物主义观的重要任务, 对学生的核心素养培养有着引导性的重要意义[4].其主要内容包括为源自然之问、探万物之谜、采科学之益和启智慧之迪4个部分，顾名思义即以人类对自然规律的探索和社会生产生活的发展为载体向学生揭开物理学的神秘面纱，向学生展现物理学之美，带领学生打开物理学大门.

因此，笔者以鲁科版高中物理必修1的第一节课为嵌入点，在绪论课中融入思政教育，进行合理、科学的教学设计，在激发学生学习物理的兴趣的同时，润物细无声地培养学生的爱国主义情怀、批判精神以及哲学思维等以落实立德树人根本任务.

2 教学设计

以鲁科版高中物理必修1绪论——撩开物理学的神秘面纱教学为例，进行教学设计，融入课程思政元素，下面是笔者的教学设计.

2.1 源自然之问

2.1.1 判天地之美，析万物之理

教师活动：介绍位于我国漳州东山的天下第一奇石——风动石，并展示照片(图1).

图1 风动石

提问学生：为什么风动石能够风过而不倒，依然斜立如故？

学生活动：学生进行讨论与交流.

教师总结：其实风动石和我们日常生活中的不倒翁原理是一样的.风动石上小下大，上面的重心落在下面岩石的边缘上，有几个接触点支撑，所以无论怎么摇晃，风动石都不会坠落.但遇到地震时平衡被破坏，风动石就会坠落.此外，人为改变地面状态也会破坏风动石的平衡.因此，人类在进行活动时，应该要重视生态文明建设，进行合理规划，做到可持续发展.

教师活动：播放在2021年跳水世界杯中我国运动员陈艺文夺冠的精彩视频.随后展示自然界中常见的苹果落地、雪花飘落等相关图片，提问，上述运动有什么相同之处？

学生活动：进行讨论交流.

教师总结：我们发现平衡被破坏的风动石会坠地，太阳会东升西落，就连落叶也要归根，仔细观察，这些现象的背后其实蕴藏着大自然的一个和谐统一的运动规律——万有引力定律.太阳系中的八大恒星之一——海王星，就是科学家们通过运用万有引力定律计算而得，是仅有的利用数学而非观测发现的行星，因此被称为“笔尖下发现的行星”.

教师活动：展示闪电图片.演示梳子吸起纸屑等小实验，提问学生，上述现象有什么相同之处？

学生活动：进行交流与讨论.

教师总结：这两种力量看似毫不相干，其实又蕴含了大自然一个非常重要的秘密——静电.静电在许多领域大显神通，例如，静电复印机、静电选矿选种和静电植绒等.

2.1.2 物理学在学习和研究什么

学生活动：学生们自由讨论交流.

教师总结：在初中我们已经接触过一些力、热、电、光等知识，到了高中我们将会做进一步的研究.高一我们主要学习力与运动的部分，在初中我们研究的运动一般是恒力作用下的匀速直线运动，研究的力也是生活中常见的重力等等，而到了高中对于物理量不仅要考虑大小还得注意方向，此时的力不一定是恒力，研究对象也不只是匀速直线运动，还有可能是变速直线运动、曲线运动等等.大家所学过的力也将变得复杂，如重力深化为万有引力定律，能研究地球等各个天体之间的引力.到了大学时期我们还要利用到大量的数学工具，巧妙的思想方法来研究更高级的物理问题，将这些物理知识应用于各个领域，比如火箭就是万有引力定律的成果.

播放：嫦娥五号任务圆满成功视频.

设计意图：从我国神奇的地理现象入手，通过对自然界中不同现象的观察和探索，让学生们体会到我国大好河山的神奇和奥妙，引导学生在日常生活中就要有一双善于发现的眼睛，培养探索精神，同时也要注重保护自然，绿水青山就是金山银山.播放跳水冠军以及嫦娥五号的视频培养学生的民族自豪感.从看似不相干的事物背后总结出相同的规律，说明事物是具有普遍联系的，世界是相互联系的统一整体，培养学生哲学思想和人文精神.以力学部分为例进行分析，帮助学生们认识到初高中物理的不同，承上启下.

2.2 探万物之秘

教学过程如图2所示.

图2 万物之谜

教师活动：展示银河系图片(图3)，提问，同学们觉得这些天体都是如何运动的？

图3 银河系

学生活动：学生们讨论交流.

教师活动：早在几千年前，人们就对宇宙的中心有着非常长久的争论.介绍亚里士多德-托勒密的地心说和哥白尼的日心说.

教师总结：双方一直争执不下，直到1609年，伽利略创制天文望远镜用实验的方式来观测天体，最后证实了日心学说的正确性.虽然地心说是错误的，但是地心说却是第一个行星体系模型，对行星的运动规律进行探索和解释，是人类对宇宙认识的一大进步.但这些说法大都是为各自阶层的利益而服务，只有伽利略用系统的观察和实验推翻了权威，这种实事求是以及实践是检验真理的唯一标准的态度值得我们学习，因此伽利略被称为“现代物理学之父”.

教师活动：分享亚里士多德和伽利略的著名争论的故事.

亚里士多德认为：重的物体比轻的物体下落得快.询问学生是否认同.

学生活动：现场可以尝试拿些纸、笔等进行自主实验并讨论.

伽利略认为：如果重球和轻球拴在一起下落，那么重球应该变慢，轻球应该变快，最后整体下落的速度应该在两者之间.但是将重球和轻球拴在一起，总重力却增大了，但根据亚里士多德的观点，下落的速度应该比单个重物更快才对.这里就有了矛盾.

学生活动：讨论是否赞同伽利略的观点.

介绍伽利略比萨斜塔实验.

教师总结：自伽利略以后，实验成为人们探索规律的重要手段，从现在看来，通过实验检验的物理规律在目前来说都是吻合实际的.在今后物理的学习中，大家也要像伽利略一样面对事物都亲自动手实验检验，学习他的质疑精神和科学精神.

教师活动：人们对于宇宙的探索并不止步于发现宇宙的中心，著名物理学家牛顿在大量实验以及前人研究的基础上，总结出了万有引力定律和牛顿三大定律，奠定了经典力学的理论基础，至此对于浩瀚的星空我们就能计算出各个天体的质量、密度等属性.

介绍2016年人们首次探索到引力波的故事，播放视频.

教师活动：探测到引力波是我们对探索宇宙旅程中的一大进步，是爱因斯坦根据相对论和量子论预测出来的，这次的探测验证了爱因斯坦的假设，由此可见物理是一个不断螺旋上升的学科，从假设出发，到实验证明环环相扣才能不断发展，未来还会探索到什么奥秘就靠同学们去努力.

设计意图：以宇宙为主线，从万物的起源出发，聆听物理学家对宇宙的孜孜探索，从亚里士多德对自然的观察到伽利略的实验探究，从爱因斯坦的理论猜想再到引力波的首次探测，人们对自然的探索能力不断发展，形成了一系列科学的思维和手段.让学生体会到物理规律是要经过合理的猜想、精密的计算、严格的实验论证等等一系列过程才能被提出，还必须不断被证伪，培养思辨能力和批判精神，树立科学的方法论，还要学习物理学家的高尚情操，要有刻苦奋斗的精神.

2.3 采科学之益

课前让学生们搜集有关于物理学的发展推动人类社会生产生活的重大革命，以小组的形式用视频、图片等上台分享、介绍.

最后教师按图4流程进行总结：以交通方式的变革为例，来看物理学的发展对生活的影响.

图4 变革历程

最初的出行方式是步行，靠双足跋山涉水.直到4 000多年前奚仲运用一些简单的力学知识发明了世界上的第一辆马车(图5)，以畜力代替了步行.但是马车出行还是很落后，人们就开始研究有没有什么更快的方法.直到18世纪到19世纪，卡诺等物理学家建立起宏观热力学理论和分子物理.瓦特发明出了蒸汽机(图6)，直接推动了第一次工业革命，人类进入蒸汽时代.英国抓住了第一次工业革命，成为了日不落帝国，世界上第一辆蒸汽机车就是英国的矿山技师德里维斯克利用蒸汽机造出来的，因为燃料是煤炭或木柴，所以人们都叫它“火车”.随着蒸汽火车的出现，铁路交通迅速发展，为人们的生产和生活带来了极大的便利.但是蒸汽机车有速度慢、效率低等缺点.

图5 马车

图6 蒸汽机车

到了19世纪，以库仑、奥斯特为代表的物理学家建立起电磁学理论，电磁技术的广泛应用推动了第二次工业革命，人们进入电气时代.美国抓住了第二次工业革命，成为世界强国.火车也由蒸汽驱动变为电力驱动(图7)，但是电能来自外部的电缆或电轨，如遇自然灾害等引发断电就无法运行，且只能靠电话通知，不能精准定位；大量的电网也存在一定的安全隐患.

图7 电力机车

20世纪40年代，以原子能、航天、电子计算机技术等应用为代表的高新技术蓬勃发展，人类进入跨信息时代，人工智能、物联网技术等领域突飞猛进，人类生产生活引来新的变革.现如今，我国已成功发明300～350 km/h高铁的自动驾驶技术(图8)，实现人类的零突破，使得我国领先于世界.此外我国还自主研发北斗卫星导航系统，是世界上第三个成熟的卫星导航系统，解决“卡脖子工程”，并广泛运用于交通运输行业，可在全球范围内全天候提供高精度且可靠的定位、导航等服务，能够对每一趟列车精准定位，对于事故提前预警以避免事故发生.

图8 高铁

介绍北斗卫星系统，并播放相关视频.

设计意图：课前让学生收集资料，培养自主自学能力.课上以小组的方式进行分享，有利于培养学生的合作能力.以交通变革为例，分别展示3次物理学的发展引起的工业革命对出行的影响，从中发现物理学的发展是对社会和人类文明的巨大推动，并且在教学过程中提及历史上把握住工业革命的国家都成为了世界强国，提高学生对学习物理的重视程度，一个国家的发展和壮大离不开科学，落后就要挨打.最后介绍高铁自动驾驶技术、北斗卫星导航系统，培养民族自豪感和爱国精神，教育学生们要努力学习科学文化知识，成为德智体美劳心全面发展的社会主义现代化人才，为祖国的繁荣富强做出贡献.

2.4 启智慧之迪

教师展现两个简单的演示实验.

2.4.1 平衡鸟实验

教师活动：将平衡鸟放在手上，提问：如果将平衡鸟的嘴巴放在金字塔的塔顶上，大家认为能立得住吗？

学生活动：进行交流讨论

实验结果：发现平衡鸟能在塔顶上立住，如图9所示.

图9 平衡鸟实验

教师总结：虽然看起来鸟在空中，但是整只鸟重心却在嘴尖处，因此在这点上能够平衡稳定而不掉，具体的分析会在必修1中重力与重心一节中学习，有兴趣的同学可以回去预习一下.

2.4.2 模拟光纤实验

教师活动：如图10所示，营造教室黑暗环境并在其中放置一个容器，在容器侧面开一个小孔.往容器中加水，使水从小孔中自由流出，将一束细光沿水平方向从小孔对面一侧射入水中,提问学生：会发生什么样的现象?

图10 模拟光纤实验

学生活动：学生讨论交流.

实验结果：有部分光会顺着水流弯曲传播.

教师总结：这是由于光的全反射所致.如果把水流换成光纤，会发现光一直在光纤中传播，直到从另一端射入空气.在生活中光纤运用非常广泛，光缆中一根光纤的通信容量相当于一束电缆，能同时传送上千套电视节目的信号.光纤作为一种性能优良的光学元件，即使弯曲也能传递图像.因此光纤在医学上有很多成功的应用,如图11所示的医用光纤内窥镜，激光能随各种体腔镜进入人体内部、施行手术，提高了医学水平和人们的健康水平.

图11 医用光纤内窥镜

展示视频：动车行驶的视频.

提问学生：请大家回去预习第一章运动的描述，同时思考下面几个问题.

(1)如果要准确描述动车上各部分的位置随时间的变化容易吗？困难和麻烦出在哪？

(2)如果研究它从厦门行驶到福州，需要了解它各部分的区别吗？

(3)如何描述它的运动？

教师总结：通过前面的学习,大家对高中物理也有一定了解，在今后的学习中也将带领大家一起探索神秘的物理世界，学习科学的物理方法，尝试有趣的物理实验.物理会教会大家认识自然、理解自然，养成科学的思维以及勇于探索和创新的精神，我相信将来你们都是能在各个行业为社会做出贡献的杰出人才.

设计意图：设计两个趣味实验，学生根据所学知识无法解释实验现象，产生认知冲突，有利于激发学生的学习兴趣.结合光纤在生产生活中的应用，引导学生在学习的同时要关注生产生活中的物理，树立科学意识，训练科学的思维方式，提高学生运用物理知识解决实际问题的能力.给学生布置预习作业,有利于培养学生的思辨能力，理解抓主要矛盾，忽略次要矛盾的哲学思想.最后对学生寄予希望，激发学生的自信心，树立正确的人生观、价值观和世界观.

3 结束语

在高中物理教学中，教师除了要传授科学文化知识外，还肩负培养学生正确的思想以及维护身心健康的使命，寓“课程思政”于教学之中，落实立德树人根本任务，以增强育人功能.另外，物理教师还应借用自己的学科优势，比如物理所具有的独特的思维方法、巧妙的实验设计、刻苦钻研的科学精神等等，将思政元素融于物理教学之中去，让学生在学习知识的同时，成长为具有家国情怀、社会责任、科学思维的现代化人才.