基于“课程思政+线上线下”的大学物理课程设计与实践*—— 以“感生电动势”为例

石晓燕 杨 武 张君德 魏瑞雪 王 勇 李依琳

(河南工业大学理学院 河南 郑州 450001)

1 引言

大学物理是理工科专业学生必修的重要公共基础课程.随着信息技术的发展，传统灌输式的授课已经不能适应人才培养的要求，教师在大班授课的教学过程中，很难建立全面的教学互动，无法了解学生对知识的掌握情况，也很难有效地引导每一位学生自主学习.另外，教育部在2020年5月印发的《高等学校课程思政建设指导纲要》中明确提出“全面推进课程思政建设”，要寓价值观引导于知识传授和能力培养之中，深入挖掘各类课程和教学方式中蕴含的思想政治教育资源.因此，在当前互联网和新媒体高速发展的今天，如何使学生在新环境里对传统物理学保持足够的好奇和兴趣、如何提高大学物理课程的教学质量和效果，需要我们教师在汲取传统大学物理教学模式精华的基础上，充分利用新技术和新媒体，在优化教学内容、改进教学手段和方法上不断进行探索和创新，并将课堂思政元素有效融入课堂教学中[1～8].

本文以大学物理中的感生电动势为例，采用线上线下混合式教学方法，依托“超星”学习平台，结合物理学史和课堂实验演示，巧妙融入思政元素，使学生在掌握知识的同时，实现能力培养和价值引领.

2 教学设计与实践

2.1 创设情境 引入课题

教师活动：如图1所示，展示中国航母“辽宁舰”和美国航母“福特号”的图片，让学生观察航母的外观，提问学生 “辽宁舰”和 “福特号”甲板有什么不同？”

图1 中国航母“辽宁舰”和美国航母“福特号”甲板对比

设计意图：通过引导学生比较航母甲板的不同，来说明两种航母的舰载机起飞方式是不同的，引入航母的“电磁弹射技术”，从而导入新课.接下来学习的内容“感生电动势与感生电场”就是舰载机“电磁弹射技术”的理论基础；把理论知识学习与航母“电磁弹射技术”相结合，激发学生的求知欲和探究兴趣.

2.2 讨论科学家麦克斯韦的成就

本次课“感生电动势与感生电场”的理论是由科学家麦克斯韦总结提出的，提前在学习通上给学生们布置了预习任务，观看科学家麦克斯韦生平及主要成就的视频.教师在课堂上引导学生回答科学家麦克斯韦有哪些主要成就，教师根据学生的回答进行点评和总结，引导学生学习科学家的科学精神.

设计意图：通过总结科学家麦克斯韦的成就，启发学生平时要注重科学思维方法的训练，要有探索未知、追求真理的责任感和使命感.

2.3 分析感生电动势的非静电力

教师通过flash动画来演示闭合开关和断开开关时检流计指针的变化，引导学生进一步分析感生电动势产生的原因，找出答案；并引导学生讨论，引入麦克斯韦关于感生电动势的假说.

设计意图：学生在教师的引导启发下，分析感生电动势的非静电力，并学习感生电场假说；运用问题驱动教学法，激起学生的求知欲，促使学生积极思考，培养学生分析问题和解决问题的能力.

2.4 课堂实验展示和讨论

“实践是检验真理的唯一标准”.为了验证变化的磁场能够产生电场，老师和学生一起进行课堂实验(图2)：让螺丝钉和磁铁分别从空心铝管中下落，观察下落时间的变化，并提出探索问题.

图2 课堂实验：让螺丝钉和磁铁分别从空心铝管中下落

(1)为什么磁铁在铝管中下降得比金属块要慢呢？

(2)为什么磁铁的磁性越强下降得越慢呢？

(3)磁铁在铝管的外面下落，为什么下落速度没有变慢呢？提出问题之后，让学生分组讨论，之后再分享.

设计意图：学生观察实验现象，思考螺丝钉和磁铁从铝管中下落的时间为什么不同，通过小组讨论、分析，找出答案.

通过课堂实验的探索，让学生加深对理论的理解，同时培养学生的实践能力和探索精神.

2.5 感生电场分析和类比

教师进一步分析感生电场的性质，引导学生思考、讨论感生电场和之前学习的静电场的异同点，并用类比的方法进行总结.

设计意图：引导学生将新知识与旧知识进行类比,借助旧知识的特点推导出新知识的特征,从而帮助学生更好地理解和掌握新知识.

2.6 发布随堂练习 巩固新知

老师在学习通上发布关于感生电场和静电场的随堂练习(图3)，让学生现场答题，并把学生的答题情况进行在线投屏，点评分析学生的答案.

图3 教师学习通发布随堂练习，检验学生的学习效果

设计意图：运用信息化的教学手段，对学生的学习效果进行评价，实时掌握学生的学习情况，并根据学生的掌握情况，进行有针对性的讲解.

2.7 感生电场在生活中的应用

介绍感生电动势与感生电场的应用：电子感应加速器、涡电流、金属探测器等，并引导学生思考“生活中还有哪些感生电场现象”.

设计意图：使学生能够举一反三，理论联系实际，加深知识的理解与运用.

2.8 感生电动势在军事上的应用——航母舰载机的电磁弹射

介绍 “中国电磁弹射之父”——马伟明院士的重大研究成果：舰载机直流弹射技术.与美国的交流弹射技术相比，中国的直流弹射技术更先进；并强调马伟明院士几十年如一日的艰苦奋斗和锐意创新精神，激励学生努力学好专业知识，将来报效祖国.

设计意图：与课堂引入相呼应，使学生对电磁弹射技术有了初步的了解，并引导学生在课后通过“学习通”观看和学习电磁弹射技术和马伟明院士的相关视频资料(图4).在完成知识传授和能力培养的同时，水到渠成地实现对学生的价值引领，增强学生的自信心和自豪感，形成正确的人生观、世界观和价值观.

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3 结论

教学中，教师应成为教学中的导航者、设计者、促进者，是学生学习的帮助者与陪伴者，从知识的“搬运工”转变为学生全面发展的“领路人”，在教学过程中与学生共同设计与体验自主学习的整个过程.

在大学物理教学中，采用以教师为主导、学生探究式学习为主体的教学原则，讲解过程穿插物理学史和实验演示，激发学生的学习兴趣，然后利用事先设定的具有针对性的讨论问题，让学生通过分组讨论的形式进行探究式学习.利用学习通的随堂评价机制，激发学生积极参与教学互动.

通过将物理学史、科学家爱国事迹、物理学研究方法、我国科技的最新进展等方面的内容有机地融入思政元素，让价值引导的成分在课堂教学中如盐在水，达到春风化雨、润物无声的育人效果.除此之外，还要善于运用现代化信息技术手段来进行课程思政教学，将科学家爱国事迹、科技最新进展等内容以视频的形式发布到“学习通”上，引导学生课前、课后观看，全方位、多角度、深层次地实现思政教育与专业教育的融合.