基于“課程思政”的高一物理緒論課教學探究

董龍鑫 黃志高

(福建師范大學物理與能源學院 福建 福州 350117)

2016年12月，習近平總書記在全國高校思想政治工作會議上強調，要堅持把立德樹人作為中心環節，把思想政治工作貫穿教育教學全過程，利用好課堂教學這個主渠道，各類課程與思想政治理論課同向同行,形成協同效應[1].課程思政作為習近平總書記提出的一種新的教育理念，它并不是指具體的思政課，也不只是指簡單的增加幾門思政課代替現有的思政課程[2]，而是由傳統的“思政課程”轉變為“課程思政”，立德樹人不再只是思政課的責任，每個學科都應承擔起思政教育的時代使命.

物理學作為一門研究物質結構、相互作用和運動規律的自然科學，對人類的文明、社會的發展有重要的推動作用，因此在物理課中進行思政教育尤為重要.目前，對于課程思政的大多數研究和實踐都在高校中，而中小學對此的關注較少.筆者認為為實現全程、全方位的育人，在高中階段開展“課程思政”，亦具有不容忽視的優勢[3].一是高中覆蓋面廣.新高考模式下，考生必須在物理和歷史中擇其一，選考物理的人數多，在物理課上進行課程思政的受益人數就多.二是高中生心理及思想還不夠成熟，此時進行思政教育有利于學生的終身發展.

1 緒論課中加入“課程思政”的意義

初中物理的知識比較簡單，知識點相對獨立，而高中物理是一門難度相對較大，對于學生的思維水平要求較高，需要學生進行獨立思考并自主分析探究的學科.故而在新高考模式下，大部分學生都放棄物理而選考其他學科，這不利于學生自身形成科學、理性的思維模式，也不利于國家和社會生活生產的發展.

而緒論課作為高中物理的開篇，能夠幫助學生建立起高中物理課程的整體概念，營造良好的學習氛圍和積極心態，還背負著引導學生建立正確的辯證唯物主義觀和歷史唯物主義觀的重要任務, 對學生的核心素養培養有著引導性的重要意義[4].其主要內容包括為源自然之問、探萬物之謎、采科學之益和啟智慧之迪4個部分，顧名思義即以人類對自然規律的探索和社會生產生活的發展為載體向學生揭開物理學的神秘面紗，向學生展現物理學之美，帶領學生打開物理學大門.

因此，筆者以魯科版高中物理必修1的第一節課為嵌入點，在緒論課中融入思政教育，進行合理、科學的教學設計，在激發學生學習物理的興趣的同時，潤物細無聲地培養學生的愛國主義情懷、批判精神以及哲學思維等以落實立德樹人根本任務.

2 教學設計

以魯科版高中物理必修1緒論——撩開物理學的神秘面紗教學為例，進行教學設計，融入課程思政元素，下面是筆者的教學設計.

2.1 源自然之問

2.1.1 判天地之美，析萬物之理

教師活動：介紹位于我國漳州東山的天下第一奇石——風動石，并展示照片(圖1).

圖1 風動石

提問學生：為什么風動石能夠風過而不倒，依然斜立如故？

學生活動：學生進行討論與交流.

教師總結：其實風動石和我們日常生活中的不倒翁原理是一樣的.風動石上小下大，上面的重心落在下面巖石的邊緣上，有幾個接觸點支撐，所以無論怎么搖晃，風動石都不會墜落.但遇到地震時平衡被破壞，風動石就會墜落.此外，人為改變地面狀態也會破壞風動石的平衡.因此，人類在進行活動時，應該要重視生態文明建設，進行合理規劃，做到可持續發展.

教師活動：播放在2021年跳水世界杯中我國運動員陳藝文奪冠的精彩視頻.隨后展示自然界中常見的蘋果落地、雪花飄落等相關圖片，提問，上述運動有什么相同之處？

學生活動：進行討論交流.

教師總結：我們發現平衡被破壞的風動石會墜地，太陽會東升西落，就連落葉也要歸根，仔細觀察，這些現象的背后其實蘊藏著大自然的一個和諧統一的運動規律——萬有引力定律.太陽系中的八大恒星之一——海王星，就是科學家們通過運用萬有引力定律計算而得，是僅有的利用數學而非觀測發現的行星，因此被稱為“筆尖下發現的行星”.

教師活動：展示閃電圖片.演示梳子吸起紙屑等小實驗，提問學生，上述現象有什么相同之處？

學生活動：進行交流與討論.

教師總結：這兩種力量看似毫不相干，其實又蘊含了大自然一個非常重要的秘密——靜電.靜電在許多領域大顯神通，例如，靜電復印機、靜電選礦選種和靜電植絨等.

2.1.2 物理學在學習和研究什么

學生活動：學生們自由討論交流.

教師總結：在初中我們已經接觸過一些力、熱、電、光等知識，到了高中我們將會做進一步的研究.高一我們主要學習力與運動的部分，在初中我們研究的運動一般是恒力作用下的勻速直線運動，研究的力也是生活中常見的重力等等，而到了高中對于物理量不僅要考慮大小還得注意方向，此時的力不一定是恒力，研究對象也不只是勻速直線運動，還有可能是變速直線運動、曲線運動等等.大家所學過的力也將變得復雜，如重力深化為萬有引力定律，能研究地球等各個天體之間的引力.到了大學時期我們還要利用到大量的數學工具，巧妙的思想方法來研究更高級的物理問題，將這些物理知識應用于各個領域，比如火箭就是萬有引力定律的成果.

播放：嫦娥五號任務圓滿成功視頻.

設計意圖：從我國神奇的地理現象入手，通過對自然界中不同現象的觀察和探索，讓學生們體會到我國大好河山的神奇和奧妙，引導學生在日常生活中就要有一雙善于發現的眼睛，培養探索精神，同時也要注重保護自然，綠水青山就是金山銀山.播放跳水冠軍以及嫦娥五號的視頻培養學生的民族自豪感.從看似不相干的事物背后總結出相同的規律，說明事物是具有普遍聯系的，世界是相互聯系的統一整體，培養學生哲學思想和人文精神.以力學部分為例進行分析，幫助學生們認識到初高中物理的不同，承上啟下.

2.2 探萬物之秘

教學過程如圖2所示.

圖2 萬物之謎

教師活動：展示銀河系圖片(圖3)，提問，同學們覺得這些天體都是如何運動的？

圖3 銀河系

學生活動：學生們討論交流.

教師活動：早在幾千年前，人們就對宇宙的中心有著非常長久的爭論.介紹亞里士多德-托勒密的地心說和哥白尼的日心說.

教師總結：雙方一直爭執不下，直到1609年，伽利略創制天文望遠鏡用實驗的方式來觀測天體，最后證實了日心學說的正確性.雖然地心說是錯誤的，但是地心說卻是第一個行星體系模型，對行星的運動規律進行探索和解釋，是人類對宇宙認識的一大進步.但這些說法大都是為各自階層的利益而服務，只有伽利略用系統的觀察和實驗推翻了權威，這種實事求是以及實踐是檢驗真理的唯一標準的態度值得我們學習，因此伽利略被稱為“現代物理學之父”.

教師活動：分享亞里士多德和伽利略的著名爭論的故事.

亞里士多德認為：重的物體比輕的物體下落得快.詢問學生是否認同.

學生活動：現場可以嘗試拿些紙、筆等進行自主實驗并討論.

伽利略認為：如果重球和輕球拴在一起下落，那么重球應該變慢，輕球應該變快，最后整體下落的速度應該在兩者之間.但是將重球和輕球拴在一起，總重力卻增大了，但根據亞里士多德的觀點，下落的速度應該比單個重物更快才對.這里就有了矛盾.

學生活動：討論是否贊同伽利略的觀點.

介紹伽利略比薩斜塔實驗.

教師總結：自伽利略以后，實驗成為人們探索規律的重要手段，從現在看來，通過實驗檢驗的物理規律在目前來說都是吻合實際的.在今后物理的學習中，大家也要像伽利略一樣面對事物都親自動手實驗檢驗，學習他的質疑精神和科學精神.

教師活動：人們對于宇宙的探索并不止步于發現宇宙的中心，著名物理學家牛頓在大量實驗以及前人研究的基礎上，總結出了萬有引力定律和牛頓三大定律，奠定了經典力學的理論基礎，至此對于浩瀚的星空我們就能計算出各個天體的質量、密度等屬性.

介紹2016年人們首次探索到引力波的故事，播放視頻.

教師活動：探測到引力波是我們對探索宇宙旅程中的一大進步，是愛因斯坦根據相對論和量子論預測出來的，這次的探測驗證了愛因斯坦的假設，由此可見物理是一個不斷螺旋上升的學科，從假設出發，到實驗證明環環相扣才能不斷發展，未來還會探索到什么奧秘就靠同學們去努力.

設計意圖：以宇宙為主線，從萬物的起源出發，聆聽物理學家對宇宙的孜孜探索，從亞里士多德對自然的觀察到伽利略的實驗探究，從愛因斯坦的理論猜想再到引力波的首次探測，人們對自然的探索能力不斷發展，形成了一系列科學的思維和手段.讓學生體會到物理規律是要經過合理的猜想、精密的計算、嚴格的實驗論證等等一系列過程才能被提出，還必須不斷被證偽，培養思辨能力和批判精神，樹立科學的方法論，還要學習物理學家的高尚情操，要有刻苦奮斗的精神.

2.3 采科學之益

課前讓學生們搜集有關于物理學的發展推動人類社會生產生活的重大革命，以小組的形式用視頻、圖片等上臺分享、介紹.

最后教師按圖4流程進行總結：以交通方式的變革為例，來看物理學的發展對生活的影響.

圖4 變革歷程

最初的出行方式是步行，靠雙足跋山涉水.直到4 000多年前奚仲運用一些簡單的力學知識發明了世界上的第一輛馬車(圖5)，以畜力代替了步行.但是馬車出行還是很落后，人們就開始研究有沒有什么更快的方法.直到18世紀到19世紀，卡諾等物理學家建立起宏觀熱力學理論和分子物理.瓦特發明出了蒸汽機(圖6)，直接推動了第一次工業革命，人類進入蒸汽時代.英國抓住了第一次工業革命，成為了日不落帝國，世界上第一輛蒸汽機車就是英國的礦山技師德里維斯克利用蒸汽機造出來的，因為燃料是煤炭或木柴，所以人們都叫它“火車”.隨著蒸汽火車的出現，鐵路交通迅速發展，為人們的生產和生活帶來了極大的便利.但是蒸汽機車有速度慢、效率低等缺點.

圖5 馬車

圖6 蒸汽機車

到了19世紀，以庫侖、奧斯特為代表的物理學家建立起電磁學理論，電磁技術的廣泛應用推動了第二次工業革命，人們進入電氣時代.美國抓住了第二次工業革命，成為世界強國.火車也由蒸汽驅動變為電力驅動(圖7)，但是電能來自外部的電纜或電軌，如遇自然災害等引發斷電就無法運行，且只能靠電話通知，不能精準定位；大量的電網也存在一定的安全隱患.

圖7 電力機車

20世紀40年代，以原子能、航天、電子計算機技術等應用為代表的高新技術蓬勃發展，人類進入跨信息時代，人工智能、物聯網技術等領域突飛猛進，人類生產生活引來新的變革.現如今，我國已成功發明300～350 km/h高鐵的自動駕駛技術(圖8)，實現人類的零突破，使得我國領先于世界.此外我國還自主研發北斗衛星導航系統，是世界上第三個成熟的衛星導航系統，解決“卡脖子工程”，并廣泛運用于交通運輸行業，可在全球范圍內全天候提供高精度且可靠的定位、導航等服務，能夠對每一趟列車精準定位，對于事故提前預警以避免事故發生.

圖8 高鐵

介紹北斗衛星系統，并播放相關視頻.

設計意圖：課前讓學生收集資料，培養自主自學能力.課上以小組的方式進行分享，有利于培養學生的合作能力.以交通變革為例，分別展示3次物理學的發展引起的工業革命對出行的影響，從中發現物理學的發展是對社會和人類文明的巨大推動，并且在教學過程中提及歷史上把握住工業革命的國家都成為了世界強國，提高學生對學習物理的重視程度，一個國家的發展和壯大離不開科學，落后就要挨打.最后介紹高鐵自動駕駛技術、北斗衛星導航系統，培養民族自豪感和愛國精神，教育學生們要努力學習科學文化知識，成為德智體美勞心全面發展的社會主義現代化人才，為祖國的繁榮富強做出貢獻.

2.4 啟智慧之迪

教師展現兩個簡單的演示實驗.

2.4.1 平衡鳥實驗

教師活動：將平衡鳥放在手上，提問：如果將平衡鳥的嘴巴放在金字塔的塔頂上，大家認為能立得住嗎？

學生活動：進行交流討論

實驗結果：發現平衡鳥能在塔頂上立住，如圖9所示.

圖9 平衡鳥實驗

教師總結：雖然看起來鳥在空中，但是整只鳥重心卻在嘴尖處，因此在這點上能夠平衡穩定而不掉，具體的分析會在必修1中重力與重心一節中學習，有興趣的同學可以回去預習一下.

2.4.2 模擬光纖實驗

教師活動：如圖10所示，營造教室黑暗環境并在其中放置一個容器，在容器側面開一個小孔.往容器中加水，使水從小孔中自由流出，將一束細光沿水平方向從小孔對面一側射入水中,提問學生：會發生什么樣的現象?

圖10 模擬光纖實驗

學生活動：學生討論交流.

實驗結果：有部分光會順著水流彎曲傳播.

教師總結：這是由于光的全反射所致.如果把水流換成光纖，會發現光一直在光纖中傳播，直到從另一端射入空氣.在生活中光纖運用非常廣泛，光纜中一根光纖的通信容量相當于一束電纜，能同時傳送上千套電視節目的信號.光纖作為一種性能優良的光學元件，即使彎曲也能傳遞圖像.因此光纖在醫學上有很多成功的應用,如圖11所示的醫用光纖內窺鏡，激光能隨各種體腔鏡進入人體內部、施行手術，提高了醫學水平和人們的健康水平.

圖11 醫用光纖內窺鏡

展示視頻：動車行駛的視頻.

提問學生：請大家回去預習第一章運動的描述，同時思考下面幾個問題.

(1)如果要準確描述動車上各部分的位置隨時間的變化容易嗎？困難和麻煩出在哪？

(2)如果研究它從廈門行駛到福州，需要了解它各部分的區別嗎？

(3)如何描述它的運動？

教師總結：通過前面的學習,大家對高中物理也有一定了解，在今后的學習中也將帶領大家一起探索神秘的物理世界，學習科學的物理方法，嘗試有趣的物理實驗.物理會教會大家認識自然、理解自然，養成科學的思維以及勇于探索和創新的精神，我相信將來你們都是能在各個行業為社會做出貢獻的杰出人才.

設計意圖：設計兩個趣味實驗，學生根據所學知識無法解釋實驗現象，產生認知沖突，有利于激發學生的學習興趣.結合光纖在生產生活中的應用，引導學生在學習的同時要關注生產生活中的物理，樹立科學意識，訓練科學的思維方式，提高學生運用物理知識解決實際問題的能力.給學生布置預習作業,有利于培養學生的思辨能力，理解抓主要矛盾，忽略次要矛盾的哲學思想.最后對學生寄予希望，激發學生的自信心，樹立正確的人生觀、價值觀和世界觀.

3 結束語

在高中物理教學中，教師除了要傳授科學文化知識外，還肩負培養學生正確的思想以及維護身心健康的使命，寓“課程思政”于教學之中，落實立德樹人根本任務，以增強育人功能.另外，物理教師還應借用自己的學科優勢，比如物理所具有的獨特的思維方法、巧妙的實驗設計、刻苦鉆研的科學精神等等，將思政元素融于物理教學之中去，讓學生在學習知識的同時，成長為具有家國情懷、社會責任、科學思維的現代化人才.