高校实验教学思政元素的挖掘与研究

［摘 要］实验教学是高等教育的重要组成部分，在提升大学生综合素质和思政水平方面有着独特而天然的优势。文章深入挖掘了实验教学中的几个思政元素，并以大学物理实验教学为例，阐述了将思政元素融入实验教学的途径和方法，使实验教学充分发挥出德育属性，在进行知识传播和实践能力培养的同时，实现对学生的价值引领。

［关键词］思政教育；实验教学；物理实验

［中图分类号］ G642 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 2095-3437（2022）12-0116-03

2016 年，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，实现全程育人、全方位育人，努力开创我国高等教育事业发展新局面。”习近平总书记还提出要加强三全育人，推进课程思政，推动各类课程与思想政治理论课同向同行，形成协同效应[1]。高校的课程设置中，尤其是自然科学类课程教学内容普遍以传授客观规律为主，如何将这类课程与思想政治教育融合是当前各高校高度关注的一个重要课题，学术与思想政治水平同步提升，成为人才培养的时代要求。

随着高校教育改革的深入进行，实验教学成为各高校改革的抓手，因此重视高校实验教学对大学生思想品德培养的重要作用、充分发挥实验教学的德育功能具有十分重要的意义。大学物理实验是理工科大学生第一门系统进行实验训练的实践课程，是培养学生的科学实验基本能力与素养，激发学生积极探索与创造的科学精神的重要开端。本文以大学物理实验为例，从几个方面挖掘与研究适合融入高校实验教学的思政元素，以期能对自然科学类学科课程思政的研究起到参考与借鉴作用。

一、高校实验课程思政教学的现状

近年来实验课堂上学生的表现反映出，学生在理论课中受到的思想政治教育落实在行为上的收效与期望还有一定距离。首先，大部分学生不知为何而学，进行实验学习的目标不明确。尽管设置预习环节并且要求学生课前知晓实验目的，但大部分学生依然无法做到带着主动探索的科学态度和强烈的求知欲进行实验，更像是为了完成任务而学习。其次，部分学生在实验学习过程中态度不认真、行为不规范。实验室是进行实验学习的公共场所，一些不规范的行为会危及公共安全。如在实验室吃东西、将饮料水杯等放在实验台上等行为；有的学生不认真听课，不按指导进行操作，导致实验设备损坏；在实验现象和数据明显不合理时，有的学生不去主动探索和纠正实验过程中的错误，而是直接寻求教师帮助，或是抱怨实验设备有问题，甚至进行数据造假、抄袭报告；还有的学生因实验课时间与其他课程上课时间冲突，找他人替做实验等。诸如此类现象从侧面反映出学生思想道德修养不够深入，理想信念不够坚定。

另外，部分实验教师认为实验教学就是单纯地教授实验知识、培养学生的实验技能，没有与育人有机结合，没有认识到实验教师也是发挥“育人”功能的重要载体。而事实上，“教书”和“育人”从来都是不可割裂的，任何一个学科、任何一门课程都应该履行育人育德的职责[2]。德国哲学家费希特曾说：教育必须培养人的自我决定能力，而不是去培养人们去适应传统的世界。教育不是首先着眼于实用性的，不是首先去传授知识和技能的，而是要去“唤醒”学生的力量，培养他们的自我性、主动性，抽象的归纳力和理解力，以使他们能在目前还无法预料的未来局势中做出有意义的选择[3]。因此，高校实验教学的培养目标不应仅限于传授科学知识和培养实验能力，同时应该重视实验教学的德育功能，不仅要从培养学生角度切入，更需要重视实验教师队伍思政素质的全面提升。德育功能的充分发挥，可以反哺实验教学，显著提升学生对实验课程的热情和最终的实验教学质量。

二、高校实验课程思政元素的挖掘

（一）砥砺强国之志

2015年12月30日，习近平在十八届中共中央政治局第二十九次集体学习时强调，“要结合弘扬和践行社会主义核心价值观，在广大青少年中开展深入、持久、生动的爱国主义宣传教育，让爱国主义精神在广大青少年心中牢牢扎根，让广大青少年培养爱国之情、砥砺强国之志、实践报国之行，让爱国主义精神代代相传、发扬光大”。一直以来，爱国主义教育是高校思想政治理论课程的重点内容，也是课程思政最重要的元素之一，将爱国主义教育与实验教学结合是实验类课程思政的重要任务。

在实验教学中，当实验内容与我国科学家的成就有关时，可以结合实验内容介绍我国科研工作者做出的伟大贡献，以增强学生的民族自信、文化自信和时代使命感。例如，在介绍霍尔效应实验中的磁场应用时，提到磁约束时可以引入我国于2006年正式签约加入的“人造太阳”——国际热核聚变实验堆计划（简称ITER计划）。这是我国以平等身份参加的最大国际科技合作项目，我国科学家对其的贡献度约占9%。2016年，中科院等离子体物理研究所的超导托卡马克装置EAST成为世界首个实现稳态高约束模运行持续时间达到分钟量级的托卡马克核聚变实验装置。2017年，中科院等离子体物理研究所又实现了稳定的101.2秒稳态长脉冲高约束等离子体运行，创造了新的世界纪录，这表明我国磁约束研究在稳态运行方面将继续引领国际前沿[4]。我国恪守国际承诺，勇挑重担，为ITER计划的推进贡献了中国智慧和中国力量，展现了我国的大国担当。

体现我国领先科技的大国重器还有“天问一号”火星探测器、北斗卫星、“中国天眼”射电望远镜，等等。值得一提的是，“中国天眼”于2021年3月31日对全球科学界开放，充分发挥了其科学效能，促进了重大科学成果产出，为全人类探索和认识宇宙做出了中国贡献。在实验教学中引入我国领先科技，可以增强学生的民族荣誉感，激发他们的爱国之志，引导学生树立投身科研、报效祖国的目标和志向，坚定科学强国的决心和信念，从而改善实验课程学习目的不明确、理想信念不坚定甚至缺失的思想现状。

（二）勇于创新、善于合作

2006年，我国提出建设创新型国家的重大战略决策。创新驱动发展是提升我国经济竞争力的必然选择。目前，我国整体创新能力大幅提升，但近年来一些“卡脖子”技术试图阻碍中国科技进步，因此习近平总书记多次强调要增强核心技术创新突破的紧迫感和使命感。创新发展离不开创新人才，人才培养是高校的基本职能[5]。但是在一些基于传统工业体系的学校中，学生每天坐在教室里听教师灌输知识与技能，互动较少，下课后完成作业，教师以期末考试的成绩来判断学生吸收了多少知识。这样的教学模式和评价方式不利于学生创新能力的培养与锻炼。而现在的社会更需要的是有创造力、能表达想法并与他人合作的人才。高校实验教学是进行以改革创新为核心的时代精神教育的突破口，是培养学生创新意识和创新能力的重要途径[6]。实验教学在改进思维方式、锻炼动手能力、培养创新精神、鼓励创新实践等方面具有其他教学所不具备的天然优势[5]。

大学物理实验有相当一部分是验证性实验。验证性实验在基础学科中运用较多。学生在教师的引导下进行实验操作，得到与理论相符合的实验结果后，与真值或者理论计算值进行比较并进行误差分析。这种类型的实验有其必要性，可以锻炼学生的基本实验技能和实验设计思路，但也存在着照本宣科、枯燥乏味的问题，迫切需要在教学过程中引导学生运用其中的实验原理及实验技术进行创新思维启发。如霍尔效应实验，其主要内容是设置一励磁电流IM，等间隔取若干霍尔电流IH值，用“对称测量法”测量四个霍尔电压值，画出UH-IH曲线，用最小二乘法计算斜率而获得霍尔元件灵敏度，然后测量气隙中磁感应强度B的大小及分布。虽然该实验的原理及设计思想非常经典，而且科学家霍尔在发现这个现象的过程中展现了不惧权威敢于质疑的科学精神，但实验操作过程中，学生仅仅需要机械地改变IH和IM的方向，记录下霍尔电压即可，对动手能力和创新思维锻炼甚少。可在实验后，给学生留一个思考作业：如何利用霍尔效应测量不透明液体的黏滞系数？实验教师在检查学生实验数据的时候要求学生论述他的设计方案，然后加以评价总结，给出相应的指导建议。如果有学生希望动手设计实践，实验教师也可提供实验装置及条件让学生发挥能力。在实验教师的正确引导下，学生将验证性实验中学习到的原理及实验技巧应用于一些真实场景中，可以培养学生主动的思考意识，培养学生敢想敢做、勇于创新的精神。

而几人一组的设计性实验则更是开展思政教育的好时机。如由哈尔滨工业大学自主设计的大学物理实验项目——DIY磁耦合共振式无线电力传输实验，该实验主要目的是让学生理解共振式无线输电的原理，研究频率及距离对传输效果的影响，并要求学生自己动手设计制作并调试一个共振式无线电力传输系统。动手设计制作由两人一组合作完成，这里就存在隐性的合作精神的思政教育。好的团队可以发挥出一加一大于二的效能，而不善于合作的团队反而抑制了每个人能力的发挥。因此在教学过程中，教师应引导学生考虑他人、愿意做公共服务，坚持进行团队成功和个人成功不冲突的教育，教育学生出现意见分歧时应如何与团队成员沟通解决。

（三）严谨求真的科学精神

实验教学过程是培养学生严谨的治学态度和求真的科学精神的重要途径。只有以意识形态为主导的科学理论有实践训练的支撑才能内化为人的精神追求，外化为人的自觉行动，真正实现“教”和“育”的合力作用[7]。相较于实验课程传授的实验方法和理论知识，真正伴随学生一生的是优良的治学态度和科学精神，多年之后也许在实验中学到的知识已经淡忘，但实事求是、求真务实的精神却可以沉淀在学生的行为习惯中，使其受益终身。

秉承实事求是的科学精神而最终收获重要进展的例子不胜枚举，如迈克尔逊干涉仪实验尤为典型。在介绍实验背景时可以引入迈克尔逊与莫雷两人做光速测量实验研究的历程。按照经典物理学理论，光及一切电磁波必须借助绝对静止的“以太”来传播，因而如果在地球上进行光速测量，在不同的方向测得的数值是不同的，通过迈克尔逊干涉仪应该可以观察到干涉条纹的移动。迈克尔逊在1881年没有发现这样的移动，他在1887年与莫雷合作提高装置精度后，依然没有观察到干涉条纹的变化。即便这两人倾注心血设计的实验没能得到与理论相符的结果，迈克尔逊仍实事求是地将这个结果发表出来，这在19世纪末期物理学界引起了广泛关注。这个实验结果暴露了以太理论的缺陷，为狭义相对论的基本假设提供了实验依据。如果迈克尔逊和莫雷没能秉承实事求是、严谨求真的精神，那么这样伟大的科学发现将被埋藏起来，狭义相对论便会无章可循，这重要的科学进展可能会延迟几年甚至几十年。通过这样的实例教学，可引发学生深度思考自己应该秉承什么样的科学精神和价值追求，使学生感悟到坚持求真与严谨的科学精神的意义，最终实现对学生的价值引领和精神塑造。

在实验指导过程中也可以进行科学精神的隐性教育。实验教师应要求学生养成良好的实验习惯，做到规范操作过程、仔细观察实验现象、认真分析实验数据，鼓励学生就实验中遇到的各种细节问题进行深入探究。当学生存在疑问的时候，实验教师不要急于直接做出解答，而要尝试引导学生向上追溯，去分析问题产生的原因，帮助其思考解决问题的路径并进行实践验证。通过这样的引导方式，鼓励学生像科学家一样思考，不仅可以使学生克服对实验的恐惧心理，拉近科学家的伟大思想与实验学习过程的心理距离，更能有效避免实验室成为不求甚解、模棱两可学习态度的温床，从而得到学术精神的正向熏陶。这对教师也具有一定的挑战，教师本身首先需要具备这样的思维模式和学术精神，才能将其渗透在教学指导中。与此同时，在与学生进行思维碰撞时，实验教师也会产生一些灵感，促使其教学和育人能力在碰撞中螺旋上升。

（四）辩证唯物主义思想

辩证唯物主义认为物质世界是按照它本身所固有的规律运动、变化和发展的。毛泽东同志在《关于正确处理人民内部矛盾的问题》中指出：“矛盾着的对立面又统一，又斗争，由此推动事物的运动和变化”。建党百年来，中国共产党人变通地运用辩证唯物主义世界观和方法论，探索并形成了适合中国国情、具有中国特色的马克思主义哲学思想，带领着全国人民凝聚力量，向实现中华民族伟大复兴的中国梦大踏步迈进。一直以来，马克思主义哲学是高校思想政治理论课的重点板块，如何帮助学生掌握辩证唯物主义的基本观点并用于认识事物和解决问题是思政教育的重要任务。实验教学蕴含着很多辩证唯物主义思想元素，利用好这些元素可以让学生清晰地认识到物质是有规律的，规律是可以被认识的，认识是变化和发展的，而结合理论和实验研究历程进行辩证唯物主义世界观和方法论的教育是鲜活而有力的。

例如光电效应实验，实验内容融入人类对光的本质认识过程就是一个典型的矛盾推动事物发展的辩证唯物主义思想的教育过程。17世纪，学术界认为光是一种微粒流，但随着制作光学元件技术的发展，学者们发现了干涉、衍射等实验现象，与微粒流学说发生了矛盾；19世纪初，杨氏双缝干涉实验结果支持了波动学说，但到了19世纪末期，波动学说又无法解释出现的黑体辐射、光电效应等实验现象；1900年，普朗克提出假设，认为黑体内的能量由不连续的能量子构成；1905年，爱因斯坦则受到量子假说的启发，由光子假设得出了光电效应方程，成功解释了光电效应的实验结果；而密立根花了10年时间进行实验，于1916年证实了光量子理论的正确性。之后物理学界逐步认识到光具有波动和粒子二象属性，后来认识到不仅是光，一切微观物体都具有这样的属性，由此揭开了客观世界神秘面纱的一角，逐步建立起量子力学，标志着人类对世界的认识向前迈进了一大步。这样的研究历程，充分反映了辩证唯物主义事物矛盾双方既统一又斗争，促使事物不断地由低级向高级发展的本质，体现了辩证唯物主义方法论对学术发展的指导作用。通过在光电效应实验中引入光的本质的认识过程及早期量子理论的发展历程所体现的辩证唯物主义思想，可以使学生对理论是随着实践不断曲折向上发展的哲学过程以及事物对立统一的哲学内涵的认识更加具象，从而对光的本质的理解也上升到一定的哲学高度，甚至受此启发后能够尝试运用辩证唯物主义方法论来指导其之后的学习和工作。

三、结语

高校实验教学不仅承担着培养学生科学素养和实践能力的任务，也发挥着帮助学生深化思想政治认识和规范道德行为的独特作用。实验教师是将实验教学与思政教育进行有机结合的载体。一名优秀的实验教师不应该是教授知识的“工具人”，而应该成为学生治学之路的领路人、科学精神的践行者、思想意识的启迪者、道德行为的反馈者，需要不断挖掘研究实验教学与思政教育的契合点，帮助学生进行知识和能力提升的同时，促使其思政素质协同发展，真正落实“德育为先、育人为本”的人才培养根本任务。

［ 参 考 文 献 ］

[1] 习近平在全国高校思想政治工作会议上强调：把思想政治工作贯穿教育教学全过程 开创我国高等教育事业发展新局面[N].人民日报，2016-12-09（1）.

[2] 张汉壮.立德树人玉汝于成[J].中国大学教学，2019（1）：13-16.

[3] 李工真.德意志道路：现代化进程研究[M].武汉：武汉大学出版社，1997：52.

[4] 宋德勇. EAST托卡马克共振磁扰动线圈电源设计分析研究[D].合肥：中国科学技术大学，2017.

[5] 白泽朴，张继延.实验教学在创新人才培养中的作用及其实现[J].实验技术与管理，2019（7）：5-7.

[6] 陈亚杰.充分发挥高校实验教学的德育功能[J].思想教育研究，2014（4）：65-68.

[7] 张昱.通过实验教学推进思想政治教育的策略研究[J].实验技术与管理，2017（10）：174-175.

［责任编辑：钟 岚］