课程思政导向下物理“非常规”实验教学价值与路径探讨

收稿日期：2023-09-20

基金项目：2021年吉林省教育厅项目“物理课堂教学问题分析研究”。

作者简介：张正鹤（1999-），女，硕士研究生，研究方向为物理课程与教学论。

*通信作者：侯恕（1965-），女，副教授，研究方向为物理课程与教学论。

摘   要：以实验为基础的物理课程是开展课程思政的重要载体，深入挖掘物理实验中的思政元素是全面开展物理课程思政的基础。通过探讨思政导向下开展中学物理“非常规”实验的可行性与价值，提出思政导向下中学物理“非常规”实验的实施路径，并以“磁场 磁感线”一节为例，以指南针导入、结合多媒体演示、小组合作等形式培养学生民族自豪感与辩证唯物主义思想，为一线教师开展物理课程思政提供参考。

关键词：课程思政；中学物理；“非常规”实验

中图分类号：G633.7 文献标识码：A     文章编号：1003-6148（2024）3-0017-5

《普通高中物理课程标准（２０１７年版２０２０年修订）》（以下简称“新课标”）中着重强调全面贯彻党的教育方针，落实立德树人根本任务，体现物理课程的育人功能［１］。这表明在物理学科教学过程中要融入思想政治相关因素，从而把学科育人体现在全员育人、全程育人、全方位育人当中。因此，探讨在物理教学中如何有效地融入课程思政是时代所需，价值所向。

物理学是一门以实验为基础的自然学科。学生在进行“非常规”实验时，亲身经历，动手实践，具身体会物理探究过程，体会思维的碰撞与个人精神世界的成长。可以说，“非常规”实验为物理课程思政的开展提供了良好的平台。因此，本文以思政导向下开展“非常规”实验的可行性分析为起点，对其价值和实施路径进行探讨。

１    课程思政导向下开展中学物理“非常规”实验的可行性分析

近年来，国家高度重视学生的德育教育，教育部在２００９年发布的《国家中长期教育改革和发展规划纲要》中提到“把德育渗透于教育教学的各环节”。２０１６年１２月，习近平总书记提出：“要坚持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。”教育部后续印发的《高等学校课程思政建设指导纲要》等文件推动课程思政的开展，国内各高校形成一股研究课程思政的热潮。

课程思政是指教师在传授知识的基础上引导学生将所学的知识转化为内在德行，转化为自己的一种素质或能力，成为个体认识世界与改造世界的基本能力和方法［２］。这要求教师在教育教学中，应以课程为平台，以知识传递为基础，以价值传播为引领，实现学科育人价值的联结与课堂内外的联动，凸显显性教育和隐性教育相融通。

实验作为物理学发展的根基，同样蕴含着深厚历史、人文艺术与哲学思想，这为课程思政的融合提供切入点与生长点。广义的物理实验可分为“常规”与“非常规”两类。“常规”实验对场地以及实验器材有着严格要求，“非常规”实验则是利用环境中“非专门化”的物质手段，不限制方法或形式，人为控制条件、有目的地实施、观察与探索物理规律的实验教学活动［３］。

从教学目标分析，开展物理“非常规”实验在帮助学生掌握物理知识的同时，也注重培养学生自主探究、动手操作、协同合作、沟通交流等能力，以实现培养学生核心素养的目的。课程思政的开展是为了培养德智体美劳全方面发展的人，实现立德树人教育目标。二者在目标追求上具有一致性。

从教学方式分析，中学物理“非常规”实验借助身边材料、器具等人工制品，或是现实问题、自然现象等素材性资源开展教学活动，使学生在观察质疑、动手实践中学习物理知识，探究物理本质。课程思政常需借助显性课程资源达到隐性教育的目的，例如，中华优秀传统文化、前沿科技等素材背后所蕴含的爱国主义精神、国家认同感和文化自信等。二者在素材的选取与应用过程中有一定的交叉重合。

基于课程思政和中学物理“非常规”实验在教学目标的一致性与教学方式的交叠，以课程思政为导向开展物理“非常规”实验更易达到“在价值传播中凝聚知识底蕴，在知识传播中实现价值引领”的育人价值，培育出国家所需的德智体美劳全面发展的优秀人才。

２    课程思政导向下开展中学物理“非常规”实验的价值

为落实立德树人根本任务，课程思政如何融入高中物理课堂一直是一线教师与教育学者的讨论热点。继分析课程思政导向下开展中学物理“非常规”实验的可行性后，探讨其开展价值对中学物理教学也是十分必要的。

２．１    情境教学，基于学生生活经验创设物理学习环境

物理学习困难的学生通常不具备或缺少将物理理论知识与实际生活联系起来的能力。物理与生活的割裂使高中物理变成空中楼阁、无根之木，核心素养的培育也变得愈加困难。Ｃｏｌｌｉｎｓ（１９８８）将情境学习定义为：“在反映知识在现实生活中有用的方式的背景下学习知识和技能的概念”［４］。“非常规”实验通过对环境中的潜在资源进行开发和利用，将抽象的知识与学习情境有机融合，联系学生的精神世界与生活体验，使学生主动在真实生活中用“已知条件”发现“未知”，经过认知冲突，实现认知结构的转化，让楼阁落地，树木扎根。

２．２    具身实践，以“身体－环境”联结为基点开展学习

实践是检验真理的唯一标准，实验是物理得以发展的根基。在高中阶段，物理“常规”实验可以限定为在学校按照相关要求配置的专门化实验室内，依据课程标准，由教师指导、学生操作的必做物理实验。新课标规定了必修和选择性必修模块中共２１个高中生必做实验，可见物理实验在高中学习阶段占比很大。“常规”实验受到课程安排、场地限制等因素影响，无法充分发挥应有的“教书育人”职能。物理“非常规”实验能够打破时间与空间的壁垒，因其取材的生活化，操作的简易性，可以对“常规”实验进行很好地补充与延伸，尤其是对培养学生设计实验、制订方案、处理数据等科学探究能力方面提供了多种可能。

２．３    思政导向，丰富学科育人的方式与载体

物理学科具有知识性与教育性的双重属性。受唯分数论以及狭隘的教育观念影响下，高中物理教学过于强调知识性，育人职能常被忽视，教师在教学过程中重“教书”轻“育人”。这与我们追求的培养学生核心素养、落实立德树人目标背道而驰。借助物理“非常规”实验这一载体，在课程思政视角下审视学科内容，充分挖掘其中的隐性思想政治资源，通过多样化的教学方式，利用现代信息技术，把思想政治教育的内容与专业知识学习巧妙地结合起来，润物无声地实施学科育人职能。

３    课程思政导向下开展中学物理“非常规”实验的实施路径

根据课程思政导向下开展物理“非常规”实验的可行性分析及其价值探讨，从实验分类、设计原则、素材来源和设计流程四个方面论述课程思政导向下的中学物理“非常规”实验的开展。

３．１    实验分类

课程思政导向下的中学物理“非常规”实验分为随堂实验、演示实验、拓展实验三类。

（１）随堂实验

随堂实验是全体学生参与，利用自制教具、学具或随手可取的日常生活用品，在教学过程中动手操作的小实验。随堂实验通过师生、生生间的互动，充分调动学生的主动性，可以增加学生在实验过程中自主操作的比重，提高学生的综合实验能力。例如，教师取出一个盛满水的玻璃杯，让学生猜测能放入多少个回形针。学生说出自己的猜测后，让他们依次向杯子中轻轻放入回形针，同时大声计数，最终发现可以放入二百多枚，此时水面已弯曲得十分厉害。明显的实验现象为后续液体表面张力的学习创造良好的授课条件。

（２）演示实验

演示实验是以教师为主要操作者，利用自制教具进行示范表演的实验。通过直观的实验现象，引导学生观察思考，配合教师讲解或课堂讨论等方式，帮助学生突破学习难点形成物理观念，或通过演示实验为后续学生自主实验创造条件。例如，用塑料吸管连接成三根形状不一的光滑轨道，使小钢球从同一高度处由静止下滑，在同一高度处水平射出，落入沙槽。通过观察小球抛出的水平距离，在实验误差允许的范围内，得出“重力做功与运动路径无关，只与下落高度有关”的结论。“重力做功特点”的演示实验现象直观，可视性强，学生通过观察分析得出的结论更加可靠，更易理解接受。

（３）拓展实验

拓展实验是基于课堂学习内容，学生个体或小组在课后自主设计实施，利用身边素材组装仪器，观察测量并记录数据，以达到测定、验证或探究目的的实验。拓展实验是学生学习和应用物理知识、学习科学方法的重要环节，有利于激发学生的学习兴趣，提高学生的自主学习能力。例如，让学生在课下利用生活器材组装单摆，粗略估算当地的重力加速度。学生在动手实践中领悟科学家们研究自然界所用的方法，提升科学探究能力。

３．２    设计原则

课程思政导向下的中学物理“非常规”实验设计需遵循简易性、生活化、科技性、环保性原则。

（１）简易性

“非常规”实验的简易性体现在实验的过程，器具的原理、结构都不复杂，符合学生的认知发展规律，可由学生独立或合作完成，成功率高，可复刻性强。教学实践中也表明，原理简单、设计精妙的实验也能激发学生的学习热情与兴趣。因此，便捷的操作过程，明显的实验现象，容易理解的实验原理，是“非常规”实验设计的首要原则。例如，用自制的“饱和食盐水＋鱼缸＋密封袋内的手机”教具来演示电磁屏蔽现象［５］。

（２）生活化

“非常规”实验的生活化体现在实验资源的可见、易取，既可以是身边的材料、器具等人工制品，也可以是现实问题、自然现象等素材性资源，旨在通过设计一种能够表征复杂知识结构的方式，创设一种与学习有关的社会真实情境。资源的生活化帮助学生发展物理观念，养成科学思维，提高科学探究能力，沟通物理学习与生活之间的联系。例如，利用无线充电器为学习背景，探究法拉第电磁感应定律［６］。

（３）科技性

“非常规”实验的科技性体现在随着技术的发展，日常物品的更迭，依托于生活化的实验选材、操作模式也会随之改变。“非常规”实验的设计注重与生产生活、新兴科技以及现实生态环境的联系，彰显当代前沿科学技术的发展以及人类在科学领域的重大突破，提升学生的国家认同感和社会责任感。“非常规”实验的开发不是一次性的，而是不断生长发展的。例如，用智能手机测量当地重力加速度、演示多普勒效应等。

（４）环保性

“非常规”实验的环保性体现在“取之生活，高于生活，用于生活”。在材料选取上优先考虑生活废弃物品，在废物产出上做到绿色无污染，在器材使用时做到可多次循环，符合节约资源和保护环境的基本国策。“非常规”实验旨在引领学生认识学科本质的同时，理清科学·技术·社会·环境（ＳＴＳＥ）的关系，形成科学态度、科学世界观和正确的价值观，为学生的终身发展以及社会的前途未来做好准备。例如，用废旧易拉罐制作电磁驱动装置［７］。

３．３    素材来源

课程思政导向下“非常规”实验的素材来源于物理学史、前沿科技、中华优秀传统文化。

（１）物理学史

物理实验教材遵从严密的编写程序，过于注重实验的规范性和实验结果，而忽略物理学史对学生的教育功能。借助“非常规”实验形式，复刻科学家的探究历程，有助于学生学习物理学基本概念、原理的形成过程，填补实验物理的“知识骨架”，学习物理学家严谨求实、热爱科学、坚持不懈追求真理的精神。例如，在讲授法拉第电磁感应现象时，教师可以用法拉第同款实验装置，从法拉第的“对称性”思想出发，引导学生提出“电能生磁，那么磁也能生电”的猜想，然后教师进行实验操作，去验证猜想是否成立。