优秀课程思政案例示范-大学物理

为贯彻实施教育部《高等学校课程思政建设指导纲要》，推进华北理工大学课程思政建设，提高教师课程思政建设能力，学校将于即日起通过教师教学发展中心公众号推送课程思政系列优秀案例。

小编将从课程思政教学目标、课程思政案例内容、思政目标的实现和教学设计四方面介绍每门课程思政优秀案例，文末还将展示该优秀案例的教学视频。希望通过系列优秀案例分享，提升教师课程思政教学能力，优化课程教学设计、创新课程教学载体，提高课程思政建设水平，实现思政元素润物无声的育人效果。

教师简介

薄惠丰，男，副教授。理学院大学物理与力学教学部教师。主讲大学物理等课程。主持省级及以上科研项目3项，参研8项省级及以上科研项目和教改项目。主讲的《大学物理》课程为省精品课、校级一流课程。

课程简介

《大学物理》是以物理学基础为内容的课程，其中包括经典物理学（力学、热学、光学、电磁学）和近代物理学（量子物理学、相对论等）；大学物理课程又是高等学校理工科各专业学生的一门重要的通识性必修基础课，通过大学物理课程的教学，能够使学生对物理学的基本概念、基本理论和基本方法形成比较系统的认识和正确的理解，培养学生科学思维方法，增强学生分析问题和解决问题的能力，培养学生树立科学的世界观，培养学生的探索精神、创新意识和科学美感等科学素养，注重学生知识、能力、素质的协调发展。为培养基础扎实、实践能力和适应能力强、富有创新精神的高素质人才打下坚实的基础。

一

教学目标

（一）本讲的课程思政教学目标

1. 通过电磁感应现象的演示以及对其机制的思考讨论培养学生唯物主义世界观与方法论（思政），通过对电磁感应现象的总结使学生掌握电磁感应的基本现象与基本概念（教学）。2. 通过法拉第生平的与重要科学成就的讲解培养学生刻苦勤奋、坚忍不拔、追求真理、勇攀高峰的科学精神（思政），通过对法拉第电磁感应定律的讲解使学生掌握电磁感应定律的基本物理规律（教学）。

（二）例如何体现课程思政教学目标

1. 通过演示实验与思考讨论，引导学生应用唯物主义世界观与方法论探索电磁感应现象背后的物理机制，以潜移默化的形式将思政元素渗透到知识教学中，引导学生学会认识问题、分析问题，找到解决问题的途径，进而升华形成科学的唯物主义世界观。2. 介绍法拉第的生平、法拉第发现电磁感应现象的历程以及其他科学成就，把电磁感应定律产生的背景、认识过程和方法以及科学家做出的不懈努力融入到教学内容中，引领学生体会科学家们刻苦勤奋、坚忍不拔、追求真理、勇攀高峰的科学精神。

二

课程思政案例内容

（一）案例的引出

1. 课堂活动：

实验一：

磁铁运动（或线圈运动）

实验二：

电流变化

实验三：

回路面积S变化

2. 课堂讨论：

电是怎么产生的？以上实验产生电流的共同原因是闭合回路磁通量的变化。

（二）案例内容

1. 电磁感应现象

实验表明：回路中变化引起电流I的产生。当穿过一个闭合回路的磁通量发生变化时，回路中就产生电流，称为感应电流。这种现象称为电磁感应现象。闭合回路中，由于磁通量变化而产生的电动势，称为感应电动势。电动势的大小与外电路是否接通无关，与回路的电阻无关，感应电动势比感应电流更能反映电磁感应现象的本质。当穿过导体回路的磁通量发生变化时，回路中就产生感应电动势。

2. 法拉第电磁感应定律

实验表明：磁通量变化率越大，感应电动势就越大。法拉第电磁感应定律：感应电动势的大小与穿过回路的磁通量的变化率成正比，即，式中负号代表感应电动势的方向。上式只适用于单匝线圈组成的回路，若回路由N匝线圈串联组成，且每匝线圈的磁通量相同，均为，则通过整个线圈的磁通量为，称为线圈的磁链，此时有

3. 课堂讨论：

没有电人类社会将是什么样子？法拉第电磁感应定律的意义：电磁感应定律的发现是电磁学发展史上的一个重要成就，它进一步揭示了自然界电现象与磁现象之间的联系。在理论上，它为揭示电与磁之间的相互联系和转化奠定实验基础，促进了电磁场理论的形成和发展；在实践上，它为人类获取巨大而廉价的电能开辟了道路，标志着一场重大的工业和技术革命的到来。

4. 法拉第电磁感应定律的发现背景

下面介绍发现这一重要定律的科学家法拉第的个人生平与电磁感应定律的发现背景。

1) 法拉第的家庭背景与早期学习经历（勤奋好学、刻苦努力）

法拉第，一个自学成才的理工男。1791年9月22日这个著名的物理学家呱呱坠地，他是家里的第三个儿子，他的家庭贫困，父亲是一个铁匠，靠着自己勤劳的双手养家糊口，收入甚微，入不敷出。所以，“富二代”、官二代“这样的身份注定与他无缘，要想以后成功，只能靠他自己的天赋和努力。贫困的家庭连温饱都难以解决，上学接受教育对他来说那只能是梦想。由于穷困，法拉第在人生最灿烂的时候辍学了，那一年他才13岁，是求知欲最强烈的年华。退学后，为生活所迫，他在街上卖报、在书店当学徒挣钱以贴补家用。是金子就一定会发光，是锤子就一定会受伤，法拉第无疑就是一块金子，就算是出生卑微，无学可上也不会阻碍他这块金子熠熠生辉。法拉第酷爱学习，任何一个学习机会对于他都是极其珍贵的，在哥哥的帮助下，他有幸参加了学者塔特姆领导的青年科学组织－－伦敦城哲学会。通过一些活动，他初步掌握了物理、化学、天文、地质、气象等方面的基础知识，为以后的研究工作打下了良好基础。通过这些活动他开始接触到了科学的神秘世界并且深深地被科学所吸引，这一切为他未来成为科学家铺好了道路。如果你足够好上帝一定不会埋没你，而且总会为你开上一扇窗，法拉第就是被上帝宠爱的那个人才，上帝为他开了一扇窗从而结识了著名的化学家戴维，他被戴维的才华所征服，随即他大胆地写信给戴维讲述了他对一些科学的见解，并表明自己热爱科学、愿意为科学献身。机会总是垂青于有准备的人，法拉第的能力才华深受戴维的赏识，22岁的他就被戴维任命为自己的实验助理。名师出高徒，法拉第以戴维为师，这为他后来的成就铺就了一条康庄大道。而且法拉第勤奋刻苦，很受戴维的器重，所以每次戴维外出考察时总会让法拉第相伴，而每一次外出考察对他来说都是弥足珍贵的学习机会，都会是他增长知识、开拓视野。

2) 法拉第的科学研究经历与主要成就（献身科学、奋斗终生、勇攀高峰、成果斐然）

法拉第于1815年回到皇家研究所，而且他的启蒙老师戴维非常耐心地指导他做各种研究工作，在他们共同的努力下好几项化学研究都取得了成果。

(1) 提出金相分析方法：

1816年对法拉第来说是不寻常的一年，是他科学道路的新起点，因为在这一年他发表了他人生中的首篇论文。从1818年开始他和J·斯托达特共同钻研合金钢，并且第一次独立创立了著名的金相分析方法。由于法拉第工作兢兢业业，深受研究院的重视，所以1821年被学院提升担任皇家学院总监这一要职。

(2) 发现有机物苯：

在两年之后的1823年，经过刻苦的钻研他发现了氯气与其余一些气体的液化方法。世界总是公平的，春天种下什么种子秋天就会收获什么果实，而法拉第所付出的努力也是会得到回报的，1824年1月他终于正式成为皇家学会的会员。1825年2月法拉第传承了启蒙老师戴维曾经的职位即被任命为皇家研究所实验室主任。就在这一年，他又有一项伟大的发现——他发现了有机物苯。

(3) 发明电动机：

1821年法拉第完成了第一项重大的电发明。在这两年之前，奥斯特已发现如果电路中有电流通过，它附近的普通罗盘的磁针就会发生偏移。法拉第从中得到了启发，认为假如磁铁固定，线圈就可能会运动。根据这种设想，他成功地发明了一种简单的装置。在装置内，只要有电流通过线路，线路就会绕着一块磁铁不停地转动。事实上法拉第发明的是第一台电动机，是第一台使用电流将物体运动的装置。虽然装置简陋，但它却是今天世界上使用的所有电动机的祖先。电动机的发明使我们的生活发生了质的变化，在现代社会中我们的生活都离不开电动机，比如汽车、火车、洗衣机等一些机器都需要电动机。

(4) 发现电磁感应定律（坚持不懈、十年磨一剑）：

1820年，奥斯特发现电流的磁效应，受到科学界的关注，1821年，英国《哲学年鉴》的主编约请戴维撰写一篇文章，评述自奥斯特的发现以来电磁学实验的理论发展概况。戴维把这一工作交给了法拉第。法拉第在收集资料的过程中，对电磁现象产生了极大的热情，并开始转向电磁学的研究。他仔细地分析了电流的磁效应等现象，认为既然电能够产生磁，反过来，磁也应该能产生电。于是，他企图从静止的磁力对导线或线圈的作用中产生电流，但是努力失败了。经过近十年的不断实验，到1831年法拉第终于发现，一个通电线圈的磁力虽然不能在另一个线圈中引起电流，但是当通电线圈的电流刚接通或中断的时候，另一个线圈中的电流计指针有微小偏转。法拉第心明眼亮，经过反复实验，都证实了当磁作用力发生变化时，另一个线圈中就有电流产生。他又设计了各种各样实验，比如两个线圈发生相对运动，磁作用力的变化同样也能产生电流。这样，法拉第终于用实验揭开了电磁感应定律。法拉第的这个发现扫清了探索电磁本质道路上的拦路虎，开通了在电池之外大量产生电流的新道路。

(5) 发明发电机：

1831年，法拉第还通过非常著名的圆盘实验发现，当圆盘转动的时候电流计的示数会发生变化，这就说明回路中有电流产生了。法拉第根据这个实验原理开始不断钻研最终发明了发电机。这个圆盘发电机，结构虽然简单，但它却是人类创造出的第一个发电机。现代世界上产生电力的发电机就是从它开始的。生活中凡是用电的地方都会用到发电机，如能源生产、交通、铁路、民航、厂矿、医院、药店、学校等地方，发电机发挥着巨大的作用。

(6) 提出“场”的概念：

法拉第作为一名天才的电学大师，在电磁学的新领域中树立起了前进的路标。1837年他引入了电场和磁场的概念，指出电和磁的周围都有场的存在，这打破了牛顿力学“超距作用”的传统观念。

(7) 证明电荷守恒：

1838年，他提出了电力线的新概念来解释电、磁现象，这是物理学理论上的一次重大突破。1843年，法拉第用有名的“冰桶实验”，证明了电荷守恒定律。

(8) 发现磁光效应：

法拉第在电磁学的新领域中耕耘播种。他为了探讨电磁和光的关系，在光学玻璃方面费尽了心血。1845年，也是在经历了无数次失败之后，他终于发现了“磁光效应”。他用实验证实了光和磁的相互作用，为电、磁和光的统一理论奠定了基础。

(9) 提出磁力线概念：

1852年，他又引进了磁力线的概念，从而为经典电磁学理论的建立奠定了基础。后来，英国物理学家麦克斯韦用数学工具研究法拉第的磁力线理论，最后完成了经典电磁学理论。1848年，受到艾伯特王夫引见，法拉第受赐在萨里汉普顿宫的恩典之屋，并免缴所有开销与维修费。这曾是石匠师傅之屋，后称为法拉第之屋，现位于汉普顿宫道37号（No.37 Hampton Court Road）。1858年，法拉第退休并在萨里汉普顿宫的恩典之屋定居。1867年8月25日，迈克尔法拉第因病医治无效与世长辞，享年76岁。

三

分析讲解

(一) 重点分析：案例与本讲内容的关联度

本讲课的内容是“电磁感应定律”，知识性的教学目标是学生掌握电磁感应现象及其规律，课程思政案例是介绍法拉第生平以及法拉第电磁感应定律的发现史实，其与本讲课的法拉第电磁感应定律是完全契合的。课程思政案例同时也是课程专业知识的拓展案例，通过课程思政案例的讲授使得学生能深刻认识关系人类文明进步的重大科学发现背后科学家们的艰苦卓绝的工作，潜移默化中使得学生体会到科学家们在艰苦环境下勤奋学习、刻苦钻研的奋斗精神以及坚持不懈、献身科学的奉献精神，当前社会主义建设工作正是需要广大青年以这种精神投身其中，而通过知识的讲解，也使得学生掌握物理学基础知识、基本规律，达到提升科学素质，提高知识水平的目的，而具有高知识水平、高文化素养的劳动者也是社会主义事业建设所急需的人才。因此二者在教学内容和教学目标上彼此契合，共同促进。

（二）如何达成课程思政预期目标：采取适宜的教学方法和教学模式。

1. 案例导入使用参与式课堂实验同时结合课堂讨论的方式，将学生带入亲身的经历体验中，并使学生主动对生活中常见的发明进行思考，在后续内容中通过引导学生思考重大发明对于人类文明带来的变革，加深学生对科学尤其是自然科学对于推动人类文明进步的重大作用的认识，为后面课程思政的开展做好思想准备。
2. 使用讲授法，通过对电磁感应定律的讲解以及法拉第生平的讲解，重点讲解发现电磁感应定律的艰苦工作过程，使得学生能体会科学家们在艰苦环境下坚持不懈、刻苦钻研的科学研究精神，为人类文明进步而勇攀高峰、奋斗终生的无私奉献精神，同时与当前国内外形势相结合，培养学生坚定“四个自信”，引导学生瞄准世界科技前沿，树立投身科学研究和技术创新的远大理想，激发学生投身科研工作的热情，促使学生树立勇攀科学高峰的志向。

四

教学设计

五

案例视频

 感谢理学院

薄惠丰老师供稿

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